第四章微機控制系統(tǒng)設(shè)計(3-2015)

1、返回目錄回看結(jié)束放映1第四章第四章 微機控制系統(tǒng)的選擇及接口設(shè)計第一節(jié) 專用與通用的抉擇、硬件與軟件的權(quán)衡第二節(jié) 微機控制系統(tǒng)的設(shè)計思路第三節(jié) 微機控制系統(tǒng)的構(gòu)成與種類 第四節(jié) 微機控制系統(tǒng)的軟件與程序設(shè)計語言 第五節(jié) 微機應(yīng)用領(lǐng)域及其選用要點第六節(jié) 8086/8088CPU的硬件結(jié)構(gòu)特點 第七節(jié) Z80CPU的硬件結(jié)構(gòu)特點、存儲器及輸入輸出擴展接口 第八節(jié) 單片機的硬件結(jié)構(gòu)特點及其最小應(yīng)用系統(tǒng) 第九節(jié) 數(shù)字顯示器及鍵盤的接口電路 第十節(jié) 微機應(yīng)用系統(tǒng)的輸入輸出控制的可靠性設(shè)計 第十一節(jié) 可編程邏輯控制器(PLC)的構(gòu)成及應(yīng)用舉例 習(xí)題與思考題習(xí)題與思考題返回目錄回看結(jié)束放映一、檢測技術(shù)的作用

2、及其組成一、檢測技術(shù)的作用及其組成 是機電一體化系統(tǒng)的一個重要組成部分，將機電一體化系是機電一體化系統(tǒng)的一個重要組成部分，將機電一體化系統(tǒng)自身的、作業(yè)對象的、作業(yè)環(huán)境的工作狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行檢測，統(tǒng)自身的、作業(yè)對象的、作業(yè)環(huán)境的工作狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行檢測，并將檢測到的狀態(tài)參數(shù)從物理變化量變?yōu)殡娦盘?，提供給信息并將檢測到的狀態(tài)參數(shù)從物理變化量變?yōu)殡娦盘枺峁┙o信息處理及控制系統(tǒng)，以有效的控制機電一體化系統(tǒng)執(zhí)行機構(gòu)的動處理及控制系統(tǒng)，以有效的控制機電一體化系統(tǒng)執(zhí)行機構(gòu)的動作。作。機電一體化系統(tǒng)檢測系統(tǒng)實質(zhì)：機電一體化系統(tǒng)檢測系統(tǒng)實質(zhì)：檢測系統(tǒng)組成原理如下圖：檢測系統(tǒng)組成原理如下圖：返回目錄回看結(jié)束放映傳感器的

3、作用傳感器的作用：用于檢測各種物理量（如位移、速度、力、溫：用于檢測各種物理量（如位移、速度、力、溫度等），并轉(zhuǎn)化為電量信號（如電壓、電流）輸出；度等），并轉(zhuǎn)化為電量信號（如電壓、電流）輸出；信號處理電路的作用信號處理電路的作用：將傳感器輸出的電量變成具有一定功率：將傳感器輸出的電量變成具有一定功率的電壓、電流或頻率信號，以推動后級的顯示電路、數(shù)據(jù)處理的電壓、電流或頻率信號，以推動后級的顯示電路、數(shù)據(jù)處理電路等；電路等；數(shù)據(jù)處理裝置數(shù)據(jù)處理裝置：用來對測量結(jié)果處理、計算、分析，數(shù)據(jù)處理：用來對測量結(jié)果處理、計算、分析，數(shù)據(jù)處理信號通常送到執(zhí)行機構(gòu)或顯示器中去，以控制被控對象及顯示信號通常送到執(zhí)

4、行機構(gòu)或顯示器中去，以控制被控對象及顯示處理的各種數(shù)據(jù)。處理的各種數(shù)據(jù)。非電量非電量傳感器傳感器信號處信號處理電路理電路顯示器顯示器數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理裝置裝置執(zhí)行機執(zhí)行機構(gòu)構(gòu)電量電量U U0 0(I(I0 0 ,f),f)返回目錄回看結(jié)束放映二、檢測系統(tǒng)的傳感器二、檢測系統(tǒng)的傳感器 傳感器的功能及分類傳感器的功能及分類傳感器（sensorsensor）也叫變換器(transducertransducer),其輸出的信號有不同的形式：等，以滿足信息的傳輸、處理、記錄、顯示、控制等要求。兩個功能：敏感作用（被測對象 信號拾?。┳儞Q作用（被測非電量 電量輸出）按輸出信號性質(zhì)分按輸出信號性質(zhì)分返回目錄回

5、看結(jié)束放映5 開關(guān)型傳感器的二值就是開關(guān)型傳感器的二值就是“1 1”和和“0 0”或或開開( (ON)ON)和和關(guān)關(guān)( (OFF)OFF)。其工作原理如圖其工作原理如圖b)b)所示，如果傳所示，如果傳感器的輸入物理量達(dá)到某個值以上時，其輸出為感器的輸入物理量達(dá)到某個值以上時，其輸出為“1”(“1”(ONON狀態(tài)狀態(tài)) )，在該值以下時，輸出為，在該值以下時，輸出為“0”(“0”(OFFOFF狀態(tài)狀態(tài)) )，其臨界值就是開、關(guān)的設(shè)定值。，其臨界值就是開、關(guān)的設(shè)定值。 第十二節(jié)第十二節(jié) 常用檢測傳感器的性能特點、選用常用檢測傳感器的性能特點、選用及其微機接口及其微機接口返回目錄回看結(jié)束放映6 模擬

6、型傳感器的輸出是與模擬型傳感器的輸出是與輸入物理量變化相對應(yīng)的連續(xù)輸入物理量變化相對應(yīng)的連續(xù)變化的電量。傳感器的輸入變化的電量。傳感器的輸入輸出關(guān)系可能是輸出關(guān)系可能是線性的線性的，也可也可能是能是非線性的非線性的，而非線性輸出，而非線性輸出信號則需進(jìn)行適當(dāng)修正，將其信號則需進(jìn)行適當(dāng)修正，將其變成線性信號。一般需先將這變成線性信號。一般需先將這些線性信號進(jìn)行模擬數(shù)字些線性信號進(jìn)行模擬數(shù)字 ( (A/D)A/D)轉(zhuǎn)換，將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字轉(zhuǎn)換，將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號再送給微機進(jìn)行處理。信號再送給微機進(jìn)行處理。 第十二節(jié)第十二節(jié) 常用檢測傳感器的性能特點、選用常用檢測傳感器的性能特點、選用及其微機接口及其微

7、機接口返回目錄回看結(jié)束放映7 數(shù)字型傳感器有數(shù)字型傳感器有計數(shù)型計數(shù)型和和代碼型代碼型兩大類。其中計數(shù)型又兩大類。其中計數(shù)型又稱稱脈沖脈沖數(shù)字型。它可以是任何一種脈沖發(fā)生器，所發(fā)出的脈數(shù)字型。它可以是任何一種脈沖發(fā)生器，所發(fā)出的脈沖數(shù)與輸入量成正比，加上計數(shù)器就可對輸入量進(jìn)行計數(shù)。沖數(shù)與輸入量成正比，加上計數(shù)器就可對輸入量進(jìn)行計數(shù)。 如可用來檢測運行機構(gòu)的位移量，這時運行機構(gòu)每移動如可用來檢測運行機構(gòu)的位移量，這時運行機構(gòu)每移動一定距離或轉(zhuǎn)動一定角度就會發(fā)出一個脈沖信號，例如增量一定距離或轉(zhuǎn)動一定角度就會發(fā)出一個脈沖信號，例如增量式光電碼盤和檢測光柵就是如此。式光電碼盤和檢測光柵就是如此。 第

