检测与转换分解.ppt

1、检测与转换技术，508 SL李姣综合大楼，海洋工程学院，(传感器原理与应用)，信息采集，信息传输，信息处理，传感器技术，通信技术，计算机技术，汽车应用，汽车应用日新月异。发动机：为发动机的电子控制单元(ECU)提供发动机的工况信息，精确控制发动机的工况，如温度、压力、位置、速度、流量、气体浓度和爆震传感器。汽车传感器：汽车电子控制系统的信息源、关键部件和核心技术内容。普通汽车：安装几十到近100个传感器。豪华车：传感器。底板：控制变速器系统、悬架系统、动力转向系统和防抱死制动系统的速度、踏板、加速度、节流阀、发动机转速、水温和油温，车身：提高汽车的安全性、可靠性和舒适

2、性，如温度、湿度、风量、日照、加速度、速度、距离测量和图像、船舶和海洋工程应用、课程概述、28个理论和8个实验传感器和检测简介：传感器的基本特性：电阻传感器、电容传感器、电感传感器、热电传感器、 压电传感器(应变式)、光电传感器、霍尔传感器、半导体传感器(气敏、湿敏)、超声波传感器、数字传感器、新型传感器，本课程的任务和目的(教材2，)，参考书目，传感器与检测技术，邓昌辉，大连理工大学出版社，检测与转换技术，2012年版，董爱华，中国电力出版社，2007年版，传感器技术及其在高等教育中的应用，范，北京航空航天大学出版社，2004年版，检测与传感器技术基础 任务1概述：了解课程内容，任务2测量和

3、测量误差，任务3了解传感器的定义、组成和分类，任务4掌握传感器的基本特性。 1检测技术的概念2检测技术的作用3自动检测系统的组成4自动检测技术的发展趋势，任务1概述：了解课程内容，1检测技术的概念，检测定义：利用各种物理和化学效应，选择合适的方法和装置，并通过检测和测量的手段对生产、科研和生活的相关信息给出定性或定量的结果，称为检测技术。检测与转换技术是自动检测技术和自动转换技术的总称，是信息技术的重要组成部分。它是一门应用技术学科，主要研究自动检测系统中信息提取、信息转换和信号处理的理论和技术。自动检测系统、自动控制系统和自动检测系统是自动测量、自动计量、自动保护、自动诊断等系统的总称。3、

4、自动检测系统的组成将传感器输出的电量转化为具有一定驱动和传输能力的信号，从而在后期驱动显示电路、数据处理装置和执行器。信号处理电路、模拟显示器、数字显示器、图像显示器和记录器等。模拟显示：直观，显示，数字显示：准确，但最后一个经常跳动。图像显示：它可以显示复杂的图形和曲线，但价格昂贵。记录仪：主要用于记录被测物体的动态变化过程，主要指计算机，在频谱分析仪中使用复杂系统。数据处理设备通常指各种继电器、电磁铁、电磁阀、电磁调节阀、伺服电机等。它们是在电路中起开关、控制、调节和保护作用的电气设备。、继电器、执行器、电磁阀、固态继电器、执行器、电磁调节阀、报警器、执行器、自动检测技术的4大发展趋势、无

5、损新型传感器、精密非接触传感器、智能虚拟化、网络化、小型化和集成化、新技术和新物理效应的应用、检测领域的拓展、探测车以及检测系统测量精度、范围、使用寿命和可靠性的不断提高。提高测量精度，当测量范围切换到2V时，最小显示值为1V，开发微型化、集成化、智能化和虚拟化的传感器，智能化、人脸识别技术、单片机芯片、网络化传感器和检测技术正在逐步发展，网络化传感器和检测技术正在逐步发展，任务2测量和测量误差，1测量分类2测量误差和分类，动态测量和静态测量， 当测量系统用于测量快速变化的信号(被测信号随时间变化)时，称为动态测量情况，描述仪器动态测量的方程、图形和指标统称为动态特性。 当测量系统用于测量固定

