檢測換技術總結與習題

1、a/d微機微機對象對象傳感器傳感器輸出輸出信號調理信號調理檢測裝置檢測裝置檢測技術檢測技術給定值給定值a/d微機微機對象對象傳感器傳感器d/a信號調理信號調理測控系統(tǒng)組成框圖測控系統(tǒng)組成框圖反饋反饋通道通道第一章緒論第一章緒論ltlt液液位位調調節(jié)節(jié)器器液位變送器液位變送器電動調節(jié)閥電動調節(jié)閥泵泵儲水箱儲水箱上水箱上水箱下水箱下水箱水箱液位控制系統(tǒng)工藝流圖水箱液位控制系統(tǒng)工藝流圖第一章緒論第一章緒論給定單元給定單元控制器控制器電動調節(jié)閥電動調節(jié)閥上水箱上水箱液位變送器液位變送器xrx ix e擾動擾動液位測控系統(tǒng)組成框圖液位測控系統(tǒng)組成框圖液位檢測系統(tǒng)組成框圖液位檢測系統(tǒng)組成框圖a/d微機微機

2、上水箱上水箱顯示顯示液位變送器液位變送器第一章緒論第一章緒論一、靜態(tài)特性一、靜態(tài)特性a/d微機微機對象對象傳感器傳感器輸出輸出信號調理信號調理檢測裝置檢測裝置xy關系與xydtdx01、靜態(tài)特性參數(shù)、靜態(tài)特性參數(shù)（1）零點）零點的值00yx （2）量程（測量范圍）量程（測量范圍）x minx maxy miny max對應對應第二章檢測裝置基本特性第二章檢測裝置基本特性（3）分辨力）分辨力檢測裝置能夠有效辨別最小輸入變化量的能力。檢測裝置能夠有效辨別最小輸入變化量的能力。（4）精度）精度反映檢測裝置的最大測量誤差。反映檢測裝置的最大測量誤差。例如人體體溫計例如人體體溫計精度：精度：0.1測量范

3、圍：測量范圍：3545 2、靜態(tài)特性質量指標、靜態(tài)特性質量指標線性度、滯差、重復性、靈敏度。線性度、滯差、重復性、靈敏度。第二章檢測裝置基本特性第二章檢測裝置基本特性標準裝置標準裝置待測裝置待測裝置xy2y1標準器具標準器具3、檢測裝置的標定、檢測裝置的標定特點：特點：輸入確定，測試并對比輸出，計算靜（動）態(tài)質輸入確定，測試并對比輸出，計算靜（動）態(tài)質量參數(shù)，確定是否合格。量參數(shù)，確定是否合格。xyfsxm0y1y2國家計量省市級部國家計量省市級部門用專用標準計量門用專用標準計量儀器檢定儀器檢定第二章檢測裝置基本特性第二章檢測裝置基本特性二、動態(tài)特性二、動態(tài)特性a/d微機微機對象對象傳感器傳感

4、器輸出輸出信號調理信號調理檢測裝置檢測裝置xy關系與xydtdx01、定義、定義)(幅值與相位不失真快速準確不失真2、要求、要求第二章檢測裝置基本特性第二章檢測裝置基本特性3、研究方法、研究方法時域瞬態(tài)響應法，標準的輸入信號時域瞬態(tài)響應法，標準的輸入信號階躍輸入。階躍輸入。頻域頻率響應法，標準的輸入信號頻域頻率響應法，標準的輸入信號正弦輸入。正弦輸入。4、時域瞬態(tài)響應法、時域瞬態(tài)響應法機電熱等一階模型加階躍輸入。機電熱等一階模型加階躍輸入。時域輸入輸出微分方程形式：時域輸入輸出微分方程形式：復域傳遞函數(shù)復域傳遞函數(shù))1 ()(tekty時域響應時域響應第二章檢測裝置基本特性第二章檢測裝置基本特

5、性例例1、壓力傳感器，測量壓力范圍為壓力傳感器，測量壓力范圍為0 100 k pa,輸出電壓范輸出電壓范圍為圍為0 1000mv, 實測壓力值，傳感器輸出電壓為實測壓力值，傳感器輸出電壓為512mv，標準傳感器標準傳感器 輸出電壓為輸出電壓為510 mv。假設此點測量誤差最大。假設此點測量誤差最大。（1）非線性誤差。）非線性誤差。（2）若重復）若重復10次測量，最大誤差為次測量，最大誤差為3 mv。重復性誤差。重復性誤差。（3）若正反行程各）若正反行程各10次測量，正反形成間最大誤差為次測量，正反形成間最大誤差為4 mv，求遲滯。求遲滯。（4）設傳感器為線性傳感器，求靈敏度。）設傳感器為線性傳

