檢測與傳感系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)

1、傳感檢測系統(tǒng)的選擇與設(shè)計(jì)傳感檢測系統(tǒng)的選擇與設(shè)計(jì) 本章要求重點(diǎn)掌握以下內(nèi)容：檢測傳感器的分類及機(jī)電一體化對其基本要求；常用檢測傳感器的原理及應(yīng)用；傳感器的測量電路及與微機(jī)接口。本章概述本章概述傳感器技術(shù)是現(xiàn)代檢測和自動(dòng)化技術(shù)的重要基礎(chǔ)之傳感器技術(shù)是現(xiàn)代檢測和自動(dòng)化技術(shù)的重要基礎(chǔ)之一，機(jī)電一體化系統(tǒng)的自動(dòng)化程度越高，對傳感器一，機(jī)電一體化系統(tǒng)的自動(dòng)化程度越高，對傳感器的依賴性也就越大。的依賴性也就越大。能將各種能將各種非電物理量非電物理量轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換成電量電量的傳感器及其應(yīng)用的傳感器及其應(yīng)用技術(shù)便成為機(jī)電一體化技術(shù)系統(tǒng)中不可缺少的組成技術(shù)便成為機(jī)電一體化技術(shù)系統(tǒng)中不可缺少的組成部分。部分。把各種非

2、電量信息轉(zhuǎn)換為電信號(hào)把各種非電量信息轉(zhuǎn)換為電信號(hào),這就是傳感器的功這就是傳感器的功能能,傳感器又稱為傳感器又稱為一次儀表一次儀表。對轉(zhuǎn)換后的電信號(hào)進(jìn)行。對轉(zhuǎn)換后的電信號(hào)進(jìn)行測量測量,并進(jìn)行放大、運(yùn)算、轉(zhuǎn)換、記錄、指示、顯示并進(jìn)行放大、運(yùn)算、轉(zhuǎn)換、記錄、指示、顯示等處理等處理,這叫作電信號(hào)處理系統(tǒng)這叫作電信號(hào)處理系統(tǒng),通常被稱為通常被稱為二次儀表二次儀表。非電量檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式非電量檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式3.1傳感器的組成和分類傳感器的組成和分類3.1.1傳感器的組成傳感器的組成通常傳感器由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和和轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路三部分組成。 圖3-1傳感器的組成（1）敏感元件）敏

3、感元件: 是一種能夠?qū)⒈粶y量轉(zhuǎn)換成易于測量的物理量的預(yù)變換裝置,其輸入、輸出間具有確定的數(shù)學(xué)關(guān)系（最好為線性）。如彈性敏感元件將力轉(zhuǎn)換為位移或應(yīng)變輸出。（2）轉(zhuǎn)換元件：）轉(zhuǎn)換元件：將敏感元件輸出的非電物理量(如位移、應(yīng)變、光強(qiáng)等)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)（如電阻、電感、電容等）形式。（3）基本轉(zhuǎn)換電路：）基本轉(zhuǎn)換電路：將電信號(hào)量轉(zhuǎn)換成便于測量的電量,如電壓、電流、頻率等。 傳感器的靜態(tài)特性傳感器的靜態(tài)特性是是在在靜態(tài)標(biāo)準(zhǔn)條件靜態(tài)標(biāo)準(zhǔn)條件下下,利用一利用一定等級的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備定等級的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備,對傳感對傳感器進(jìn)行往復(fù)循環(huán)測試器進(jìn)行往復(fù)循環(huán)測試,得到得到的輸入的輸入/輸出特性（列表或輸出特性（列表或畫曲線）。通常希

4、望這個(gè)畫曲線）。通常希望這個(gè)特性（曲線）為線性特性（曲線）為線性,這對這對標(biāo)定和數(shù)據(jù)處理帶來方便。標(biāo)定和數(shù)據(jù)處理帶來方便。但實(shí)際的輸出與輸入特性但實(shí)際的輸出與輸入特性只能接近線性只能接近線性,與理論直線與理論直線有偏差有偏差,如圖如圖3-3所示。所示。3.1.2 傳感器的性能指標(biāo)傳感器的性能指標(biāo)圖3-3 傳感器的線性度示意圖 yFS21max0 xFS1實(shí)際曲線2理想曲線yx傳感器的輸入信號(hào)不隨時(shí)間變化或變化非常緩慢%100maxFSLy（3-1） （1） 線性度線性度xyS輸入量的變化量輸出量的變化量0線性度可用下式計(jì)算：式中：L線性度(非線性誤差)； max最大非線性絕對誤差； yFS 輸

5、出滿度值。 （2） 靈敏度靈敏度 傳感器在靜態(tài)標(biāo)準(zhǔn)條件下,輸出變化對輸入變化的比值稱為靈敏度,用S0表示,即 (3-2) 對于線性傳感器來說,它的靈敏度S0是個(gè)常數(shù)。%10021%100FSmHFSmHyHyH或(3-3) yFSHm0 xFSyx（3）遲滯。）遲滯。傳感器在正(輸入量增大)、反(輸入量減小)行程中輸出/輸入特性曲線的不重合程度稱為遲滯,遲滯誤差一般以滿量程輸出yFS的百分?jǐn)?shù)表示： Hm輸出值在正、反行程間的最大差值。 遲滯特性一般由實(shí)驗(yàn)方法確定,如圖3-4所示。圖3-4 遲滯特性 （4） 重復(fù)特性。重復(fù)特性。 傳感器在同一條件下,被測輸入量按同一方向作全量程連續(xù)多次重復(fù)測量時(shí)

6、,所得的輸出/輸入曲線不一致的程度,稱為重復(fù)特性,如圖3-5所示。重復(fù)特性誤差用滿量程輸出的百分?jǐn)?shù)表示,即式中: Rm最大重復(fù)性誤差。 重復(fù)特性也由實(shí)驗(yàn)方法確定,常用絕對誤差表示,如圖3-5所示。 %100FSmRyR(3-4) yFS0 xFSxRm1yRm2圖3-5 重復(fù)特性（5）分辨力）分辨力:傳感器能檢測到的最小輸入增量。在輸入零點(diǎn)附近的分辨力稱為閾值。（6）漂移：）漂移：由于傳感器內(nèi)部因素或在外界干擾的情況下,傳感器的輸出發(fā)生的變化稱為漂移。（7）精度：）精度：精度表示測量結(jié)果和被測的“真值”的靠近程度，包括傳感器的測量精度和重復(fù)精度。 2. 傳感器的動(dòng)態(tài)特性傳感器的動(dòng)態(tài)特性 傳感器

