檢測技術(shù)及方法分析

3檢測技術(shù)及方法分析自動檢測技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)第二版化學(xué)工業(yè)出版社Contents3.1檢測方法及其基本概念3.2檢測系統(tǒng)模型與結(jié)構(gòu)分析3.3提高檢測精度的方法3.4多元化檢測技術(shù)檢測及控制裝置與外界環(huán)境之間的三種界面關(guān)系傳感器的分類方法：1）檢測對象：溫度、壓力、位移2）傳感原理或反應(yīng)效應(yīng)：光電、壓電、熱阻3）傳感器材料：半導(dǎo)體、有機、無機、生物材料4）應(yīng)用領(lǐng)域：化工、紡織、造紙、電力、家電、交通5）反應(yīng)形式或能量供給方式：能動被動，能量變換能量控制6）輸出信號形式：模擬量，數(shù)字量3.1.1開環(huán)型檢測與閉環(huán)型檢測3.1.2直接檢測與間接檢測3.1.3絕對檢測與比較檢測3.1.4偏差法與零位法偏差法：開環(huán)，增益大彈簧秤檢測重量零位法：反饋型閉環(huán)天平3.1.5強度變量檢測與容量變量檢測強度變量：壓力、溫度、電壓等表示作用的大小，與體積質(zhì)量無關(guān)。容量變量：長度、重量、熱量等與占據(jù)空間相關(guān)，與體積質(zhì)量成比例。輸入輸出端的強度變量與容量變量信號變量（粗箭頭）與誤差變量（細(xì)箭頭）3.1.6微差法測量被檢測量與已知量的差值。游標(biāo)卡尺3.1.7替換法置換被測物與標(biāo)準(zhǔn)比較物的主次或先后順序3.1.8能量變換與能量控制型檢測元件能量變換型檢測：輸出信號的能量是傳感器吸收的能量的一部分，輸入信號的能量部分轉(zhuǎn)換成輸出信號太陽能電池、熱電偶能量控制型檢測：被檢測量控制了從電源轉(zhuǎn)向輸出信號的能量的流動光敏電阻、熱敏電阻3.1.9主動探索與信息反饋型檢測根據(jù)探索行為所逐一得到的檢測結(jié)果來判斷被檢測對象的性質(zhì)及狀態(tài)，并重復(fù)進行探索，深入掌握其狀態(tài)。各種主動探索與信息反饋檢測的形態(tài)3.2.1檢測系統(tǒng)的基本功能1信號轉(zhuǎn)換與信號選擇2基準(zhǔn)保持與比較3顯示與操作3.2.2信號轉(zhuǎn)換模型與信號選擇性1）信號轉(zhuǎn)換的數(shù)學(xué)模型：獨立的輸入變量：從屬的輸出變量：內(nèi)部變量：系統(tǒng)狀態(tài)方程：標(biāo)定：

檢測：3.2.2信號轉(zhuǎn)換模型與信號選擇性2）信號選擇性：選擇必要信號，消除其他變量的影響，提高檢測精度3.2.3檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析傳感器的輸入信號，除被檢測參數(shù)外，還有其他未知參數(shù)或干擾參數(shù)，因此，一般傳感器可視為多輸入單輸出系統(tǒng)傳感器的多輸入單輸出形式3.2.3檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析3.2.3.1補償結(jié)構(gòu)基本補償結(jié)構(gòu)3.2.3檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析3.2.3.2差分結(jié)構(gòu)利用了對稱與反對稱的輸入輸出特性。差動結(jié)構(gòu)示意3.3.1時域信號選擇方法

1）基于同步加算的去噪方法2）基于響應(yīng)速度的分離方法基于同步加算的去噪結(jié)果3.3.2頻域信號選擇方法1）濾波放大與調(diào)頻放大方法信號和噪聲所占有的頻率段不同調(diào)頻帶通放大原理3.3.2頻域信號選擇方法2）陷波放大方法噪聲信號頻帶非常窄3.3.2頻域信號選擇方法3）鎖定放大方法微弱信號埋沒在噪聲中時，主動調(diào)制信號、抑制噪聲基于鎖定放大器的微弱信號檢測原理3.4.1多元檢測與檢測方程式被檢測量為

，傳感器輸出為

，多元檢測可以用聯(lián)立檢測方程式表示：線性，非線性3.4.2多元復(fù)合檢測若被檢測量有n個，那么最少需要n個獨立的檢測方程式。獨立的檢測方程式個數(shù)不夠時，可以給未知參數(shù)加上已知量，采用同一檢測原理，構(gòu)成另一檢測方程。例：吹氣式液位檢測通過測量導(dǎo)管內(nèi)的壓力

進而檢測液位吹氣式液位計的復(fù)合檢測原理3.4.3多元識別檢測例：多傳感器氣體成分分析以金屬氧化物半導(dǎo)體膜為主對多成分氣體的反應(yīng)交叉靈敏性是非線性的多傳感器氣體成分分析系統(tǒng)及多元膜傳感器3.4.3多元識別檢測用反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)模式標(biāo)定→特征提取，模式識別多傳感器陣列的反應(yīng)模式3.4.4構(gòu)造化檢測例：構(gòu)造光檢測物體通過有物體通過使兩平面光束都被中斷時，通過攝像頭觀測得到圖