电气测量与检测.ppt

共99页第1页,电气测量与检测,第六章,共99页第2页,第一节仪器仪表的技术进展第二节传感器第三节执行器第四节虚拟仪器第五节智能仪器仪表第六节多传感器数据融合技术,共99页第3页,第一节仪器仪表的技术进展,仪器仪表分类仪器仪表的发展,共99页第4页,传感器的地位和作用,1传感器技术是信息技术的基础与支柱信息采集信息传输信息处理,第二节传感器,第二节传感器,共99页第5页,2传感器技术已经广泛应用于各个学科领域,第二节传感器,共99页第6页,工、农业自动化化,应用领域,第二节传感器,共99页第7页,航天技术,军事领域,应用领域,第二节传感器,共99页第8页,机器人技术,资源开发,应用领域,第二节传感器,共99页第9页,环境监测,海洋探测,安全保卫,应用领域,第二节传感器,共99页第10页,医疗诊断,交通运输,家用电器,应用领域,第二节传感器,共99页第11页,传感器的定义及构成,传感器构成框图,传感器(Transducer/Sensor)的定义传感器的组成部分,第二节传感器,共99页第12页,传感器的分类传感器的输入、输出特性,作图法求灵敏度过程,第二节传感器,共99页第13页,压力传感器压力传感器的发展历史压力传感器的发展趋势,第二节传感器,共99页第14页,压力测量的理论基础简述,压力的定义气体和液体的压力压力的单位压力的形式,第二节传感器,共99页第15页,敏感元件和转换元件,A、基本测量原理,第二节传感器,共99页第16页,压力传感器结构示意图,惠斯顿电桥,第二节传感器,共99页第17页,常用型两线制压力变送器电原理图,第二节传感器,共99页第18页,(a)绝对压力测量,(b)表压力测量,(c)差压测量,B、压力传感器三种测量方式的结构,第二节传感器,共99页第19页,C、各种压力传感器,第二节传感器,共99页第20页,温度传感器,温度测量的基本概念温度测量的基本概念温标温度传感器的分类,第二节传感器,共99页第21页,A、基本测量原理,热电效应,铠装热电偶,热电偶原理图,EAB（T，T0）=fAB（t）,第二节传感器,共99页第22页,几种常用热电偶的热电极,第二节传感器,共99页第23页,测温热电阻传感器热敏电阻,第二节传感器,共99页第24页,利用热敏电阻测量温度的典型电路,B、常用温度测量接口电路,第二节传感器,共99页第25页,利用热电偶测量温度的典型电路,第二节传感器,共99页第26页,在线式红外测温仪,热敏电阻,C、温度测量传感器,红外体温仪,空调温度传感器,微小的温度传感器,铠装热电偶热电阻,第二节传感器,共99页第27页,信号调理电路的作用,较高的精度噪声抑制/隔离系统灵活性/自诊断性降低成本,第二节传感器,共99页第28页,湿度传感器,湿度的危害湿敏电阻的原理干湿球湿度计测量相对湿度的原理,湿度对仪器影响示意图干湿球湿度计原理图,第二节传感器,共99页第29页,物位传感器,超声波检测技术测量原理特点适用范围,第二节传感器,共99页第30页,第二节传感器,共99页第31页,超声波物体检测器电路板和探头,B、实际应用电路,第二节传感器,共99页第32页,测厚仪,物位检测仪,无损探测,测距仪,液位仪,B超,接近开关,C、各种应用,第二节传感器,共99页第33页,雷达检测技术,时域发射技术,第二节传感器,共99页第34页,调频连续波技术,频率控制回路原理方框图,FMCW雷达测量原理图,第二节传感器,共99页第35页,流量传感器,流量测量方法节流装置,文丘里喷嘴在管道中的位置,第二节传感器,共99页第36页,浮子流量计,浮子流量计,图3金属管浮子流量计结构1-转换部分；2-传感器部分；3-导杆；4-浮子；5-锥形管部分；,第二节传