7、能測量動(dòng)態(tài)信號(hào)的能力用動(dòng)態(tài)特性表示。傳感器能測量動(dòng)態(tài)信號(hào)的能力用動(dòng)態(tài)特性表示。動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)特性是指傳感器測量動(dòng)態(tài)信號(hào)時(shí)，輸出對輸入的響應(yīng)特特性是指傳感器測量動(dòng)態(tài)信號(hào)時(shí)，輸出對輸入的響應(yīng)特性性。傳感器動(dòng)態(tài)特性的性能指標(biāo)可以通過時(shí)域、頻域以。傳感器動(dòng)態(tài)特性的性能指標(biāo)可以通過時(shí)域、頻域以及試驗(yàn)分析的方法確定，其動(dòng)態(tài)特性參數(shù)如：最大超調(diào)及試驗(yàn)分析的方法確定，其動(dòng)態(tài)特性參數(shù)如：最大超調(diào)量、上升時(shí)間、調(diào)整時(shí)間、頻率響應(yīng)范圍、臨界頻率等。量、上升時(shí)間、調(diào)整時(shí)間、頻率響應(yīng)范圍、臨界頻率等。表表3.2 傳感器的技術(shù)指標(biāo)傳感器的技術(shù)指標(biāo)基本參數(shù)指標(biāo)環(huán)境參數(shù)指標(biāo)可靠性指標(biāo)其它指標(biāo)量程指標(biāo)量程指標(biāo): :量程范圍、過載能力

8、等量程范圍、過載能力等靈敏度指標(biāo)靈敏度指標(biāo): :靈敏度、分辨力、滿量程輸靈敏度、分辨力、滿量程輸出、輸入輸出阻抗等出、輸入輸出阻抗等精度有關(guān)指標(biāo)精度有關(guān)指標(biāo): :精度、誤差、線性、滯后、精度、誤差、線性、滯后、重復(fù)性、靈敏度誤差、穩(wěn)定性重復(fù)性、靈敏度誤差、穩(wěn)定性等等動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)動(dòng)態(tài)性能指標(biāo): :固有頻率、阻尼比、時(shí)間常固有頻率、阻尼比、時(shí)間常數(shù)、頻率響應(yīng)范圍、頻率特性數(shù)、頻率響應(yīng)范圍、頻率特性、臨界頻率、臨界速度、穩(wěn)定、臨界頻率、臨界速度、穩(wěn)定時(shí)間、過沖量、穩(wěn)態(tài)誤差等時(shí)間、過沖量、穩(wěn)態(tài)誤差等溫度指標(biāo)溫度指標(biāo): :工作溫度范圍、溫工作溫度范圍、溫度誤差、溫度漂移、度誤差、溫度漂移、溫度系數(shù)、熱滯

9、后等溫度系數(shù)、熱滯后等抗沖振指標(biāo)抗沖振指標(biāo): :允許各向抗沖振的允許各向抗沖振的頻率、振幅及加速度頻率、振幅及加速度、沖振所引入的誤差、沖振所引入的誤差等等其它環(huán)境參數(shù)其它環(huán)境參數(shù): :抗潮濕、抗介質(zhì)腐抗潮濕、抗介質(zhì)腐蝕能力、抗電磁干擾蝕能力、抗電磁干擾能力等能力等工作壽命、平均無故障時(shí)間、保險(xiǎn)期、疲勞性能、絕緣電阻、耐壓及抗飛弧等使用有關(guān)指標(biāo)使用有關(guān)指標(biāo): :供電方式供電方式( (直流、交流直流、交流、頻率及波形等、頻率及波形等) )、功、功率、各項(xiàng)分布參數(shù)值、率、各項(xiàng)分布參數(shù)值、電壓范圍與穩(wěn)定度等電壓范圍與穩(wěn)定度等結(jié)構(gòu)方面指標(biāo)結(jié)構(gòu)方面指標(biāo): :外形尺寸、重量、殼外形尺寸、重量、殼體材質(zhì)、結(jié)

10、構(gòu)特點(diǎn)等體材質(zhì)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等安裝連接方面指標(biāo)安裝連接方面指標(biāo): :安裝方式、饋線電纜安裝方式、饋線電纜等等 3.1.3 信號(hào)傳輸與處理電路信號(hào)傳輸與處理電路傳感器信號(hào)處理電路內(nèi)容的選擇所要考慮的問題主要包括：（1） 傳感器輸出信號(hào)形式,如是模擬信號(hào)還是數(shù)字信號(hào),是電壓還是電流。 （2） 傳感器輸出電路形式,是單端輸出還是差動(dòng)輸出。 （3） 傳感器電路的輸出能力,是電壓還是功率,輸出阻抗的大小如何等。 （4） 傳感器的特性,如線性度、信噪比、分辨率。3.1.4 傳感器的分類傳感器的分類1. 按能量變換的功能分：按能量變換的功能分：2. 按輸出按輸出的信號(hào)分：的信號(hào)分：開關(guān)型：開關(guān)型：開關(guān)型傳感器的

11、二值就是開關(guān)型傳感器的二值就是“1”和和“0”或開或開(ON)和關(guān)和關(guān)(OFF)。這種。這種“l(fā)”和和“0”數(shù)字信號(hào)可直接傳送到數(shù)字信號(hào)可直接傳送到微機(jī)進(jìn)行處理，使用方便。微機(jī)進(jìn)行處理，使用方便。 模擬型：模擬型： 模擬型傳感器的輸出是與輸入物理量變化相對應(yīng)模擬型傳感器的輸出是與輸入物理量變化相對應(yīng)的連續(xù)變化的電量。如電位器、電容式位移傳感的連續(xù)變化的電量。如電位器、電容式位移傳感器、電阻應(yīng)變片輸入與輸出可以是線性的也可以器、電阻應(yīng)變片輸入與輸出可以是線性的也可以是非線性的。線性的可以直接使用，非線性的需是非線性的。線性的可以直接使用，非線性的需經(jīng)過線性化處理，模擬量經(jīng)經(jīng)過線性化處理，模擬量經(jīng)

