最新7测试系统设计解析幻灯片.ppt

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1、7测试系统设计解析内容基本原则一般步骤抗干扰设计精度分配测试对象传感器信号调理显示/记录电源数据采集数据处理信号处理1、基本原则任务-设计测试系统传感器、信号调理、信号处理、显示与记录2）选择测量方法依据：测试对象、测试条件、测试精度、测试成本、数据应用（存储、发布、传输）等方法：接触测量和非接触测量?接触测量优点：简单、信噪比高，缺点是存在磨损、负载、信号获取等问题在线测量和离线测量?在线测量常用于需要实时反馈系统，对系统性能要求高可靠、高稳定等例如：在线测量表面粗糙度2、一般步骤采用什么方法？触针式轮廓检测法激光检测法传统的触针式轮廓检测法不能运用，激光检测法可以应用。3）选择传感器首

2、先根据上述测量方法的选定确定相应的传感器类型：被测参数：振动、位移、温度、转速、压力、扭矩然后根据测量系统的精度要求选择不同型号的传感器；性能要求：量程、灵敏度、线性范围、精度、频率响应特性2、一般步骤工程考虑同一系统中传感器种类越少越好合并：位移＋速度(如：涡流传感器——位移、振动、转速)标准输出：减少信号处理难度电流4-20mA、电压±5V;数字通讯（1）灵敏度一般来讲灵敏度愈高愈好，但灵敏度愈高，外界干扰也愈容易混入。因此，要求传感器信噪比愈大愈好；测量矢量时，要求在测量方向灵敏度愈高愈好，而交叉灵敏度愈小愈好；过高的灵敏度会缩小传感器的使用范围。什么是交叉灵敏度？选择传感器时重点考

3、虑几个因素（2）精度传感器由于处于测试系统前端，其精度对整个测试系统具有直接影响，因此，在整个测试系统中传感器的精度不能比其他环节低；应从实际出发、尤其从测试目的出发选择其精度；并非精度愈高愈好，必需考虑经济性。如：根据测试目的判断是定性分析还是定量分析：一批机床中哪一个主轴的振动最大？该机床主轴的振动有多大？如果是相对比较的定性试验，应要求传感器有足够高的精密度；如果是定量分析，必须要求足够的精度；（3）频率响应特性在所测频率范围内，传感器的响应特性必须满足不失真测量条件或满足给定的误差范围；传感器频率范围必须与被测量变化的频率范围（或感兴趣的频率范围）相匹配。一般来讲，光电、压电等物性

4、型传感器响应快，可工作频率范围宽，而电感、电容、磁电式等结构型传感器由于机械系统惯性的限制，固有频率低，可工作频率范围窄。压电式与磁电式传感器哪种频率范围大？（4）可靠性可靠性是传感器和一切测量装置的生命；使用中应严格规定使用条件，尽量减轻不良影响。注意：电阻应变式传感器，湿度会影响其绝缘性；温度会影响其零漂；长期使用会产生蠕变；压电传感器，工作中连接导线的运动会导致导线芯层与屏蔽层之间的摩擦而引起附加电荷；变间隙式电容传感器，环境湿度或浸入间隙的油剂会改变介质的介电常数；光电传感器的感光表面有尘埃或水汽时，会改变光通量和光谱成分等。4）后续测量系统的选定各个测量装置的静态特性与测试任务匹

5、配问题灵敏度、分辨率、量程、非线性等各个测量装置的动态特性与测试任务匹配问题频响特性与测量信号频率匹配整个测量系统的精度匹配问题：各个环节的误差满足系统误差要求各个测量装置之间的功能匹配问题2、一般步骤压电传感器与什么调理电路匹配？电阻应变片与什么调理电路匹配？动态电阻应变测量的测试系统（动态电阻应变仪）电阻应变传感器交流电桥放大器相敏检波低通滤波振荡器显示记录动圈式磁电传感器的后续电路R0传感器利用二极管检波压电式传感器的测试系统压电式传感器电荷放大器显示记录UoRL晶体振荡器滤波放大检波CUeUx利用分压电路测量电感或电容变化的测试系统利用二极管检波热电偶传感器的测试系统动圈式仪表是一

6、种测量电流的仪表，它不仅能与热电偶配用，也可与热电阻、霍尔传感器或压力传感器相配合进行测量。动圈式仪表的内线路电阻是一定的，外线路电阻规定为15Ω。外线路电阻包括热电偶电阻、补偿电桥等效电阻、引线电阻和外线调整电阻。即：由于热电偶输出信号较大，可以直接采用测量热电势的仪表进行测量。包括动圈式仪表、电位差计和数字式电压表等。R1dcRsRCubaTER3R2RCRTRBR调RD热电偶补偿电桥动圈式仪表1.频率测量原理被测轴转速的一般表达式为：式中：m－轴每转一圈传感器发出信号个数T－频率计测量信号的时间间隔；N－T秒内频率计所显示的信号个数。时基选择开关的选择原则是使频率计所显示的读数与实际

7、转速相等。一种测量频率和时间的电子仪器——测量电脉冲转速测量中常用的数字式频率计误差：±1个字缺点：转速较低时误差较大。产生时标信号时基选择开关60控制时间光电式传感器霍尔式传感器磁电式传感器数字式频率计脉冲信号工作原理2、周期测量原理让被测信号来控制计数闸门的开启（如每转一个），使仪器内石英晶体振荡器所产生的高频信号进入计数器（标准信号）。此方法可以提高低速测量精度。转速测量中常用的数字式频率计产生时标信号时基选择开关