《現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)》PPT課件

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1、第6章現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)定義是:指采用先進(jìn)的傳感技術(shù)、信息處理技術(shù)、建模與推理等技術(shù)實(shí)現(xiàn)用常規(guī)儀表、方法和手段無(wú)法直接獲取的對(duì)待測(cè)參數(shù)的檢測(cè)。特點(diǎn)：從待測(cè)參數(shù)的性質(zhì)看，主要用于非常見(jiàn)的參數(shù)的測(cè)量。從應(yīng)用的領(lǐng)域（對(duì)象）看，主要用于復(fù)雜設(shè)備（對(duì)象）、復(fù)雜過(guò)程的影響性能質(zhì)量等方面的綜合性參數(shù)的測(cè)量，如高速運(yùn)動(dòng)機(jī)械的故障分析、油品質(zhì)量的檢測(cè)等。從使用的技術(shù)或方法看，主要利用了新型的傳感技術(shù)或傳感器。Contents傳感器的補(bǔ)償與標(biāo)定6.1檢測(cè)信號(hào)的調(diào)理電路6.2抗干擾技術(shù)6.3傳感檢測(cè)新技術(shù)6.4圖6.1實(shí)際傳感器的幾種典型

2、輸入—輸出特性曲線6.1傳感器的補(bǔ)償與標(biāo)定6.1.1傳感器的補(bǔ)償傳感器使用中的一個(gè)問(wèn)題就是線性化及其補(bǔ)償。線性化及補(bǔ)償就是在使用傳感器進(jìn)行實(shí)際測(cè)量時(shí),對(duì)傳感器的輸入-輸出特性進(jìn)行補(bǔ)償，也稱線性化處理。典型的輸入-輸出特性曲線圖6.1為幾種典型的輸入-輸出特性曲線6.1.1傳感器的補(bǔ)償電橋電路傳感器的補(bǔ)償圖6.3使用了反饋式線性補(bǔ)償方法，可從圖6.2a可知電橋輸入電壓為：圖6.2電橋電路a）電橋有一個(gè)橋臂電路b）電橋有兩個(gè)橋臂電路圖6.3利用反饋技術(shù)影響傳感器電橋輸入電壓的原理電路圖(6-1)式中，X為傳感器電阻的變化量。放

3、大器的輸出電壓為：(6-2)(6-6)再由得：則可消除非線性誤差。6.1.2傳感器的標(biāo)定6.1.2傳感器的標(biāo)定傳感器的標(biāo)定，是指在明確輸入和輸出關(guān)系的前提下，利用某種標(biāo)準(zhǔn)或標(biāo)準(zhǔn)器對(duì)傳感器進(jìn)行刻度。如溫度傳感器的標(biāo)定。晶體管溫度傳感器的輸出具有好的線性關(guān)系，原則上只要做兩點(diǎn)定標(biāo)即可。晶體管溫度傳感器具有非線性，要進(jìn)行線性化補(bǔ)償。經(jīng)常選用的定標(biāo)溫度有水冰點(diǎn)0℃（273。15K）、沸點(diǎn)100℃（373。15K）和室溫（300K）。6.2檢測(cè)信號(hào)的調(diào)理電路6.2.1測(cè)量電橋按照電橋所采用的電源不同可分為：直流電橋和交流電橋按照輸出

4、測(cè)量方式不同可分為：不平衡電橋和平衡電橋6.2.1測(cè)量電橋直流電橋（1）電橋的工作原理圖6.4是直流電橋的基本形式。、、、稱為橋臂電阻，為供橋直流電壓源。當(dāng)電橋輸出端、接入輸入阻抗較大的儀表或放大器時(shí)，可視為開(kāi)路，此時(shí)橋路電流：a、b之間與a、d之間的電位差：輸出電壓：圖6.4直流電橋(6-7)(6-8)(6-9)(6-10)(6-11)6.2.1測(cè)量電橋滿足直流電橋的平衡。當(dāng)橋臂電阻（如電阻應(yīng)變片）產(chǎn)生變化時(shí)，輸出電壓：當(dāng)時(shí)稱為全等臂電橋。此時(shí)式（6-13）可寫(xiě)成：一般情況下，忽略分母中的項(xiàng)，則：(6-12)(6-13)

