检测换技术总结.pptx

检测技术总结检测技术总结给定值给定值A/D+微机微机+D/A对象对象传感器传感器执行器执行器信号调理信号调理测控系统组成框图测控系统组成框图反馈反馈通道通道第一章绪论第一章绪论检测技术总结检测技术总结LTLT液液位位调调节节器器液位变送器液位变送器电动调节阀电动调节阀泵泵储水箱储水箱上水箱上水箱下水箱下水箱水箱液位控制系统工艺流图水箱液位控制系统工艺流图第一章绪论第一章绪论检测技术总结检测技术总结给定单元给定单元控制器控制器电动调节阀电动调节阀上水箱上水箱液位变送器液位变送器XRX iX e扰动扰动液位测控系统组成框图液位测控系统组成框图液位检测系统组成框图液位检测系统组成框图A/D微机微机上水箱上水箱显示显示液位变送器液位变送器第一章绪论第一章绪论检测技术总结检测技术总结一、静态特性一、静态特性A/D微机微机对象对象传感器传感器输出输出信号调理信号调理检测装置检测装置XY1、静态特性参数、静态特性参数（1）零点）零点（2）量程（测量范围）量程（测量范围）X minX maxY minY max对应对应第二章检测装置基本特性第二章检测装置基本特性检测技术总结检测技术总结（3）分辨力）分辨力检测装置能够有效辨别最小输入变化量的能力。检测装置能够有效辨别最小输入变化量的能力。（4）精度）精度反映检测装置的最大测量误差。反映检测装置的最大测量误差。例如人体体温计例如人体体温计精度：精度：0.1测量范围：测量范围：3545 2、静态特性质量指标、静态特性质量指标线性度、滞差、重复性、灵敏度。线性度、滞差、重复性、灵敏度。第二章检测装置基本特性第二章检测装置基本特性检测技术总结检测技术总结标准装置标准装置待测装置待测装置XY2Y1标准器具标准器具3、检测装置的标定、检测装置的标定特点：特点：输入确定，测试并对比输出，计算静（动）态质输入确定，测试并对比输出，计算静（动）态质量参数，确定是否合格。量参数，确定是否合格。xyFSxm0y1y2国家计量省市级部国家计量省市级部门用专用标准计量门用专用标准计量仪器检定仪器检定第二章检测装置基本特性第二章检测装置基本特性检测技术总结检测技术总结二、动态特性二、动态特性A/D微机微机对象对象传感器传感器输出输出信号调理信号调理检测装置检测装置XY1、定义、定义2、要求、要求第二章检测装置基本特性第二章检测装置基本特性检测技术总结检测技术总结3、研究方法、研究方法时域瞬态响应法，标准的输入信号时域瞬态响应法，标准的输入信号阶跃输入。阶跃输入。频域频率响应法，标准的输入信号正弦输入。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、时域瞬态响应法机电热等机电热等一阶模型加阶跃输入一阶模型加阶跃输入。时域输入输出微分方程形式：时域输入输出微分方程形式：复域传递函数复域传递函数时域响应时域响应第二章检测装置基本特性第二章检测装置基本特性检测技术总结检测技术总结例例1、压力传感器，测量压力范围为、压力传感器，测量压力范围为0 100 k Pa,输出电压范输出电压范围为围为0 1000mV,实测压力值，传感器输出电压为实测压力值，传感器输出电压为512mV，标准传感器标准传感器 输出电压为输出电压为510 mV。假设此点测量误差最大。假设此点测量误差最大。（1）非线性误差。）非线性误差。（2）若重复）若重复10次测量，最大误差为次测量，最大误差为3 mV。重复性误差。重复性误差。（3）若正反行程各）若正反行程各10次测量，正反形成间最大误差为次测量，正反形成间最大误差为4 mV，求迟滞。，求迟滞。（4）设传感器为线性传感器，求灵敏度。）设传感器为线性传感器，求灵敏度。