《傳感器與測控技術(shù)》課件

《傳感器與測控技術(shù)》本課程將介紹傳感器與測控技術(shù)的基本原理、應(yīng)用和發(fā)展趨勢，旨在幫助學(xué)生掌握傳感器和測控技術(shù)的理論知識，并具備應(yīng)用這些技術(shù)解決實(shí)際問題的能力。課程簡介課程目標(biāo)掌握傳感器與測控技術(shù)的理論基礎(chǔ)和應(yīng)用方法，具備獨(dú)立開展傳感器和測控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的能力。課程內(nèi)容傳感器基礎(chǔ)知識、測控技術(shù)概述、智能傳感器技術(shù)、傳感器應(yīng)用案例分析等。傳感器基礎(chǔ)知識傳感器定義傳感器是一種能夠感知外界物理量并將其轉(zhuǎn)換成可測量的信號的裝置。傳感器分類按照被測量的物理量不同，傳感器可以分為溫度傳感器、壓力傳感器、流量傳感器等。傳感器原理傳感器的基本工作原理是將被測物理量轉(zhuǎn)換成電信號，常用的原理包括電阻式、電容式、電感式等。溫度傳感器熱電偶熱電偶是利用兩種不同金屬導(dǎo)體接觸點(diǎn)間的溫差產(chǎn)生電動勢的原理工作的。熱敏電阻熱敏電阻的電阻值隨溫度變化而變化，可以用來測量溫度。壓力傳感器應(yīng)變式壓力傳感器應(yīng)變式壓力傳感器是利用材料在壓力作用下產(chǎn)生的應(yīng)變變化來測量壓力的。壓電式壓力傳感器壓電式壓力傳感器是利用材料在壓力作用下產(chǎn)生的電荷變化來測量壓力的。流量傳感器渦街流量計(jì)渦街流量計(jì)是利用流體在渦街傳感器中產(chǎn)生的渦流頻率與流速成正比的原理工作的。電磁流量計(jì)電磁流量計(jì)是利用法拉第電磁感應(yīng)定律，通過測量流體切割磁力線產(chǎn)生的電動勢來測量流量的。液位傳感器浮球液位傳感器浮球液位傳感器利用浮球的浮力變化來測量液位的。超聲波液位傳感器超聲波液位傳感器利用超聲波在液體中傳播的時間差來測量液位的。濕度傳感器電容式濕度傳感器電容式濕度傳感器是利用濕度變化引起介質(zhì)電容變化來測量濕度的。電阻式濕度傳感器電阻式濕度傳感器是利用濕度變化引起敏感材料電阻變化來測量濕度的。位置傳感器電位器式位置傳感器電位器式位置傳感器是利用滑觸頭在電阻元件上的位置變化來測量位置的?；魻柺轿恢脗鞲衅骰魻柺轿恢脗鞲衅魇抢没魻栃?yīng)，通過測量磁場強(qiáng)度變化來測量位置的。接近傳感器電容式接近傳感器電容式接近傳感器是利用物體接近時引起傳感器電容變化來進(jìn)行檢測的。感應(yīng)式接近傳感器感應(yīng)式接近傳感器是利用物體接近時引起傳感器線圈的磁場變化來進(jìn)行檢測的。光電傳感器光電開關(guān)光電開關(guān)是利用光束被遮擋或照射來進(jìn)行檢測的。光電編碼器光電編碼器是利用光柵和光敏元件，通過測量光柵的移動距離來進(jìn)行位置檢測的。聲傳感器麥克風(fēng)麥克風(fēng)是將聲波轉(zhuǎn)換成電信號的傳感器。超聲波傳感器超聲波傳感器是利用超聲波的反射來測量距離或檢測物體的。振動傳感器加速度傳感器加速度傳感器是利用加速度引起傳感器內(nèi)部質(zhì)量塊的位移變化來測量振動的。速度傳感器速度傳感器是利用振動體的速度變化來測量振動的。測控技術(shù)概述測控系統(tǒng)定義測控系統(tǒng)是利用傳感器、信號處理、控制執(zhí)行等技術(shù)對被控對象進(jìn)行測量和控制的系統(tǒng)。測控系統(tǒng)組成測控系統(tǒng)一般包括傳感器、信號處理、控制執(zhí)行等部分。測控系統(tǒng)分類測控系統(tǒng)可以分為模擬控制系統(tǒng)、數(shù)字控制系統(tǒng)、分布式控制系統(tǒng)等。信號采集與調(diào)理信號采集信號采集是指將傳感器輸出的信號轉(zhuǎn)換成可被處理的信號的過程。信號調(diào)理信號調(diào)理是指對采集到的信號進(jìn)行放大、濾波、轉(zhuǎn)換等處理，使其滿足后續(xù)處理要求的過程。