12、A/D轉(zhuǎn)換后輸入微機(jī)。轉(zhuǎn)換后輸入微機(jī)。 數(shù)字型傳感器有計(jì)數(shù)型和代碼型計(jì)數(shù)型和代碼型兩大類。計(jì)數(shù)型又稱脈沖數(shù)字型，其工作原理如圖a-1所示。它可以是任何一種脈沖發(fā)生器，所發(fā)出的脈沖數(shù)與輸入量成正比，加上計(jì)數(shù)器就可對輸入量進(jìn)行計(jì)數(shù)，如可用來檢測通過輸送帶上的產(chǎn)品個(gè)數(shù)，也可用來檢測運(yùn)行機(jī)構(gòu)的位移量，這時(shí)運(yùn)行機(jī)構(gòu)每移動(dòng)一定距離或轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度就會(huì)發(fā)出一個(gè)脈沖信號(hào)，例如增量式光電碼盤增量式光電碼盤和檢測光柵檢測光柵。代碼型傳感器又稱編碼器代碼型傳感器又稱編碼器，其工作原理如圖a-2所示；它輸出的信號(hào)是數(shù)字代碼，每一代碼相當(dāng)于一個(gè)一定的輸入量的值，例如圖中輸入量的值為K1時(shí)，輸出代碼為1010，而輸入量的值

13、為K2時(shí)，輸出代碼為1011。代碼的“1”為高電平，“0”為低電平。高、低電平可用光電元件或機(jī)械接觸式元件輸出。常用來檢測執(zhí)行元件的位置或速度，如絕對值型光電編碼器、接觸式編碼板等。物理型傳感器：利用一些材料物理特性變化（如集成傳感器），有潛力結(jié)構(gòu)型傳感器：利用彈性片、金屬片、電容電感等結(jié)構(gòu)元件（如一 般的電阻、電容、電感傳感器）4. 模擬式和數(shù)字式傳感器檢測系統(tǒng)模擬式和數(shù)字式傳感器檢測系統(tǒng) 電阻、電容、電感、壓電、磁電、熱電式等傳感器輸出模擬信號(hào)，其檢測系統(tǒng)如圖示：傳感器傳感器量程變換量程變換放大器放大器解調(diào)器解調(diào)器濾波器濾波器運(yùn)算電路運(yùn)算電路A/D計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī) 顯示、顯示、執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)

14、 振蕩器振蕩器 振蕩器用于對傳感器信號(hào)“調(diào)制”，以提高輸出信號(hào)的抗干擾能力；并對“解調(diào)” 提供參考信號(hào)，“解調(diào)”是使信號(hào)恢復(fù)原有形式。 有的傳感器可不進(jìn)行調(diào)制與解調(diào)，直接阻抗匹配、放大、濾波等。光柵、磁柵、光電編碼器、激光干涉儀等傳感器輸出增量碼信號(hào)，增量碼信號(hào)，信號(hào)變化的周期與被測位移成正比的信號(hào)，其檢測系統(tǒng)如圖示：傳傳感感器器放放大大器器整整形形電電路路細(xì)細(xì)分分電電路路變變換換電電路路計(jì)計(jì)數(shù)數(shù)器器計(jì)計(jì)算算機(jī)機(jī)顯示顯示執(zhí)行執(zhí)行機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)辨向電路辨向電路 傳感器輸出多為正弦波信號(hào)，經(jīng)放大、整形后變成數(shù)字脈沖信號(hào)，進(jìn)入計(jì)數(shù)器、計(jì)算機(jī)，為提高分辨率，采取細(xì)分電路； 辮向電路辨別方向以便正確進(jìn)行加法或

15、減法記數(shù)； 脈沖信號(hào)所對應(yīng)的被測來年感不便于讀出和處理時(shí)，需進(jìn)行脈沖當(dāng)量變換電路。模擬式系統(tǒng)：精度低、易受干擾影響、不便于長距離傳輸、有A/D轉(zhuǎn)換， 成本高數(shù)字式系統(tǒng)：分辨率高、抗干擾強(qiáng)、易于長距離傳輸、易于計(jì)算機(jī)控制、 應(yīng)用廣泛） 傳感器標(biāo)定是指利用較高等級的標(biāo)準(zhǔn)器具（或儀器、儀傳感器標(biāo)定是指利用較高等級的標(biāo)準(zhǔn)器具（或儀器、儀表）對傳感器的特性進(jìn)行刻度，或者說通過試驗(yàn)建立傳感表）對傳感器的特性進(jìn)行刻度，或者說通過試驗(yàn)建立傳感器的輸入量與輸出量之間的關(guān)系。同時(shí)，也確定出不同使器的輸入量與輸出量之間的關(guān)系。同時(shí)，也確定出不同使用條件下的誤差關(guān)系。用條件下的誤差關(guān)系。 傳感器的標(biāo)定分傳感器的標(biāo)定分

16、靜態(tài)標(biāo)定靜態(tài)標(biāo)定和和動(dòng)態(tài)標(biāo)定動(dòng)態(tài)標(biāo)定:1. 感器靜態(tài)特性標(biāo)定感器靜態(tài)特性標(biāo)定 靜態(tài)標(biāo)定目的是確定傳感器的靜態(tài)特性指標(biāo)，如線性度、靜態(tài)標(biāo)定目的是確定傳感器的靜態(tài)特性指標(biāo)，如線性度、靈敏度、精度、遲滯性和重復(fù)性等。靈敏度、精度、遲滯性和重復(fù)性等。2. 傳感器動(dòng)態(tài)特性標(biāo)定傳感器動(dòng)態(tài)特性標(biāo)定 動(dòng)態(tài)特性標(biāo)定的目的確定傳感器的動(dòng)態(tài)特性參數(shù)，如時(shí)動(dòng)態(tài)特性標(biāo)定的目的確定傳感器的動(dòng)態(tài)特性參數(shù)，如時(shí)間常數(shù)、上升時(shí)間或工作頻率、通頻帶等。間常數(shù)、上升時(shí)間或工作頻率、通頻帶等。3.1.5 傳感器的標(biāo)定傳感器的標(biāo)定體積小、重量輕、對整機(jī)的適應(yīng)性好；體積小、重量輕、對整機(jī)的適應(yīng)性好；精度和靈敏度高、響應(yīng)快、穩(wěn)定性好、信噪