6、或缓慢变化的信号时，称为静态测量，描述仪器静态测量行为的方程、图形和指示器统称为仪器的静态特性。静态测量，动态测量，接触测量和非接触测量，直接测量和间接测量，在线测量和离线测量，测量误差，1。误差公理：测量结果与实测值之间的差异就是测量误差。它反映了测量的质量。所有的测量都有误差，这些误差自始至终都存在于所有的科学实验和测试中。在分析测量误差时，人们所使用的测量真值是指在一定时间、地点和状态下测量的实际尺寸。一般来说，真值是未知的，所以误差也是未知的。但是，有些值可以用作真值。例如，理论真值是理论设计和理论公式的表达值。计量也有公认的真值，它是国际计量会议确定的长度、质量和时间的基本单位。此外

7、，考虑到测量标准在多级测量网络中的传递，更高一级标准的值也可以视为相对真值。同等精度测量：在相同条件下的一系列重复测量。3.不等精度测量：所有影响测量结果准确性的条件都不能在多次测量中完全保持。4.真值：被测物体的真值。5.实际值：用精度较高的标准仪器测量的近似值。6.标称值：测量仪器7上标记的值。指示值：由测量仪器的读数装置指示的测量值。绝对误差是仪器的指示值x和测量的真值x0之间的差值。绝对误差有一个符号和一个单位，其单位与测量值相同。引入绝对误差后，测得的真值可表示为，c=-，称为校正值或校正量，等于绝对误差值，但符号相反。绝对误差越小，指示值越接近真实值，测量精度越高。然而，这一结论仅

8、适用于测量值相同的情况，但不能解释不同值的测量精度。因此，人们引入了相对误差的概念。绝对误差，相对误差是指仪器指示值的绝对误差与被测真值x0的比值，通常用百分比表示，不含单位，即表达式：实际相对误差：指示相对误差：相对误差，但用相对误差来评价测量精度有一定的局限性。它只能解释不同测量结果的准确性，但不适合测量测量仪器本身的质量。因为同一仪器在整个测量范围内的相对误差不是一个固定值。相对误差随着测量值的降低而增加。为了更合理地评价仪器质量；引用错误的概念被采用。参考(满量程)相对误差，即ra显然，已知精度等级的测量仪器只有在测量值接近满量程时才能发挥其测量精度。因此，在使用测量仪器时，应根据被测

9、尺寸和测量精度要求，合理选择仪器的测量范围和精度等级，只有这样才能提高测量精度。误差的原因、系统误差、随机误差、粗差、系统误差也称为设备误差，它反映了测量值与真实值的偏差程度(精度)。任何数值固定或按一定规律变化的误差都属于系统误差。系统误差是有规律的，可以通过实验方法或引入修正值来计算和修正，也可以通过重新调整测量仪器的相关部件来消除。系统误差，在相同的条件下，当同一测量值被多次测量时，有时会发现测量值的大小，以及误差的绝对值、正负以不可预测的方式变化。这种误差称为随机误差，也称为偶然误差，它反映了测量值的离散性(精度)。随机误差是测量过程中许多独立、微小和偶然因素造成的综合结果。在具有随机

10、误差的测量结果中，虽然单个测量值的误差是随机的，用实验方法既不能消除也不能修正，但大多数随机误差总体上服从正态分布规律。随机误差，随机误差的正态分布规律，长度相对测量值，频率统计量，a)的系统误差较小，精度较高。然而，随机误差大，精度低。b)系统误差大，精度差。但随机误差小，精度高。c)的系统误差和随机误差小，即精度高。因此，准确度高。显然，所有的测量都应该准确无误。显著偏离真实值的误差称为粗差，也称为粗差。重大误差主要是由测量人员的粗心大意和电子测量仪器的突然和强有力的干扰造成的。例如，错误测量、错误读数、错误记忆和外部过压尖峰干扰导致的误差。就数值而言，总误差明显超过正常情况下的误差。发现

11、重大错误时，应予以消除。粗差，系统误差-随机误差-粗差，3。根据误差源分类(1)工具误差(2)方法误差，4。根据测量速度随时间变化进行分类(1)静态误差：静态误差是指测量速度随时间变化缓慢或基本不变时的测量误差。(2)动态误差：动态误差是指在被测对象随时间快速变化的过程中，由于测量引起的附加误差。动态误差是由惯性和滞后引起的。5。按条件分类(1)基本误差：检测系统在规定的标准条件下使用时产生的误差。检测系统的精度由基本误差决定。(2)附加误差：当使用条件偏离规定条件时，除基本误差外，还会产生附加误差。错误处理，(1)减少或消除系统错误，1。修正值法介绍：在已知修正值后，将修正值加到测量结果的指

