检测换技术总结

检测,检测装置,检测技术,检测技术(装置)发展历程,对检测装置(系统)的要求,检测技术总结,1.1 检测技术概述,检测,检测装置,检测技术,检测技术(装置)发展历程,对检测装置(系统)的要求,高等院校自动化新编系列教材,1.1 检测技术概述,现代检测技术,第一章 绪论,基本型检测系统组成框图,物理量,化学量,定义,组成,功能,信号转换,去噪,信号,信号,处理,结果,输出,A/D,对象,传感器,输出,信号调理,检测装置,检测系统,检测技术,以研究信息的,提取、转换、处理,为理论和技术的一门应用技术学科。,给定值,A/D+微机+D/A,对象,传感器,执行器,信号调理,测控系统组成框图,反馈,通道,第一章绪论,LT,LT,液,位,调,节,器,液位变送器,电动调节阀,泵,储水箱,上水箱,下水箱,水箱液位控制系统工艺流图,第一章绪论,给定单元,控制器,电动调节阀,上水箱,液位变送器,X,R,X,i,X,e,扰动,液位测控系统组成框图,液位检测系统组成框图,A/D,微机,上水箱,显示,液位变送器,第一章绪论,一、静态特性,A/D,微机,对象,传感器,输出,信号调理,检测装置,X,Y,1、静态特性参数,（1）零点,（2）量程（测量范围）,X,min,X,max,Y,min,Y,max,对应,第二章检测装置基本特性,（3）分辨力,检测装置能够有效辨别最小输入变化量的能力。,（4）精度,反映检测装置的最大测量误差。,例如人体体温计,精度：0.1,测量范围：3545 ,2、静态特性质量指标,线性度、滞差、重复性、灵敏度。,第二章检测装置基本特性,标准装置,待测装置,X,Y2,Y1,标准器具,3、检测装置的标定,特点：,输入确定，测试并对比输出，计算静（动）态质量参数，确定是否合格。,x,y,FS,x,m,0,y,1,y,2,国家计量省市级部门用专用标准计量,仪器检定,第二章检测装置基本特性,二、动态特性,A/D,微机,对象,传感器,输出,信号调理,检测装置,X,Y,1、定义,2、要求,第二章检测装置基本特性,3、研究方法,时域瞬态响应法，标准的输入信号,阶跃输入。,频域频率响应法，标准的输入信号正弦输入。,4、时域瞬态响应法,机电热等,一阶模型加阶跃输入,。,时域输入输出微分方程形式：,复域传递函数,时域响应,第二章检测装置基本特性,例1、压力传感器，测量压力范围为0,100 k Pa,输出电压范围为0,1000mV,实测压力值，传感器输出电压为512mV，标准传感器 输出电压为510 mV。假设此点测量误差最大。,（1）非线性误差。,（2）若重复10次测量，最大误差为3 mV。重复性误差。,（3）若正反行程各10次测量，正反形成间最大误差为4 mV，求迟滞。,（4）设传感器为线性传感器，求灵敏度。,非线性误差,重复性误差,迟滞,灵敏度,例2、说明为何一阶检测装置只能用于测量慢变或低频信号？,例3、减小一阶检测装置动态误差方法,第二章检测装置基本特性,第二章检测装置基本特性,例5、为何传感器输出环节输入阻抗远大于其输出阻抗？,一、电阻应变式传感器,电压,敏感元件,应变片,电桥,力,应变,电阻变化,f,U,0,电阻丝,半导体,单臂桥,差动桥,全臂桥,悬臂梁,柱式,环式,轮辐式,工作原理及原理式,了解结构特性,两者工作原理异同,恒压源、恒流源供电,输出表达式,应变片接桥形式,了解力与应变,关系,第三章 电参量检测装置,转换元件,类型,功能,结构组成,转换原理（关系式）,电阻丝式,将应变转换为电阻变化,电阻丝、基片、覆盖层、引线、粘合剂（功能）,电阻应变效应,压阻效应,半导体式,半导体、基片、粘合剂,恒压源、恒流源供电输出电压表达式,二、热电阻式传感器,热敏电阻,电桥,t,R,T,U,0,热电,特性,温度补偿温度控制,铂电阻,电桥,t,R,T,U,0,热电,特性,温度测量,两线制、三线制、四线制输出电压,第三章 电参量检测装置,光敏电阻,t,R,G,I,0,光照特性,光谱特性,频率特性,温度特性,三、光敏电阻,转换电路,光控开关元件,第三章 