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第三章 检测系统 3.1 检测系统的功能及特性 第一节 检测系统的功能及特性 传感器： 把被测非电量转换成为与之有确定对应关系，且便于应用的某些物理量（通常为电量）的测量装置。 （1）不断提高仪器的性能、可靠性，扩大应用范围。 正（输入量增大）反（输入量减小）行程中输出输入曲线不重合称为迟滞。 传感器的动态特性是传感器的输出对随时间变化的输入量的响应特性。反映了传感器输出值真实再现变化着的输入量的能力。 特点 ： 1）光栅传感器光源 钨丝灯泡 2）光栅副：指示光栅＋主光栅 (1) 调频电路 (2) 运算放大器式电路 Cx是传感器电容 u C - C x ∑ ～ u 0 C是固定电容 u0是输出电压信号 由运算放大器工作原理可知 结论：从原理上保证了变极距型电容式传感器的线性 u C - C x ∑ ～ u 0 ADC (Analog / Digital Converter)0809 输入通道 输出端 基准参考电压 输出允许信号 转换结束信号 启动转换信号 时钟信号输入端 地址线 禁止端 电源端 接地端 （1）基本结构 2、转换电路 （2）转换过程 CPU 地址码（A、B、C） ALE指令 SC信号，开始转换 转换结束 锁存 EOC信号 OE信号，读取数据 第四节 检测信号的预处理 一、模拟信号的预处理 1）模拟量的转换输入方式 （1）单通道直接型 特点: 最简单的形式。只用一个A/D转换及缓冲器将模拟量转换为数字量，并输入微机。受转换电压幅度与速度的限制，应用范围窄。 (2)多通道一般型 特点: 依次对每个模拟通道进行采样保持和转换，节省元、部件，速度低，不能获得同一瞬时的各通道的模拟信号。 (3)多通道同步型 特点: 各采样/保持同时动作，可测得在同一瞬时各传感器输出的模拟信号。 (4)多通道并行输入型 特点: 各通道直接进行转换，送入微机或信号通道。灵活性大，抗干扰能力强。根据传感器输出信号的特点可采用采样/保持或不同的ADC。 2）多路模拟开关 有选择地切换各路输入信号。 译 码 器 电 平 转 换 电 路 INH C B A 0 1 2 3 4 5 6 7 I/O 地址码 IN7 1 1 1 IN6 1 1 0 IN5 1 0 1 IN4 1 0 0 IN3 0 1 1 IN2 0 1 0 IN1 0 0 1 IN0 0 0 0 选中通道 C B A 地址编码表 3）模拟信号的采样与保持 采样 保持器 A/D 转换器 数字 调节器 D/A 转换器 保持器 y (t) y *(t) y (kT) u (kT) u *(t) u (t) y (t) y *(t) y (kT) 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 u (kT) 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 u *(t) u (t) (1)采样： 把模拟信号变成一系列不连续的脉冲时间序列的过程。 y (t) t y *(t) t a)采样过程 y (t) y *(t) 采样开关 b)采样信号特征 时间轴上离散，函数轴上连续，是一个离散的模拟信号。 (2)保持： 采样信号在进入A/D转换前，要在一定时间内保持不变，从而为A/D转换提供充分的时间，防止产生误差。 y *(t) t * * 3.2 常用传感器 3.3 检测系统的检测原理 3.4 检测信号的预处理 一、基本功能及分类 1、功能 对系统运行中所需的自身及外界环境参数与状态进行检测，并将其变换成系统可识别的电信号传递给信息处理单元。 2、分类 1）根据被检测物理量的性质 (a)运动学参数检测系统 (b)力学参数检测系统 (c)图像检测系统 (d)其它物理量检测系统 2）根据被检测信号的性质 (a)模拟信号检测系统 (b)数字信号检测系统 二、检测系统的基本特性 1、灵敏度与分辨率 2、精确度 3、频率响应特性 4、稳定性 5、线性特性 三、检测系统的检测方式 接触式检测 非接触式检测 在线检测 非在线检测 四、检测系统的组成 传感器 测量电路 输出单元 被测量 输出量 测量电路： 输出单元： 把传感器输出的变量变换成电压或电流信号，使之能在