传感器及检测技术剖析.ppt

2．按测量原理分类:按传感器的工作原理可分为电阻式、电感式、电容式、压电式、光电式、磁电式、光纤、激光、超声波等传感器。现有传感器的测量原理都是基于物理、化学和生物等各种效应和定律，这种分类方法便于从原理上认识输入与输出之间的变换关系，有利于专业人员从原理、设计及应用上作归纳性的分析与研究。 3．按信号变换特征分类 1）结构型：主要是通过传感器结构参量的变化实现信号变换。例如，电容式传感器依靠极板间距离的变化引起电容量的改变。 2）物性型：利用敏感元件材料本身物理属性的变化来实现信号的变换。例如水银温度计是利用水银热胀冷缩现象测量温度；压电式传感器是利用石英晶体的压电效应实现测量等。 敏感元件输出的模拟信号经AD转换及数据处理后，由网络处理装置根据程序的设定和网络协议（TCP/IP）将其封装成数据帧，并加以目的地址，通过网络接口传输到网络上。反过来，网络处理器又能接收网络上其它节点传给自己的数据和命令，实现对本节点的操作，这样传感器就成为测控网中的一个独立节点。网络化传感器的基本结构如图3-3所示。 利用光的全反射原理，只要让射入光纤端面的光线与光轴的夹角小于一定值， 使得光纤中的光线发生全反射时，则光线就射不出光纤的纤芯（纤芯折射率包层折射率）， 如图3-22所示。 对于D/A 转换器的输出，有单极性和双极性之分，以及某些场合下的偏置输出方式。前两种输出电路的连接示意图如图3-28所示。 （4）显示和报警功能 智能传感器的计算机通过接口与数码管或其它显示器结合起来，可选点显示或定时循环显示各种测量值及相关参数，也可以由打印机输出，并通过与给定值比较实现上、下值的报警功能。此外还有： （5）组态功能 ；（6）具有双向通信、标准化数字输出或者符号输出功能 ；（7）掉电保护功能；（8）复合敏感功能 ；（9）存储功能； （10）人机对话功能等 （2）D/A转换器与微机接口 工程实践中，首先必须解决微型机与工程设备之间的接口。同样，在智能测试系统中也必须解决好CPU与D/A转换器和A/D 转换器的接口电路问题。常用的接口元件有D触发器、单稳态触发器、译码器、选择器、多路模拟开关、锁存器、三态缓冲器等。 D/A 转换器与CPU的接口电路有两种基本形式： 一种是通过I/O 接口（输入/输出接口或锁存器）与CPU的数据总线相连； 另一种是与数据总线直接连接。 采用哪一种接口电路主要取决于D/A转换器芯片内部是否设置了数据锁存器。对于内部已有锁存器的芯片，则可采用直接连接，也可用并行接口或锁存器连接，应用较灵活；内部没用锁存器的D/A转换器，如AD 7520、DAC 0808等，必需使用并行接口或锁存器进行连接。目前的D/A 转换器芯片层出不穷，性价比也越来越高，带数据锁存器的芯片占主流，这给应用带来了极大的方便。 （1）8位D/A转换器与CPU的接口 对于内部具有锁存器的 D/A 转换器，如具有双输入数据锁存器的 DAC 0832，在与微处理器接口时，可以采用双缓冲方式（即两级输入锁存方式），也可以采用单缓冲方式（即只用一级输入锁存，另一级始终直通），或者接成全直通的形式，再外加锁存器与微机接口，因此，这种D/A转换器的使用非常灵活。 图3-29中给出了DAC0832与8031单片机连接成单缓冲方式的接口电路。它主要应用于只有一路模拟输出，或有几路模拟量输出但不需要同步的场合。 （2）12 位D/A转换器与微机的接口 与A/D转换器一样，在数据输出中为了提高精度，也会用到10、12、16位等高精度的D/A 转换器。 DAC 1208系列是与12位微处理器相兼容的双缓冲乘法D/A转换器，包括DAC1208、DAC 1209、DAC 1210等各种型号的产品。DAC1208系列带有两级缓冲器，第一级缓冲器由高8位输入寄存器和低4位输入寄存器构成，第二级缓冲器即12位DAC寄存器。此外，还有一个12位的D/A转换器。 DAC1208 的控制信号与 DAC 0832 极其相似，所不同的是增加了一个字节控制信号端 BYTE1 /BYTE2 。当此控制信号端的输入为高电平时，12 位数字量同时送入输入寄存器；而当此端输入为低电平时，只将12位数字中的低4位送到对应的4位输入寄存器中。其它控制信号端CS ，WR2 及XFER与DAC0832的用法类似。DAC1208与 8031单片机的接口电路示意图如图3-30 所示。 3.6 智能检测系统 传感器在原理与结构上千差万别，如何根据具体的测量目的、测量对象以及测量环境合理地选用传感器，组成一个智能检测系统，是在进行某个量测量时首先要解决的问题。当传感器确定之后与之相配套的测量方法和测量设备也就可以确定了。检测结果的成败，在很大程度上取决于传感器的选用是否合理。为此，组成一个智能检测系统，要从系统总体考虑