檢測(cè)技術(shù)及方法分析課件

傳感器與檢測(cè)技術(shù)3、檢測(cè)技術(shù)及方法分析一、檢測(cè)方法及其基本概念1開(kāi)環(huán)型檢測(cè)和閉環(huán)型檢測(cè)被檢測(cè)量x傳感器檢測(cè)一次變換放大器二次變換顯示記錄儀器輸出y(1)開(kāi)環(huán)型檢測(cè)k1k3k2y=k1k2k3x(2)閉環(huán)型檢測(cè)傳感器檢測(cè)一次變換放大器二次變換顯示記錄儀器xyk1k3k2反饋環(huán)節(jié)βxfy=k1k2k31+βk2k3x令k2k3=k?1,則y=k1k1+βkx≈k1βx(1)直接測(cè)量電子卡尺2直接檢測(cè)與間接檢測(cè)(2)間接測(cè)量

對(duì)多個(gè)被測(cè)量進(jìn)行測(cè)量，經(jīng)過(guò)計(jì)算求得被測(cè)量（阿基米德測(cè)量皇冠的比重）。

靜態(tài)測(cè)量

對(duì)緩慢變化的對(duì)象進(jìn)行測(cè)量亦屬于靜態(tài)測(cè)量。

最高、最低溫度計(jì)動(dòng)態(tài)測(cè)量地震測(cè)量振動(dòng)波形便攜式儀表

可以顯示波形的便攜式儀表接觸式測(cè)量非接觸式測(cè)量

例：紅外前額體溫計(jì)

離線測(cè)量

產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)在線測(cè)量

在流水線上，邊加工，邊檢驗(yàn)，可提高產(chǎn)品的一致性和加工精度。二、檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析1補(bǔ)償結(jié)構(gòu)被檢測(cè)量傳感器AfA傳感器BfBu1+△u1干擾量u2+△u2u1yA+-yBy測(cè)量用補(bǔ)償用yA=fA(u1,u2)yA=fA(u1+△u1,u2+△u2)返回yB

=fB(u1,u2)yB=fB(u1,u2+△u2)y=yA-yB=fA(u1+△u1,u2+△u2)-fB(u1,u2+△u2)按照泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)到二次項(xiàng),得到條件:fA(u1,u2)=fB(u1,u2)2差分結(jié)構(gòu)(補(bǔ)償結(jié)構(gòu)的特例)被檢測(cè)量傳感器AfA傳感器BfBu1+△u1干擾量u2+△u2

u1-

△u1yA+-yByy=yA-yB=fA(u1+△u1,u2+△u2)-fB(u1-△u1,u2+△u2)按照泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)到二次項(xiàng),得到條件:fA(u1,u2)=fB(-u1,u2)對(duì)比補(bǔ)償結(jié)構(gòu),進(jìn)一步消除了△u1的二次項(xiàng).結(jié)論:(1)差分結(jié)構(gòu)的兩個(gè)傳感器采用對(duì)稱形式,使測(cè)量參數(shù)反對(duì)稱發(fā)生作用，干擾參數(shù)對(duì)稱發(fā)生作用.由于傳感器特性相同,有fA(u1,u2)=fB(-u1,u2)(2)差分結(jié)構(gòu)能改善線性,且能提高靈敏度.鎖定放大器和毫伏計(jì)的測(cè)量結(jié)果三、提高檢測(cè)精度的方法鎖定放大器原理兩個(gè)1Hz正弦信號(hào)相乘的結(jié)果1Hz和1.1Hz兩正弦信號(hào)相乘的結(jié)果真正需要的信號(hào)調(diào)制信號(hào)的頻率干擾信號(hào)低通濾波VO(t)=rcos(wot+φ)[Vi(t)coswot+n(t)]=0.5rVi(t)[cosφ+cos(2wot+φ)]+rn(t)cos(wot+φ)=0.5rVi(t)cosφ結(jié)論---當(dāng)輸入信號(hào)與參考信號(hào)同相時(shí),有最大輸出0.5rVi(t).Φ相當(dāng)于信號(hào)傳輸?shù)难訒r(shí),一般不會(huì)為零,但是可以通過(guò)調(diào)節(jié)移相器使Φ最小，從而得到最大輸出.排除了n(t)的干擾思考:反相時(shí)呢?參考信號(hào)輸入信號(hào)★

相敏檢波電路④直流參考量輸入②

交流參考量輸入⑤J①

信號(hào)輸入端⑥③輸出信號(hào)★

抗干擾技術(shù)

1干擾是廣義上的噪聲，是人們所不希望的信號(hào)的統(tǒng)稱。

2噪聲對(duì)檢測(cè)裝置的影響必須與有用信號(hào)共同分析才有意義。

3衡量噪聲對(duì)有用信號(hào)的影響常用信噪比（S/N）來(lái)表示.它是指在信號(hào)通道中，有用信號(hào)功率PS與噪聲功率PN之比,或者是有用信號(hào)電壓US與噪聲電壓UN之比。

