检测技术及方法

1、3 检测技术及方法分析检测技术及方法分析自动检测技术及仪表控制系统自动检测技术及仪表控制系统 第二版第二版化学工业出版社化学工业出版社自动检测技术及仪表控制系统 第二版化学工业出版社Contents3.1 检测方法及其基本概念3.2 检测系统模型与结构分析3.3 提高检测精度的方法3.4 多元化检测技术自动检测技术及仪表控制系统 第二版化学工业出版社检测及控制装置与检测及控制装置与外界环境之间的三种界面关系外界环境之间的三种界面关系自动检测技术及仪表控制系统 第二版化学工业出版社v 传感器的分类方法： 1）检测对象：温度、压力、位移 2）传感原理或反应效应：光电、压电、热阻 3）传感器材料：半

2、导体、有机、无机、生物材料 4）应用领域：化工、纺织、造纸、电力、家电、交通 5）反应形式或能量供给方式：能动被动，能量变换能量控制 6）输出信号形式：模拟量，数字量自动检测技术及仪表控制系统 第二版化学工业出版社3.1.1 开环型检测与闭环型检测开环型检测与闭环型检测自动检测技术及仪表控制系统 第二版化学工业出版社3.1.2 直接检测与间接检测直接检测与间接检测自动检测技术及仪表控制系统 第二版化学工业出版社3.1.3 绝对检测与比较检测绝对检测与比较检测自动检测技术及仪表控制系统 第二版化学工业出版社3.1.4 偏差法与零位法偏差法与零位法v 偏差法： 开环，增益大 弹簧秤检测重量v 零位

3、法： 反馈型闭环 天平自动检测技术及仪表控制系统 第二版化学工业出版社3.1.5 强度变量检测与容量变量检测强度变量检测与容量变量检测v 强度变量：压力、温度、电压等表示作用的大小，与体积质量无关。v 容量变量：长度、重量、热量等与占据空间相关，与体积质量成比例。输入输出端的强度变量输入输出端的强度变量与容量变量与容量变量信号变量（粗箭头）与信号变量（粗箭头）与误差变量（细箭头）误差变量（细箭头）自动检测技术及仪表控制系统 第二版化学工业出版社3.1.6 微差法微差法v 测量被检测量与已知量的差值。 游标卡尺自动检测技术及仪表控制系统 第二版化学工业出版社3.1.7 替换法替换法v 置换被测物

4、与标准比较物的主次或先后顺序自动检测技术及仪表控制系统 第二版化学工业出版社3.1.8 能量变换与能量控制型检测元件能量变换与能量控制型检测元件v 能量变换型检测： 输出信号的能量是传感器吸收的能量的一部分，输入信号的能量部分转换成输出信号 太阳能电池、热电偶v 能量控制型检测： 被检测量控制了从电源转向输出信号的能量的流动 光敏电阻、热敏电阻自动检测技术及仪表控制系统 第二版化学工业出版社3.1.9 主动探索与信息反馈型检测主动探索与信息反馈型检测v 根据探索行为所逐一得到的检测结果来判断被检测对象的性质及状态，并重复进行探索，深入掌握其状态。各种主动探索与信息反馈检测的形态各种主动探索与信

5、息反馈检测的形态自动检测技术及仪表控制系统 第二版化学工业出版社3.2.1 检测系统的基本功能检测系统的基本功能1信号转换与信号选择2基准保持与比较3显示与操作自动检测技术及仪表控制系统 第二版化学工业出版社3.2.2 信号转换模型与信号选择性信号转换模型与信号选择性v 1）信号转换的数学模型： 独立的输入变量： 从属的输出变量： 内部变量： 系统状态方程： 标定：检测：12,ru uu12,my yy12,nx xx12121212,;,;,iinrjjnrxgx xx u uuyfx xx u uuuyyu自动检测技术及仪表控制系统 第二版化学工业出版社3.2.2 信号转换模型与信号选择性

6、信号转换模型与信号选择性v 2）信号选择性： 选择必要信号，消除其他变量的影响，提高检测精度自动检测技术及仪表控制系统 第二版化学工业出版社3.2.3 检测系统的结构分析检测系统的结构分析v 传感器的输入信号，除被检测参数外，还有其他未知参数或干扰参数，因此，一般传感器可视为多输入单输出系统传感器的多输入单输出形式传感器的多输入单输出形式自动检测技术及仪表控制系统 第二版化学工业出版社3.2.3 检测系统的结构分析检测系统的结构分析v 3.2.3.1 补偿结构基本补偿结构基本补偿结构自动检测技术及仪表控制系统 第二版化学工业出版社3.2.3 检测系统的结构分析检测系统的结构分析v 3.2.3.

7、2 差分结构 利用了对称与反对称的输入输出特性。差动结构示意差动结构示意自动检测技术及仪表控制系统 第二版化学工业出版社3.3.1 时域信号选择方法时域信号选择方法v 1）基于同步加算的去噪方法v 2）基于响应速度的分离方法基于同步加算的去噪结果基于同步加算的去噪结果自动检测技术及仪表控制系统 第二版化学工业出版社3.3.2 频域信号选择方法频域信号选择方法v 1）滤波放大与调频放大方法 信号和噪声所占有的频率段不同调频带通放大原理调频带通放大原理自动检测技术及仪表控制系统 第二版化学工业出版社3.3.2 频域信号选择方法频域信号选择方法v 2）陷波放大方法 噪声信号频带非常窄自动检测技术及仪

8、表控制系统 第二版化学工业出版社3.3.2 频域信号选择方法频域信号选择方法v 3）锁定放大方法 微弱信号埋没在噪声中时，主动调制信号、抑制噪声基于锁定放大器的微弱信号检测原理基于锁定放大器的微弱信号检测原理自动检测技术及仪表控制系统 第二版化学工业出版社3.4.1 多元检测与检测方程式多元检测与检测方程式v 被检测量为，传感器输出为 ，多元检测可以用联立检测方程式表示：v 线性，非线性1,nXxx1,nYyy1,iinyfxxYHX自动检测技术及仪表控制系统 第二版化学工业出版社3.4.2 多元复合检测多元复合检测v 若被检测量有n个，那么最少需要n个独立的检测方程式。v 独立的检测方程式个

9、数不够时，可以给未知参数加上已知量，采用同一检测原理，构成另一检测方程。v 例：吹气式液位检测 通过测量导管内的压力进而检测液位吹气式液位计的复合检测原理吹气式液位计的复合检测原理自动检测技术及仪表控制系统 第二版化学工业出版社3.4.3 多元识别检测多元识别检测v 例：多传感器气体成分分析v 以金属氧化物半导体膜为主v 对多成分气体的反应交叉灵敏性是非线性的多传感器气体成分分析系统及多元膜传感器多传感器气体成分分析系统及多元膜传感器自动检测技术及仪表控制系统 第二版化学工业出版社3.4.3 多元识别检测多元识别检测v 用反应标准模式标定 特征提取，模式识别多传感器阵列的反应模式多传感器阵列的反应模式自动检测技术及仪表控制系统 第二版化学工业出版社3.4.4 构造化检测构造化检测v 例：构造光检测物体