檢測(cè)技術(shù)總結(jié)與習(xí)題

1、a/d微機(jī)微機(jī)對(duì)象對(duì)象傳感器傳感器輸出輸出信號(hào)調(diào)理信號(hào)調(diào)理檢測(cè)裝置檢測(cè)裝置檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)技術(shù)給定值給定值a/d微機(jī)微機(jī)對(duì)象對(duì)象傳感器傳感器d/a信號(hào)調(diào)理信號(hào)調(diào)理測(cè)控系統(tǒng)組成框圖測(cè)控系統(tǒng)組成框圖反饋反饋通道通道第一章緒論第一章緒論ltlt液液位位調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)器器液位變送器液位變送器電動(dòng)調(diào)節(jié)閥電動(dòng)調(diào)節(jié)閥泵泵儲(chǔ)水箱儲(chǔ)水箱上水箱上水箱下水箱下水箱水箱液位控制系統(tǒng)工藝流圖水箱液位控制系統(tǒng)工藝流圖第一章緒論第一章緒論給定單元給定單元控制器控制器電動(dòng)調(diào)節(jié)閥電動(dòng)調(diào)節(jié)閥上水箱上水箱液位變送器液位變送器xrx ix e擾動(dòng)擾動(dòng)液位測(cè)控系統(tǒng)組成框圖液位測(cè)控系統(tǒng)組成框圖液位檢測(cè)系統(tǒng)組成框圖液位檢測(cè)系統(tǒng)組成框圖a/d微機(jī)微機(jī)

2、上水箱上水箱顯示顯示液位變送器液位變送器第一章緒論第一章緒論一、靜態(tài)特性一、靜態(tài)特性a/d微機(jī)微機(jī)對(duì)象對(duì)象傳感器傳感器輸出輸出信號(hào)調(diào)理信號(hào)調(diào)理檢測(cè)裝置檢測(cè)裝置xy關(guān)系與xydtdx01、靜態(tài)特性參數(shù)、靜態(tài)特性參數(shù)（1）零點(diǎn)）零點(diǎn)的值00yx （2）量程（測(cè)量范圍）量程（測(cè)量范圍）x minx maxy miny max對(duì)應(yīng)對(duì)應(yīng)第二章檢測(cè)裝置基本特性第二章檢測(cè)裝置基本特性（3）分辨力）分辨力檢測(cè)裝置能夠有效辨別最小輸入變化量的能力。檢測(cè)裝置能夠有效辨別最小輸入變化量的能力。（4）精度）精度反映檢測(cè)裝置的最大測(cè)量誤差。反映檢測(cè)裝置的最大測(cè)量誤差。例如人體體溫計(jì)例如人體體溫計(jì)精度：精度：0.1測(cè)量范

3、圍：測(cè)量范圍：3545 2、靜態(tài)特性質(zhì)量指標(biāo)、靜態(tài)特性質(zhì)量指標(biāo)線性度、滯差、重復(fù)性、靈敏度。線性度、滯差、重復(fù)性、靈敏度。第二章檢測(cè)裝置基本特性第二章檢測(cè)裝置基本特性標(biāo)準(zhǔn)裝置標(biāo)準(zhǔn)裝置待測(cè)裝置待測(cè)裝置xy2y1標(biāo)準(zhǔn)器具標(biāo)準(zhǔn)器具3、檢測(cè)裝置的標(biāo)定、檢測(cè)裝置的標(biāo)定特點(diǎn)：特點(diǎn)：輸入確定，測(cè)試并對(duì)比輸出，計(jì)算靜（動(dòng)）態(tài)質(zhì)輸入確定，測(cè)試并對(duì)比輸出，計(jì)算靜（動(dòng)）態(tài)質(zhì)量參數(shù)，確定是否合格。量參數(shù)，確定是否合格。xyfsxm0y1y2國(guó)家計(jì)量省市級(jí)部國(guó)家計(jì)量省市級(jí)部門用專用標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量門用專用標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量?jī)x器檢定儀器檢定第二章檢測(cè)裝置基本特性第二章檢測(cè)裝置基本特性二、動(dòng)態(tài)特性二、動(dòng)態(tài)特性a/d微機(jī)微機(jī)對(duì)象對(duì)象傳感器傳感

