传感器检测技术及应用课件传感检测系统及其应用

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1、项目9传感检测系统及其应用19.1传感检测系统的组成检测与电测法检测是人类认识世界和改造世界必不可少的重要手段。“检测”既包括定量的测量，也包括定性的试验。就被测对象而言，机电工业需要检测的量有电量和非电量两大类，非电量种类比电量的种类多得多。电测法就是把非电量转换为电量来测量，同非电的方法相比，电测法的优越性有：(1)便于采用电子技术，扩展仪器的测量幅值范围(量程)。(2)采用电测技术具有很宽的测量频率范围(频带)。(3)把非电量变成电信号后，可实现远距离的自动测量。(4)把非电量转换为数字电信号，便于用计算机对测量数据进行处理，实现测量的微机化和智能化。2非电量电测法与检测技术

2、非电量电测法的两个基本问题：1、怎样用传感器将非电量转换为电量；2、怎样对电量进行测量。因此，非电量电测法同传感器技术、电子测量技术是紧密联系不可分割的。我们把传感器原理、非电量测量、电量测量这三部分内容合称为传感器与检测技术，简称感测技术。3传感器与敏感器传感器：将非电量转换为与之有确定对应关系电量输出的器件或装置，它本质上是非电系统与电系统之间的接口。在非电量电测量中，传感器是必不可少的转换元件。敏感器：能把被测非电量转换为可用非电量的器件或装置。敏感器与传感器虽然都是对被测非电量进行转换．但敏感器是把被测非电量转换为可用非电量，而不是像传感器那样把非电量转换成电量。4非电量的

3、电测方法非电量的电测方法就其转换关系而言可归纳为两大类：1、直接法：用传感器直接将被测非电量x转换为电量y。即y＝f(x)2、间接法：先用敏感器将被测量x转换为传感器的可用非电量z，再用传感器将可用非电量z转换为电量y。设传感器的转换关系为y＝φ(z)敏感器的转换关系为z＝Ψ(x)由敏感器与传感器组合成的非电量x电测装置的转换关系便为复合函数y＝φ[Ψ(x)]＝f(x)按照传感器定义，这种敏感器与传感器的组合装置仍可称为传感器，但却不是原来的非电量z的传感器，而是被测量x的传感器。51、传感检测系统的组成框图▲62、传感检测系统各环节的功能▲传感器：为检测系统提供必须的原始信号。中

4、间转换电路：将传感器的输出信号转换成易于测量或处理的电压或电流信号。信息传输接口：经D／A、A／D转换，满足微机处理、控制、显示和记录装置的要求，信息分析处理：根据需要进行阻抗匹配、微分、积分、线性化及温度补偿等信号处理工作。控制显示记录：控制执行机械的运行，了解掌握检测数值的大小或变化的过程。7自动化检测与控制系统的对比8普通电测仪表的组成9被测对象传感器信号调理多路模拟开关取样保持检测系统功率放大激励装置低通滤波A/D显示RAMCPUROM键盘计算机总线D/A计算机检测系统基本组成框图109.2.1输出信号的特点(1)由于传感器种类繁多，传感器的输出形式也是各式各样的。例如，尽

5、管同是温度传感器，热电偶随温度变化输出的是不同的电压。(2)热敏电阻随温度变化使电阻发生变化。(3)双金属温度传感器则随温度变化输出开关信号。传感器的输出信号，一般比较微弱，有的传感器输出电压最小仅有0.1V。传感器的输出阻抗都比较高，这样会使传感器信号输入到测量电路时，产生较大的信号衰减。传感器的输出信号动态范围很宽。传感器的输出信号随着输入物理量的变化而变化，但它们之间的关系不一定是线性关系。传感器的输出信号大小会受温度的影响，有温度系数存在。9.2传感器检测信号处理111．输出信号处理的目的提高测量系统的测量精度，提高测量系统的线性度，抑制噪声。由传感器的接口电路完成，处理

6、后的信号，应成为可供测量、控制使用及便于向微型计算机输入的信号形式。2．常用的信号处理电路1)阻抗匹配器传感器输出阻抗都比较高，为防止信号的衰减，常常采用高输入阻抗的阻抗匹配器作为传感器输入到测量系统的前置电路。半导体管阻抗匹配器，实际上是一个半导体管共集电极电路，又称为射极输出器。场效应管是一种电平驱动元件，栅漏极间电流很小，其输入阻抗可高达1012Ω以上，可作阻抗匹配器、运算放大器阻抗匹配器。9.2.2输出信号处理方法和电路12直流电桥工作原理R1、R2、R3及R4组成电桥的四个臂，输入电源加在电桥的CD端，输出信号取自电桥的AB端。当电桥的输出端与具有高输入阻抗的装置相接时，

7、电桥相当于工作在输出端开路状态，其输出电压为当R2R3＝R1R4时，输出电压U0为零，称电桥的这种状态为平衡状态。2）电桥电路13采用交流电源供电的电桥称为交流电桥。在这种情况下桥臂所接的元件可以是电阻、电感或电容。如果交流电源是频率为f的正弦交流信号，则各桥臂的复阻抗参数设为Zl、Z2、Z3、Z4，当电桥输出端开路时，其输出电压U0为当Z1Z4一Z2Z3＝0时，电桥输出电压U0＝0，这时电桥处于平衡状态，其平衡条件为2．交流电桥工作原理14电桥的测量方法1、零测法：