8、十二節(jié)第十二節(jié) 常用檢測傳感器的性能特點、選用常用檢測傳感器的性能特點、選用及其微機接口及其微機接口返回目錄回看結(jié)束放映8 代碼型代碼型傳感器，其工作原理如圖傳感器，其工作原理如圖a-2a-2所示；它輸出的信號所示；它輸出的信號是數(shù)字代碼，每一代碼相當(dāng)于一個一定的輸入量的值，例如圖中是數(shù)字代碼，每一代碼相當(dāng)于一個一定的輸入量的值，例如圖中輸入量的值為輸入量的值為K K1 1時，輸出代碼為時，輸出代碼為10101010，而輸入量的值為，而輸入量的值為K K2 2時，輸時，輸出代碼為出代碼為10111011。代碼的。代碼的“1”“1”為高電平，為高電平，“0”“0”為低電平。通常用為低電平。通常用

9、來檢測執(zhí)行元件的位置或速度，例如絕對值型光電編碼器等。來檢測執(zhí)行元件的位置或速度，例如絕對值型光電編碼器等。第十二節(jié)第十二節(jié) 常用檢測傳感器的性能特點、選用常用檢測傳感器的性能特點、選用及其微機接口及其微機接口返回目錄回看結(jié)束放映v 傳感器的功能及分類傳感器的功能及分類根據(jù)根據(jù)被測物理量被測物理量的不同，分為位移傳感器、速度和加速度傳感的不同，分為位移傳感器、速度和加速度傳感器、溫度傳感器等。器、溫度傳感器等。按其按其工作原理工作原理分為電阻式、電感式、磁電式、光電式傳感器等分為電阻式、電感式、磁電式、光電式傳感器等傳感器的選用傳感器的選用 傳感器千差萬別，測量同一種測定量，可以采用不同工作原

10、傳感器千差萬別，測量同一種測定量，可以采用不同工作原理的傳感器，注意以下幾個方面：理的傳感器，注意以下幾個方面：第十二節(jié)第十二節(jié) 常用檢測傳感器的性能特點、選用常用檢測傳感器的性能特點、選用及其微機接口及其微機接口返回目錄回看結(jié)束放映測量條件測量條件傳感器的傳感器的性能性能測量的目的；測定量的選定；測量的范圍；輸入信號的帶測量的目的；測定量的選定；測量的范圍；輸入信號的帶寬；要求的精度；測量所需時間等。寬；要求的精度；測量所需時間等。第十二節(jié)第十二節(jié) 常用檢測傳感器的性能特點、選用常用檢測傳感器的性能特點、選用及其微機接口及其微機接口精度；響應(yīng)速度；穩(wěn)定性；模擬還是數(shù)字信號；輸出量及精度；響應(yīng)

11、速度；穩(wěn)定性；模擬還是數(shù)字信號；輸出量及電平；被測對象特征的影響；校準(zhǔn)周期等。電平；被測對象特征的影響；校準(zhǔn)周期等。傳感器的傳感器的使用條件使用條件放置的場所；環(huán)境（溫度、濕度、振動）；測量的時間放置的場所；環(huán)境（溫度、濕度、振動）；測量的時間（壽命周期）；傳輸距離；與設(shè)備連接方式等。（壽命周期）；傳輸距離；與設(shè)備連接方式等。返回目錄回看結(jié)束放映11 體積小、重量輕、對整機的適應(yīng)性好；體積小、重量輕、對整機的適應(yīng)性好； 精度和靈敏度高、響應(yīng)快、穩(wěn)定性好、信噪比高；精度和靈敏度高、響應(yīng)快、穩(wěn)定性好、信噪比高； 安全可靠、壽命長；安全可靠、壽命長； 便于與計算機連接；便于與計算機連接； 不易受被測

12、對象不易受被測對象( (如電阻、磁導(dǎo)率如電阻、磁導(dǎo)率) )的影響，也不的影響，也不影響外部環(huán)境；影響外部環(huán)境； 對環(huán)境條件適應(yīng)能力強；對環(huán)境條件適應(yīng)能力強； 現(xiàn)場處理簡單、操作性能好；現(xiàn)場處理簡單、操作性能好； 價格低廉。價格低廉。第十二節(jié)第十二節(jié) 常用檢測傳感器的性能特點、選用常用檢測傳感器的性能特點、選用及其微機接口及其微機接口v 機電一體化系統(tǒng)對傳感器的基本要求機電一體化系統(tǒng)對傳感器的基本要求返回目錄回看結(jié)束放映靜態(tài)：靜態(tài)： 是指被測量不隨時間變化，或隨時間變化非常是指被測量不隨時間變化，或隨時間變化非常緩慢的狀態(tài)。緩慢的狀態(tài)。靜態(tài)特性：靜態(tài)特性： 被測量的數(shù)值處在穩(wěn)定狀態(tài)時，傳感器的輸

13、入被測量的數(shù)值處在穩(wěn)定狀態(tài)時，傳感器的輸入/輸出關(guān)系稱為傳感器的靜態(tài)特性。輸出關(guān)系稱為傳感器的靜態(tài)特性。 主要技術(shù)指標(biāo)有：線性度、靈敏度、遲滯、重主要技術(shù)指標(biāo)有：線性度、靈敏度、遲滯、重復(fù)性、分辨率、零漂等。復(fù)性、分辨率、零漂等。第十二節(jié)第十二節(jié) 常用檢測傳感器的性能特點、選用常用檢測傳感器的性能特點、選用及其微機接口及其微機接口返回目錄回看結(jié)束放映 一、線性度一、線性度：校準(zhǔn)曲線接近擬合直線的程度。：校準(zhǔn)曲線接近擬合直線的程度。 線性度線性度 =B/A*100% B為校準(zhǔn)曲線與擬合直線的最大偏差。為校準(zhǔn)曲線與擬合直線的最大偏差。 A為測量系統(tǒng)滿量程輸出值，即裝置的標(biāo)稱輸出范為測量系統(tǒng)滿量程輸

14、出值，即裝置的標(biāo)稱輸出范圍。圍。BA返回目錄回看結(jié)束放映 二、二、遲滯：遲滯：傳感器在正（輸入量增大）、反（輸入量減?。┬袀鞲衅髟谡ㄝ斎肓吭龃螅?、反（輸入量減?。┬谐讨?，輸出程中，輸出/輸入特性曲線的不重合程度。輸入特性曲線的不重合程度。 在數(shù)值上是用同一輸入量下所得滯后偏差的最大值在數(shù)值上是用同一輸入量下所得滯后偏差的最大值H與測量系統(tǒng)與測量系統(tǒng)滿量程輸出值滿量程輸出值A(chǔ)之比值的百分?jǐn)?shù)表示，即之比值的百分?jǐn)?shù)表示，即遲滯遲滯 =100%HAH返回目錄回看結(jié)束放映三、重復(fù)性三、重復(fù)性： 傳感器在同一條件下，被測輸入量按同一方向傳感器在同一條件下，被測輸入量按同一方向作全量程連續(xù)多次重復(fù)測量時，

15、所得輸入作全量程連續(xù)多次重復(fù)測量時，所得輸入/輸出曲線輸出曲線的不一致程度，稱重復(fù)性。的不一致程度，稱重復(fù)性。 重復(fù)性是衡量測量結(jié)果分散性的指標(biāo)，即隨機重復(fù)性是衡量測量結(jié)果分散性的指標(biāo)，即隨機誤差大小的指標(biāo)，在數(shù)值上是用測量結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)偏差誤差大小的指標(biāo)，在數(shù)值上是用測量結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)偏差的的2倍倍3倍與測量系統(tǒng)滿量程輸出值倍與測量系統(tǒng)滿量程輸出值A(chǔ)之比值的百之比值的百分?jǐn)?shù)表示，即分?jǐn)?shù)表示，即(23)100%A重復(fù)性重復(fù)性=返回目錄回看結(jié)束放映四、靈敏度：四、靈敏度： 傳感器在靜態(tài)標(biāo)準(zhǔn)條件下，輸出變化對輸入變化傳感器在靜態(tài)標(biāo)準(zhǔn)條件下，輸出變化對輸入變化的比值稱靈敏度。的比值稱靈敏度。xys 對于對于線性