6、感器，求靈敏度。非線性誤差非線性誤差.512510100%100%0.2%1000lmlf suu重復性誤差重復性誤差.3100%100%0.3%1000rmrf suu遲滯遲滯.4100%100%0.4%1000hmf suu靈敏度靈敏度100010/100umvkmv kpapkpa例例2、說明為何一階檢測裝置只能用于測量慢變、說明為何一階檢測裝置只能用于測量慢變或低頻信號？或低頻信號？( )( )( )1y skh ssjx ss一階環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)頻率較低時，輸出信號無衰減，頻率較高時，輸出信號衰減較大。例例3、減小一階檢測裝置動態(tài)誤差方法、減小一階檢測裝置動態(tài)誤差方法tekkye)( e

7、)1 ()(tekty第二章檢測裝置基本特性第二章檢測裝置基本特性0.0510( )yxs微分方程變?yōu)闃藴市问綖閐y10dt靜態(tài)靈敏度k=0.05時間常數(shù)第二章檢測裝置基本特性第二章檢測裝置基本特性 一、電阻應變式傳感器一、電阻應變式傳感器電壓電壓敏感元件敏感元件應變片應變片電橋電橋力力應變應變電阻變化電阻變化fu0rr電阻絲電阻絲半導體半導體單臂橋單臂橋差動橋差動橋全臂橋全臂橋懸臂梁懸臂梁柱式柱式環(huán)式環(huán)式輪輻式輪輻式工作原理及原理式工作原理及原理式了解結構特性了解結構特性兩者工作原理異同兩者工作原理異同恒壓源、恒流源供電恒壓源、恒流源供電輸出表達式輸出表達式應變片接橋形式應變片接橋形式了解力

8、與應變了解力與應變關系關系第三章第三章 電參量檢測裝置電參量檢測裝置 二、熱電阻式傳感器二、熱電阻式傳感器熱敏電阻熱敏電阻電橋電橋trtu0熱電熱電特性特性溫度補償溫度控制溫度補償溫度控制鉑電阻鉑電阻電橋電橋trtu0熱電熱電特性特性溫度測量溫度測量兩線制、三線制、兩線制、三線制、四線制輸出電壓四線制輸出電壓第三章第三章 電參量檢測裝置電參量檢測裝置光敏電阻光敏電阻trti0光照特性光照特性光譜特性光譜特性頻率特性頻率特性溫度特性溫度特性 三、光敏電阻三、光敏電阻轉換電路轉換電路光控開關元件光控開關元件第三章第三章 電參量檢測裝置電參量檢測裝置 四、自感式傳感器四、自感式傳感器膜盒連桿等膜盒連

9、桿等差動電感差動電感傳感器傳感器轉換電路轉換電路力力位移位移電感變化電感變化fsu0l電壓電壓變氣隙變氣隙變面積變面積螺線管螺線管電橋電路電橋電路帶相敏檢波帶相敏檢波電橋電路電橋電路變氣隙差動電感變氣隙差動電感傳感器靈敏度及優(yōu)點傳感器靈敏度及優(yōu)點電路功能電路功能輸出電壓輸出電壓第三章第三章 電參量檢測裝置電參量檢測裝置 五、互感式傳感器五、互感式傳感器膜盒連桿等膜盒連桿等差動互感差動互感傳感器傳感器轉換電路轉換電路力力位移位移互感變化互感變化fsu0m電壓電壓工作原理工作原理輸出電壓輸出電壓差動整流電路差動整流電路相敏檢波電路相敏檢波電路由等效電路弄懂由等效電路弄懂輸出電壓推導輸出電壓推導電路

10、功能電路功能功能分析功能分析第三章第三章 電參量檢測裝置電參量檢測裝置 六、電渦流式傳感器六、電渦流式傳感器高頻反射式高頻反射式z=f（, , r, f, x）z=f（x）工作原理工作原理等效電路求等效電路求z表達式表達式金屬板金屬板lc諧振線圈諧振線圈轉換電路轉換電路du0z高頻激勵高頻激勵測距、探傷、測速測距、探傷、測速第三章第三章 電參量檢測裝置電參量檢測裝置低頻透射式低頻透射式e的大小間接反映了的大小間接反映了m的厚度的厚度t第三章第三章 電參量檢測裝置電參量檢測裝置七七、電容式傳感器、電容式傳感器第三章第三章 電參量檢測裝置電參量檢測裝置膜盒膜盒電容傳感器電容傳感器轉換電路轉換電路力

