机电一体化技术--检测系统设计.ppt

(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)采样/保持电路 二、数字信号的预处理 数字滤波 （1）模拟电路 ui uo R C i （2）频率特性 ui uo R C i 传递函数 机电一体化检测系统 1 检测系统的功能及特性 2 常用传感器 3 检测系统的检测原理 4 检测信号的预处理 检测系统的功能及特性 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 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。 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，使之能在输出单元的指示仪上指示或记录仪上记录；或者能够作为控制系统的检测或反馈信号。 指示仪、记录仪、累加器、报警器、数据处理电路等。 1）体积小、重量轻，对整机的适应性好。 2）精度和灵敏度高、响应快、稳定性好、信噪比高。 3）安全可靠、寿命长。 4）便于与计算机连接。 5）不易受被测的影响，也不影响外部环境。 6）对环境条件适应能力强。 7）现场处理简单，操作性能好，价格便宜。 机电一体化系统对检测传感器的基本要求 第二节 常用传感器 一、传感器的选用原则 表示传感器在被测量处于稳定状态时的输出输入关系 希望输出与输入具有确定的对应关系，且呈线性关系。 1）静特性参数的选用 y-输出量 x-输入量 a0-零输出 a1-理论灵敏度 a2、…、an-非线性项的待定系数 理想状态下a0、a2、…、an均为零。 a)线性度 最大非线性误差 非线性误差或线性度 满量程输出 理想特性 实际特性 x ΔHmax Y 线性度反映了被测值处于稳定状态时，传感器输出与输入之间的关系曲线对拟合直线的接近程度。 选用原则： 选用线性度小的为宜。 传感器输出的变化量与引起该变化量的输入变化量之比即为其静态灵敏度。 表征传感器对输入量变化的反应能力。 （b）灵敏度 线性传感器 非线性传感器 传感器的灵敏度 选用原则： 在量程范围内，传感器的灵敏度越高越好，但要注意外界噪声的影响。 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。 —正反行程间输出的最大差值。 (c)迟滞 x ΔHmax Y 磁性材料的磁滞，结构材料受力变形的滞后、摩擦等是产生迟滞误差（回程误差）的原因。 选用原则： 迟滞误差越小越好。 x Y (d)重复性 传感器在输入按同一方向连续多次变动时所得特性曲线不一致的程度。 正行程的最大重复性偏差 反行程的最大重复性偏差 取较大者为 x ΔRmax1 ΔRmax2 y 反映了传感器的离散性。 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。 2）动特性 测量交变信号时，传感器在其所测频率范围内，保持信号不失真的测量特性。 在信号的所测频率范围内，要求传感器的幅频特性是平直的，而要求相频特性是线性的或是不变的。 第三节 检测系统的检测原理 模拟信号的检测 传感器 测量 电路 放大器 解调器 滤波器 转换 电路 接口 电路 振荡器 1、基本测量电路 把传感器感应到的非电量参数转换为电量参数。 (1) 调频电路 当被测信号为零时，△C=0，振荡器有一个固有振荡频率f0 当被测信号不为零时，△c≠0，此时频率为 具有较高的灵敏度，可测至0.01μm级位移变