12、示值上，即可得到测量的实际值。智能传感器更容易采用这种方法。零位测量法：零位测量法是将标准量与被测量进行比较的测量方法。其优点是测量误差主要取决于参与比较的标准仪器的误差，这种方法要求检测系统具有足够的灵敏度。例如自动平衡显示仪器。3。替代法(replacement method，replacement method):替代法是用可调节的标准仪器代替被测仪器，然后调节标准仪器，使检测系统的指示与被测仪器连接时的指示相同，这样标准仪器的值就等于被测仪器的值。在替换方法中，测量电路和指示器的工作状态在两次测量期间保持不变。补偿法：补偿法是置换法的一种特殊形式，相当于部分置换(2)随机误差的减少或消

13、除在单次测量中是不规则的，其大小和方向是不可预测的。然而，当测量次数足够多时，总体随机误差服从统计规律，具有以下特点：1 .浓度：大量重复测量时，测量值集中在平均值附近；2.对称性：当测量数量足够时，符号相反且绝对值相等的误差机会大致相等。3.有限性：绝对值大的错误机会很少，错误也有限。4.补偿：当测量次数趋于无穷大时，随机误差的平均值为零。(3)粗差，有粗差的测量数据属于允许值或异常值，应予以消除，以减少和避免粗差的发生。判断粗差可以定性和定量考虑。1传感器的定义2传感器的组成3传感器的分类任务3了解传感器的定义、组成和分类。传感器的定义符合国家标准(GB7665-87传感器的通用术语)，传

14、感器/传感器被定义为能够感知指定测量值并根据特定规则将其转换为可用输出信号的设备或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。传感元件：传感器的一部分，可以直接感受被测物体。转换元件：传感器的一部分，可以将敏感元件的输出转换成适于传输和测量的电信号。传感器的定义和组成，对传感器定义的理解，传感器是一种借助检测元件将一种形式的信息转换成另一种形式的装置。它的输出是一个物理量，可以很容易地传输、转换、处理、显示等。数量可以是气体、光和电，但主要是电。因此，从狭义上讲，传感器是一种将从外部输入的非电信号转换成电信号的装置。转换必须按照一定的规则进行。并且应该有一定的准确度。输出电量传感器、敏感元件的组成：它

15、直接感受被测对象并输出与被测城市区域有一定关系的某一物理量。转换元件：它将敏感元件的输出转换成某些电路参数。有时，敏感元件和转换元件的功能由一个元件(敏感元件)实现。调节电路：它将敏感元件和转换元件输出的电路参数转换和调节成某种形式的电输出。敏感元件的功能通常是将被测(非电量1)转换成与被测有确定关系的另一个非电量2，并且非电量2容易被转换元件转换成电量。例如，应变式压力传感器中的弹性模具将其测量值(压力)转换成另一个非电量(应变)。转换元素通常不会直接被测量。例如，应变压力传感器中的应变计并不直接感受压力，而是将应变转化为电阻的变化。不是所有的传感器都能清楚地区分敏感元素和转换元素。了解传感

16、器的组成后，传感器的输出信号通常需要必要的信号调理电路来放大或转换成易于传输、处理、记录和显示的形式。常见的信号调理电路包括放大器、电桥、阻抗转换器、振荡器等。信号调理电路通常完成传感器输出和后续测量电路之间的匹配。一种测量油箱中油位高度的装置。使用的设备和电路组件如图所示。r是一个滑动变阻器，它的金属滑块是杠杆的一端。r是一个恒定电阻和一个油量表(由电压表修改而来)。当油位浮标上升时，油量表示数变大；相反，油量表示数变小。例如：用于测量压力的电位计压力传感器，传感器的分类，1)通常测量的物理量，机械量：长度，厚度，位移，速度，加速度，旋转角度，转数，质量，重量，力，压力，真空度，力矩和风速声音：声压，噪声，磁：磁通量，磁场，温度：温度，热，比热，光：亮度，颜色，机械，电，磁电，光学，流体等。2)根据工作的物理基础：3)根据信号转换特性：能量转换型：直接从被测物体输入能量使其工作。例如，热电偶温度计、压电加速度计、能量控制型：从外部提供能量，并被测量以控制从外部提供的能量的变化。例如，电阻应变仪。对于传感器的一般要求，各种传感器的技术指标因其原