16、線性系統(tǒng)，輸出量與輸入量之間的關(guān)系是一系統(tǒng)，輸出量與輸入量之間的關(guān)系是一條直線，靈敏度就是該直線的斜率，為一常數(shù)。條直線，靈敏度就是該直線的斜率，為一常數(shù)。 對于對于非線性非線性系統(tǒng)，靈敏度隨輸入量的變化而變化系統(tǒng)，靈敏度隨輸入量的變化而變化。 返回目錄回看結(jié)束放映五、分辨力：五、分辨力： 傳感器能檢測到的最小輸入增量稱傳感器能檢測到的最小輸入增量稱分辨力分辨力。 分辨率分辨率是用全量程范圍內(nèi)最大的是用全量程范圍內(nèi)最大的X X（最小輸入（最小輸入變化量）與測量系統(tǒng)滿量程輸出值變化量）與測量系統(tǒng)滿量程輸出值A(chǔ) A之比值的百分?jǐn)?shù)之比值的百分?jǐn)?shù)表示。表示。max100%xA分辨率分辨率 = =第十二

17、節(jié)第十二節(jié) 常用檢測傳感器的性能特點、選用常用檢測傳感器的性能特點、選用及其微機接口及其微機接口返回目錄回看結(jié)束放映六、穩(wěn)定性六、穩(wěn)定性 ： 傳感器在相同條件下，在相當(dāng)長時間內(nèi)，其輸傳感器在相同條件下，在相當(dāng)長時間內(nèi)，其輸出出/輸入特性不發(fā)生變化的性能。輸入特性不發(fā)生變化的性能。第十二節(jié)第十二節(jié) 常用檢測傳感器的性能特點、選用常用檢測傳感器的性能特點、選用及其微機接口及其微機接口返回目錄回看結(jié)束放映七、精確度：七、精確度： 簡稱簡稱精度精度。它表示傳感器的輸出量與被測量的。它表示傳感器的輸出量與被測量的實際值之間的符合程度，包括傳感器的測量值精度實際值之間的符合程度，包括傳感器的測量值精度和重

18、復(fù)精度。和重復(fù)精度。第十二節(jié)第十二節(jié) 常用檢測傳感器的性能特點、選用常用檢測傳感器的性能特點、選用及其微機接口及其微機接口返回目錄回看結(jié)束放映八、漂移：八、漂移： 由于傳感器內(nèi)部因素或外界干擾的情況下，傳由于傳感器內(nèi)部因素或外界干擾的情況下，傳感器的輸出變化稱為漂移。感器的輸出變化稱為漂移。 當(dāng)輸入狀態(tài)為零時的漂移稱為當(dāng)輸入狀態(tài)為零時的漂移稱為零點漂移零點漂移。 在其他因素不變情況下，輸出隨著時間的變化在其他因素不變情況下，輸出隨著時間的變化產(chǎn)生的漂移稱為產(chǎn)生的漂移稱為時間漂移時間漂移。 隨著溫度變化產(chǎn)生的漂移稱為隨著溫度變化產(chǎn)生的漂移稱為溫度漂移溫度漂移。 第十二節(jié)第十二節(jié) 常用檢測傳感器的

19、性能特點、選用常用檢測傳感器的性能特點、選用及其微機接口及其微機接口返回目錄回看結(jié)束放映 動態(tài)特性：動態(tài)特性： 傳感器測量動態(tài)信號時，輸出對輸入的響應(yīng)特傳感器測量動態(tài)信號時，輸出對輸入的響應(yīng)特性。性。 由于輸入量是時間的函數(shù)，因此輸出量也隨時由于輸入量是時間的函數(shù)，因此輸出量也隨時間而變化，而且還與輸入信號的頻率有關(guān)。間而變化，而且還與輸入信號的頻率有關(guān)。 表征測量系統(tǒng)動態(tài)特性指標(biāo)常有表征測量系統(tǒng)動態(tài)特性指標(biāo)常有頻域指標(biāo)頻域指標(biāo)和和時時域指標(biāo)域指標(biāo)，頻域指標(biāo)由幅頻特性和相頻特性可得，頻域指標(biāo)由幅頻特性和相頻特性可得，時域指標(biāo)由階躍響應(yīng)特性可得。時域指標(biāo)由階躍響應(yīng)特性可得。第十二節(jié)第十二節(jié) 常用

20、檢測傳感器的性能特點、選用常用檢測傳感器的性能特點、選用及其微機接口及其微機接口返回目錄回看結(jié)束放映221 1） 位移、位置傳感器的測量方法多為電測法：位移、位置傳感器的測量方法多為電測法：常用位移傳感器的類型有常用位移傳感器的類型有: : 電阻式、電感式、電容式、電磁式、光電式、電阻式、電感式、電容式、電磁式、光電式、編碼式等。編碼式等。2 2） 速度、加速度傳感器速度、加速度傳感器: : 速度傳感器有線速度、速度傳感器有線速度、角速度、轉(zhuǎn)速等傳感器；角速度、轉(zhuǎn)速等傳感器； 加速度傳感器有慣性加速度和振動沖擊加速加速度傳感器有慣性加速度和振動沖擊加速度傳感器。度傳感器。3 3） 力、壓力和扭

21、矩傳感器。力、壓力和扭矩傳感器。第十二節(jié)第十二節(jié) 常用檢測傳感器的性能特點、選用常用檢測傳感器的性能特點、選用及其微機接口及其微機接口返回目錄回看結(jié)束放映234） 溫度溫度、濕度、氣敏傳感器：溫度代表物質(zhì)的、濕度、氣敏傳感器：溫度代表物質(zhì)的冷熱程度冷熱程度, ,是物質(zhì)內(nèi)部分子運動劇烈程度的標(biāo)志是物質(zhì)內(nèi)部分子運動劇烈程度的標(biāo)志. .測量溫度的方法有接觸式和非接觸式兩類，因測量溫度的方法有接觸式和非接觸式兩類，因此此, , 溫度傳感器也被分為接觸式和非接觸式。溫度傳感器也被分為接觸式和非接觸式。5 5） 物位傳感器。物位傳感器。6 6） 流量傳感器。流量傳感器。7 7） 視覺、觸覺傳感器。視覺、觸

22、覺傳感器。 各種傳感器的主要性能及其優(yōu)缺點參看教材各種傳感器的主要性能及其優(yōu)缺點參看教材表表4.214.31。第十二節(jié)第十二節(jié) 常用檢測傳感器的性能特點、選用常用檢測傳感器的性能特點、選用及其微機接口及其微機接口返回目錄回看結(jié)束放映 1 1、電位器式傳感器：、電位器式傳感器： 電位器是一種常用的機電元件，廣泛應(yīng)用于各類電位器是一種常用的機電元件，廣泛應(yīng)用于各類電器和電子設(shè)備中。電器和電子設(shè)備中。 電位器式傳感器可將電位器式傳感器可將機械的直線位移機械的直線位移或或角位移輸角位移輸入量入量轉(zhuǎn)換為與其成一定函數(shù)關(guān)系的轉(zhuǎn)換為與其成一定函數(shù)關(guān)系的電阻或電壓輸出電阻或電壓輸出。 它除了用于線位移和角位移