5、(6-14)(6-15)6.2.1測(cè)量電橋電橋在初始時(shí)處于平衡狀態(tài)，當(dāng)各橋臂電阻發(fā)生不同程度的微小變化時(shí)，電橋失去平衡，此時(shí)輸出電壓：為電橋輸出電壓與各橋臂電阻變化量的一般關(guān)系式。由于，忽略分母中的項(xiàng)和分子中的高次項(xiàng)，對(duì)于最常用的全等臂電橋，可寫(xiě)為：(6-16)(6-17)6.2.1測(cè)量電橋（2）直流電橋主要的特點(diǎn)：所需的高穩(wěn)定度直流電源較易獲得；電橋輸出是直流量，可以用直流儀表測(cè)量，精度較高；對(duì)傳感器至測(cè)量?jī)x表的連接導(dǎo)線要求較低；電橋的預(yù)調(diào)平衡電路簡(jiǎn)單，僅需對(duì)純電阻加以調(diào)整即可。但直流放大器比較復(fù)雜，易受零漂和接地電位的

6、影響。（3）電橋的連接方式電橋分為單臂電橋、差動(dòng)半橋和差動(dòng)全橋三種連接方式，如圖6-5所示。6.2.1測(cè)量電橋圖6.5直流電橋的連接方式a)單臂電橋b)差動(dòng)電橋c)差動(dòng)全橋6.2.1測(cè)量電橋單臂電橋：如圖6.5a所示，當(dāng)時(shí)，電橋輸出電壓：差動(dòng)半橋：如圖6.5b所示，當(dāng)、且，電橋輸出電壓：差動(dòng)全橋：如圖6.5c所示當(dāng)、、、，且，電橋輸出電壓：定義電橋的靈敏度為電橋的輸出電壓與電橋一個(gè)橋臂的電阻變化率之比值，即(6-18)(6-19)(6-20)(6-21)圖6.7電橋連接方式圖6.6用補(bǔ)償塊實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償a)試件b)補(bǔ)償塊6.

7、2.1測(cè)量電橋（4）電橋的加減特性與應(yīng)用例6-1橋路溫度補(bǔ)償。圖6.6采用兩片相同的應(yīng)變片和。貼在試件的測(cè)點(diǎn)上和補(bǔ)償塊上。和處于相同溫度場(chǎng)中，并按圖6.7接入電橋的相鄰臂上。當(dāng)試件受力且環(huán)境溫度變化時(shí)，應(yīng)變片的電阻變化率：6.2.1測(cè)量電橋應(yīng)變片(為溫度補(bǔ)償片)只有受溫度變化引起的電阻變化率因?yàn)橛墒?6-17)可知結(jié)果消除了溫度的影響，減少了測(cè)量誤差。這種橋路補(bǔ)償法在常溫測(cè)量中經(jīng)常采用。例6-2利用加減特性提高半橋測(cè)量的靈敏度。測(cè)量如圖6.8所示的純彎試件時(shí)，應(yīng)變片和分別貼于試件上下兩表面，并按圖6.7所示電橋接線。彎矩作

8、用下：和由溫度引起的電阻變化率相同由式(6-17)可得圖6.8半橋測(cè)量6.2.1測(cè)量電橋6.2.1測(cè)量電橋例6-3圖6.9a對(duì)例6-2改進(jìn)，應(yīng)變片和貼在上表面，和貼在對(duì)稱于中性層的下表面，并按圖6.9b組成全等臂電橋。試件受彎矩作用并考慮環(huán)境溫度變化，則各橋臂的電阻變化率代入式(6-17)得不僅實(shí)現(xiàn)了溫