4、器輸出輸出信號(hào)調(diào)理信號(hào)調(diào)理檢測(cè)裝置檢測(cè)裝置xy關(guān)系與xydtdx01、定義、定義)(幅值與相位不失真快速準(zhǔn)確不失真2、要求、要求第二章檢測(cè)裝置基本特性第二章檢測(cè)裝置基本特性3、研究方法、研究方法時(shí)域瞬態(tài)響應(yīng)法，標(biāo)準(zhǔn)的輸入信號(hào)時(shí)域瞬態(tài)響應(yīng)法，標(biāo)準(zhǔn)的輸入信號(hào)階躍輸入。階躍輸入。頻域頻率響應(yīng)法，標(biāo)準(zhǔn)的輸入信號(hào)頻域頻率響應(yīng)法，標(biāo)準(zhǔn)的輸入信號(hào)正弦輸入。正弦輸入。4、時(shí)域瞬態(tài)響應(yīng)法、時(shí)域瞬態(tài)響應(yīng)法機(jī)電熱等一階模型加階躍輸入。機(jī)電熱等一階模型加階躍輸入。時(shí)域輸入輸出微分方程形式：時(shí)域輸入輸出微分方程形式：復(fù)域傳遞函數(shù)復(fù)域傳遞函數(shù))1 ()(tekty時(shí)域響應(yīng)時(shí)域響應(yīng)第二章檢測(cè)裝置基本特性第二章檢測(cè)裝置基本特

5、性例例1、壓力傳感器，測(cè)量壓力范圍為壓力傳感器，測(cè)量壓力范圍為0 100 k pa,輸出電壓范輸出電壓范圍為圍為0 1000mv, 實(shí)測(cè)壓力值，傳感器輸出電壓為實(shí)測(cè)壓力值，傳感器輸出電壓為512mv，標(biāo)準(zhǔn)傳感器標(biāo)準(zhǔn)傳感器 輸出電壓為輸出電壓為510 mv。假設(shè)此點(diǎn)測(cè)量誤差最大。假設(shè)此點(diǎn)測(cè)量誤差最大。（1）非線性誤差。）非線性誤差。（2）若重復(fù)）若重復(fù)10次測(cè)量，最大誤差為次測(cè)量，最大誤差為3 mv。重復(fù)性誤差。重復(fù)性誤差。（3）若正反行程各）若正反行程各10次測(cè)量，正反形成間最大誤差為次測(cè)量，正反形成間最大誤差為4 mv，求遲滯。求遲滯。（4）設(shè)傳感器為線性傳感器，求靈敏度。）設(shè)傳感器為線性傳

6、感器，求靈敏度。非線性誤差非線性誤差.512510100%100%0.2%1000lmlf suu重復(fù)性誤差重復(fù)性誤差.3100%100%0.3%1000rmrf suu遲滯遲滯.4100%100%0.4%1000hmf suu靈敏度靈敏度100010/100umvkmv kpapkpa例例2、說明為何一階檢測(cè)裝置只能用于測(cè)量慢變、說明為何一階檢測(cè)裝置只能用于測(cè)量慢變或低頻信號(hào)？或低頻信號(hào)？( )( )( )1y skh ssjx ss一階環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)頻率較低時(shí)，輸出信號(hào)無衰減，頻率較高時(shí)，輸出信號(hào)衰減較大。例例3、減小一階檢測(cè)裝置動(dòng)態(tài)誤差方法、減小一階檢測(cè)裝置動(dòng)態(tài)誤差方法tekkye)( e

7、)1 ()(tekty第二章檢測(cè)裝置基本特性第二章檢測(cè)裝置基本特性0.0510( )yxs微分方程變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)形式為dy10dt靜態(tài)靈敏度k=0.05時(shí)間常數(shù)第二章檢測(cè)裝置基本特性第二章檢測(cè)裝置基本特性 一、電阻應(yīng)變式傳感器一、電阻應(yīng)變式傳感器電壓電壓敏感元件敏感元件應(yīng)變片應(yīng)變片電橋電橋力力應(yīng)變應(yīng)變電阻變化電阻變化fu0rr電阻絲電阻絲半導(dǎo)體半導(dǎo)體單臂橋單臂橋差動(dòng)橋差動(dòng)橋全臂橋全臂橋懸臂梁懸臂梁柱式柱式環(huán)式環(huán)式輪輻式輪輻式工作原理及原理式工作原理及原理式了解結(jié)構(gòu)特性了解結(jié)構(gòu)特性兩者工作原理異同兩者工作原理異同恒壓源、恒流源供電恒壓源、恒流源供電輸出表達(dá)式輸出表達(dá)式應(yīng)變片接橋形式應(yīng)變片接橋形式了解力

