传感器与检测技术第2版胡向东分解.ppt

1、第十四章残奥仪表检测，14.1概括，14.1.1检测技术在国民经济中的地位和作用测量科学成为现代化生产的支柱之一，也是科学技术和国民经济整体的重要技术基础。 它对促进生产力的发展和社会进步起着重要作用，以信息的获取、转换、显示和处理为主要内容的传感器和检测技术已经发展为完整的技术学科，在生产力的发展和科学技术，促进社会进步的广泛领域起着重要作用，是14.1.2残奥仪表检测的基本概念， 测量：一种以确定检验值为目的的一系列操作，即利用物质的物理、化学或生物特性，提取、转换和处理被测对象信息，得到定性或定量结果的过程测量通常包括两个过程：一是转换过程，二是比较过程，比率，标准量(测量测定结果、测定

2、过程中得到的被测定量的值称为测定结果测定结果，数值、曲线、图形等的测定结果应该包含比和测定单位、测定方法和分类这2个部分，测定方法是比较被测定量和标准量，因此求比的方法根据测定方式，可以直接测定、间接测定和组合测定、测定方法的分类， 直接测量：可分为用已知标准标定某未知量的测量仪进行测量，无需任何运算即可直接获得测量结果的测量方法。 例如通过电流校正来测量回路的电流通过弹簧管压力校正来测量压力等。 直接测量的优点：测量过程简单、快速。 缺点：测量精度不高。 间接修正预测：首先，直接修正预测与被修正预测具有适当函数关系的物理量，然后，根据已知的函数关系，求出需要将被修正预测值变换为某种函数关系来

3、确定被修正预测值的修正预测方法。 像直流电路一样，直接测量负载的电流和电压，从电力的函数关系求出负载消耗的电力。 间接测量的特点：测量过程复杂，测量所需时间长，为了得到最终的测量结果需要进行修正。 间接测量在直接测量不方便、直接测量误差大或无法直接测量时使用。 组合测定：在测定中，使分别求出的未知量和被测定量以不同的组合形式出现(包括通过改变测定条件得到这样的不同的组合关系)，根据直接测定或间接测定得到的被测定数据，通过解联立方程式求出未知量的数据的测定方法。 在组合校正预测中，在未知量与被校正预测之间存在已知的函数关系。 例如，为了确定电阻的温度系数，可以利用电阻值和温度的关系：组合测量的特

4、点：用特殊的精密测量方法，操作手续复杂费时，但容易达到高精度。 组合测量多用于科学实验和特殊要求的场合。 测量方法的分类可根据测量方法而分为偏差式测量、零式测量、微差式测量偏差式测量：以校正器指针的位移(即偏差)表示被测量值的测量方法。 如果用弹簧压力修正检测压力的话。 特点：偏差式测量过程简单、快速，但测量结果精度低。 零位式测量：用指向零表的零位反映测量系统的平衡状态，在测量测量系统的平衡时，用已知的基准量决定测量的量的值。 天平测量物体的质量、电位差校正测量电压等。 特点：零位测量可以获得较高的测量精度，但适用于测量过程复杂、耗时、变化缓慢的信号。 微差式测量：综合了偏差式测量和零式测量

5、的优点。 零位测量中的标准量并非全部都能连续调整，因此很难与被测量完全平衡，实际测量时必定有差异。 微差式校正预测只要求标准量和与被校正预测接近的(零式校正预测)，通过指标校正来校正预测标准量和被校正预测的微小的差(偏差式校正预测)。特点：将微差式测量的标准测量仪器放入校正器直接参与比较，省去零式测量中反复调整标准量取得平衡的步骤，只测量两者之差。 微差式测量兼具偏差式测量速度快和零式测量精度高的优点，特别适用于在线控制残奥仪表的测量。 测量方法的分类是根据测量精度的要求，进行等精度测量和非等精度测量(对于多次测量) :影响测量精度的主要原因是什么？ 校正测量环境校正测量方法校正测量者等精度校

6、正测量：在同一校正测量环境下，用同一校正测量方法多次重复校正测量同一被校正测量。 非等精度测定：不同精度的修正器和不同的测定方法，或者环境条件不同(大不相同)时，多次反复测定相同的被测定。 测量方法的分类可以称为静态测量，这种测量取决于所测量的变化速率，只要静态测量和动态测量在测量期间是固定的或仅有轻微的变化。 静态测量不需要考虑时间因素。 测量中被测量物随时变化时，这种被测量物的测量称为动态测量。 动态测量必须考虑时间因素对测量结果的影响。 也就是说，测量结果必须包含时间量。 测量方法的分类根据测量传感器是否与被测量介质接触，接触式测量和非接触式测量接触式测量，如果不是测量传感器与被测量介质

7、直接接触的测量，则称为非接触测量。 交流与微思维、测量系统、测量系统是传感器与数据传输环节、数据处理环节与数据显示环节等相结合，为实现信号测量目标而形成的整个有机体。 开环测量系统、开环测量系统、闭环测量系统、相对误差、闭环测量系统有两个通道。 一个前向通道，一个反馈通道，14.1.3工业检验的主要内容，14.2残奥仪表测量的一般方法，残奥仪表的测量利用传感器特有的物理、化学或者生物等的效果，将测量的变化作为传感器的某物理量(化学量或者生物量)的其实现残奥仪测量的方法也普遍不同，主要包括力学法、热学法、声学法、光学法、磁学法、生物法、14.2.1工艺残奥仪检测在内的温度测量和控制是许多生产系统