非线性误差非线性误差检测技术总结检测技术总结重复性误差重复性误差迟滞迟滞灵敏度灵敏度检测技术总结检测技术总结例例2、说明为何一阶检测装置只能用于测量慢变、说明为何一阶检测装置只能用于测量慢变或低频信号？或低频信号？例例3、减小一阶检测装置动态误差方法、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检测技术总结检测技术总结第二章检测装置基本特性第二章检测装置基本特性例例5、为何传感器输出环节输入阻抗远大于其输、为何传感器输出环节输入阻抗远大于其输出阻抗？出阻抗？检测技术总结检测技术总结 一、电阻应变式传感器一、电阻应变式传感器电压电压敏感元件敏感元件应变片应变片电桥电桥力力应变应变电阻变化电阻变化fU0电阻丝电阻丝半导体半导体单臂桥单臂桥差动桥差动桥全臂桥全臂桥悬臂梁悬臂梁柱式柱式环式环式轮辐式轮辐式工作原理及原理式工作原理及原理式了解结构特性了解结构特性两者工作原理异同两者工作原理异同恒压源、恒流源供电恒压源、恒流源供电输出表达式输出表达式应变片接桥形式应变片接桥形式了解力与应变了解力与应变关系关系第三章第三章 电参量检测装置电参量检测装置检测技术总结检测技术总结 敏感元件敏感元件结构结构功能功能转换关系转换关系 要求要求柱式柱式将被测量转将被测量转换为应变换为应变将应变片接到产生应变最大将应变片接到产生应变最大处，且两只应变片（受拉）处，且两只应变片（受拉）接到电桥对角线，另外两只接到电桥对角线，另外两只应变片（受压）接到电桥另应变片（受压）接到电桥另外对角线上。外对角线上。悬臂梁悬臂梁环式环式轮辐式轮辐式检测技术总结检测技术总结 转换元件转换元件类型类型功能功能结构组成结构组成转换原理（关系式）转换原理（关系式）电阻丝式电阻丝式将应变转换将应变转换为电阻变化为电阻变化电阻丝、基电阻丝、基片、覆盖层、片、覆盖层、引线、粘合引线、粘合剂（功能）剂（功能）电阻应变效应电阻应变效应压阻效应压阻效应半导体式半导体式 半导体、基半导体、基片、粘合剂片、粘合剂 检测技术总结检测技术总结 转换电路转换电路-电桥电桥 功能功能 结构类型结构类型 原理式原理式 要求要求将电阻的将电阻的变化转换变化转换为电桥输为电桥输出电压出电压单单臂臂桥桥为为了了产产生生最最大大输输出出电电压压,应应使使一一个个对对角角线线应应变变片片受受拉拉,另另一一对对对对角线应变片受压。角线应变片受压。差动差动半桥半桥全桥全桥恒压源、恒流源供电输出电压表达式恒压源、恒流源供电输出电压表达式检测技术总结检测技术总结 二、热电阻式传感器二、热电阻式传感器热敏电阻热敏电阻电桥电桥tRTU0热电热电特性特性温度补偿温度控制温度补偿温度控制铂电阻铂电阻电桥电桥tRTU0热电热电特性特性温度测量温度测量两线制、三线制、两线制、三线制、四线制输出电压四线制输出电压第三章第三章 电参量检测装置电参量检测装置检测技术总结检测技术总结光敏电阻光敏电阻tRGI0光照特性光照特性光谱特性光谱特性频率特性频率特性温度特性温度特性 三、光敏电阻三、光敏电阻转换电路转换电路光控开关元件光控开关元件第三章第三章 电参量检测装置电参量检测装置选择光源与光敏元件考虑选择光源与光敏元件考虑光敏元件上限频率选择调制光源频率光敏元件上限频率选择调制光源频率恒温或控制温度恒温或控制温度检测技术总结检测技术总结 四、自感式传感器四、自感式传感器膜盒连杆等膜盒连杆等差动电感差动电感传感器传感器转换电路转换电路力力位移位移电感变化电感变化fSU0电压电压变气隙变气隙变面积变面积螺线管螺线管电桥电路电桥电路带相敏检波带相敏检波电桥电路电桥电路变气隙差动电感变气隙差动电感传感器灵敏度及优点传感器灵敏度及优点电路功能分析电路功能分析推导并计算输出电压推导并计算输出电压第三章第三章 电参量检测装置电参量检测装置检测技术总结检测技术总结 