8、與應(yīng)變了解力與應(yīng)變關(guān)系關(guān)系第三章第三章 電參量檢測(cè)裝置電參量檢測(cè)裝置 二、熱電阻式傳感器二、熱電阻式傳感器熱敏電阻熱敏電阻電橋電橋trtu0熱電熱電特性特性溫度補(bǔ)償溫度控制溫度補(bǔ)償溫度控制鉑電阻鉑電阻電橋電橋trtu0熱電熱電特性特性溫度測(cè)量溫度測(cè)量?jī)删€制、三線制、兩線制、三線制、四線制輸出電壓四線制輸出電壓第三章第三章 電參量檢測(cè)裝置電參量檢測(cè)裝置光敏電阻光敏電阻trti0光照特性光照特性光譜特性光譜特性頻率特性頻率特性溫度特性溫度特性 三、光敏電阻三、光敏電阻轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路光控開關(guān)元件光控開關(guān)元件第三章第三章 電參量檢測(cè)裝置電參量檢測(cè)裝置 四、自感式傳感器四、自感式傳感器膜盒連桿等膜盒連

9、桿等差動(dòng)電感差動(dòng)電感傳感器傳感器轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路力力位移位移電感變化電感變化fsu0l電壓電壓變氣隙變氣隙變面積變面積螺線管螺線管電橋電路電橋電路帶相敏檢波帶相敏檢波電橋電路電橋電路變氣隙差動(dòng)電感變氣隙差動(dòng)電感傳感器靈敏度及優(yōu)點(diǎn)傳感器靈敏度及優(yōu)點(diǎn)電路功能電路功能輸出電壓輸出電壓第三章第三章 電參量檢測(cè)裝置電參量檢測(cè)裝置 五、互感式傳感器五、互感式傳感器膜盒連桿等膜盒連桿等差動(dòng)互感差動(dòng)互感傳感器傳感器轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路力力位移位移互感變化互感變化fsu0m電壓電壓工作原理工作原理輸出電壓輸出電壓差動(dòng)整流電路差動(dòng)整流電路相敏檢波電路相敏檢波電路由等效電路弄懂由等效電路弄懂輸出電壓推導(dǎo)輸出電壓推導(dǎo)電路

10、功能電路功能功能分析功能分析第三章第三章 電參量檢測(cè)裝置電參量檢測(cè)裝置 六、電渦流式傳感器六、電渦流式傳感器高頻反射式高頻反射式z=f（, , r, f, x）z=f（x）工作原理工作原理等效電路求等效電路求z表達(dá)式表達(dá)式金屬板金屬板lc諧振線圈諧振線圈轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路du0z高頻激勵(lì)高頻激勵(lì)測(cè)距、探傷、測(cè)速測(cè)距、探傷、測(cè)速第三章第三章 電參量檢測(cè)裝置電參量檢測(cè)裝置低頻透射式低頻透射式e的大小間接反映了的大小間接反映了m的厚度的厚度t第三章第三章 電參量檢測(cè)裝置電參量檢測(cè)裝置七七、電容式傳感器、電容式傳感器第三章第三章 電參量檢測(cè)裝置電參量檢測(cè)裝置膜盒膜盒電容傳感器電容傳感器轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路力

11、力位移位移電容變化電容變化fsu0c變間隙變間隙變面積變面積變介電常數(shù)變介電常數(shù)變間隙差動(dòng)電容變間隙差動(dòng)電容傳感器靈敏度及優(yōu)點(diǎn)傳感器靈敏度及優(yōu)點(diǎn)電橋電路電橋電路脈沖寬度調(diào)制電路脈沖寬度調(diào)制電路雙雙t型電橋型電橋電路功能電路功能功能分析功能分析一一、熱電偶傳感器、熱電偶傳感器工作原理工作原理熱電勢(shì)組成熱電勢(shì)組成中間溫度定律中間溫度定律中間導(dǎo)體定律中間導(dǎo)體定律eab（t，t0）=eab（t，t n)+eab(t n,t0)eabc（t，t0）=eab（t，t 0)測(cè)量的基礎(chǔ)測(cè)量的基礎(chǔ)輸出接放大器等輸出接放大器等熱電偶熱電偶te冷端溫度補(bǔ)償冷端溫度補(bǔ)償原因及方法原因及方法二、壓電傳感器二、壓電傳感器