8、不可或缺的环节。 温度不能直接测量。 温度的间接测量方法分为接触式和非接触式两种接触式测温，温度传感器与被测量对象接触，通过热传导进行热交换，当被测量介质和温感元件达到热平衡时，温度传感器和被测量介质的温度相等。 这种温度传感器具有结构简单、工作可靠、测量精度高、稳定性好、廉价等优点的缺点是，具有大滞后，不适合测量运动体，测温范围受温感元件材料的性质限制，被测量对象的温度场受触摸传感器的影响非接触式测温时温度传感器不接触被测量物，通过热辐射实现热交换。 非接触式测温能够测量高温、腐蚀、有毒、运动体以及固体或液体表面的温度，不干扰被测温度场。 缺点是测量精度低，使用中的测量距离和中间介质影响测量

9、结果。温度检测的常用方法、(2)压力检测、(3)流量检测、速度式流量检测方法：通过修正测量流体在管路内以已知截面积流动的流速的大小来实现流量的修正测量容积式流量修正测量法：根据已知容积的收容室在单位时间内排出的流体的次数来修正测量流体的流量的质量式流量修正测量方法有2种， 一种是直接测量流体质量流量的方法，(4)物位检查、直读式：根据流体的连通性原理测量液位的浮力式：浮子的高度根据液位的高度而变化(定浮力式)，或者液体相对于浸泡在其中的浮子的浮力根据液位的高度而变化(浮力式) 差压式：根据液柱或材料堆积高度发生变化时产生的静(差)压力变化原理测量物位。 电气式：根据将物位变化转换为各种电量变化

10、的原理，测量静电电容式液位传感器等物位。 核辐射式：根据同位素线的核辐射透过材料时，其强度随物质层厚度变化的原理测定物位。 声学式：根据物位变化引起的声阻抗和反射距离的变化，测量超声波物位传感器等物位。 其他形式：其他形式的物位传感器有微波式、超声波式、激光式、喷射式、光纤式等。 (5)成分分析和物性检查，成分分析一般来说气体组成和含量物性检查是进行液体的浓度和空间的湿度、气体成分检查、浓度的检查、电导法是进行液体浓度测定的一般方法，是根据电解质溶液的成分和浓度的不同引起电导率的原理测定的特定成分的电解质溶液， 在其电导率和浓度的高浓度区域，溶液的电导率随着浓度的增大而减少，两者也近似线性关系

11、的电导法适用于低浓度或高浓度的测定，不太适合中浓度的测定。 湿度检测、14.2.2机械量残奥仪检测、位移检测模拟式测量：常用的传感器有电阻式传感器、感应式传感器、静电容量式传感器、涡流式传感器、光电式传感器及光纤传感器、超声波传感器、激光及辐射式传感器、薄膜传感器等结合上述传感器和相应的测量电路，对工程中常用的测量仪器和修正器，如电阻式位移修正、感应测量仪、静电电容测量仪、静电电平修正等数字测量：主要在精密的数控装置，如数控机床和三坐标测量仪等设备中，使直线位移或角位移成为数字脉冲常用的变换装置有感应同步器、分解器、磁尺、光栅和各种脉冲编码器等，转速检测、速度检测、速度检测根据分类标准有多种检

12、测类型， 根据物体的运动形式可分为线速度测量和角速度测量根据运动速度的参考标准可分为绝对速度测量和相对速度测量根据速度的数值特征可分为平均速度测量和瞬时速度测量根据取得物体运动速度的方式可分为直接速度测量和间接速度测量。 速度的测定方法、定义法该方法根据速度的定义，通过测定物体的运动距离l和通过该距离的时间t来修正平均速度。 加速度积分法和位移微分法，如果能够测量动物的加速度和位移，就能够通过根据测量结果对时间进行积分和微分来获得速度值。 该方法的典型应用是在振动测量中采用加速度校正来测量振动体的加速度，采用振幅校正来测量振动体的位移。利用物理残奥仪测量速度的大小与某个物理量之间的已知关系可以

13、间接地测量物体的运动速度的多普勒效应测量速度基于多普勒效应，通过利用移动体的信号反射功能测量发送信号和接收信号的频率结果可以实现速度测量。 振动检测、物体的机械振动是指物体在其平衡位置附近往复运动。 振动是由于短时间的加速度，过大的惯性力超过强度界限，惯性物体产生龟裂和永久变形。 振动检测的种类很多，根据被测量振动残奥表，有振动位移传感器、振动速度传感器、振动加速度传感器，通过直线位移式差动变压器，将铁芯两端用簧片固定在被测量物上，通过振动加速度使铁芯相对于线圈位移，获得输出信号。 在该方法中，要求差动变压器初级侧的交流信号频率远远高于振动频率。 涡电流法涡电流法适用于测量金属物体的微小位移，

14、由弹簧片和金属质量体构成的悬臂梁受到振动时，上下两个扁平线圈的电感量周期性变化的应变片法是在悬臂梁上粘贴应变片，由于梁的弯曲变形，振动加速度和振动频率压电效应法质量体被支撑在基座上， 在弹簧片上粘贴压电元件，厚度检测、厚度检测是长度测量，通常可以用测量长度或位移的方法或技术来实现。 例如，直接利用厚度残奥计对传感器的输出信号进行调制。 这是测量绝对厚度，如低频透射式涡流厚度测量法、超声波厚度测量法、微波厚度测量法、放射厚度测量法等其他种类的厚度测量方法是相对厚度，采用极距变化型电容，14.2.3其他的残奥仪表检查、化学量检查化学量检查是检查机器或设备一定的化学生物量检测生物量检测是指利用检测器或设备，以一定的生物特征检测被测定物，例如生物免疫原理、酶的催化反应原理等。 14.3检测技术的发展、测量质量的提高使检测系统的测量精度、测量可靠性、测距范围得到改善，系统寿命得到延长的新型测量技术随着生物传感