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)定義數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是用于采集、處理和存儲數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)功能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通常包含信號采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)顯示等功能。數(shù)字信號處理數(shù)字信號處理定義數(shù)字信號處理是指對離散時間信號進(jìn)行分析、處理和操作的過程。數(shù)字信號處理應(yīng)用數(shù)字信號處理廣泛應(yīng)用于通信、圖像處理、語音識別、醫(yī)療診斷等領(lǐng)域。PLC控制系統(tǒng)PLC定義PLC是一種可編程控制器，用于控制工業(yè)過程。PLC功能PLC具有輸入輸出功能、程序控制功能、數(shù)據(jù)處理功能、通訊功能等。分布式控制系統(tǒng)DCS定義DCS是一種將控制功能分散到各個控制站，并通過通信網(wǎng)絡(luò)連接起來的控制系統(tǒng)。DCS優(yōu)勢DCS具有高可靠性、高靈活性和高擴(kuò)展性等優(yōu)勢。現(xiàn)場總線技術(shù)現(xiàn)場總線定義現(xiàn)場總線是一種用于工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備之間通信的數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)場總線優(yōu)勢現(xiàn)場總線具有通信速率高、可靠性強(qiáng)、成本低等優(yōu)勢。工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)工業(yè)以太網(wǎng)定義工業(yè)以太網(wǎng)是基于以太網(wǎng)協(xié)議的工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)。工業(yè)以太網(wǎng)優(yōu)勢工業(yè)以太網(wǎng)具有傳輸速率快、可靠性高、兼容性好等優(yōu)勢。智能傳感器技術(shù)智能傳感器定義智能傳感器是將傳感器、信號處理、控制執(zhí)行等功能集成在一起的傳感器。智能傳感器優(yōu)勢智能傳感器具有精度高、可靠性強(qiáng)、功能豐富等優(yōu)勢。傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)傳感器網(wǎng)絡(luò)定義傳感器網(wǎng)絡(luò)是由多個傳感器節(jié)點(diǎn)組成的網(wǎng)絡(luò)，用于感知環(huán)境信息。傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用傳感器網(wǎng)絡(luò)廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測、智能家居、智慧城市等領(lǐng)域。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)定義物聯(lián)網(wǎng)是指通過傳感器、網(wǎng)絡(luò)和信息處理等技術(shù)將各種物體連接在一起的網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用涵蓋了智慧農(nóng)業(yè)、智能交通、智慧醫(yī)療等眾多領(lǐng)域。傳感器選型與應(yīng)用1需求分析2傳感器選型3傳感器安裝4系統(tǒng)調(diào)試儀器儀表校準(zhǔn)1校準(zhǔn)目的確保儀器儀表測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。2校準(zhǔn)方法使用標(biāo)準(zhǔn)儀器對被校儀器進(jìn)行對比測量。3校準(zhǔn)周期根據(jù)儀器儀表的類型和使用環(huán)境確定。故障診斷與維護(hù)故障分析通過癥狀分析、數(shù)據(jù)分析等手段定位故障原因。故障排除根據(jù)故障原因采取相應(yīng)的維修措施。維護(hù)保養(yǎng)定期對系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)，預(yù)防故障發(fā)生。案例分析與研討1案例分