23、測量外，還廣泛應(yīng)用它除了用于線位移和角位移測量外，還廣泛應(yīng)用于測量壓力、加速度、液位等物理量。于測量壓力、加速度、液位等物理量。 第十二節(jié)第十二節(jié) 常用檢測傳感器的性能特點、選用常用檢測傳感器的性能特點、選用及其微機接口及其微機接口返回目錄回看結(jié)束放映1 1、電位器式傳感器：、電位器式傳感器： 電位器種類很多，大量采用的是線繞式。它是用電阻系數(shù)電位器種類很多，大量采用的是線繞式。它是用電阻系數(shù)很大的金屬導(dǎo)線繞在絕緣骨架上而制成，滑動觸頭（電刷）的很大的金屬導(dǎo)線繞在絕緣骨架上而制成，滑動觸頭（電刷）的位移使輸出電阻或電壓發(fā)生變化。位移使輸出電阻或電壓發(fā)生變化。第十二節(jié)第十二節(jié) 常用檢測傳感器的性

24、能特點、選用常用檢測傳感器的性能特點、選用及其微機接口及其微機接口返回目錄回看結(jié)束放映(1)(1)空載特性空載特性：在輸出端不接負(fù)載時所得到的特性在輸出端不接負(fù)載時所得到的特性。LUSxSURLxURRUUiVVLixi，條件：00LR,0UxRx,lhbILR,0UxRx,LRabc圖圖1-1 1-1 工作原理圖工作原理圖iUiU R b c a b x 等截面線繞式電位器等截面線繞式電位器第十二節(jié)第十二節(jié) 常用檢測傳感器的性能特點、選用常用檢測傳感器的性能特點、選用及其微機接口及其微機接口返回目錄回看結(jié)束放映00.10.20.30.40.50.60.70.80.910.10.20.30.4

25、0.50.60.70.80.91rY YKL = 圖圖1-2 1-2 電位器負(fù)載特性曲電位器負(fù)載特性曲線線RRRRRRRUULxLxxi201 有載特性：有載特性：作為傳感器用的電位器，它的作為傳感器用的電位器，它的負(fù)載電阻阻值與電位器本身阻值之比是有限的，負(fù)載電阻阻值與電位器本身阻值之比是有限的，此時所得特性為負(fù)載特性。此時所得特性為負(fù)載特性。 LR0LLKrKrrY21 RRKRRrUUYLLxx 0電位器的相對輸出電位器的相對輸出電位器的電阻相對電位器的電阻相對變化量變化量電位器的負(fù)載系數(shù)電位器的負(fù)載系數(shù)令：令：結(jié)論：結(jié)論：K K L L不能太?。〔荒芴?！返回目錄回看結(jié)束放映電位器式傳

26、感器的特點與應(yīng)用：電位器式傳感器的特點與應(yīng)用： 電位器式傳感器結(jié)構(gòu)簡單，體積小，質(zhì)量輕，價電位器式傳感器結(jié)構(gòu)簡單，體積小，質(zhì)量輕，價格低廉，性能穩(wěn)定，對環(huán)境條件要求不高，輸出信號格低廉，性能穩(wěn)定，對環(huán)境條件要求不高，輸出信號較大，一般不需放大，并易實現(xiàn)函數(shù)關(guān)系的轉(zhuǎn)換。但較大，一般不需放大，并易實現(xiàn)函數(shù)關(guān)系的轉(zhuǎn)換。但電阻元件與電刷間由于存在摩擦電阻元件與電刷間由于存在摩擦( (磨損磨損) )及分辨率有限，及分辨率有限，故其精度一般不高，動態(tài)響應(yīng)較差，主要適合于測量故其精度一般不高，動態(tài)響應(yīng)較差，主要適合于測量變化較緩慢的量。變化較緩慢的量。 返回目錄回看結(jié)束放映按制作方式：按制作方式：線繞電位器

27、線繞電位器返回目錄回看結(jié)束放映按制作方式：按制作方式：導(dǎo)電塑料電位器導(dǎo)電塑料電位器普通塑料基底普通塑料基底導(dǎo)電材料粉導(dǎo)電材料粉導(dǎo)電塑料電位器導(dǎo)電塑料電位器 這種電位器的電阻體是由塑料粉及導(dǎo)電材料的粉料這種電位器的電阻體是由塑料粉及導(dǎo)電材料的粉料經(jīng)塑壓而成。耐磨性好，使用壽命長，允許電刷接觸壓力經(jīng)塑壓而成。耐磨性好，使用壽命長，允許電刷接觸壓力很大，因此它在振動、沖擊等惡劣的環(huán)境下仍能可靠地工很大，因此它在振動、沖擊等惡劣的環(huán)境下仍能可靠地工作。此外，它的分辨率較高，線性度較好，阻值范圍大，作。此外，它的分辨率較高，線性度較好，阻值范圍大，能承受較大的功率。缺點是阻值易受溫度和濕度的影響，能承受

28、較大的功率。缺點是阻值易受溫度和濕度的影響，故精度不易做得很高。故精度不易做得很高。 返回目錄回看結(jié)束放映按制作方式：按制作方式：光電電位器式傳感器光電電位器式傳感器 光電電位器是一種光電電位器是一種非接觸式非接觸式電位器，它用電位器，它用光束光束代替電刷，代替電刷，光電電位器主要是由電阻體、光電導(dǎo)層和導(dǎo)電電極組成。光電電位器主要是由電阻體、光電導(dǎo)層和導(dǎo)電電極組成。 輸出電壓的大小與光束位移照射到輸出電壓的大小與光束位移照射到的位置有關(guān)，從而實現(xiàn)了將光束位移的位置有關(guān)，從而實現(xiàn)了將光束位移轉(zhuǎn)換為電壓信號輸出轉(zhuǎn)換為電壓信號輸出 。 光電電位器光電電位器最大的優(yōu)點是非接觸型，不存在磨損最大的優(yōu)點是

29、非接觸型，不存在磨損問題，它不會對傳感器系統(tǒng)帶來任何問題，它不會對傳感器系統(tǒng)帶來任何有害的摩擦力矩，從而提高了傳感器有害的摩擦力矩，從而提高了傳感器的精度、壽命、可靠性及分辨率。的精度、壽命、可靠性及分辨率。由于它的優(yōu)點是其它電位器所無法由于它的優(yōu)點是其它電位器所無法比擬的，因此在許多重要場合仍得比擬的，因此在許多重要場合仍得到應(yīng)用。到應(yīng)用。 返回目錄回看結(jié)束放映例題：例題：已知某一線性電位器的測量位移原理如圖所示。若電位已知某一線性電位器的測量位移原理如圖所示。若電位器的總電阻器的總電阻R=4kR=4k，電刷位移為，電刷位移為X X時的相應(yīng)電阻時的相應(yīng)電阻Rx=2kRx=2k，電位器的工作電

30、壓，電位器的工作電壓V Vi i=12V,=12V,負(fù)載電阻為負(fù)載電阻為R RL L。(1)(1)已測得輸出電壓已測得輸出電壓Vo=5.6V,Vo=5.6V,求求R RL L。(2)(2)試計算此時的測量誤差。試計算此時的測量誤差。返回目錄回看結(jié)束放映2 2、電阻應(yīng)變式傳感器、電阻應(yīng)變式傳感器 電阻應(yīng)變式傳感器是利用電阻應(yīng)變片受力產(chǎn)生應(yīng)變而使電電阻應(yīng)變式傳感器是利用電阻應(yīng)變片受力產(chǎn)生應(yīng)變而使電阻阻值發(fā)生變化的原理來測量被測參量的大小。阻阻值發(fā)生變化的原理來測量被測參量的大小。 傳感器主要由彈性元件、傳感器主要由彈性元件、粘貼在彈性元件上的電阻應(yīng)粘貼在彈性元件上的電阻應(yīng)變片和殼體所組成。變片和殼

