自动检测技术与仪表控制系统-检测技术及方法分析.ppt

自动检测或自动控制系统与外界的信息界面关系有三种情况:
获取检测对象所处状态的传感器,以及控制并调节对象状态的执行器。
图3-1 检测与控制仪器与外界环境之间的三种界面

操作人员与仪器装置之间的界面。
监控仪器与其他系统之间的信息往来。
传感器是所有被测对象信息的输入端口。
传感器的作用是感受被测量的变化,直接从对象中提取被测量的信息,并转换成相应的输出信号,即完成信号的检测与转换,是整个系统中的关键。相当于人体的感觉器官,可以把非电量转换成电信号。如温度计:温度→位移。
传感器的好坏直接影响仪表的质量,对它的要求有:
准确性:输出准确反映输入,输出、输入之间是严格的单值关系,即只有被测量才对传感器有作用。
稳定性:输入和输出之间的单值关系不随时间和温度变化,受外界其它因素干扰的影响小。
灵敏性:较小的输入量就有较大的输出信号。
其它:经济性、耐腐蚀性、低能耗等。
实际使用时还应考虑的有体积小、价廉、易于维修更换等
传感器的种类千差万别,传感器的分类方法有很多种:
根据检测对象分类,如温度、压力、位移等。
从传感器原理或反应效应分类,如光电、压电等。
根据传感器的材料分类,如导电体、半导体等。
按应用领域分类,如化工、纺织、造纸、环保等
5. 按输出信号形式分类,如模拟和数字式等。
6. 按反映形式或能量供给方式分类,如能动型和被动型、能量变换型和能量控制型等。能动型:依据敏感元件材料本身的物理、化学性质的变化实现信号转换,如水银温度计。被动型:依据传感器结构参量变化而实现信号转换,如电容式位移传感器。能量转换型:直接由被测对象输入的能量使其工作的,如热电偶温度计和弹性压力计。能量控制型:由外界辅助能量使其工作的,如电阻应变计,电阻接于电桥上。
检测方法及基本概念----开环型检测与闭环型检测、直接检测与间接检测、绝对检测与比较检测、偏差法与零位法、强度变量检测与容量变量检测、微差法、替换法、能量变换型与能量控制型检测及主动探索与信息反馈型检测
检测系统的模型与结构分析----检测系统的基本功能、模型与结构
提高检测精度的方法----时域信号选择法和频域信号选择法
多元化检测技术----多元复合检测、多元识别检测、多传感器融合检测、构造化检测、多点时空检测
主要内容:

只有传感器并不等于具有完备的检测技术或方法。除了传感器之外还需要一定的检测结构,用于有选择地实现信号转换。检测技术理论就是针对复杂问题的检测方法、检测结构以及检测信号处理等方面进行研究的一门综合性科学。
检测技术与方法中有许多基本概念。为比较起见,下面分别解释成对的一些概念。
开环型检测与闭环型检测、直接检测与间接检测、绝对检测与比较检测、偏差法与零位法、强度变量检测与容量变量检测、微差法、替换法、能量变换型与能量控制型检测及主动探索与信息反馈型检测
一、开环型检测与闭环型检测
开环型检测系统如图(a)所示。一般由传感器、信号放大器、转换电路、显示器等串联组成。
闭环型检测系统如图(b)所示。正向通道中的变换器通常是将被测信号转换成电信号,反向变换器则将电信号变为非电信号。
对象
信息处理器
传感器
输出
(a)
+
反变换器
变换器
放大器
被测量
输出
-
(b)
平衡式仪表及检测系统一般采用这种结构
二、直接检测与间接检测
与同类基准进行简单的比较,就能得到测量值的检测方法称为直接检测。比如:用电压表测电压、温度计测温度等。直接测量一般可以直接读出被测量的量值。
间接检测就是测量与被测量有一定关系的2个或2个以上物理量,然后再推算出被测量。比如,测量电流和电阻求电压、v=L/t。间接测量需要进行2次以上的测量,一般要分析误差的传递。
三、绝对检测与比较检测
绝对检测是指由基本物理量测量而决定被测量的方法。例如,用水银压力计测压力时,从水银柱的高度、密度、和重力加速度等基本量测量决定压力值。
与同种类量值进行比较而决定测量值的方法称为比较检测方法。如用弹簧管压力计测量压力时,要用已知压力校正压力计的刻度,被测压力使指针摆动而指示的压力是通过比较或校正得出的。
四、偏差法与零位法
偏差法也叫非零检测法。一般都是开环型结构,增益大。结构简单,测量结果直观。如弹簧秤称重信号转换需要的能量要从被测对象上获得。这样,会使检测仪器的状态发生变动。例如,用接触式温度计测量温度,热量会被温度计吸收这种开环检测对排除干扰很不利。
零位法是反馈型闭环检测方法。采取与同类的已知量取平衡的方法进行测量。如用天平测量质量。零位法的平衡操作绝大多数已经完全自动化。电位差计、平衡电桥等。
五、强度变量检测与容量变量检测
被测物理量中,有强度变量与容量