17、比高；精度和靈敏度高、響應(yīng)快、穩(wěn)定性好、信噪比高；安全可靠、壽命長；安全可靠、壽命長；便于與計(jì)算機(jī)連接；便于與計(jì)算機(jī)連接；不易受被測對象不易受被測對象(如電阻、磁導(dǎo)率如電阻、磁導(dǎo)率)的影響，也不影響外的影響，也不影響外部環(huán)境；部環(huán)境；對環(huán)境條件適應(yīng)能力強(qiáng)；對環(huán)境條件適應(yīng)能力強(qiáng)；現(xiàn)場處理簡單、操作性能好；現(xiàn)場處理簡單、操作性能好；價(jià)格低廉。價(jià)格低廉。3.1.6 機(jī)電一體化系統(tǒng)對檢測傳感器基本要求機(jī)電一體化系統(tǒng)對檢測傳感器基本要求1)集成化：集成化：集成（傳感器、放大器、運(yùn)算器、補(bǔ)償器集成（傳感器、放大器、運(yùn)算器、補(bǔ)償器等）；組合（不同功能的傳感器）；排列（成矩等）；組合（不同功能的傳感器）；排列

18、（成矩陣）。陣）。(2)多功能化：多功能化：如溫度與濕度、氣敏與濕度、速度與長如溫度與濕度、氣敏與濕度、速度與長度等多功能傳感器。度等多功能傳感器。(3)智能化：智能化：不但能對外界信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換與測量，同時(shí)不但能對外界信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換與測量，同時(shí)還具有記憶存儲(chǔ)、運(yùn)算及數(shù)據(jù)處理等功能。還具有記憶存儲(chǔ)、運(yùn)算及數(shù)據(jù)處理等功能。(4)數(shù)字化：數(shù)字化：數(shù)字顯示與微處理機(jī)的應(yīng)用，使傳感器應(yīng)數(shù)字顯示與微處理機(jī)的應(yīng)用，使傳感器應(yīng)用更為方便，可提高穩(wěn)定性及精度，簡化結(jié)構(gòu)。用更為方便，可提高穩(wěn)定性及精度，簡化結(jié)構(gòu)。3.1.7 傳感器的發(fā)展方向傳感器的發(fā)展方向1首先要根據(jù)使用要求在眾多傳感器中首先要根據(jù)使用要求在眾多傳

19、感器中選擇適合自己選擇適合自己所需要的。所需要的。有些傳感器的輸入有些傳感器的輸入/輸出特性，理論上的輸出特性，理論上的分析較復(fù)雜，但實(shí)際應(yīng)用時(shí)很簡單，用戶只需根據(jù)使分析較復(fù)雜，但實(shí)際應(yīng)用時(shí)很簡單，用戶只需根據(jù)使用要求按其主要性能參數(shù)，如測量范圍、精度、分辨用要求按其主要性能參數(shù)，如測量范圍、精度、分辨力、靈敏度等選用即可。傳感器性能參數(shù)指標(biāo)包含的力、靈敏度等選用即可。傳感器性能參數(shù)指標(biāo)包含的面很寬，對于具體的某種傳感器，應(yīng)根據(jù)實(shí)際的需要面很寬，對于具體的某種傳感器，應(yīng)根據(jù)實(shí)際的需要和可能，在確保其主要性能指標(biāo)的情況下，適當(dāng)放寬和可能，在確保其主要性能指標(biāo)的情況下，適當(dāng)放寬對次要性能指標(biāo)的要求

20、，對次要性能指標(biāo)的要求，切忌盲目追求各種特性參數(shù)切忌盲目追求各種特性參數(shù)均高指標(biāo)，以形成較高的性能均高指標(biāo)，以形成較高的性能/價(jià)格比價(jià)格比。2要特別注意不同系列產(chǎn)品的應(yīng)用環(huán)境、使用條件和要特別注意不同系列產(chǎn)品的應(yīng)用環(huán)境、使用條件和維護(hù)要求。維護(hù)要求。環(huán)境變化環(huán)境變化(如溫度、振動(dòng)、噪聲等如溫度、振動(dòng)、噪聲等)將改變將改變傳感器的某些特性傳感器的某些特性(如靈敏度、線性度等指標(biāo)如靈敏度、線性度等指標(biāo))，且能，且能造成與被測參數(shù)無關(guān)的輸出，如零點(diǎn)漂移。因此，造成與被測參數(shù)無關(guān)的輸出，如零點(diǎn)漂移。因此，應(yīng)應(yīng)根據(jù)環(huán)境要求合理選用傳感器。根據(jù)環(huán)境要求合理選用傳感器。一、傳感器的選擇一、傳感器的選擇3.2

21、 傳感器的正確選擇和使用傳感器的正確選擇和使用使用傳感器時(shí)，可以采取某些技術(shù)措施來改善傳使用傳感器時(shí)，可以采取某些技術(shù)措施來改善傳感器的性能：感器的性能：1. 平均技術(shù)平均技術(shù). 常用的平均技術(shù)有誤差平均效應(yīng)和數(shù)常用的平均技術(shù)有誤差平均效應(yīng)和數(shù)據(jù)平均處理。誤差平均效應(yīng)的原理是利用多個(gè)傳感據(jù)平均處理。誤差平均效應(yīng)的原理是利用多個(gè)傳感器單元同時(shí)感受被測量，因而其輸出將是這些單元器單元同時(shí)感受被測量，因而其輸出將是這些單元輸出的總和。這在光柵、感應(yīng)同步器等柵狀傳感器輸出的總和。這在光柵、感應(yīng)同步器等柵狀傳感器中都可取得明顯效果；數(shù)據(jù)平均處理是在相同條件中都可取得明顯效果；數(shù)據(jù)平均處理是在相同條件下重

22、復(fù)測量次，然后取其平均值（濾波），因此，下重復(fù)測量次，然后取其平均值（濾波），因此，該技術(shù)可以大大降低隨機(jī)誤差。該技術(shù)可以大大降低隨機(jī)誤差。2差動(dòng)技術(shù)差動(dòng)技術(shù). 差動(dòng)技術(shù)在電阻應(yīng)變式、電感式、電差動(dòng)技術(shù)在電阻應(yīng)變式、電感式、電容式等傳感器中得到廣泛應(yīng)用，它可以消除零位輸容式等傳感器中得到廣泛應(yīng)用，它可以消除零位輸出和偶次非線性項(xiàng)，抵消共模誤差、減小非線性。出和偶次非線性項(xiàng)，抵消共模誤差、減小非線性。二、傳感器的正確使用二、傳感器的正確使用3穩(wěn)定性處理穩(wěn)定性處理. 傳感器作為長期使用的元件，傳感器作為長期使用的元件，其穩(wěn)定性顯得特別重要，因此，對傳感器的其穩(wěn)定性顯得特別重要，因此，對傳感器的結(jié)構(gòu)