31、體所組成。返回目錄回看結(jié)束放映電阻應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用：測力電阻應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用：測力返回目錄回看結(jié)束放映應(yīng)變式電阻傳感器應(yīng)變式電阻傳感器是以電阻應(yīng)變片為是以電阻應(yīng)變片為轉(zhuǎn)換元件的傳感器，轉(zhuǎn)換元件的傳感器，公式：公式：利用應(yīng)變片測量力的基本原理：利用應(yīng)變片測量力的基本原理：力的變化力的變化機械形變機械形變電阻變化電阻變化R應(yīng)變值應(yīng)變值 根據(jù)應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)根據(jù)應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系：系：=E=E：應(yīng)力（單位面積受力）；：應(yīng)力（單位面積受力）； E E：彈性模量。：彈性模量。 應(yīng)變值應(yīng)變值 應(yīng)力值應(yīng)力值 力力F F標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品返回目錄回看結(jié)束放映案例：機器人握力測量案例：機器人握力測量返回目錄回看結(jié)束放映3

32、 3、電感式傳感器、電感式傳感器簡單自感式傳感器：簡單自感式傳感器： 工作原理工作原理如圖所示，它主要由如圖所示，它主要由線圈、鐵芯和銜鐵組成，鐵芯與銜線圈、鐵芯和銜鐵組成，鐵芯與銜鐵之間有一空氣間隙，空氣隙長度鐵之間有一空氣間隙，空氣隙長度為為。當(dāng)銜鐵在被測參量帶動下移。當(dāng)銜鐵在被測參量帶動下移動時，磁路中氣隙的磁阻發(fā)生變化，動時，磁路中氣隙的磁阻發(fā)生變化，從而引起線圈電感的變化，把電感從而引起線圈電感的變化，把電感的變化通過測量電路轉(zhuǎn)換為電壓或的變化通過測量電路轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化。電流的變化。L鐵芯鐵芯線圈線圈銜鐵銜鐵返回目錄回看結(jié)束放映電渦流式電渦流式傳感器工作原理：傳感器工作原理：

33、 把一個線圈放到一塊金屬把一個線圈放到一塊金屬導(dǎo)體附近，當(dāng)線圈通過交流電導(dǎo)體附近，當(dāng)線圈通過交流電流流I1時，在線圈的周圍會產(chǎn)生時，在線圈的周圍會產(chǎn)生交變磁場交變磁場H1，使置于交變磁場，使置于交變磁場中的金屬導(dǎo)體中感應(yīng)出交變電中的金屬導(dǎo)體中感應(yīng)出交變電流流I2，此電流呈旋渦狀，故稱，此電流呈旋渦狀，故稱“電渦流電渦流”。 此交變電渦流也會產(chǎn)生交變磁場此交變電渦流也會產(chǎn)生交變磁場H2，而電渦流產(chǎn)生的交變磁，而電渦流產(chǎn)生的交變磁場場H2與線圈產(chǎn)生的磁場與線圈產(chǎn)生的磁場H1方向相反。由于磁場方向相反。由于磁場H2的反作用的反作用,使使3 3、電感式傳感器、電感式傳感器返回目錄回看結(jié)束放映原來線圈的

34、阻抗發(fā)生變化，線圈阻抗變化的大小與金屬導(dǎo)體原來線圈的阻抗發(fā)生變化，線圈阻抗變化的大小與金屬導(dǎo)體的電導(dǎo)率的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、厚度、厚度h，線圈激勵電流，線圈激勵電流I和角頻率和角頻率以及線圈與金屬導(dǎo)體之間的距離以及線圈與金屬導(dǎo)體之間的距離d等參數(shù)有關(guān)。等參數(shù)有關(guān)。Z = f(,h, I,d)返回目錄回看結(jié)束放映 由上式可知，只要改變函數(shù)中任一參數(shù)，都可使線圈阻抗由上式可知，只要改變函數(shù)中任一參數(shù)，都可使線圈阻抗發(fā)生變化，若固定某些參數(shù)恒定不變，只變化其中某一參數(shù)，發(fā)生變化，若固定某些參數(shù)恒定不變，只變化其中某一參數(shù)，此時阻抗就與這個參數(shù)成單值函數(shù)關(guān)系。使用廣泛的電渦流此時阻抗就與這個參數(shù)成

35、單值函數(shù)關(guān)系。使用廣泛的電渦流位移傳感器，只使阻抗位移傳感器，只使阻抗Z與距離與距離d成單值函數(shù)關(guān)系。成單值函數(shù)關(guān)系。Z = f(,h, I,d)返回目錄回看結(jié)束放映電渦流式傳感器電渦流式傳感器返回目錄回看結(jié)束放映 簡單電感傳感器具有以下特點：簡單電感傳感器具有以下特點： （1）結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠；）結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠； （2）靈敏度高，分辨力較大；）靈敏度高，分辨力較大； （3）測量精度較高；）測量精度較高； （4）頻率響應(yīng)較低，不宜測高頻動態(tài)參量。）頻率響應(yīng)較低，不宜測高頻動態(tài)參量。 該傳感器廣泛用于測量位移量，也可以測量能引起位移變該傳感器廣泛用于測量位移量，也可以測量能引起位移變化的參

36、量，如力、壓力、速度、加速度、流量、厚度等?；膮⒘?，如力、壓力、速度、加速度、流量、厚度等。 電渦流式傳感器的特點是結(jié)構(gòu)簡單，靈敏度高，測量范圍電渦流式傳感器的特點是結(jié)構(gòu)簡單，靈敏度高，測量范圍大，抗干擾能力強，具有非接觸測量等。常用它來測量位移、大，抗干擾能力強，具有非接觸測量等。常用它來測量位移、振動物體的振幅、零件幾何尺寸、表面粗糙度及裂紋等。振動物體的振幅、零件幾何尺寸、表面粗糙度及裂紋等。電感式傳感器的特點電感式傳感器的特點返回目錄回看結(jié)束放映4 4、電容式傳感器、電容式傳感器 電容式傳感器是把電容式傳感器是把被測物理量被測物理量轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)換為電容器電容量電容器電容量變化的變化的一種

37、傳感器一種傳感器。它具有結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高、動態(tài)響應(yīng)特性好、它具有結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高、動態(tài)響應(yīng)特性好、適應(yīng)性強、抗過載能力大及價格低廉等優(yōu)點。因此，可以用適應(yīng)性強、抗過載能力大及價格低廉等優(yōu)點。因此，可以用來測量壓力、力、位移、振動、液位等參數(shù)。來測量壓力、力、位移、振動、液位等參數(shù)。+-dA平行板電容器平行板電容器電力線返回目錄回看結(jié)束放映5 5、壓電式傳感器、壓電式傳感器 某些物質(zhì)，如石英，受到外力作用時，不僅幾何尺寸某些物質(zhì)，如石英，受到外力作用時，不僅幾何尺寸會發(fā)生變化，而且內(nèi)部會被極化，表面產(chǎn)生電荷；當(dāng)外力會發(fā)生變化，而且內(nèi)部會被極化，表面產(chǎn)生電荷；當(dāng)外力去掉時，又重新回到原來的狀態(tài)

38、，這種現(xiàn)象稱為去掉時，又重新回到原來的狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)壓電效應(yīng)。返回目錄回看結(jié)束放映壓電式傳感器的特點：壓電式傳感器的特點： （1 1）壓電式傳感器屬發(fā)電類傳感器，在無需）壓電式傳感器屬發(fā)電類傳感器，在無需外界供電情況下，傳感器受力后即有電壓輸出。外界供電情況下，傳感器受力后即有電壓輸出。 （2 2）與其他類型的傳感器比較，其最大特點）與其他類型的傳感器比較，其最大特點是固有頻率高，而且頻帶很寬，因此，壓電式傳感是固有頻率高，而且頻帶很寬，因此，壓電式傳感器主要用于測量動態(tài)參量。器主要用于測量動態(tài)參量。 （3）壓電式傳感器與電荷放大器配套時，低）壓電式傳感器與電荷放大器配套時，低頻響