五、互感式传感器五、互感式传感器膜盒连杆等膜盒连杆等差动互感差动互感传感器传感器转换电路转换电路力力位移位移互感变化互感变化fSU0电压电压工作原理工作原理输出电压输出电压差动整流电路差动整流电路相敏检波电路相敏检波电路由等效电路弄懂由等效电路弄懂输出电压推导过程输出电压推导过程电路功能电路功能功能分析功能分析第三章第三章 电参量检测装置电参量检测装置检测技术总结检测技术总结 六、电涡流式传感器六、电涡流式传感器高频反射式高频反射式Z=F（,r,f,x）Z=F（x）工作原理工作原理等效电路求等效电路求Z表达式表达式金属板金属板LC谐振线圈谐振线圈转换电路转换电路XU0z高频激励高频激励（测距、探伤、测速）（测距、探伤、测速）第三章第三章 电参量检测装置电参量检测装置定频调幅法定频调幅法定频调幅法定频调幅法检测技术总结检测技术总结低频透射式低频透射式E的大小间接反映了的大小间接反映了M的厚度的厚度t第三章第三章 电参量检测装置电参量检测装置检测技术总结检测技术总结七七、电容式传感器、电容式传感器第三章第三章 电参量检测装置电参量检测装置膜盒膜盒电容传感器电容传感器转换电路转换电路力力位移位移电容变化电容变化fSU0变间隙变间隙变面积变面积变介电常数变介电常数变间隙差动电容变间隙差动电容传感器灵敏度及优点传感器灵敏度及优点电桥电路电桥电路脉冲宽度调制电路脉冲宽度调制电路双双T型电桥型电桥电路功能电路功能功能分析功能分析检测技术总结检测技术总结第四章第四章第四章第四章 电量检测装置电量检测装置电量检测装置电量检测装置 一一、热电偶传感器、热电偶传感器工作原理工作原理热电势组成热电势组成中间温度定律中间温度定律中间导体定律中间导体定律EAB（T，T0）=EAB（T，T n)+EAB(T n,T0)EABC（T，T0）=EAB（T，T 0)测量的基础测量的基础输出接放大器等输出接放大器等热电偶热电偶tE冷端温度补偿冷端温度补偿原因及方法原因及方法检测技术总结检测技术总结二、压电传感器二、压电传感器石英晶体石英晶体压电陶瓷压电陶瓷力电荷电荷振动振动电压电压振动振动电压电压电荷电荷力正逆压电效应正逆压电效应纵向横向压电效应异同纵向横向压电效应异同压电效应的压电效应的物理解释物理解释压电效应压电效应压电元件的连接压电元件的连接形式输出及应用形式输出及应用场合场合电压放大器与电压放大器与电荷放大器功能，电荷放大器功能，输出电压输出电压第四章第四章第四章第四章 电量检测装置电量检测装置电量检测装置电量检测装置 检测技术总结检测技术总结三、磁电传感器三、磁电传感器电磁感应定律电磁感应定律恒磁通恒磁通变磁通变磁通磁电传感器磁电传感器线速度线速度角速度角速度电动势电动势积分电路积分电路微分电路微分电路位移位移加速度加速度闭磁路闭磁路开磁路开磁路第四章第四章第四章第四章 电量检测装置电量检测装置电量检测装置电量检测装置 检测技术总结检测技术总结四、霍尔传感器四、霍尔传感器霍尔传感器霍尔传感器X(I或B)等UH霍尔效应霍尔效应及表达式及表达式线性霍尔元件线性霍尔元件开关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不等位电势误差产生原因与补偿方法第四章第四章第四章第四章 电量检测装置电量检测装置电量检测装置电量检测装置 检测技术总结检测技术总结五、光电池五、光电池光电池光电池光照度光照度短路电流短路电流开路电压开路电压工作原理工作原理基本特性基本特性检测元件检测元件开关元件开关元件第四章第四章第四章第四章 电量检测装置电量检测装置电量检测装置电量检测装置 检测技术总结检测技术总结第五章第五章第五章第五章 数字及现代检测装置数字及现代检测装置数字及现代检测装置数字及现代检测装置 