11、力位移位移電容變化電容變化fsu0c變間隙變間隙變面積變面積變介電常數(shù)變介電常數(shù)變間隙差動電容變間隙差動電容傳感器靈敏度及優(yōu)點傳感器靈敏度及優(yōu)點電橋電路電橋電路脈沖寬度調制電路脈沖寬度調制電路雙雙t型電橋型電橋電路功能電路功能功能分析功能分析一一、熱電偶傳感器、熱電偶傳感器工作原理工作原理熱電勢組成熱電勢組成中間溫度定律中間溫度定律中間導體定律中間導體定律eab（t，t0）=eab（t，t n)+eab(t n,t0)eabc（t，t0）=eab（t，t 0)測量的基礎測量的基礎輸出接放大器等輸出接放大器等熱電偶熱電偶te冷端溫度補償冷端溫度補償原因及方法原因及方法二、壓電傳感器二、壓電傳感器

12、石英晶體石英晶體壓電陶瓷壓電陶瓷力電荷電荷振動振動電壓電壓振動振動電壓電壓電荷電荷力正逆壓電效應正逆壓電效應縱向橫向壓電效應縱向橫向壓電效應壓電效應的壓電效應的物理解釋物理解釋壓電效應壓電效應壓電效應物理解釋壓電效應物理解釋壓電元件的連壓電元件的連接形式輸出及接形式輸出及應用場合應用場合電壓放大器與電壓放大器與電荷放大器功能電荷放大器功能輸出與特點輸出與特點三、磁電傳感器三、磁電傳感器電磁感應定律電磁感應定律恒磁通恒磁通變磁通變磁通nblvenbse磁電傳感器磁電傳感器線速度線速度角速度角速度電動勢電動勢積分電路積分電路微分電路微分電路位移位移加速度加速度閉磁路閉磁路開磁路開磁路zfn60四、

13、霍爾傳感器四、霍爾傳感器霍爾傳感器霍爾傳感器x(i或b)等uh霍爾效應霍爾效應及表達式及表達式線性霍爾元件線性霍爾元件開關霍爾元件開關霍爾元件霍爾元件溫度誤差產生原因與補償方法霍爾元件溫度誤差產生原因與補償方法不等位電勢誤差產生原因與補償方法不等位電勢誤差產生原因與補償方法五、光電池五、光電池光電池光電池光照度光照度短路電流短路電流開路電壓開路電壓工作原理工作原理基本特性基本特性檢測元件檢測元件開關元件開關元件一、角度數(shù)字編碼器一、角度數(shù)字編碼器光電碼盤光電碼盤光敏元件處理電路光敏元件處理電路光照光照光強光強變化變化電脈沖電脈沖2nzz2原理式原理式分辨率分辨率辨向電路工作辨向電路工作原理及電

14、路分析原理及電路分析二、絕對式角度數(shù)字編碼器二、絕對式角度數(shù)字編碼器光電碼盤光電碼盤光敏元件組光敏元件組處理電路處理電路光照光照光強光強變化變化對應角度對應角度電編碼信號電編碼信號轉角計算公式轉角計算公式011136022niinicd或光電碼盤采用循環(huán)碼盤的原因光電碼盤采用循環(huán)碼盤的原因三、光柵傳感器三、光柵傳感器32411.標尺光柵 2.指示光柵3.光電元件 4.光源光柵副光柵副光敏元件光敏元件處理電路處理電路光照光照光強光強變化變化對應位移的對應位移的計數(shù)脈沖計數(shù)脈沖莫爾莫爾條紋條紋辨向電路原理辨向電路原理細分電路原理（四細分、電阻連細分）細分電路原理（四細分、電阻連細分）光柵傳感器工作原理光柵傳感器工作原理莫爾條紋產生原因及功能莫爾條紋產生原因及功能四、四、ccd傳感器傳感器電荷存儲電荷存儲電荷輸出電荷輸出電荷轉移電荷轉移光電轉換光電轉換工作過程工作過程mos單元單元勢阱勢阱產生過程產生過程光注入光注入電注入電注入三相電脈沖三相電脈