检测换技术总结与习题

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,生物量,定义,组成,功能,信号转换,去噪,信号,离散,信号,处理,结果,输出,A/D,微机,对象,传感器,输出,信号调理,检测装置,检测系统,检测技术,第一章绪论,给定值,A/D,微机,对象,传感器,D/A,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：,35,45,2,、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,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,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,T,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,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,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,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,d,U,0,z,高频激励,测距、探伤、测速,第三章 电参量检测装置,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,压电效应的物理解释,压电效应,压电效应物理解释,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与特点,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,工作过程,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,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。,