12、石英晶體石英晶體壓電陶瓷壓電陶瓷力電荷電荷振動(dòng)振動(dòng)電壓電壓振動(dòng)振動(dòng)電壓電壓電荷電荷力正逆壓電效應(yīng)正逆壓電效應(yīng)縱向橫向壓電效應(yīng)縱向橫向壓電效應(yīng)壓電效應(yīng)的壓電效應(yīng)的物理解釋物理解釋壓電效應(yīng)壓電效應(yīng)壓電效應(yīng)物理解釋壓電效應(yīng)物理解釋壓電元件的連壓電元件的連接形式輸出及接形式輸出及應(yīng)用場(chǎng)合應(yīng)用場(chǎng)合電壓放大器與電壓放大器與電荷放大器功能電荷放大器功能輸出與特點(diǎn)輸出與特點(diǎn)三、磁電傳感器三、磁電傳感器電磁感應(yīng)定律電磁感應(yīng)定律恒磁通恒磁通變磁通變磁通nblvenbse磁電傳感器磁電傳感器線速度線速度角速度角速度電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì)積分電路積分電路微分電路微分電路位移位移加速度加速度閉磁路閉磁路開磁路開磁路zfn60四、

13、霍爾傳感器四、霍爾傳感器霍爾傳感器霍爾傳感器x(i或b)等uh霍爾效應(yīng)霍爾效應(yīng)及表達(dá)式及表達(dá)式線性霍爾元件線性霍爾元件開關(guān)霍爾元件開關(guān)霍爾元件霍爾元件溫度誤差產(chǎn)生原因與補(bǔ)償方法霍爾元件溫度誤差產(chǎn)生原因與補(bǔ)償方法不等位電勢(shì)誤差產(chǎn)生原因與補(bǔ)償方法不等位電勢(shì)誤差產(chǎn)生原因與補(bǔ)償方法五、光電池五、光電池光電池光電池光照度光照度短路電流短路電流開路電壓開路電壓工作原理工作原理基本特性基本特性檢測(cè)元件檢測(cè)元件開關(guān)元件開關(guān)元件一、角度數(shù)字編碼器一、角度數(shù)字編碼器光電碼盤光電碼盤光敏元件處理電路光敏元件處理電路光照光照光強(qiáng)光強(qiáng)變化變化電脈沖電脈沖2nzz2原理式原理式分辨率分辨率辨向電路工作辨向電路工作原理及電

14、路分析原理及電路分析二、絕對(duì)式角度數(shù)字編碼器二、絕對(duì)式角度數(shù)字編碼器光電碼盤光電碼盤光敏元件組光敏元件組處理電路處理電路光照光照光強(qiáng)光強(qiáng)變化變化對(duì)應(yīng)角度對(duì)應(yīng)角度電編碼信號(hào)電編碼信號(hào)轉(zhuǎn)角計(jì)算公式轉(zhuǎn)角計(jì)算公式011136022niinicd或光電碼盤采用循環(huán)碼盤的原因光電碼盤采用循環(huán)碼盤的原因三、光柵傳感器三、光柵傳感器32411.標(biāo)尺光柵 2.指示光柵3.光電元件 4.光源光柵副光柵副光敏元件光敏元件處理電路處理電路光照光照光強(qiáng)光強(qiáng)變化變化對(duì)應(yīng)位移的對(duì)應(yīng)位移的計(jì)數(shù)脈沖計(jì)數(shù)脈沖莫爾莫爾條紋條紋辨向電路原理辨向電路原理細(xì)分電路原理（四細(xì)分、電阻連細(xì)分）細(xì)分電路原理（四細(xì)分、電阻連細(xì)分）光柵傳感器工作原理光柵傳感器工作原理莫爾條紋產(chǎn)生原因及功能莫爾條紋產(chǎn)生原因及功能四、四、ccd傳感器傳感器電荷存儲(chǔ)電荷存儲(chǔ)電荷輸出電荷輸出電荷轉(zhuǎn)移電荷轉(zhuǎn)移光電轉(zhuǎn)換光電轉(zhuǎn)換工作過程工作過程mos單元單元?jiǎng)葳鍎?shì)阱產(chǎn)生過程產(chǎn)生過程光注入光注入電注入電注入三相電脈沖三相電脈