23、材料要進(jìn)行時(shí)效處理，對電子元件進(jìn)行結(jié)構(gòu)材料要進(jìn)行時(shí)效處理，對電子元件進(jìn)行篩選等。篩選等。4屏蔽和隔離屏蔽和隔離. 屏蔽、隔離措施可抑制電磁屏蔽、隔離措施可抑制電磁干擾，隔熱、密封、隔振等措施可消弱溫度、干擾，隔熱、密封、隔振等措施可消弱溫度、濕度、機(jī)械振動(dòng)的影響。濕度、機(jī)械振動(dòng)的影響。 二、傳感器的正確使用二、傳感器的正確使用 1傳感器的標(biāo)定傳感器的標(biāo)定 利用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備產(chǎn)生已知的非電量，并用其作為基準(zhǔn)利用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備產(chǎn)生已知的非電量，并用其作為基準(zhǔn)量來確定傳感器的輸出電量與輸入非電量之間的關(guān)系量來確定傳感器的輸出電量與輸入非電量之間的關(guān)系的過程。的過程。 傳感器在出廠時(shí)均要進(jìn)行標(biāo)定，廠家的產(chǎn)品列表中

24、傳感器在出廠時(shí)均要進(jìn)行標(biāo)定，廠家的產(chǎn)品列表中所列的主要性能參數(shù)所列的主要性能參數(shù)(或指標(biāo)或指標(biāo))就是通過標(biāo)定得到的。就是通過標(biāo)定得到的。傳感器的標(biāo)定應(yīng)在與其使用條件相似的環(huán)境狀態(tài)下和傳感器的標(biāo)定應(yīng)在與其使用條件相似的環(huán)境狀態(tài)下和規(guī)定的安裝條件下進(jìn)行。規(guī)定的安裝條件下進(jìn)行。2傳感器的校準(zhǔn)傳感器的校準(zhǔn) 傳感器在使用前或在使用過程中或擱置一段時(shí)間后傳感器在使用前或在使用過程中或擱置一段時(shí)間后再使用時(shí)，必須對其性能參數(shù)進(jìn)行復(fù)測或作必要的調(diào)再使用時(shí)，必須對其性能參數(shù)進(jìn)行復(fù)測或作必要的調(diào)整與修正，以保證其測量精度，這個(gè)復(fù)測過程就是整與修正，以保證其測量精度，這個(gè)復(fù)測過程就是校校準(zhǔn)準(zhǔn)。 校準(zhǔn)與標(biāo)定內(nèi)容基本相

25、同。校準(zhǔn)與標(biāo)定內(nèi)容基本相同。三、傳感器的標(biāo)定與校準(zhǔn)三、傳感器的標(biāo)定與校準(zhǔn) 3.3 檢測信號(hào)的采集與處理檢測信號(hào)的采集與處理 在機(jī)電一體化系統(tǒng)中，傳感器獲取系統(tǒng)的有關(guān)信息并通過檢測系統(tǒng)進(jìn)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中，傳感器獲取系統(tǒng)的有關(guān)信息并通過檢測系統(tǒng)進(jìn)行處理，以實(shí)施系統(tǒng)的控制。行處理，以實(shí)施系統(tǒng)的控制。傳感器傳感器處于被測對象與檢測系統(tǒng)的界面位置，處于被測對象與檢測系統(tǒng)的界面位置，是信號(hào)輸入的主要窗口，為檢測系統(tǒng)提供必需的原始信號(hào)。是信號(hào)輸入的主要窗口，為檢測系統(tǒng)提供必需的原始信號(hào)。中間轉(zhuǎn)換電路中間轉(zhuǎn)換電路將傳感器的敏感元件輸出的電參數(shù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成易于測量或處理的電壓或電將傳感器的敏感元件輸出的電參數(shù)信

26、號(hào)轉(zhuǎn)換成易于測量或處理的電壓或電流等電量信號(hào)。通常，這種電量信號(hào)很微弱，需要由中間轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行放流等電量信號(hào)。通常，這種電量信號(hào)很微弱，需要由中間轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行放大、調(diào)制解調(diào)、大、調(diào)制解調(diào)、A AD D（D DA A）轉(zhuǎn)換等處理以滿足信號(hào)傳輸、微機(jī)處理的要）轉(zhuǎn)換等處理以滿足信號(hào)傳輸、微機(jī)處理的要求，根據(jù)需要還必須進(jìn)行必要的阻抗匹配、線性化及溫度補(bǔ)償?shù)忍幚?。中求，根?jù)需要還必須進(jìn)行必要的阻抗匹配、線性化及溫度補(bǔ)償?shù)忍幚?。中間轉(zhuǎn)換電路的種類和構(gòu)成由傳感器的類型決定，不同的傳感器要求配用的間轉(zhuǎn)換電路的種類和構(gòu)成由傳感器的類型決定，不同的傳感器要求配用的中間轉(zhuǎn)換電路經(jīng)常具有自己的特色。中間轉(zhuǎn)換電路經(jīng)常具

27、有自己的特色。 需要指出的是，在機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，需要指出的是，在機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，所選用的傳感器多數(shù)己由所選用的傳感器多數(shù)己由生產(chǎn)廠家配好轉(zhuǎn)換放大控制電路而不需要用戶設(shè)計(jì)，除非是現(xiàn)有傳感器產(chǎn)生產(chǎn)廠家配好轉(zhuǎn)換放大控制電路而不需要用戶設(shè)計(jì)，除非是現(xiàn)有傳感器產(chǎn)品在精度或尺寸、性能等方面不能滿足設(shè)計(jì)要求，才自己選用傳感器的敏品在精度或尺寸、性能等方面不能滿足設(shè)計(jì)要求，才自己選用傳感器的敏感元件并設(shè)計(jì)與此相匹配的轉(zhuǎn)換測量電路。感元件并設(shè)計(jì)與此相匹配的轉(zhuǎn)換測量電路。 檢測系統(tǒng)的組成首先跟傳感器輸出的信號(hào)形式和檢測系統(tǒng)的組成首先跟傳感器輸出的信號(hào)形式和儀器的功能有關(guān)，并由此決定檢測系統(tǒng)的類型。儀器