39、應(yīng)很好，但傳感器本身常因絕緣阻抗不夠高頻響應(yīng)很好，但傳感器本身常因絕緣阻抗不夠高而存在漏電現(xiàn)象，而影響低頻特性，因此壓電傳而存在漏電現(xiàn)象，而影響低頻特性，因此壓電傳感器不適于測靜態(tài)參量。感器不適于測靜態(tài)參量。 （4）具有靈敏度高，信噪比大，工作可靠，）具有靈敏度高，信噪比大，工作可靠，體積小，質(zhì)量輕等優(yōu)點；因此，目前在測量加速體積小，質(zhì)量輕等優(yōu)點；因此，目前在測量加速度和動態(tài)壓力、力方面得到廣泛應(yīng)用。度和動態(tài)壓力、力方面得到廣泛應(yīng)用。 46數(shù)控機床進(jìn)給系統(tǒng)機械傳動方案和檢測方案數(shù)控機床進(jìn)給系統(tǒng)機械傳動方案和檢測方案返回目錄回看結(jié)束放映47 系系 統(tǒng)統(tǒng)（產(chǎn)品）（產(chǎn)品） 基基 本本 構(gòu)構(gòu) 成成低速

40、端測量方案：低速端測量方案：傳感器安裝在工作臺上，直接測量工作臺傳感器安裝在工作臺上，直接測量工作臺的位移。的位移。可選用光柵式位移傳感器、感應(yīng)同步器或者電位計可選用光柵式位移傳感器、感應(yīng)同步器或者電位計式位移傳感器。式位移傳感器。返回目錄回看結(jié)束放映48 高速端測量方案：高速端測量方案：傳感器安裝在電機的尾部，通過測量電傳感器安裝在電機的尾部，通過測量電機的轉(zhuǎn)角實現(xiàn)工作臺位移的間接測量?？蛇x用光電編碼器機的轉(zhuǎn)角實現(xiàn)工作臺位移的間接測量?？蛇x用光電編碼器式傳感器或者磁電式編碼器。式傳感器或者磁電式編碼器。6 6、位移和速度檢測裝置、位移和速度檢測裝置（一）、（一）、光電編碼器光電編碼器:(1)

41、:(1)增量式編碼器是指隨轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的碼盤給出一系增量式編碼器是指隨轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的碼盤給出一系列脈沖列脈沖, ,然后根據(jù)旋轉(zhuǎn)方向用計數(shù)器對這些脈沖進(jìn)行加減計數(shù)然后根據(jù)旋轉(zhuǎn)方向用計數(shù)器對這些脈沖進(jìn)行加減計數(shù), ,以此來表示轉(zhuǎn)過以此來表示轉(zhuǎn)過的角位移量的角位移量. .光電碼盤隨被測軸一起轉(zhuǎn)動，在光源的照射下，透過光電碼盤和光柵板形成忽明忽暗的光信號，光敏元件把此光信號轉(zhuǎn)換成電信號a、b、z。 工作原理工作原理返回目錄回看結(jié)束放映（2 2） 絕對值式編碼器絕對值式編碼器 絕對式編碼器是把被測轉(zhuǎn)角通過讀取碼盤上的圖案信息絕對式編碼器是把被測轉(zhuǎn)角通過讀取碼盤上的圖案信息直接轉(zhuǎn)換成相應(yīng)代碼的檢測元件直接轉(zhuǎn)換成相

42、應(yīng)代碼的檢測元件. .編碼方式編碼方式1100001101010110011101001010100110001011111100010010000011101101返回目錄回看結(jié)束放映（二）、光（二）、光 柵柵 光柵是一種新型的位移檢測元件光柵是一種新型的位移檢測元件, ,是一種將機械位移或模擬量轉(zhuǎn)是一種將機械位移或模擬量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字脈沖的測量裝置變?yōu)閿?shù)字脈沖的測量裝置. . 它的特點是測量精確度高它的特點是測量精確度高( (可達(dá)可達(dá)1 1m) m) 、響應(yīng)速度快、量程范、響應(yīng)速度快、量程范圍大、可進(jìn)行非接觸測量等圍大、可進(jìn)行非接觸測量等. .其易于實現(xiàn)數(shù)字測量和自動控制其易于實現(xiàn)數(shù)字測量和自

43、動控制, ,廣泛廣泛用于數(shù)控機床和精密測量中用于數(shù)控機床和精密測量中. .32411.標(biāo)尺光柵 2.指示光柵3.光電元件 4.光源莫爾條紋（視頻）莫爾條紋（視頻）莫爾條紋間距莫爾條紋間距W W 與光柵節(jié)距與光柵節(jié)距和傾角和傾角之間的關(guān)系：之間的關(guān)系：2sin2/WW由于由于很小，因此很小，因此 光柵橫向移動一個節(jié)距光柵橫向移動一個節(jié)距 ，莫爾條紋正好沿刻線上下移動一個節(jié)距，莫爾條紋正好沿刻線上下移動一個節(jié)距W W，用光，用光電元件檢測莫爾條紋信號的變化就可以測量光柵的位移。電元件檢測莫爾條紋信號的變化就可以測量光柵的位移。 光柵原理光柵原理（莫爾條紋）莫爾條紋）（二）、（二）、光柵光柵光柵檢測

44、裝置的結(jié)構(gòu)光柵檢測裝置的結(jié)構(gòu)莫爾條紋的特點：莫爾條紋的特點：放大作用；放大作用； 使柵距的節(jié)距誤差平均化；使柵距的節(jié)距誤差平均化； 根據(jù)莫爾條紋的移動方向可以辨別光柵的移動方向。根據(jù)莫爾條紋的移動方向可以辨別光柵的移動方向。 11轉(zhuǎn)子軸，轉(zhuǎn)子軸， 22外殼，外殼，33分解器定子，分解器定子， 44分解器定子繞組，分解器定子繞組， 55變壓器一次線圈，變壓器一次線圈， 66變壓器轉(zhuǎn)子，變壓器轉(zhuǎn)子，77分解器轉(zhuǎn)子繞組，分解器轉(zhuǎn)子繞組， 88分解器轉(zhuǎn)子，分解器轉(zhuǎn)子，99變壓器二次線圈，變壓器二次線圈， 1010定子線軸定子線軸（三）、旋（三）、旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)變壓器: :是一種利用電磁感應(yīng)原理將轉(zhuǎn)角變換

45、為電壓信號是一種利用電磁感應(yīng)原理將轉(zhuǎn)角變換為電壓信號的傳感器的傳感器. .旋轉(zhuǎn)變壓器結(jié)構(gòu)示意圖旋轉(zhuǎn)變壓器結(jié)構(gòu)示意圖返回目錄回看結(jié)束放映55 選用傳感器時，首先要根據(jù)使用要求在眾多傳選用傳感器時，首先要根據(jù)使用要求在眾多傳感器中選擇適合自己所需要的。用戶只需根據(jù)使用感器中選擇適合自己所需要的。用戶只需根據(jù)使用要求按其主要性能參數(shù)，如測量范圍、精度、分辨要求按其主要性能參數(shù)，如測量范圍、精度、分辨力、靈敏度等選用即可。力、靈敏度等選用即可。 傳感器性能參數(shù)指標(biāo)包含的面很寬，對于具體傳感器性能參數(shù)指標(biāo)包含的面很寬，對于具體的某種傳感器，應(yīng)根據(jù)實際的需要和可能，在確保的某種傳感器，應(yīng)根據(jù)實際的需要和可

