傳感器檢測技術及應用課件傳感檢測系統(tǒng)及其應用

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1、項目9傳感檢測系統(tǒng)及其應用19.1傳感檢測系統(tǒng)的組成檢測與電測法檢測是人類認識世界和改造世界必不可少的重要手段?！皺z測”既包括定量的測量，也包括定性的試驗。就被測對象而言，機電工業(yè)需要檢測的量有電量和非電量兩大類，非電量種類比電量的種類多得多。電測法就是把非電量轉(zhuǎn)換為電量來測量，同非電的方法相比，電測法的優(yōu)越性有：(1)便于采用電子技術，擴展儀器的測量幅值范圍(量程)。(2)采用電測技術具有很寬的測量頻率范圍(頻帶)。(3)把非電量變成電信號后，可實現(xiàn)遠距離的自動測量。(4)把非電量轉(zhuǎn)換為數(shù)字電信號，便于用計算機對測量數(shù)據(jù)進行處理，實現(xiàn)測量的微機化和智能化。2非電量電測法與檢測技術

2、非電量電測法的兩個基本問題：1、怎樣用傳感器將非電量轉(zhuǎn)換為電量；2、怎樣對電量進行測量。因此，非電量電測法同傳感器技術、電子測量技術是緊密聯(lián)系不可分割的。我們把傳感器原理、非電量測量、電量測量這三部分內(nèi)容合稱為傳感器與檢測技術，簡稱感測技術。3傳感器與敏感器傳感器：將非電量轉(zhuǎn)換為與之有確定對應關系電量輸出的器件或裝置，它本質(zhì)上是非電系統(tǒng)與電系統(tǒng)之間的接口。在非電量電測量中，傳感器是必不可少的轉(zhuǎn)換元件。敏感器：能把被測非電量轉(zhuǎn)換為可用非電量的器件或裝置。敏感器與傳感器雖然都是對被測非電量進行轉(zhuǎn)換．但敏感器是把被測非電量轉(zhuǎn)換為可用非電量，而不是像傳感器那樣把非電量轉(zhuǎn)換成電量。4非電量的

3、電測方法非電量的電測方法就其轉(zhuǎn)換關系而言可歸納為兩大類：1、直接法：用傳感器直接將被測非電量x轉(zhuǎn)換為電量y。即y＝f(x)2、間接法：先用敏感器將被測量x轉(zhuǎn)換為傳感器的可用非電量z，再用傳感器將可用非電量z轉(zhuǎn)換為電量y。設傳感器的轉(zhuǎn)換關系為y＝φ(z)敏感器的轉(zhuǎn)換關系為z＝Ψ(x)由敏感器與傳感器組合成的非電量x電測裝置的轉(zhuǎn)換關系便為復合函數(shù)y＝φ[Ψ(x)]＝f(x)按照傳感器定義，這種敏感器與傳感器的組合裝置仍可稱為傳感器，但卻不是原來的非電量z的傳感器，而是被測量x的傳感器。51、傳感檢測系統(tǒng)的組成框圖▲62、傳感檢測系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的功能▲傳感器：為檢測系統(tǒng)提供必須的原始信號。中

4、間轉(zhuǎn)換電路：將傳感器的輸出信號轉(zhuǎn)換成易于測量或處理的電壓或電流信號。信息傳輸接口：經(jīng)D／A、A／D轉(zhuǎn)換，滿足微機處理、控制、顯示和記錄裝置的要求，信息分析處理：根據(jù)需要進行阻抗匹配、微分、積分、線性化及溫度補償?shù)刃盘柼幚砉ぷ鳌？刂骑@示記錄：控制執(zhí)行機械的運行，了解掌握檢測數(shù)值的大小或變化的過程。7自動化檢測與控制系統(tǒng)的對比8普通電測儀表的組成9被測對象傳感器信號調(diào)理多路模擬開關取樣保持檢測系統(tǒng)功率放大激勵裝置低通濾波A/D顯示RAMCPUROM鍵盤計算機總線D/A計算機檢測系統(tǒng)基本組成框圖109.2.1輸出信號的特點(1)由于傳感器種類繁多，傳感器的輸出形式也是各式各樣的。例如，盡

5、管同是溫度傳感器，熱電偶隨溫度變化輸出的是不同的電壓。(2)熱敏電阻隨溫度變化使電阻發(fā)生變化。(3)雙金屬溫度傳感器則隨溫度變化輸出開關信號。傳感器的輸出信號，一般比較微弱，有的傳感器輸出電壓最小僅有0.1?V。傳感器的輸出阻抗都比較高，這樣會使傳感器信號輸入到測量電路時，產(chǎn)生較大的信號衰減。傳感器的輸出信號動態(tài)范圍很寬。傳感器的輸出信號隨著輸入物理量的變化而變化，但它們之間的關系不一定是線性關系。傳感器的輸出信號大小會受溫度的影響，有溫度系數(shù)存在。9.2傳感器檢測信號處理111．輸出信號處理的目的提高測量系統(tǒng)的測量精度，提高測量系統(tǒng)的線性度，抑制噪聲。由傳感器的接口電路完成，處理

6、后的信號，應成為可供測量、控制使用及便于向微型計算機輸入的信號形式。2．常用的信號處理電路1)阻抗匹配器傳感器輸出阻抗都比較高，為防止信號的衰減，常常采用高輸入阻抗的阻抗匹配器作為傳感器輸入到測量系統(tǒng)的前置電路。半導體管阻抗匹配器，實際上是一個半導體管共集電極電路，又稱為射極輸出器。場效應管是一種電平驅(qū)動元件，柵漏極間電流很小，其輸入阻抗可高達1012Ω以上，可作阻抗匹配器、運算放大器阻抗匹配器。9.2.2輸出信號處理方法和電路12直流電橋工作原理R1、R2、R3及R4組成電橋的四個臂，輸入電源加在電橋的CD端，輸出信號取自電橋的AB端。當電橋的輸出端與具有高輸入阻抗的裝置相接時，

7、電橋相當于工作在輸出端開路狀態(tài)，其輸出電壓為當R2R3＝R1R4時，輸出電壓U0為零，稱電橋的這種狀態(tài)為平衡狀態(tài)。2）電橋電路13采用交流電源供電的電橋稱為交流電橋。在這種情況下橋臂所接的元件可以是電阻、電感或電容。如果交流電源是頻率為f的正弦交流信號，則各橋臂的復阻抗參數(shù)設為Zl、Z2、Z3、Z4，當電橋輸出端開路時，其輸出電壓U0為當Z1Z4一Z2Z3＝0時，電橋輸出電壓U0＝0，這時電橋處于平衡狀態(tài)，其平衡條件為2．交流電橋工作原理14電橋的測量方法1、零測法：