感器,共99页第37页,浮子流量计工作原理,浮子流量计工作原理1-锥形管2-浮子3-流通环隙,第二节传感器,共99页第38页,椭圆齿轮流量计工作原理,容积式流量计的工作原理,第二节传感器,共99页第39页,结构图,齿轮流量计,第二节传感器,共99页第40页,涡轮流量计,第二节传感器,共99页第41页,内部结构,涡轮流量计,第二节传感器,共99页第42页,超声波流量计,测量原理测量流量原理分类,超声波流量计,第二节传感器,共99页第43页,时间差法测量流量原理,第二节传感器,共99页第44页,频率差法测量流量原理图a）异侧b）同侧,第二节传感器,共99页第45页,光纤传感器流量计,光纤传感器检测透明的有色物体,第二节传感器,共99页第46页,电磁流量计,测量原理,电磁流量计,第二节传感器,共99页第47页,其它常用的流量计,涡街流量计,差压式流量计,明渠流量仪,刮板流量计,第二节传感器,共99页第48页,电磁传感器,磁传感器是最古老的传感器，指南针是磁传感器的最早的一种应用。磁旋转传感器主要组成部分。,第二节传感器,共99页第49页,一款电磁传感器的外形,电磁接近开关,指南针,第二节传感器,共99页第50页,霍尔转速表,霍尔转速表原理a)齿未对准霍尔元件时磁力线分散的情况b)齿对准霍尔元件时磁力线集中的情况,第二节传感器,共99页第51页,接近开关,常用的接近开关分类接近开关的特点接近开关的主要性能指标,第二节传感器,共99页第52页,电涡流接近开关原理框图,第二节传感器,共99页第53页,电磁传感器的应用（一）,第二节传感器,共99页第54页,电磁传感器的应用（二）,第二节传感器,共99页第55页,磁光效应传感器的原理光电效应外光电效应,磁光效应传感器,第二节传感器,共99页第56页,磁光效应传感器的结构,第二节传感器,共99页第57页,常用磁光传感器,光敏晶体管内部结构a)内部组成b)管芯结构c）结构简化图1集电极引脚2管芯3外壳4玻璃聚光镜5发射极引脚6N+衬底7N型集电区8SiO2保护圈9集电结10P型基区11N型发射区12发射结,第二节传感器,共99页第58页,（8）激光传感器,激光智能感测器是激光学领域地最新成果，采用功率安全可靠且不足以引爆任何油晶介质的激光作为探测光源，应用国际先进的激光传感技术而可广泛适用于石油、化工、冶金、锅炉等行业、领域的一种新型的非接触式智能测量仪表。它彻底解决了以前所应用的各种液位监测仪表之不足，不受介质温度、密度、压力等物理、化学性质的影响，可以测量本产晶温度范围内的所有的液体介质液位，其输出的数字信号可直接进入现场控制系统。,第二节传感器,共99页第59页,激光传感器测量原理图,激光传感器,第二节传感器,共99页第60页,电量变送器,电量变送器的用途、分类霍尔元件的原理,第二节传感器,共99页第61页,B、应用,UZJG型激光智能液位感测器,区域检测传感器能稳定且高精度地检测,检测光亮背景前的瓶子,第二节传感器,共99页第62页,（9）其他传感器,红外传感系统分类红外传感器工作原理,第二节传感器,共99页第63页,仿生传感器,仿生传感器，是一种采用新的检测原理的新型传感器。仿生传感器原理仿生传感器分类,第二节传感器,共99页第64页,各种仿生传感器,在图中我们可以看到，仿生传感器和生物学理论的方方面面都有密切的联系，是生物学理论发展的直接成果。,第二节传感器,共99页第65页,执行器按其能源形式分为气动，电动和液动三大类，它们各有特点，适用于不同的场合。