工程测量技术测量系统.ppt

2.1 测量系统的构成和分类 一个具体的测试系统，总是由传感器、变换及测量装置、记录及显示装置和实验结果的分析处理装置组成。有时还有试验激发装置 2.1 测量系统的构成和分类 传感器，是一种能把某种信息从被测对象中检拾出来，并将它转换成电信号的装置。它是一种获得信息的手段。 变换及测量装置，作用是把传感器送来的电信号变换成具有一定功率的电压或电流信号，以推动下一级的记录和显示装置。 测量的主要过程是比较，即是把要测的量与某一标准量进行比较（校准的刻度方程），获得被测的量为标准量若干倍的数量概念。这部分常有电桥电路、调制电路、解调电路、阻抗匹配电路、放大电路、运算电路等组成。 2.1 测量系统的构成和分类 记录与显示装置，它的作用是把变换及测量装置送来的电压或电流信号不失真地记录下来和显示出来。 记录和显示这两个功能有时可以在一个装置中实现，如光线示波器。有的装置只具有一个功能，如电子示波器，它只能显示而不能记录，又如磁带记录器，它只能记录而不能显示。 记录和显示的方式一般有模拟和数字两种。前者记录的是一条或一组曲线，后者则是一组数字或代码。 数据处理装置，它是用以对测试所得的实验结果（曲线或数据）进行处理、运算、分析。 2.1 测量系统的构成和分类 如大量数据的数理统计分析，实验曲线的拟合，特别是对动态测试结果的频谱分析，幅值谱分析，能量谱分析等。 试验激发装置，它的作用是人为地模拟某种条件把被测系统中的某种信息激发出来，以便检测。 如用激振器来模拟各种不同条件的振动，在将激振器作用在机械或构件上后，把机械或结构产生的振动幅度、应力变化等信息激发出来，以便检测后对它在振动中的状态和抗振能力进行研究分析。 2.1 测量系统的构成和分类 测量系统的分类 2.2 测量系统各组成部分的工作原理、特性和使用方法 传感器的作用及分类 传感器的作用： 传感器的作用及分类 传感器的作用及分类 测量系统各组成部分的工作原理、特性和使用方法 传感器感受被测信号，并将它变换成电压（或电流）信号或电路参数（电阻、电容、电感等）信号输出。 具有敏感功能及非电量变换到电量的功能。 它的功能主要依赖于构成传感器的传感元件的物理效应（例如光电效应、压电效应、热电效应等）和物理原理（例如电感原理、电容原理、电阻原理等）把信息进行转换的。 传感器是测试系统的重要环节，在工程测试中，它把诸如温度、压力、流量、和力、应变、位移、速度、加速度等信息转换成电压（或电流）信号或电路参数（如电阻、电容、电感等），然后进行变换、记录。 传感器的分类 传感器的分类 传感器的分类 传感器的性能要求 灵敏度高，输入和输出应具有较好的线性关系。 噪声小，并且具有抗外部噪声的性能。 滞后、漂移误差小。 动态特性良好。 接入测量系统时对‘被测’量产生影响小。 功耗小，复现性好，有互换性。 防水及抗腐蚀等性能好，能长期使用。 结构简单，容易维修和校正。 低成本，通用性强。 发展趋势与选用原则 传感器的发展趋势 新原理、物性型、集成化、多功能化、智能化、仿生传感器。 传感器选用原则 灵敏度高、线性范围宽、响应特性好、稳定性强、精确度（精密度+准确度）适中。 电阻式传感器 根据电阻定律而设计的传感器，它能将被测物理量（如位移、力等）的变化转换为电阻的变化输出。 按照引起传感器电阻变化的参数不同可以将传感器分为电位计（器）式传感器和电阻应变式传感器两大类。直线位移型、角位移型和非线性型等。 电阻式传感器 电阻式传感器 电阻式传感器 金属丝电阻应变片结构：主要由用具有高电阻率的金属丝绕成的敏感栅、基底、覆盖层和引出线组成。 金属箔式电阻应变片结构：敏感栅是用栅状金属箔片制成，由于采用光刻技术制造，所以性能好，使用广泛。 电阻式传感器 电阻应变式传感器应用很广，可概括为以下两个方面。 （1）将应变片粘贴于被测构件上，直接用来测定构件的应力或应变。 （2）将应变片粘贴于弹性元件上，与弹性元件一起构成应变式传感器。这种传感器常用来测量力、位移、压力、加速度等物理参数。 电阻式传感器 电阻式传感器 电容式传感器 电容式传感器 电容式传感器 电容式传感器 电容式传感器 电容式传感器 电容式传感器 电容式传感器 电感式传感器—能量控制型 电感式传感器 电感式传感器 电感式传感器 电感式传感器 电感式传感器 磁电式传感器—能量转换型 磁电式传感器 磁电式传感器 磁电式传感器 磁电式传感器 压电式传感器 压电式传感器 图示为天然石英晶体，其结构形状为一个六角形晶柱。其中，纵轴z称为光轴，x轴称为电轴，y轴称为机械轴。 压电式传感器 压电式传感器 压电式传感器 压电式传感器 测温 热电传感器 热电传感器 热电传感器 3) 中间温度定律 热电偶A、B在接点温度为T