傳感器與檢測技術(shù)基本概論(編輯修改稿)
2025-05-29 04:03 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和各種控制的 中樞環(huán)節(jié) ，其作用與功能和人的大腦相類似。現(xiàn)代檢測儀表、檢測系統(tǒng)中的信號處理模塊通常以各種型號的 單片機(jī)、微處理器 為核心來構(gòu)建，對高頻信號和復(fù)雜信號的處理有時需增加數(shù)據(jù)傳輸和運(yùn)算速度快、處理精度高的 DSP或直接采用工業(yè)控制計算機(jī)。 （ 5）信號顯示 通常人們都希望及時知道被測參量的瞬時值、累積值或其隨時間的變化情況；因此，各類檢測儀表和檢測系統(tǒng)在信號處理器計算出被測參量的當(dāng)前值后通常均需送各自的顯示器作實(shí)時顯示。顯示器是檢測系統(tǒng)與人聯(lián)系的主要環(huán)節(jié)之一，顯示器一般可分為 模擬式 、 數(shù)字式 和 屏幕式 三種。 （ 6）信號輸出 在許多情況下，檢測儀表和檢測系統(tǒng)在信號處理器計算出被測參量的瞬時值后 除送顯示器進(jìn)行實(shí)時顯示外 ，通常還需把測量值及時傳送給控制器或其它 執(zhí)行器 、 打印機(jī) 、 記錄儀 等，從而 構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng) 或?qū)崿F(xiàn)打印（記錄）輸出 。檢測儀表和檢測系統(tǒng)信號輸出通常為經(jīng) D/A變換和放大后的 4～ 20 mA的模擬電壓、開關(guān)量、脈寬調(diào)制 PWM、串行數(shù)字通信和并行數(shù)字輸出等多種形式，需根據(jù)測控系統(tǒng)的具體要求確定。 （ 7）輸入設(shè)備 輸入設(shè)備是操作人員和檢測儀表或檢測系統(tǒng)聯(lián)系的另一主要環(huán)節(jié)， 用于輸入設(shè)置參數(shù)、下達(dá)有關(guān)命令等。最常用的輸入設(shè)備是各種鍵盤、撥碼盤、條碼閱讀器等。最簡單的輸入設(shè)備是各種開關(guān)、按鈕。 檢測技術(shù)是儀器儀表的技術(shù)基礎(chǔ)。 三、檢測系統(tǒng)的作用 檢測技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)中起著極其重要的地位。 檢測是科學(xué)研究的基礎(chǔ)。 現(xiàn)在出現(xiàn)了“ 信息處理能力發(fā)達(dá)，檢測功能不足 ”的局面，新型傳感器有待進(jìn)一步發(fā)展。 四、檢測技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展 檢測方法的推進(jìn)。 檢測儀器與計算機(jī)技術(shù)的集成。 傳感器與檢測系統(tǒng)的基本特性 一、傳感器的數(shù)學(xué)模型概述 （參考 《 自控原理 》 的知識） 靜態(tài)模型 輸入信號不隨時間變化情況下，傳感器輸出量與輸入量之間的函數(shù)關(guān)系。一般可用 多項式 來表示。 動態(tài)模型 輸入信號為隨時間變化的量，傳感器輸出量與輸入量之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。一般可用 微分方程 或 傳遞函數(shù) 來表示。 測量儀表測量的量一般有兩種形式： ? 一種是穩(wěn)定的，不隨時間變化或變化及其緩慢，稱為 靜態(tài)信號 ； ? 一種是隨時間變化的，稱為 動態(tài)信號 。 因此，測量儀表的特性通常分為 靜態(tài)特性 和 動態(tài)特性 兩大類。 二、 檢測系統(tǒng)的靜態(tài)特性與性能指標(biāo) 靜態(tài)檢測是指測量時，檢測系統(tǒng)的輸入、輸出信號不隨時間變化或變化很緩慢。 靜態(tài)檢測時，系統(tǒng)所表現(xiàn)出的響應(yīng)特性稱為靜態(tài)響應(yīng)特性。 線性度（非線性誤差） 非線性誤差是 衡量實(shí)際特性偏離線性程度 的指標(biāo)，它取實(shí)際值與理論值之間的絕對誤差的最大值和儀表量程之比的百分?jǐn)?shù)。 00m a x 100??????SFLL y?線性度 儀器的量程 輸出與理論最大偏差 xyS???靈敏度 靈敏度指 輸出的增量與輸入的增量之比 ，即： 線性系統(tǒng) 的靈敏度 S為常數(shù)，即輸入輸出關(guān)系直線的斜率，斜率越大，其靈敏度就越高。 非線性系統(tǒng) 的靈敏度 S是變量，是輸入輸出關(guān)系曲線的斜率，輸入量不同，靈敏度就不同，通常用擬合直線的斜率表示系統(tǒng)的平均靈敏度。要注意靈敏度越高，就越容易受外界干擾的影響，系統(tǒng)的穩(wěn)定性就越差，測量范圍相應(yīng)就越小。 重復(fù)性 重復(fù)性表示檢測系統(tǒng)在輸入量 按同一方向做全程多次測量時，所得的特性曲線不一致性的程度。 %1 0 0m a x ????FSx YE 遲滯（變差、回程誤差） 遲滯特性表示檢測系統(tǒng)在 正 (輸入量增大 )、反（輸入量減?。┬谐讨休敵鲚斎肭€不重合的現(xiàn)象稱為遲滯 。 ? ? %100/m a x ??? FSHH y?式中 △ Hmax—正反行程間輸出的最大差值 。 遲滯特性如圖所示，它一般是由實(shí)驗方法測得。遲滯誤差一般以 滿量程 輸出的百分?jǐn)?shù)表示 ,即 0 y x ⊿ Hmax yFS 遲滯特性 精確度（精度） 相關(guān)的概念： a. 精密度 ：測量儀表輸出值的 分散性 ，是 隨機(jī)誤差 大小的標(biāo)志。 b. 正確度 ：它說明儀表輸出值 與真值的偏離程度 ，是 系統(tǒng)誤差 大小的標(biāo)志。 c. 精確度 ：它是精密度和準(zhǔn)確度兩者的總和，精確度高 表示 精密度準(zhǔn)確度都比較高 。 以射擊為例，加深對三個概念的理解。 (a)準(zhǔn)確度高，精密度低；
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