46、能，在確保其主要性能指標(biāo)的情況下，適當(dāng)放寬對次要性能指其主要性能指標(biāo)的情況下，適當(dāng)放寬對次要性能指標(biāo)的要求，以形成較高的性能價格比。標(biāo)的要求，以形成較高的性能價格比。 第十二節(jié)第十二節(jié) 常用檢測傳感器的性能特點、選用常用檢測傳感器的性能特點、選用及其微機接口及其微機接口返回目錄回看結(jié)束放映56 此外此外, ,還可以采取某些技術(shù)措施來改善傳感器的還可以采取某些技術(shù)措施來改善傳感器的性能性能, ,這些技術(shù)有這些技術(shù)有: :l 1 1）平均技術(shù)）平均技術(shù)縮小檢測誤差縮小檢測誤差 常用的平均技術(shù)有誤差平均效應(yīng)和數(shù)據(jù)平均處理常用的平均技術(shù)有誤差平均效應(yīng)和數(shù)據(jù)平均處理. .l 2 2）差分技術(shù)）差分技術(shù)減

47、少非線性誤差減少非線性誤差l 3 3）穩(wěn)定性處理）穩(wěn)定性處理提高傳感器可靠性和壽命提高傳感器可靠性和壽命 對傳感器的結(jié)構(gòu)材料要進(jìn)行時效處理對傳感器的結(jié)構(gòu)材料要進(jìn)行時效處理, ,對電子元件對電子元件進(jìn)行篩選等進(jìn)行篩選等. .l 4 4）屏蔽和隔離）屏蔽和隔離提高抗外界干擾的能力提高抗外界干擾的能力. . 第十二節(jié)第十二節(jié) 常用檢測傳感器的性能特點、選用常用檢測傳感器的性能特點、選用及其微機接口及其微機接口返回目錄回看結(jié)束放映57抗干擾措施抗干擾措施: : 常采用的抗干擾措施有屏蔽、接地、隔離和濾波常采用的抗干擾措施有屏蔽、接地、隔離和濾波. .屏蔽屏蔽 就是用低電阻材料或磁性材料把元件、傳輸導(dǎo)線

48、、就是用低電阻材料或磁性材料把元件、傳輸導(dǎo)線、電路及組合件包圍起來電路及組合件包圍起來, ,以隔離內(nèi)外電磁或電場的相以隔離內(nèi)外電磁或電場的相互干擾互干擾. .接地接地 電路或傳感器中的地指的是一個等電位點電路或傳感器中的地指的是一個等電位點, ,它是電它是電路或傳感器的基準(zhǔn)電位點路或傳感器的基準(zhǔn)電位點, ,與基準(zhǔn)電位點相連接與基準(zhǔn)電位點相連接, ,就是就是接地接地. .傳感器或電路接地傳感器或電路接地, ,是為了清除電流流經(jīng)公共地是為了清除電流流經(jīng)公共地線阻抗時產(chǎn)生噪聲電壓線阻抗時產(chǎn)生噪聲電壓, ,也可以避免受磁場或地電位也可以避免受磁場或地電位差的影響差的影響. . 第十二節(jié)第十二節(jié) 常用檢

49、測傳感器的性能特點、選用常用檢測傳感器的性能特點、選用及其微機接口及其微機接口返回目錄回看結(jié)束放映58抗干擾措施抗干擾措施: : 常采用的抗干擾措施有屏蔽、接地、隔離和濾波常采用的抗干擾措施有屏蔽、接地、隔離和濾波. .隔離隔離 當(dāng)電路信號在兩端接地時當(dāng)電路信號在兩端接地時, ,容易形成地環(huán)路電流容易形成地環(huán)路電流, ,引引起噪聲干擾起噪聲干擾. .這時這時, ,常采用隔離的方法常采用隔離的方法, ,把電路的兩端把電路的兩端從電路上隔開從電路上隔開. .隔離的方法主要采用變壓器隔離和光隔離的方法主要采用變壓器隔離和光電耦合器隔離電耦合器隔離. .濾波濾波 檢測電路中還常設(shè)置濾波電路檢測電路中還

50、常設(shè)置濾波電路, ,對由外界干擾引入對由外界干擾引入的噪聲信號加以濾除的噪聲信號加以濾除. . 第十二節(jié)第十二節(jié) 常用檢測傳感器的性能特點、選用常用檢測傳感器的性能特點、選用及其微機接口及其微機接口返回目錄回看結(jié)束放映59抗干擾措施抗干擾措施: : 常采用的抗干擾措施有屏蔽、接地、隔離和濾波常采用的抗干擾措施有屏蔽、接地、隔離和濾波. .濾波濾波 濾波電路或濾波器是一種能使某一種頻率順利通過濾波電路或濾波器是一種能使某一種頻率順利通過而另一種頻率受到較大衰減的裝置而另一種頻率受到較大衰減的裝置. .按選頻作用分按選頻作用分: : 低通濾波器低通濾波器 高通濾波器高通濾波器 帶通濾波器帶通濾波器

51、 帶阻濾波器帶阻濾波器第十二節(jié)第十二節(jié) 常用檢測傳感器的性能特點、選用常用檢測傳感器的性能特點、選用及其微機接口及其微機接口返回目錄回看結(jié)束放映60按選頻作用分按選頻作用分: : 低通濾波器低通濾波器: :低通濾波器只讓低頻成分通過，而高低通濾波器只讓低頻成分通過，而高于截止頻率的成分則受抑制、衰減，不讓通過。于截止頻率的成分則受抑制、衰減，不讓通過。 高通濾波器高通濾波器: :高通濾波器只通過高頻成分，而低于高通濾波器只通過高頻成分，而低于截止頻率的成分則受抑制、衰減，不讓通過。截止頻率的成分則受抑制、衰減，不讓通過。 帶通濾波器帶通濾波器: :帶通濾波器只讓某一頻帶范圍內(nèi)的頻帶通濾波器只讓

52、某一頻帶范圍內(nèi)的頻率成分通過，而低于下截止和高于上截止頻率的成分率成分通過，而低于下截止和高于上截止頻率的成分均受抑制，不讓通過。均受抑制，不讓通過。 帶阻濾波器帶阻濾波器: :帶阻濾波器只抑制某一頻率范圍內(nèi)的帶阻濾波器只抑制某一頻率范圍內(nèi)的頻率成分，不讓其通過，而低于下截止和高于上截止頻率成分，不讓其通過，而低于下截止和高于上截止頻率的頻率成分則可通過。頻率的頻率成分則可通過。第十二節(jié)第十二節(jié) 常用檢測傳感器的性能特點、選用常用檢測傳感器的性能特點、選用及其微機接口及其微機接口返回目錄回看結(jié)束放映 1、作用：選頻作用 進(jìn)行頻譜分析 濾除干擾噪聲2、分類 低通濾波器按選頻作用分 高通濾波器 帶

53、通濾波器 帶阻濾波器 10ff2A(f)110ff1A(f)210fff12A(f)310fff12A(f)4上 頁目 錄返回目錄回看結(jié)束放映62 多數(shù)傳感器采用的是非電量的電測方法多數(shù)傳感器采用的是非電量的電測方法, ,傳感傳感器在出廠時均要進(jìn)行標(biāo)定器在出廠時均要進(jìn)行標(biāo)定. . 需要說明的是，用戶在使用前或在使用過程中需要說明的是，用戶在使用前或在使用過程中或擱置一段時間后再使用時，必須對其性能參數(shù)進(jìn)或擱置一段時間后再使用時，必須對其性能參數(shù)進(jìn)行復(fù)測或作必要的調(diào)整與修正，以保證其測量精度，行復(fù)測或作必要的調(diào)整與修正，以保證其測量精度，這個復(fù)測過程就是這個復(fù)測過程就是 校準(zhǔn)校準(zhǔn) 。 校準(zhǔn)與標(biāo)定

