第六章 检测系统技术.ppt

一、作用及其组成
§ 检测技术概述
第六章检测系统技术
是机电一体化系统的一个重要组成部分,将机电一体化系统自身的、作业对象的、作业环境的工作状态参数进行检测,并将检测到的状态参数从物理变化量变为电信号,提供给信息处理及控制系统,以有效的控制机电一体化系统执行机构的动作。
机电一体化一体化系统检测系统实质:
非电量
电量
显示
检测系统组成原理如下图:
§ 检测技术概述
传感器的作用:用于检测各种物理量(如位移、速度、角度、力、力矩
压力、温度等),并转化为电量信号(如电压、电流、电容、电感)输出;
信号处理电路的作用:将传感器输出的电量变成具有一定功率的电压、电流或频率信号,以推动后级的显示电路、数据处理电路等;
数据处理装置:用来对测量结果处理、计算、分析,数据处理信号通常送到执行机构或显示器中去,以控制被控对象及显示处理的各种数据。
非电量
传感器
信号处理电路
显示器
数据处理装置
执行机构
电量
U0(I0 ,f)
二、检测系统的传感器
§ 检测技术概述
传感器的功能及分类
传感器(sensor)也叫变换器(transducer)、换能器、探测器,其输出的信号有不同的形式:电压、电流、频率、脉冲等,以满足信息的传输
、处理、记录、显示、控制等要求。
两个功能:
敏感作用(被测对象信号拾取)
变换作用(被测非电量电量输出)
分类
按输出信号性质分
§ 检测技术概述
传感器的功能及分类
按工作原理不同分
物理型传感器:利用一些材料物理特性变化(如集成传感器),有潜力
结构型传感器:利用弹性片、金属片、电容电感等结构元件(如一
般的电阻、电容、电感传感器)
传感器的选用
传感器千差万别,测量同一种测定量,可以采用不同工作原理的传感器,
注意以下几个方面:
测量条件
传感器的性能
测量的目的;测定量的选定;测量的范围;输入信号的带宽;要求的精度;测量所需时间等
§ 检测技术概述
传感器的使用条件
精度;响应速度;稳定性;模拟还是数字信号;输出量及电平;被测对象特征的影响;校准周期;过载输入保护等
放置的场所;环境(温度、湿度、振动);测量的时间(寿命周期);传输距离;与设备连接方式;供电电源;价格
三、模拟式和数字式传感器检测系统
模拟式检测系统
电阻、电容、电感、压电、磁电、热电式等传感器输出模拟信号,其检测系统如图示:
§ 检测技术概述
数字式检测系统
光栅、磁栅、光电编码器、激光干涉仪等传感器输出增量码信号,信号变化的周期与被测位移成正比的信号,其检测系统如图示:
传感器
量程变换
放大器
解调器
滤波器
运算电路
A/D
计算机
显示、执行机构
振荡器用于对传感器信号“调制”,以提高输出信号的抗干扰能力;并对“解调”提供参考信号,“解调”是使信号恢复原有形式。
有的传感器可不进行调制与解调,直接阻抗匹配、放大、滤波等。
振荡器
§ 检测技术概述
传感器
放大器
整形电路
细分电路
变换电路
计数器
计算机
显示执行机构
辨向电路
传感器输出多为正弦波信号,经放大、整形后变成数字脉冲信号,进入计数器、计算机,为提高分辨率,采取细分电路;
辫向电路辨别方向以便正确进行加法或减法记数;
脉冲信号所对应的被测来年感不便于读出和处理时,需进行脉冲当量变换电路。
三、模拟式和数字式检测系统比较
§ 检测技术概述
模拟式系统:精度低、易受干扰影响、不便于长距离传输、有A/D转换,
成本高
数字式系统:分辨率高、抗干扰强、易于长距离传输、易于计算机控制、
应用广泛)
§ 位移和速度检测装置
在机电一体化系统中位移和速度检测装置使用非常广泛,下面主要
介绍这两类检测传感器
一、光电编码器
光电脉冲编码器的结构
光电码盘随被测轴一起转动,在光源的照射下,透过光电码盘和光拦板形成忽明忽暗的光信号,光敏元件把此光信号转换成电信号a、b、z,通过信号处理装置的整形、放大等处理后输出如图所示的6项A、B、Z 和取反信号。
工作原理
常用的脉冲编码器每转输出的脉冲数有:
2000 p/r,2500 p/r,3000 p/r,高分辨率的脉冲编码器 20000 p/r,25000 p/r,30000 p/r。
输出信号的作用及其处理
A、B 两相的作用:
细分处理、角位移、转速、转向

Z 相的作用
周向定位基准、圈数
、、Z 的作用
利用 A 、等差分输入消除远距离传输的共模干扰
§ 位移和速度检测装置