自动检测技术与仪表控制系统检测技术及方法分析.ppt

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1、自动检测或自动控制系统与外界的信息界面关系有三种情况：获取检测对象所处状态的传感器，以及控制并调节对象状态的执行器。图3-1检测与控制仪器与外界环境之间的三种界面3.检测技术及方法分析操作人员与仪器装置之间的界面。监控仪器与其他系统之间的信息往来。传感器是所有被测对象信息的输入端口。传感器的作用是感受被测量的变化，直接从对象中提取被测量的信息，并转换成相应的输出信号，即完成信号的检测与转换，是整个系统中的关键。相当于人体的感觉器官，可以把非电量转换成电信号。如温度计：温度→位移。传感器的好坏直接影响仪表的质量，对它的要求有：准确性：输出准确反

2、映输入，输出、输入之间是严格的单值关系，即只有被测量才对传感器有作用。稳定性：输入和输出之间的单值关系不随时间和温度变化，受外界其它因素干扰的影响小。灵敏性：较小的输入量就有较大的输出信号。其它：经济性、耐腐蚀性、低能耗等。实际使用时还应考虑的有体积小、价廉、易于维修更换等传感器的种类千差万别，传感器的分类方法有很多种：根据检测对象分类，如温度、压力、位移等。从传感器原理或反应效应分类，如光电、压电等。根据传感器的材料分类，如导电体、半导体等。按应用领域分类，如化工、纺织、造纸、环保等5.按输出信号形式分类，如模拟和数字式等。6.按反映形式或

3、能量供给方式分类，如能动型和被动型、能量变换型和能量控制型等。能动型：依据敏感元件材料本身的物理、化学性质的变化实现信号转换，如水银温度计。被动型：依据传感器结构参量变化而实现信号转换，如电容式位移传感器。能量转换型：直接由被测对象输入的能量使其工作的，如热电偶温度计和弹性压力计。能量控制型：由外界辅助能量使其工作的，如电阻应变计，电阻接于电桥上。检测方法及基本概念----开环型检测与闭环型检测、直接检测与间接检测、绝对检测与比较检测、偏差法与零位法、强度变量检测与容量变量检测、微差法、替换法、能量变换型与能量控制型检测及主动探索与信息反馈型

4、检测检测系统的模型与结构分析----检测系统的基本功能、模型与结构提高检测精度的方法----时域信号选择法和频域信号选择法多元化检测技术----多元复合检测、多元识别检测、多传感器融合检测、构造化检测、多点时空检测主要内容：3.1.检测方法及基本概念只有传感器并不等于具有完备的检测技术或方法。除了传感器之外还需要一定的检测结构，用于有选择地实现信号转换。检测技术理论就是针对复杂问题的检测方法、检测结构以及检测信号处理等方面进行研究的一门综合性科学。检测技术与方法中有许多基本概念。为比较起见，下面分别解释成对的一些概念。开环型检测与闭环型检测、

5、直接检测与间接检测、绝对检测与比较检测、偏差法与零位法、强度变量检测与容量变量检测、微差法、替换法、能量变换型与能量控制型检测及主动探索与信息反馈型检测一、开环型检测与闭环型检测开环型检测系统如图(a)所示。一般由传感器、信号放大器、转换电路、显示器等串联组成。闭环型检测系统如图(b)所示。正向通道中的变换器通常是将被测信号转换成电信号，反向变换器则将电信号变为非电信号。对象信息处理器传感器输出(a)+反变换器变换器放大器被测量输出-(b)平衡式仪表及检测系统一般采用这种结构二、直接检测与间接检测与同类基准进行简单的比较，就能得到测量值的检测

6、方法称为直接检测。比如：用电压表测电压、温度计测温度等。直接测量一般可以直接读出被测量的量值。间接检测就是测量与被测量有一定关系的2个或2个以上物理量，然后再推算出被测量。比如，测量电流和电阻求电压、v=L/t。间接测量需要进行2次以上的测量，一般要分析误差的传递。三、绝对检测与比较检测绝对检测是指由基本物理量测量而决定被测量的方法。例如，用水银压力计测压力时，从水银柱的高度、密度、和重力加速度等基本量测量决定压力值。与同种类量值进行比较而决定测量值的方法称为比较检测方法。如用弹簧管压力计测量压力时，要用已知压力校正压力计的刻度，被测压力使指

7、针摆动而指示的压力是通过比较或校正得出的。四、偏差法与零位法偏差法也叫非零检测法。一般都是开环型结构，增益大。结构简单，测量结果直观。如弹簧秤称重信号转换需要的能量要从被测对象上获得。这样，会使检测仪器的状态发生变动。例如，用接触式温度计测量温度，热量会被温度计吸收这种开环检测对排除干扰很不利。零位法是反馈型闭环检测方法。采取与同类的已知量取平衡的方法进行测量。如用天平测量质量。零位法的平衡操作绝大多数已经完全自动化。电位差计、平衡电桥等。五、强度变量检测与容量变量检测被测物理量中，有强度变量与容量变量之分。如压力、温度、电压等表示作用的大小

8、，与体积、质量无关的，称作强度变量。而像长度、重量、热量、电流等与占据空间相关，与体积、质量成比例关系的，是容量变量。一般在传感器的输入输出端分别存在成对的强度变量