传感器与检测技术(1).ppt

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1、传感器与检测技术1绪论第一篇基础知识引论1.1检测仪表控制系统1.2基本概念1.3检测仪表技术发展趋势检测技术检测≠测量检测技术是实验科学的一部分，主要研究各种物理量的测量原理和测量信号分析处理方法。智能楼宇控制图示为某公司楼宇自动化系统。该系统分为：安全监测、照明控制、空调控制、水/废水管理等。汽车与检测技术检测的分类1、被测量值的物理属性：电量、非电量。2、检测原理（物理的、化学的、生物学的）：电磁法、光学法、微波法、超声法、核辐射法、电化学分析、色谱分析、质谱分析等。3、检测方法：直接与间接、开环与闭环、接触式与非接触式、动态和静态。仪表

2、单元定义：实现各种控制作用的手段和条件，将检测得到的数据进行运算处理，并通过相应的单元实现对被控变量的调节。组成：变送单元、显示单元、调节控制单元、执行单元石油、化工、电力、钢铁、机械等加工工业。以天然气为原料生产合成氨压力调节（PC）流量调节（FC）液位调节（LC）脱硫塔控制流程1.1检测仪表控制系统脱硫塔压力调节控制(PC)流量控制（FC)1.1.2检测仪表控制系统结构分析典型工业检测仪表控制系统结构图1、被控对象（核心）单输入单输出：常规回路控制系统。多输入多输出：计算机仪表控制系统（DDC、DCS、FCS)。2、检测单元（基础）传感器：

3、能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。（实现直接测量或间接测量）。3、变送单元使被测变量信号符合国际标准。1-5VDC或4-20mADC模拟信号或数字信号。4、调节单元将变送器输来的检测信号与给定值进行比较，并对比较结果进行调节运算，以输出作为控制信号。常规控制规律：位式调节、PID调节。5、显示单元将检测单元测量获得的相关参数，以适当方式显示给操作人员。显示方式：曲线、数字和图象。6、执行单元将调节器的控制输出信号按执行机构需要产生相应的信号，驱动执行机构实现对被控变量的调节作用。1.2.1测量范围、上下限及量程测

4、量范围：仪器按照规定的精度进行测量的被测变量的范围。测量下限：测量范围的最小值。测量上限：测量范围的最大值。量程：量程=测量上限值-测量下限值。1.2基本概念例：某温度测量仪表的下限值是-50℃，上限值为150℃，则其测量范围可表示为-50℃～150℃，量程为200℃。1.2.2零点迁移和量程迁移零点：测量的下限值。根据测量要求和条件变化对仪表零点或量程的改变。X：仪表量程Y：指针最大偏转值1：迁移前特性曲线2：零点迁移特性曲线3、4：量程迁移特性曲线零点迁移的作用：克服仪表的死区，但牺牲了量程。量程迁移的作用：改变仪表的灵敏度和量程。1.2.

5、3灵敏度和分辨率灵敏度：被测参数改变时，经过足够时间仪表指示值达到稳定状态后，仪表输出变化量与引起此变化的输入变化量之比。灵敏度为量纲（无单位）。由量纲U和Y确定。分辨率：灵敏度的一种反映，表示仪表输出能响应和分辨的最小输入量，又称灵敏限。（仪表的放大倍数）灵敏度表征传感器对输入量变化的反应能力(a)线性传感器(b)非线性传感器作图法求灵敏度过程xyx1ΔxΔy0切点传感器特性曲线xmax两者关系灵敏度高的仪表一定分辨率高（充分条件）分辨率高的仪表不一定灵敏度高（非必要条件）原因：分辨率高的仪表，如量程也很小，则灵敏度也不高。灵敏度具有可传递性

6、，首尾串联的多仪表系统总灵敏度是各仪表灵敏度的乘积。1.2.4误差作用：衡量仪表的精度。真值：理论值。约定真值A0：国家标准计量机构标定过的标准仪器的测量值。1、绝对误差δ：绝对误差δ=示值M－约定真值A0不能确切的反映测量的准确程度。2、相对误差Υ：相对误差Υ（%）=绝对误差δ/约定真值A0衡量测量的准确度，相对误差越小，准确度越高。3、引用误差Q：引用误差Q（%）=绝对误差δ/量程L仪表多应用在测量接近上限值的量。L通常为仪表满刻度值.如满刻度为5A的电流表测量电流,示数为4A,实际电流为4.02A,此点电流的引用误差是多少?仪表基本误差的

7、主要形式，是仪表的主要质量指标。4、最大引用误差Qmax：最大引用误差Qmax（%）=最大绝对误差δmax/量程L5、允许误差：最大引用误差Qmax≤允许误差。6、附加误差受工作环境，相对湿度等客观条件影响所产生的误差。1.2.5精确度仪表的精确度通常是用允许的最大引用误差Qmax去掉百分号后的数字来衡量。精确度划分为若干等级，简称精度等级，精度等级的数字越小，精度越高。价格越贵。OA:理想输入输出特性曲线曲线1：实际上升曲线曲线2：实际下降曲线精度等级确定过程示意曲线1和2愈接近直线OA，则仪表的精度等级越高仪表的选择若已知某仪表精度等级为G

8、级其最大相对误差因为所以，当示数M越接近量程L时，其测量准确度越高。相同精度等级下，仪表选择通常工作区在不小于满刻度2/3的区域。1.2.6滞环、死区