chapter第三章分析.ppt

自动检测技术及仪表控制系统 3.检测技术及方法分析 主要内容 检测方法及其基本概念 检测系统模型与结构分析 提高检测精度的方法 多元化检测技术 检测系统与外界环境的信息界面关系 监控仪器与其他系统之间的信息往来。 操作人员与仪器装置之间的界面。 传感器定义及组成： 定义：传感器是一种以测量为目的，以一定的精度把被测量转换为与之有确定关系的，便于处理的另一种物理量的测量器件，其输出多为易处理的电量，如电流、电压频率等。 传感器由敏感元件、传感元件和转换电路三部分组成。 电子卡尺 3.2.检测系统模型与结构分析 3.2.1 检测系统的基本功能 3.3 提高检测精度的方法 利用检测系统的动态特性实现信号选择功能。主要是依据信号与噪声在时域和频域上的不同特性。这些方法同样是提高检测精度，抗噪声的基本方法。 3.3.1 时域信号选择方法 信号的调制可以在输入端进行，也可以在信号传输过程中进行，它取决于噪声和干扰的混进部位，搞清楚主要噪声的来源，在噪声混入之前调制才能使信号区别于噪声。 3.4.多元化检测技术 多元化检测是指高度智能化检测，即运用多个传感器自身的形态和并行检测结构进行信号处理以得到新的信息。 3.4.1 多元检测方程式 实际单输入检测系统是将检测量以外的量看作不变或是控制成一定的值，需要进行校正，如果把校正看成检测的一部分，实质就是进行多元检测。 3.4.2 多元复合检测 若被检测量有n个，则最少需要n个独立的方程式。如果一种检测方法决定一个方程式，要有n种检测方法，这不容易，在非线性多元检测中，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。 多元检测方法就是利用非线性响应特性，不增加新检测原理而增加独立方程式的个数。 ☆例：吹气式液位检测 3.4.3 多元识别检测 多传感器气体成分分析。传感器的个数少于气体的种类，但多传感器对多成分气体的反映交叉灵敏性是非线性的。利用特征提取和模式识别可识别气体的种类。多传感器与信号处理芯片集成在一起。 XP-302M 多元复合气体检测仪器 XP-302M 多元复合气体检测仪器 特长? ????????????????????? ??? 可同时检测四种气体浓度。 ??? ?传感器组件安装简便,减轻维护负担。 ??? ?可连接外部报警器、可记录数据。 ??? ?防爆设计，可在各种危险场所使用。 ??? ?大型显示表盘，读数准确、可靠。 ??? ?仪器重量轻，尺寸小。 ??? ?可以选择3或4种气体型号。 定电位电解式 隔膜式电流电池式 接触燃烧式 检测原理 一氧化碳 氧气 可燃性性气体 检测对象气体 XP-302M 型号 * * 传感器 执行器 系统界面 检测控制对象 操 作 人 员 人 机 界 面 其他系统仪表装置 仪表控制装置 图3-1 检测与控制仪器与外界环境之间的三种界面 传感器的好坏直接影响仪表的质量，对它的要求有： 准确性： 稳定性： 灵敏性： 其它：经济性、耐腐蚀性、低能耗等。 信息的输入端口, 完成信号的检测与转换，是整个系统中的关键。 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。 敏感元件 传感元件 测量转换电路 非电量 （被测量） 非电量 电参量 电量 3.1 检测方法及基本概念 3.1.1 开环型检测与闭环型检测 开环型检测系统如图 (a)所示。 对象 信息处理器 传感器 输出 (a) 闭环型检测系统如图 (b)所示。 + 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。 3.1.2 直接检测与间接检测 直接检测——与同类基准进行简单比较。一般可直接读出被测量的量值。 比如：用电压表测电压、温度计测温度等。 间接检测——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。 阿基米德测量皇冠的比重 3.1.3 绝对检测与比较检测 绝对检测 ——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。 比较检测——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。 3.1.4 偏差法与零位法 偏差法也叫非零检测法。一般为开环型结构，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