28、的功能有關(guān)，并由此決定檢測系統(tǒng)的類型。 1. 模擬信號(hào)檢測系統(tǒng)模擬信號(hào)檢測系統(tǒng) 振蕩器振蕩器用于對傳感器信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，并為解調(diào)用于對傳感器信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，并為解調(diào)提供參考信號(hào)；提供參考信號(hào)； 量程變換電路量程變換電路的作用是避免放大器飽和并滿足的作用是避免放大器飽和并滿足不同測量范圍的需要；不同測量范圍的需要； 解調(diào)器解調(diào)器用于將已調(diào)制信號(hào)恢復(fù)成原有形式；用于將已調(diào)制信號(hào)恢復(fù)成原有形式；一、檢測系統(tǒng)的組成一、檢測系統(tǒng)的組成顯示執(zhí)行機(jī)構(gòu)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器量程變換電路傳感器振 蕩 器放大器運(yùn)算電路解調(diào)器濾波器計(jì)算機(jī)模擬式傳感器是目前應(yīng)用最多的傳感器，如電阻式、電感式、電容式、壓電式、磁電式及熱電式等傳感器

29、均輸出模擬信號(hào)，其輸出是與被測物理量相對應(yīng)的連續(xù)變化的電信號(hào)。 濾波器濾波器可將無用的干擾信號(hào)濾除，并取出代表可將無用的干擾信號(hào)濾除，并取出代表被測物理量的有效信號(hào)；被測物理量的有效信號(hào)； 運(yùn)算電路運(yùn)算電路可對信號(hào)進(jìn)行各種處理，以正確獲得可對信號(hào)進(jìn)行各種處理，以正確獲得所需的物理量，其功能也可在對信號(hào)進(jìn)行模所需的物理量，其功能也可在對信號(hào)進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換后，由數(shù)字計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)；換后，由數(shù)字計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)； 計(jì)算機(jī)對信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步處理后，可獲得相應(yīng)計(jì)算機(jī)對信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步處理后，可獲得相應(yīng)的信號(hào)去控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，而在不需要執(zhí)行機(jī)構(gòu)的的信號(hào)去控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，而在不需要執(zhí)行機(jī)構(gòu)的檢測系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)則將有關(guān)

30、信息送去顯示或打檢測系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)則將有關(guān)信息送去顯示或打印輸出。印輸出。一、檢測系統(tǒng)的組成一、檢測系統(tǒng)的組成顯示執(zhí)行機(jī)構(gòu)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器量程變換電路傳感器振 蕩 器放大器運(yùn)算電路解調(diào)器濾波器計(jì)算機(jī)在具體的機(jī)電一體化產(chǎn)品的在具體的機(jī)電一體化產(chǎn)品的檢測系統(tǒng)中，也可能沒有圖檢測系統(tǒng)中，也可能沒有圖中的某些部分或增加一些其中的某些部分或增加一些其它部分，如有些傳感器可不它部分，如有些傳感器可不進(jìn)行調(diào)制與解調(diào)，而直接進(jìn)進(jìn)行調(diào)制與解調(diào)，而直接進(jìn)行阻抗匹配、放大和濾波等。行阻抗匹配、放大和濾波等。2. 數(shù)字信號(hào)檢測系統(tǒng)數(shù)字信號(hào)檢測系統(tǒng) 數(shù)字信號(hào)檢測系統(tǒng)數(shù)字信號(hào)檢測系統(tǒng)有有絕對碼數(shù)字式絕對碼數(shù)字式和和增增量碼數(shù)

31、字式量碼數(shù)字式。當(dāng)傳感。當(dāng)傳感器輸出的編碼與被測器輸出的編碼與被測量一一對應(yīng)，稱為絕量一一對應(yīng)，稱為絕對碼。絕對碼檢測系對碼。絕對碼檢測系統(tǒng)如右圖所示統(tǒng)如右圖所示 ，每一，每一一、檢測系統(tǒng)的組成一、檢測系統(tǒng)的組成放大整形光電轉(zhuǎn)換傳感器糾錯(cuò)電路碼制變換顯示執(zhí)行機(jī)構(gòu)譯碼器數(shù)字式傳感器可直接直接將被測量轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸出，既可提高檢測精度、分辨率及抗干擾能力，又易于信號(hào)的運(yùn)算處理、存儲(chǔ)和遠(yuǎn)距離傳輸。因此，盡管目前數(shù)字式傳感器品種還不很多，但卻得到了越來越多的應(yīng)用得到了越來越多的應(yīng)用。最常見的數(shù)字式傳感器有光柵、磁柵、容柵、感應(yīng)同步器、光電編碼器等，主要用于幾何位置、速度等的測量。 當(dāng)傳感器輸出增量碼

32、當(dāng)傳感器輸出增量碼信號(hào)，即信號(hào)變化的信號(hào)，即信號(hào)變化的周期數(shù)與被測量成正周期數(shù)與被測量成正比，其比，其增量碼數(shù)字信增量碼數(shù)字信號(hào)檢測系統(tǒng)號(hào)檢測系統(tǒng)的典型組的典型組成如右圖所示。成如右圖所示。一、檢測系統(tǒng)的組成一、檢測系統(tǒng)的組成傳感器脈沖當(dāng)量變換電路放大器細(xì)分電路整形電路寄存器計(jì)數(shù)器計(jì)算機(jī)顯示執(zhí)行辨向電路 傳感器的輸出多數(shù)為正弦波信號(hào)，需先經(jīng)傳感器的輸出多數(shù)為正弦波信號(hào)，需先經(jīng)放大、整形放大、整形后變成后變成數(shù)字脈沖信號(hào)。但在多數(shù)情況下，為提高分辨率，常采用數(shù)字脈沖信號(hào)。但在多數(shù)情況下，為提高分辨率，常采用細(xì)分電細(xì)分電路路使傳感器信號(hào)每變化使傳感器信號(hào)每變化1/n個(gè)周期計(jì)一個(gè)數(shù)，其中個(gè)周期計(jì)一個(gè)