54、的內(nèi)容基本相同，其目的也基本相校準(zhǔn)與標(biāo)定的內(nèi)容基本相同，其目的也基本相同。在使用前進(jìn)行校準(zhǔn)時，所使用的測量儀器應(yīng)具同。在使用前進(jìn)行校準(zhǔn)時，所使用的測量儀器應(yīng)具有足夠的精度，至少比被校準(zhǔn)傳感器的精度高一個有足夠的精度，至少比被校準(zhǔn)傳感器的精度高一個精度等級，且符合國家計量值傳遞的規(guī)定或經(jīng)計量精度等級，且符合國家計量值傳遞的規(guī)定或經(jīng)計量部門鑒定合格部門鑒定合格。 第十二節(jié)第十二節(jié) 常用檢測傳感器的性能特點、選用常用檢測傳感器的性能特點、選用及其微機接口及其微機接口返回目錄回看結(jié)束放映63 選用傳感器時，要特別注意不同系列產(chǎn)品的應(yīng)選用傳感器時，要特別注意不同系列產(chǎn)品的應(yīng)用環(huán)境、使用條件和維護(hù)要求。環(huán)

55、境變化用環(huán)境、使用條件和維護(hù)要求。環(huán)境變化( (如溫度、如溫度、振動、噪聲等振動、噪聲等) )將改變傳感器的某些特性將改變傳感器的某些特性( (如靈敏度、如靈敏度、線性度等指標(biāo)線性度等指標(biāo)) )，且能造成與被測參數(shù)無關(guān)的輸出，且能造成與被測參數(shù)無關(guān)的輸出，如零點漂移。如零點漂移。 為保證測量精度，根據(jù)使用目的可對環(huán)境條件為保證測量精度，根據(jù)使用目的可對環(huán)境條件及使用條件提出一定要求，或采取一定措施及使用條件提出一定要求，或采取一定措施( (如隔如隔振振) )；還可根據(jù)傳感器的環(huán)境參數(shù)指標(biāo)；還可根據(jù)傳感器的環(huán)境參數(shù)指標(biāo)( (如零點溫漂、如零點溫漂、加速度靈敏度等加速度靈敏度等) )及應(yīng)用環(huán)境要求

56、合理選用傳感器。及應(yīng)用環(huán)境要求合理選用傳感器。第十二節(jié)第十二節(jié) 常用檢測傳感器的性能特點、選用常用檢測傳感器的性能特點、選用及其微機接口及其微機接口返回目錄回看結(jié)束放映64 傳感檢測系統(tǒng)的構(gòu)成如下圖所示，傳感器處于被測對傳感檢測系統(tǒng)的構(gòu)成如下圖所示，傳感器處于被測對象與檢測系統(tǒng)的界面位置，是信號輸入的主要窗口，為檢象與檢測系統(tǒng)的界面位置，是信號輸入的主要窗口，為檢測系統(tǒng)提供必需的原始信號。測系統(tǒng)提供必需的原始信號。 中間轉(zhuǎn)換電路中間轉(zhuǎn)換電路將傳感器的敏感元件輸出的電參數(shù)信號將傳感器的敏感元件輸出的電參數(shù)信號轉(zhuǎn)換成易于測量或處理的電壓或電流等電量信號。通常，轉(zhuǎn)換成易于測量或處理的電壓或電流等電量

57、信號。通常，這種電量信號很微弱，需要由中間轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行放大、調(diào)這種電量信號很微弱，需要由中間轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行放大、調(diào)制解調(diào)、制解調(diào)、A AD D（D DA A）轉(zhuǎn)換等處理以滿足信號傳輸、微機轉(zhuǎn)換等處理以滿足信號傳輸、微機處理的要求處理的要求. .中間轉(zhuǎn)換電路的種類和構(gòu)成由傳感器的類型決中間轉(zhuǎn)換電路的種類和構(gòu)成由傳感器的類型決定，不同的傳感器要求配用的中間轉(zhuǎn)換電路經(jīng)常具有自己定，不同的傳感器要求配用的中間轉(zhuǎn)換電路經(jīng)常具有自己的特色。的特色。第十二節(jié)第十二節(jié) 常用檢測傳感器的性能特點、選用常用檢測傳感器的性能特點、選用及其微機接口及其微機接口返回目錄回看結(jié)束放映65 四、傳感器的測量電路及微機接口四、

58、傳感器的測量電路及微機接口 傳感器的測量處理電路傳感器的測量處理電路主要包括主要包括檢測測量電路檢測測量電路和和信號放大轉(zhuǎn)換電路信號放大轉(zhuǎn)換電路兩部分。兩部分。（1 1）傳感器的檢測測量電路）傳感器的檢測測量電路第十二節(jié)第十二節(jié) 常用檢測傳感器的性能特點、選用常用檢測傳感器的性能特點、選用及其微機接口及其微機接口 模擬型測量電路模擬型測量電路調(diào)制、放大、解調(diào)、濾波、調(diào)制、放大、解調(diào)、濾波、A/DA/D轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換處理。換處理。 數(shù)字型測量電路數(shù)字型測量電路光電轉(zhuǎn)換、放大整形、檢測量編光電轉(zhuǎn)換、放大整形、檢測量編碼。碼。 開關(guān)型測量電路開關(guān)型測量電路對檢測信號的放大或降壓對檢測信號的放大或降壓/ /分

59、流等分流等。返回目錄回看結(jié)束放映66四、傳感器的測量電路及微機接口四、傳感器的測量電路及微機接口（2 2）傳感器信號放大轉(zhuǎn)換電路）傳感器信號放大轉(zhuǎn)換電路 傳感器信號放大轉(zhuǎn)換電路主要包括：傳感器信號放大轉(zhuǎn)換電路主要包括： 電橋電路電橋電路測量阻抗、感抗、電容量等電參量的電量（電壓、測量阻抗、感抗、電容量等電參量的電量（電壓、電流等）轉(zhuǎn)換。電流等）轉(zhuǎn)換。l 放大電路放大電路由運算放大器、晶體管等組成。將檢測到的微弱由運算放大器、晶體管等組成。將檢測到的微弱電信號進(jìn)行放大處理（電壓放大、電流放大、功率放大等）。采電信號進(jìn)行放大處理（電壓放大、電流放大、功率放大等）。采用屏蔽、隔離、濾波電路等提高放大

60、信號的質(zhì)量或品質(zhì)。用屏蔽、隔離、濾波電路等提高放大信號的質(zhì)量或品質(zhì)。l 調(diào)制與解調(diào)電路調(diào)制與解調(diào)電路對傳感器輸出的微弱、緩慢變化信號，由對傳感器輸出的微弱、緩慢變化信號，由一般直流放大和信號傳輸電路，將產(chǎn)生零點漂移等干擾信號。采一般直流放大和信號傳輸電路，將產(chǎn)生零點漂移等干擾信號。采用調(diào)制、放大、解調(diào)設(shè)計電路，可得到幾乎無干擾信號的放大測用調(diào)制、放大、解調(diào)設(shè)計電路，可得到幾乎無干擾信號的放大測量信號。量信號。l A/DA/D、D/AD/A轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路實現(xiàn)檢測輸入、計算機處理、輸出執(zhí)行實現(xiàn)檢測輸入、計算機處理、輸出執(zhí)行信號之間的匹配轉(zhuǎn)換。信號之間的匹配轉(zhuǎn)換。 返回目錄回看結(jié)束放映67 3 3