电参量检测装置,选择光源与光敏元件考虑,光敏元件上限频率选择调制光源频率,恒温或控制温度,四、自感式传感器,膜盒连杆等,差动电感,传感器,转换电路,力,位移,电感变化,f,S,U,0,电压,变气隙,变面积,螺线管,电桥电路,带相敏检波,电桥电路,变气隙差动电感,传感器灵敏度及优点,电路功能分析,推导并计算输出电压,第三章 电参量检测装置,五、互感式传感器,膜盒连杆等,差动互感,传感器,转换电路,力,位移,互感变化,f,S,U,0,电压,工作原理,输出电压,差动整流电路,相敏检波电路,由等效电路弄懂,输出电压推导过程,电路功能,功能分析,第三章 电参量检测装置,六、电涡流式传感器,高频反射式,Z=F（, , r, f, x）,Z=F（x）,工作原理,等效电路求Z表达式,金属板,LC谐振线圈,转换电路,X,U,0,z,高频激励,（测距、探伤、测速）,第三章 电参量检测装置,定频调幅法,低频透射式,E,的大小间接反映了,M,的厚度t,第三章 电参量检测装置,七,、电容式传感器,第三章 电参量检测装置,膜盒,电容传感器,转换电路,力,位移,电容变化,f,S,U,0,变间隙,变面积,变介电常数,变间隙差动电容,传感器灵敏度及优点,电桥电路,脉冲宽度调制电路,双T型电桥,电路功能,功能分析,第四章 电量检测装置,一,、热电偶传感器,工作原理,热电势组成,中间温度定律,中间导体定律,E,AB,（T，T,0,）=E,AB,（T，T,n,)+E,AB,(T,n,T,0,),E,ABC,（T，T,0,）=E,AB,（T，T,0,),测量的基础,输出接放大器等,热电偶,t,E,冷端温度补偿,原因及方法,二、压电传感器,石英晶体,压电陶瓷,力,电荷,振动,电压,振动,电压,电荷,力,正逆压电效应,纵向横向压电效应异同,压电效应的物理解释,压电效应,压电元件的连接形式输出及应用场合,电压放大器与,电荷放大器功能，输出电压,第四章 电量检测装置,三、磁电传感器,电磁感应定律,恒磁通,变磁通,磁电传感器,线速度,角速度,电动势,积分电路,微分电路,位移,加速度,闭磁路,开磁路,第四章 电量检测装置,四、霍尔传感器,霍尔传感器,X(I或B)等,U,H,霍尔效应,及表达式,线性霍尔元件,开关霍尔元件,霍尔元件温度误差产生原因与补偿方法,不等位电势误差产生原因与补偿方法,第四章 电量检测装置,五、光电池,光电池,光照度,短路电流,开路电压,工作原理,基本特性,检测元件,开关元件,第四章 电量检测装置,第五章 数字及现代检测装置,一、角度数字编码器,光电码盘,光敏元件处理电路,光照,光强变化,电脉冲,原理式,分辨率,辨向电路工作,原理及电路分析,第五章 数字及现代检测装置,二、绝对式角度数字编码器,光电码盘,光敏元件组,处理电路,光照,光强变化,对应角度,电编码信号,转角计算公式,光电码盘采用循环码盘的原因,第五章 数字及现代检测装置,三、光栅传感器,光栅副,光敏元件,处理电路,光照,光强变化,对应位移的,计数脉冲,莫尔条纹,辨向电路原理,细分电路原理（四细分、电阻连细分）,光栅传感器工作原理,莫尔条纹产生原因及功能,第五章 数字及现代检测装置,四、CCD传感器,电荷存储,电荷输出,电荷转移,光电转换,工作流程,MOS单元,势阱,产生过程,光注入,电注入,三相电脉冲,电荷,变电压,第五章 数字及现代检测装置,五、光纤传感器,功能型光纤,光照,传递信息,非功能型光纤,光,光,全反射及其条件、数值孔径,传感,受被测量调制光强、相位、偏振态,等变化,梯度型,阶跃型,第五章 数字及现代检测装置,六、超声波传感器,发射探头,接收探头,电脉冲,超声波,超声波,电脉冲,液位，流速测量,，测距，,探伤,，清洁，医疗等。,压电效应,逆压电效应,第六章 测量误差分析,一、测量误差的表示方法,1、绝对误差,2、相对误差,二、测量误差的分类,系统误差、随机误差、粗差,误差产生原因、分布规律、判定减小消除方法。,1、恒值系统误差,2、随机误差,评价指标,结果表示,3、粗大误差,判断方法,格罗布斯准则,4、误差合成,第7章 思考题与习题,1、仪用放大器（三运放、双运放）,作用、电路分析、输入输出关系推导。,2、隔离放大器,作用,。3、信号滤波器的,作用,。4、 V/I 电路、 I/V 电路、V/F变化的,目的,，电路分析，输入输出关系的推导。,