传感器总复习综合练习题技术报告.docVIP

总复习综合练习 （2014-6） 表1．1工业检测涉及的内容 被测量 热工量 温度、热量、比热容、热流、热分布、压力(压强)、差压、真空度、流量、流速、物位、液位、界面 机械量 直线位移、角位移、速度、加速度、转速、应力、应变、力矩、振动、噪声、质量(重量) 几何量 长度、厚度、角度、直径、间距、形状、平行度、同轴度、粗糙度、硬度、材料缺陷 物体的性质 和成分量 气体、液体、固体的化学成分、浓度、黏度、湿度、密度、酸碱度、浊度、透明度、颜色 状态量 工作机械的运动状态(启停等)、生产设备的异常状态(超温、过载、泄漏、变形、磨损、堵塞、断裂等) 电工量 电压、电流、功率、电阻、阻抗、频率、脉宽、相位、波形、频谱、磁场强度、电场强度、材料的磁性能 显然，在实际工业生产中，需要检测的量远不止以上所举的项目。而且随着自动化、现代化的发展，工业生产将对检测技术提出越来越多的新要求，本教材重点向读者介绍非电量的检测。 1．1．4检测系统的基本结构 检测系统规模的大小及其复杂程度与被测量的多少、被测量的性质以及被测对象的特性有非常密切的关系。图1．11所示为涵盖各种功能模块的检测系统的结构框图，由传感器、模拟信号调理电路、数字信号分析与处理部分、显示部分以及将处理信号传送给控制器、其他检测系统或上位机系统的通信接口部分等，但并不是所有 传感器是检测系统的第一个环节，设计时要充分考虑被测量和被测对象的特点，在了解被测对象和各种传感器的特性的基础上，根据被测量精度的要求、被测量变化范围、被测对象所处的环境条件、传感器的体积以及整个检测系统的性能要求等限制，合理地选择传感器。它所获得信息的正确与否决定了检测系统的精度。因此，传感器在检测系统中占有重要的位置。 。 信号调理电路是对传感器的输出电信号作进一步的加工和处理，多数是进行电信号之间的转换，包括对信号的转换、放大、滤波等。通过信号的调理，把传感器输出的电量变成具有一 记录、显示仪器是将所测得的信号变为一种能为人们所理解的形式，以供人们观察和分析。目前常用的显示器有四类：模拟显示、数字显示、图像显示及记录仪等。其中，模拟显示是利用指针对标尺的相对位置来表示读数的，常见的有毫伏表、微安表、模拟光柱等。数字显示多采用发光二极管(LED)和液晶(LCD)等，以数字的形式来显示读数。前者亮度高、耐振动、可适应较宽的温度范围；后者耗电省、集成度高。目前还LCD，便于在夜间观看LCD的内容。图像显示是用CRT或点阵方式来显示读数或被测参数的变化曲线，有时还可用图表或彩色图等形式来反映整个生产线上的多组数据。记录仪主要用来记录被检测对象的动态变化过程，常用的记录仪有笔式记录仪、高速打印机、绘图仪、数字存储示波器、磁带记录仪、无纸记录仪等。 信号分析处理是现代检测系统中不断被注入新内容的一部分，逐渐成为检测系统的研究重点。它是用来对测试所得的实验数据进行处理、运算、逻辑判断、线性变换，对动态测试结果作频谱分析(幅值谱分析、功率谱分析) 通信接口和总线用来实现由许多测量子系统或测量结点组成的大型检测 1．2传感器概论 1．2．1 传感器的定义 传感器的概念来自“感觉(sensor)”一词。人们为了研究自然现象，仅仅依靠人的五官获取外界信息是远远不够的。于是人们发明了能代替或补充人体五官功能的传感器， 根据国家标准《传感器通用术语》(GB7665—87)，传感器(Transducer／sensor)的定义为：“能感受(或响应)规定的被测量，并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。 由传感器的定义可知，其基本功能是检测信号和信号转换。因此，传感器总是处于测试系统的最前端，用来获取检测信息，其性能将直接影响整个测试系统，对测量精确度起着决定性作用。 1．2．2传感器的组成 传感器一般由敏感元件、转换元件和1．12所示。 敏感元件——感受被测量，并输出与被测量成确定关系的其他量的元件，如膜片和波纹管，可以把被测压力变成位移量。若敏感元件能直接输出电量(如热电偶)，就兼为传感元件了。还有一些新型传感器，如压阻式和谐振式压力传感器、差动变压器式位移传感器等，其敏感元件和传感器就是完全融为一体的。 转换(一般为非电量)而输出与被测量成确定关系的电量，如热电偶和热敏电阻。传感元件也可以不直接感受被测量，而只感受与被测量成确定关系的其他非电量。例如差动变压器式压力传感器，并不直接感受压力，而只是感受与被测压力成确定关系的衔铁位移量，然后输出电量。一般情况下使用的都是后面这种传感元