一、角度数字编码器一、角度数字编码器光电码盘光电码盘光敏元件处理电路光敏元件处理电路光照光照光强光强变化变化电脉冲电脉冲原理式原理式分辨率分辨率辨向电路工作辨向电路工作原理及电路分析原理及电路分析检测技术总结检测技术总结第五章第五章第五章第五章 数字及现代检测装置数字及现代检测装置数字及现代检测装置数字及现代检测装置 二、绝对式角度数字编码器二、绝对式角度数字编码器光电码盘光电码盘光敏元件组光敏元件组处理电路处理电路光照光照光强光强变化变化对应角度对应角度电编码信号电编码信号转角计算公式转角计算公式光电码盘采用循环码盘的原因光电码盘采用循环码盘的原因检测技术总结检测技术总结第五章第五章第五章第五章 数字及现代检测装置数字及现代检测装置数字及现代检测装置数字及现代检测装置 三、光栅传感器三、光栅传感器光栅副光栅副光敏元件光敏元件处理电路处理电路光照光照光强光强变化变化对应位移的对应位移的计数脉冲计数脉冲莫尔莫尔条纹条纹辨向电路原理辨向电路原理细分电路原理（四细分、电阻连细分）细分电路原理（四细分、电阻连细分）光栅传感器工作原理光栅传感器工作原理莫尔条纹产生原因及功能莫尔条纹产生原因及功能检测技术总结检测技术总结第五章第五章第五章第五章 数字及现代检测装置数字及现代检测装置数字及现代检测装置数字及现代检测装置 四、四、CCD传感器传感器电荷存储电荷存储电荷输出电荷输出电荷转移电荷转移光电转换光电转换工作流程工作流程MOS单元单元势阱势阱产生过程产生过程光注入光注入电注入电注入三相电脉冲三相电脉冲电荷电荷变电压变电压检测技术总结检测技术总结第五章第五章第五章第五章 数字及现代检测装置数字及现代检测装置数字及现代检测装置数字及现代检测装置 五、光纤传感器五、光纤传感器功能型光纤功能型光纤光照光照传递信息传递信息非功能型光纤非功能型光纤光光光光全反射及其条件、数值孔径全反射及其条件、数值孔径传感传感受被测量调制光强、相位、偏振态受被测量调制光强、相位、偏振态等变化等变化梯度型梯度型阶跃型阶跃型检测技术总结检测技术总结第五章第五章第五章第五章 数字及现代检测装置数字及现代检测装置数字及现代检测装置数字及现代检测装置 六、超声波传感器六、超声波传感器发射探头发射探头接收探头接收探头电脉冲电脉冲超声波超声波超声波超声波电脉冲电脉冲液位，流速测量液位，流速测量，测距，测距，探伤探伤，清洁，医疗等。，清洁，医疗等。压电效应压电效应逆压电效应逆压电效应检测技术总结检测技术总结第六章第六章第六章第六章 测量误差分析测量误差分析测量误差分析测量误差分析一、测量误差的表示方法一、测量误差的表示方法1、绝对误差、绝对误差2、相对误差、相对误差二、测量误差的分类二、测量误差的分类系统误差、随机误差、粗差系统误差、随机误差、粗差误差产生原因、分布规律、判定减小消除方法。误差产生原因、分布规律、判定减小消除方法。检测技术总结检测技术总结1、恒值系统误差、恒值系统误差2、随机误差、随机误差评价指标评价指标结果表示结果表示3、粗大误差、粗大误差判断方法判断方法格罗布斯准则格罗布斯准则4、误差合成、误差合成检测技术总结检测技术总结第第第第7 7章章章章 思考题与习题思考题与习题思考题与习题思考题与习题 1 1、仪用放大器（三运放、双运放）、仪用放大器（三运放、双运放）、仪用放大器（三运放、双运放）、仪用放大器（三运放、双运放）作用、电路作用、电路作用、电路作用、电路分析、输入输出关系推导。分析、输入输出关系推导。分析、输入输出关系推导。分析、输入输出关系推导。2 2、隔离放大器、隔离放大器、隔离放大器、隔离放大器作用作用作用作用。3 3、信号滤波器的、信号滤波器的、信号滤波器的、信号滤波器的作用作用作用作用。4 4、V/I 电路、电路、I/V 电路、电路、V/F变化的变化的目的目的，电路，电路分析，输入输出关系的推导。分析，输入输出关系的推导。