33、數(shù)，其中n稱為細(xì)分?jǐn)?shù)。稱為細(xì)分?jǐn)?shù)。辨向電路辨向電路用于辨別被測量的變化方向。當(dāng)脈沖信號(hào)所對應(yīng)的被測用于辨別被測量的變化方向。當(dāng)脈沖信號(hào)所對應(yīng)的被測量不便讀出和處理時(shí)，需進(jìn)行量不便讀出和處理時(shí)，需進(jìn)行脈沖當(dāng)量變換脈沖當(dāng)量變換。計(jì)算機(jī)可對信號(hào)進(jìn)。計(jì)算機(jī)可對信號(hào)進(jìn)行復(fù)雜的運(yùn)算處理，并將結(jié)果直接送去顯示或打印輸出，或求取行復(fù)雜的運(yùn)算處理，并將結(jié)果直接送去顯示或打印輸出，或求取控制量去控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制量去控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。3.開關(guān)信號(hào)檢測系統(tǒng)傳感器的輸出信號(hào)為開關(guān)信號(hào)，如光電開關(guān)和電觸點(diǎn)開關(guān)的通斷信號(hào)等。這類信號(hào)的測量電路實(shí)質(zhì)為功率放大電路功率放大電路。 一、檢測系統(tǒng)的組成一、檢測系統(tǒng)的組成4 4、傳感器與

34、微機(jī)的基本接口、傳感器與微機(jī)的基本接口 輸入到微機(jī)的信息必須是微機(jī)能夠處理的數(shù)字量輸入到微機(jī)的信息必須是微機(jī)能夠處理的數(shù)字量信息。傳感器的輸出形式可分為模擬量、數(shù)字量和信息。傳感器的輸出形式可分為模擬量、數(shù)字量和開關(guān)量。與此相應(yīng)的有三種基本接口方式，見下表。開關(guān)量。與此相應(yīng)的有三種基本接口方式，見下表。一、檢測系統(tǒng)的組成一、檢測系統(tǒng)的組成1.模擬量的轉(zhuǎn)換輸入方式模擬量的轉(zhuǎn)換輸入方式(4種種)二、模擬量的轉(zhuǎn)換輸入二、模擬量的轉(zhuǎn)換輸入傳感器傳感器傳感器采樣/保持采樣/保持多路模擬開關(guān)控制器A/D緩沖器總線A/D總線傳感器多路模擬開關(guān)總線放大采樣/保持控制器A/D采樣/保持A/D采樣/保持A/D采樣

35、/保持A/D總線傳感器輸入并行輸入口a)b)c)d). 三態(tài)緩沖器a是最簡單的一種方式。傳感器輸出的模擬信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，通過三態(tài)緩沖器送入計(jì)算機(jī)總線。這種方式僅適用于只有一路檢測信號(hào)的場合。B所示多路檢測信號(hào)共用一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器，通過多路模擬開關(guān)依次對各路信號(hào)進(jìn)行采樣，其特點(diǎn)是電路簡單，節(jié)省元器件，但信號(hào)采集速度低，不能獲得同一瞬時(shí)的各路信號(hào)。 c所示與第二種方式的主要區(qū)別是信號(hào)的采集/保持電路在多路開關(guān)之前，因而可獲得同一瞬時(shí)的各路信號(hào)。 d所示方式，其中各路信號(hào)都有單獨(dú)的采樣/保持電路和A/D轉(zhuǎn)換通道，可根據(jù)檢測信號(hào)的特點(diǎn)，分別采用不同的采樣/保持電路或不同精度的A/D轉(zhuǎn)

36、換器，因而靈活性大，抗干擾能力強(qiáng)，但電路復(fù)雜，采用的元器件較多。上述四種方式中，除第一種外，其它三種都可用于對多路檢測信號(hào)進(jìn)行采集，因此對應(yīng)的系統(tǒng)常被稱作多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。2. 多路模擬開關(guān)多路模擬開關(guān) 多路模擬開關(guān)又多路模擬開關(guān)又稱稱多路轉(zhuǎn)換開關(guān)多路轉(zhuǎn)換開關(guān)，簡，簡稱多路開關(guān)，其作用稱多路開關(guān)，其作用是分別或依次把各路是分別或依次把各路檢測信號(hào)與檢測信號(hào)與A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器接通，以節(jié)省器接通，以節(jié)省A/D轉(zhuǎn)換器件。轉(zhuǎn)換器件。 二、模擬量的轉(zhuǎn)換輸入二、模擬量的轉(zhuǎn)換輸入開關(guān)地址輸入端開關(guān)控制與驅(qū)動(dòng)電路選通信號(hào)5模擬輸入通道7862431S0S4S6S7S5S1S2S3A/D轉(zhuǎn)換器.右上圖表示一個(gè)右

37、上圖表示一個(gè)8通道的模擬開關(guān)的結(jié)構(gòu)圖，它由模擬開關(guān)通道的模擬開關(guān)的結(jié)構(gòu)圖，它由模擬開關(guān)S0S7及開關(guān)控及開關(guān)控制與驅(qū)動(dòng)電路組成。制與驅(qū)動(dòng)電路組成。8個(gè)模擬開關(guān)的接通與斷開，通過用二進(jìn)制代碼尋址來指個(gè)模擬開關(guān)的接通與斷開，通過用二進(jìn)制代碼尋址來指定，從而選擇特定的通道。定，從而選擇特定的通道。例如當(dāng)開關(guān)地址為例如當(dāng)開關(guān)地址為000時(shí)，時(shí)，S0開關(guān)接通，開關(guān)接通，S1S7均斷開，當(dāng)開關(guān)地址為均斷開，當(dāng)開關(guān)地址為111時(shí)，時(shí)，S7開關(guān)接通，其它開關(guān)接通，其它7個(gè)開關(guān)斷開。模擬開關(guān)一個(gè)開關(guān)斷開。模擬開關(guān)一般采用般采用MOS場效應(yīng)管，如果后級電路具有足夠的輸入阻抗，則可以直接連接。場效應(yīng)管，如果后級電路

38、具有足夠的輸入阻抗，則可以直接連接。 3. 信號(hào)采集與保持信號(hào)采集與保持 所謂采集，就是把時(shí)間連續(xù)的信號(hào)變成一串不所謂采集，就是把時(shí)間連續(xù)的信號(hào)變成一串不連續(xù)的脈沖時(shí)間序列的過程。連續(xù)的脈沖時(shí)間序列的過程。信號(hào)采樣是通過采信號(hào)采樣是通過采樣開關(guān)來實(shí)現(xiàn)樣開關(guān)來實(shí)現(xiàn)。采樣開關(guān)又稱采樣器，。采樣開關(guān)又稱采樣器，實(shí)質(zhì)實(shí)質(zhì)上它上它是一個(gè)是一個(gè)模擬開關(guān)模擬開關(guān)，每隔時(shí)間間隔，每隔時(shí)間間隔T閉合一次，每閉合一次，每次閉合持續(xù)時(shí)間次閉合持續(xù)時(shí)間，其中，其中，T稱為采樣周期，其倒稱為采樣周期，其倒數(shù)數(shù)fs=1/T稱為采樣頻率，稱為采樣頻率，稱為采樣時(shí)間或采樣寬稱為采樣時(shí)間或采樣寬度，采樣后的脈沖序列稱為采樣信號(hào)