4信噪比常用對(duì)數(shù)形式來(lái)表示，單位為dB，即

S/N=10lg（PS/PN

）=20lg（US/UN

）dB

干擾與噪聲干擾的類型

一、機(jī)械干擾

機(jī)械干擾是指機(jī)械振動(dòng)或沖擊使電子檢測(cè)裝置中的元件發(fā)生振動(dòng)，改變了系統(tǒng)的電氣參數(shù)，造成可逆或不可逆的影響。對(duì)機(jī)械干擾，可選用專用減振彈簧-橡膠墊腳或吸振橡膠海綿墊來(lái)降低系統(tǒng)的諧振頻率，吸收振動(dòng)的能量，從而減小系統(tǒng)的振幅。

橡膠海綿軟墊橡膠墊腳及彈簧振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)

頻率、振幅均可調(diào)節(jié)

將被測(cè)儀器（如圖中的電子天平）固定在振動(dòng)臺(tái)上，逐漸增大振幅，測(cè)試在不同頻率的規(guī)定振幅下，產(chǎn)品指標(biāo)是否變化。固定跌落試驗(yàn)

產(chǎn)品在運(yùn)輸過(guò)程中常因?yàn)樵馐軇×艺饎?dòng)或跌落而損壞或性能變差，因此需要做抗跌落試驗(yàn)和測(cè)試。跌落試驗(yàn)機(jī)

用絕緣漆浸漬過(guò)的控制變壓器浸漆可防止水分進(jìn)入線圈內(nèi)部二、濕度及化學(xué)干擾

當(dāng)環(huán)境相對(duì)濕度增加時(shí)，物體表面就會(huì)附著一層水膜，并滲入材料內(nèi)部，降低了絕緣強(qiáng)度，造成了漏電、擊穿和短路現(xiàn)象；潮濕還會(huì)加速金屬材料的腐蝕，并產(chǎn)生原電池電化學(xué)干擾電壓；在較高的溫度下，潮濕還會(huì)促使霉菌的生長(zhǎng)，并引起有機(jī)材料的霉?fàn)€。

儀器設(shè)備的防潮試驗(yàn)噴淋試驗(yàn)三、熱干擾設(shè)備和元器件長(zhǎng)期在高溫下工作,或者環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí),會(huì)引起壽命和耐壓等級(jí)降低等。克服熱干擾的防護(hù)措施有：

1熱屏蔽

2恒溫法

3采取軟、硬件溫度補(bǔ)償措施等

4

加強(qiáng)散熱

5選用低溫漂元件散熱實(shí)例

散熱風(fēng)扇四、電磁干擾電磁干擾源分為兩大類：自然界干擾源和人為干擾源，后者是檢測(cè)系統(tǒng)的主要干擾源。

1.自然界干擾源包括地球外層空間的宇宙射電噪聲、太陽(yáng)耀斑輻射噪聲以及大氣層的天電噪聲。后者的能量頻譜主要集中在30MHz以下，對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)的影響較大。

2.人為干擾源又可分為有意發(fā)射干擾源和無(wú)意發(fā)射干擾源。自然界干擾源和人為干擾源

閃電產(chǎn)生電磁場(chǎng)干擾變電站會(huì)產(chǎn)生高次諧波干擾以及電暈放電干擾自然界干擾源和人為干擾源雷達(dá)會(huì)產(chǎn)生大功率高頻干擾

X光機(jī)產(chǎn)生大功率高頻干擾電吹風(fēng)機(jī)干擾電視機(jī)的演示電吹風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的電磁波干擾的兩種途徑:一通過(guò)共用的電源插座二以空間電磁場(chǎng)傳輸?shù)姆绞接呻娨暀C(jī)的天線接收。應(yīng)設(shè)法切斷這些干擾途徑。常用的干擾抑制措施一、屏蔽技術(shù)

利用金屬材料制成容器，將需要防護(hù)的電路包圍在其中，可以防止電場(chǎng)或磁場(chǎng)耦合干擾的方法稱為屏蔽。

未加屏蔽罩時(shí)，中頻變壓器線圈易受外界干擾。加屏蔽罩后的中頻變壓器1靜電屏蔽儀器設(shè)備的屏蔽外殼必須接地帶孔屏蔽板各種靜電屏蔽自制的屏蔽罩通風(fēng)屏蔽窗開(kāi)關(guān)電源采用帶孔的屏蔽外殼，既可散熱，又可防止電磁干擾外泄

2.電磁屏蔽

鍍銅電磁屏蔽盒軍用屏蔽帳篷導(dǎo)電纖維材料編織而成的

軍用電磁屏蔽器材

軍用電子方艙屏蔽通信車防電磁波屏蔽圍裙導(dǎo)電纖維材料編織而成的電磁屏蔽服

輻射源防電磁波屏蔽服裝防電磁波屏蔽圍裙防輻射面罩屏蔽室

導(dǎo)電PVC地板用于防靜電及底部屏蔽干擾信號(hào)無(wú)法穿透鋼板屏蔽室二、接地技術(shù)接地起源于強(qiáng)電技術(shù)，它的本意是接大地，主要著眼于安全。這種地線也稱為“保安地線”。它的接地電阻值必須小于