,气动执行器,电动执行器,角行程,直行程,液动执行器,第三节执行器,第三节执行器,共99页第66页,A、气动执行器工作原理,气动执行机构,第三节执行器,共99页第67页,执行机构气动执行机构分类正作用形式反作用形式,薄膜式,活塞式,第三节执行器,共99页第68页,B、电动执行器工作原理,第三节执行器,电动执行器组成方块图,共99页第69页,C、电-气转换器,电-气转换器的作用,第三节执行器,共99页第70页,电-气转换器原理结构图,1-喷嘴挡板；2-调零弹簧；3-负反馈波纹管；4-十字弹簧；5-正反馈波纹管；6-杠杆；7-测量线圈；8-磁钢；9-铁芯；10-放大器,第三节执行器,共99页第71页,电-气转换器工作过程,第三节执行器,共99页第72页,电-气阀门定位器原理结构图,1-力矩马达;2-主杠杆;3-平衡弹簧;4-反馈凸轮支点;5-反馈凸轮;6-负杠杆;7-负杠杆支点;8-薄膜执行机构;9-反馈杆;10-滚轮;11-反馈弹簧;12-调零弹簧;13-挡板;14-喷嘴;15-主杠杆支点,第三节执行器,共99页第73页,电-气阀门定位器工作过程,第三节执行器,共99页第74页,第四节虚拟仪器,一、概述虚拟仪器中“虚拟”两字的含义,第四节虚拟仪器,共99页第75页,仪器和测试技术发展,第四节虚拟仪器,共99页第76页,客户定义的基于PC的测试测量和自动化的最终解决方案,传统的仪器厂商所定义的仪器,处理器,RAM,ROM,显示器,电源,硬盘,第四节虚拟仪器,共99页第77页,虚拟仪器VirtualInstrumentation,二、构成硬件软件,第四节虚拟仪器,共99页第78页,三、基于计算机的测试系统,第四节虚拟仪器,虚拟仪器测试系统工作流程,共99页第79页,LabVIEW图形化编程语言,可以编译的图形化编程语言环境提高开发效率,第四节虚拟仪器,共99页第80页,Demo:LabVIEWVI,第四节虚拟仪器,共99页第81页,LabVIEW开发测试系统,采集分析显示,第四节虚拟仪器,共99页第82页,仪器控制架构,第四节虚拟仪器,共99页第83页,数据采集系统结构,数据采集卡信号调理连接附件传感器,第四节虚拟仪器,共99页第84页,数据采集卡,MultifunctionAnalogI/O,DigitalI/O,Counter/Timer,第四节虚拟仪器,共99页第85页,视频和运动系统组件,MotorDrive/Amplifier,MotororActuatorandFeedback,IMAQCamera,MotionController,IMAQBoard,第四节虚拟仪器,共99页第86页,图像分析软件,图像开发模块配置软件(VisionBuilder)QuicklyprototypevisionapplicationsCreateLabVIEWVIs可编程软件(IMAQVision)Morethan150imageprocessingfunctionsFunctionscompatiblewithLabVIEW,C,C+,andVisualBasic,第四节虚拟仪器,共99页第87页,运动控制系统,反馈信号,Limit/Home/Index开关,I/O,运动控制卡,运动控制软件,驱动器/放大器,马达,第四节虚拟仪器,共99页第88页,应用,1、在仪器计量系统方面2、在专用测量系统方面,第四节虚拟仪器,共99页第89页,第五节智能仪器仪表,智能仪表的性能特点一定程度的人工智能多敏感功能精度高、测量范围宽通信功能,第五节智能仪器仪表,共99页第90页,硬件功能软件化集成化、模块化参数整定与修改实时化硬件平台通用化,第五节智能仪器仪表,共99页第91页,智能仪表的通用模型,只具有数字通信接口的智能仪表功能模型a）智能传感器b）开环智能执行器c）闭环智能执行器,第五节智能仪器仪表,共99页第92页,智能传感器功能模型,第五节智能仪器仪表,共99页第9