39、。度，采樣后的脈沖序列稱為采樣信號(hào)。采樣信號(hào)是一個(gè)離散的模擬信號(hào)，它在時(shí)間軸上采樣信號(hào)是一個(gè)離散的模擬信號(hào)，它在時(shí)間軸上是離散的，但在函數(shù)軸上仍是連續(xù)的，因而還需是離散的，但在函數(shù)軸上仍是連續(xù)的，因而還需要用要用A/D轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。二、模擬量的轉(zhuǎn)換輸入二、模擬量的轉(zhuǎn)換輸入 A/D轉(zhuǎn)換過程需要一轉(zhuǎn)換過程需要一定時(shí)間，為防止產(chǎn)生定時(shí)間，為防止產(chǎn)生誤差，要求在此期間誤差，要求在此期間內(nèi)保持采樣信號(hào)不變。內(nèi)保持采樣信號(hào)不變。實(shí)現(xiàn)這一功能的電路實(shí)現(xiàn)這一功能的電路稱稱采樣采樣/保持電路保持電路。 二、模擬量的轉(zhuǎn)換輸入二、模擬量的轉(zhuǎn)換輸入VFUcuiN1CN20u 傳感器的

40、輸出信號(hào)被采入計(jì)算機(jī)后往往要先進(jìn)行傳感器的輸出信號(hào)被采入計(jì)算機(jī)后往往要先進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理，其適當(dāng)?shù)念A(yù)處理，其目的是去除混雜在有用信號(hào)中的目的是去除混雜在有用信號(hào)中的各種干擾，并對檢測系統(tǒng)的非線性、零位誤差和增各種干擾，并對檢測系統(tǒng)的非線性、零位誤差和增益誤差等進(jìn)行補(bǔ)償和修正。益誤差等進(jìn)行補(bǔ)償和修正。數(shù)字信號(hào)預(yù)處理一般用數(shù)字信號(hào)預(yù)處理一般用軟件的方法來實(shí)現(xiàn)。軟件的方法來實(shí)現(xiàn)。1. 數(shù)字濾波數(shù)字濾波 數(shù)字濾波實(shí)質(zhì)上是一種數(shù)字濾波實(shí)質(zhì)上是一種程序?yàn)V波程序?yàn)V波，與模擬濾波，與模擬濾波相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：不需要額外的硬件設(shè)備，不相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：不需要額外的硬件設(shè)備，不存在阻抗匹配問題，可以使多個(gè)輸入通道

41、共用一套存在阻抗匹配問題，可以使多個(gè)輸入通道共用一套數(shù)字濾波程序，從而降低了儀器的硬件成本?？蓴?shù)字濾波程序，從而降低了儀器的硬件成本?？梢詫︻l率很低或很高的信號(hào)實(shí)現(xiàn)濾波?？梢愿鶕?jù)以對頻率很低或很高的信號(hào)實(shí)現(xiàn)濾波?？梢愿鶕?jù)信號(hào)的不同而采用不同的濾波方法或?yàn)V波參數(shù)，靈信號(hào)的不同而采用不同的濾波方法或?yàn)V波參數(shù)，靈活、方便、功能強(qiáng)?；睢⒎奖?、功能強(qiáng)。三、數(shù)字信號(hào)的預(yù)處理三、數(shù)字信號(hào)的預(yù)處理混雜在有用信號(hào)中的干擾信號(hào)有兩大類：周周期性干擾和隨機(jī)性干擾期性干擾和隨機(jī)性干擾。典型的周期干擾是50Hz的工頻干擾，采用積分時(shí)間為20ms整數(shù)倍的雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器，可有效地消除其影響。對于隨機(jī)性干擾，可采用數(shù)字

42、濾波的隨機(jī)性干擾，可采用數(shù)字濾波的方法予以削弱或消除。方法予以削弱或消除。2. 靜態(tài)誤差補(bǔ)償靜態(tài)誤差補(bǔ)償 在機(jī)電一體化產(chǎn)品中，常用在機(jī)電一體化產(chǎn)品中，常用軟件方法軟件方法對傳感器的非線性傳對傳感器的非線性傳輸特性進(jìn)行補(bǔ)償校正，以降低對傳感器的要求。輸特性進(jìn)行補(bǔ)償校正，以降低對傳感器的要求。 (1). 非線性補(bǔ)償非線性補(bǔ)償 下圖下圖a為傳感器的非線性校正系統(tǒng)。當(dāng)傳感器及其調(diào)理為傳感器的非線性校正系統(tǒng)。當(dāng)傳感器及其調(diào)理電路至電路至A/D轉(zhuǎn)換器的輸入轉(zhuǎn)換器的輸入輸出有非線性，如下圖輸出有非線性，如下圖b所示，所示，可按下圖可按下圖c所示的所示的反非線性特性進(jìn)行轉(zhuǎn)換反非線性特性進(jìn)行轉(zhuǎn)換，進(jìn)行非線性的校

43、，進(jìn)行非線性的校正，使輸出正，使輸出y與輸入與輸入x呈理想直線關(guān)系，如下圖呈理想直線關(guān)系，如下圖d所示。所示。三、數(shù)字信號(hào)的預(yù)處理三、數(shù)字信號(hào)的預(yù)處理0b)xiux0c)uixxia)0ud)y=xx 微型計(jì)算機(jī)/處理器傳感器及其 調(diào)理電路xA/Duy=x(2).零位誤差補(bǔ)償零位誤差補(bǔ)償 檢測系統(tǒng)的零位誤差是由檢測系統(tǒng)的零位誤差是由溫度漂移和時(shí)間漂移溫度漂移和時(shí)間漂移引起的。采用軟件對零位誤差進(jìn)行補(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ忠鸬?。采用軟件對零位誤差進(jìn)行補(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ址Q稱數(shù)字調(diào)零數(shù)字調(diào)零，其原理如下圖所示。，其原理如下圖所示。 三、數(shù)字信號(hào)的預(yù)處理三、數(shù)字信號(hào)的預(yù)處理檢測及放大電路多路開關(guān)U零信號(hào)輸入基準(zhǔn)信號(hào)RUi被測信號(hào).A/D