傳感器與檢測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)-第14章-參數(shù)檢測(cè)

1、第14章參數(shù)檢測(cè)14.1 概述概述n14.1.1 檢測(cè)技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位和作用檢測(cè)技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位和作用n測(cè)量科學(xué)已成為現(xiàn)代化生產(chǎn)的五大支柱之一，測(cè)量科學(xué)已成為現(xiàn)代化生產(chǎn)的五大支柱之一，也是整個(gè)科學(xué)技術(shù)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的一項(xiàng)重要技術(shù)也是整個(gè)科學(xué)技術(shù)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的一項(xiàng)重要技術(shù)基礎(chǔ)，它對(duì)促進(jìn)生產(chǎn)力發(fā)展與社會(huì)進(jìn)步起到舉基礎(chǔ)，它對(duì)促進(jìn)生產(chǎn)力發(fā)展與社會(huì)進(jìn)步起到舉足輕重的作用足輕重的作用 n以信息的獲取、轉(zhuǎn)換、顯示和處理為主要內(nèi)容的傳感器與檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為一門(mén)完整的技術(shù)學(xué)科，在促進(jìn)生產(chǎn)力發(fā)展和科技、社會(huì)進(jìn)步的廣闊領(lǐng)域內(nèi)發(fā)揮著重要作用 14.1.2 參數(shù)檢測(cè)的基本概念參數(shù)檢測(cè)的基本概念n測(cè)量：以確定被

2、檢測(cè)值為目的的一系列操作，即利用物質(zhì)的物理的、化學(xué)的或生物的特性，對(duì)被測(cè)對(duì)象的信息進(jìn)行提取、轉(zhuǎn)換以及處理，獲得定性或定量結(jié)果的過(guò)程 n測(cè)量通常包括兩個(gè)過(guò)程：一是轉(zhuǎn)換過(guò)程；二是比較過(guò)程測(cè)量結(jié)果n經(jīng)測(cè)量過(guò)程所獲得的被測(cè)量的量值稱(chēng)為測(cè)量結(jié)果n測(cè)量結(jié)果有多種表示方式，如數(shù)值、曲線或圖形等n測(cè)量結(jié)果應(yīng)包括兩個(gè)部分：比值和測(cè)量單位 測(cè)量方法的分類(lèi)測(cè)量方法的分類(lèi) n測(cè)量方法就是將被測(cè)量與標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較，從而得出比值的方法 n根據(jù)測(cè)量方式的不同可分為：直接測(cè)量、間接測(cè)量和組合測(cè)量 n根據(jù)測(cè)量方法的不同可分為：偏差式測(cè)量、零位式測(cè)量和微差式測(cè)量 n根據(jù)測(cè)量精度要求的不同可分為：等精度測(cè)量和非等精度測(cè)量 n根據(jù)被

3、測(cè)量變化的快慢可分為：靜態(tài)測(cè)量和動(dòng)態(tài)測(cè)量 n根據(jù)測(cè)量敏感元件是否與被測(cè)介質(zhì)接觸可分為：接觸式測(cè)量和非接觸式測(cè)量 測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量系統(tǒng) 被測(cè)對(duì)象數(shù)據(jù)傳輸環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)顯示環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)傳感器被測(cè)量測(cè)量結(jié)果測(cè)量系統(tǒng)的類(lèi)型n開(kāi)環(huán)測(cè)量系統(tǒng)n閉環(huán)測(cè)量系統(tǒng)被測(cè)對(duì)象顯示放大傳感、變送x1x2x2knk1ky反饋fxx.14.1.3 工業(yè)檢測(cè)的主要內(nèi)容工業(yè)檢測(cè)的主要內(nèi)容14.2參數(shù)測(cè)量的一般方法 n力學(xué)法n熱學(xué)法n電學(xué)法n聲學(xué)法n光學(xué)法n磁學(xué)法n射線法n生物法14.2.1 過(guò)程參數(shù)檢測(cè)過(guò)程參數(shù)檢測(cè)（1）溫度檢測(cè)）溫度檢測(cè)（2）壓力檢測(cè)）壓力檢測(cè)（3）流量檢測(cè)）流量檢測(cè)n速度式流量檢測(cè)方法：通過(guò)測(cè)量流體在管路內(nèi)已知截面

4、積流過(guò)的流速大小來(lái)實(shí)現(xiàn)流量的測(cè)量 n容積式流量測(cè)量法：根據(jù)已知容積的容室在單位時(shí)間內(nèi)所排出流體的次數(shù)來(lái)測(cè)量流體的流量的 n質(zhì)量式流量檢測(cè)方法有兩種，一種是根據(jù)質(zhì)量流量與體積流量的關(guān)系，測(cè)出體積流量再乘被測(cè)流體的密度的間接質(zhì)量流量檢測(cè)；另一種是直接測(cè)量流體質(zhì)量流量的方法（4）物位檢測(cè)）物位檢測(cè)n直讀式：它根據(jù)流體的連通性原理來(lái)測(cè)量液位；n浮力式：它根據(jù)浮子高度隨液位高低而改變（恒浮力式）或液體對(duì)沉浸在其中的浮筒的浮力隨液位高度變化而變化（變浮力式）的原理來(lái)測(cè)量液位。n差壓式：它根據(jù)液柱或物料堆積高度變化對(duì)某點(diǎn)上產(chǎn)生的靜（差）壓力的變化的原理測(cè)量物位。n電學(xué)式：它根據(jù)把物位變化轉(zhuǎn)換成各種電量變化的

5、原理來(lái)測(cè)量物位，如電容式液位傳感器。n核輻射式：它根據(jù)同位素射線的核輻射透過(guò)物料時(shí)，其強(qiáng)度隨物質(zhì)層的厚度變化而變化的原理來(lái)測(cè)量物位。n聲學(xué)式：它根據(jù)物位變化引起聲阻抗和反射距離變化來(lái)測(cè)量物位，如超聲波物位傳感器。n其它形式：其它形式的物位傳感器有微波式、超聲波式、激光式、射流式、光纖式等。（5）成分分析與物性檢測(cè)）成分分析與物性檢測(cè) n成分分析一般針對(duì)氣體組成及含量n物性檢測(cè)則針對(duì)液體的濃度及空間的濕度 氣體成分檢測(cè) 濃度的檢測(cè) n電導(dǎo)法是進(jìn)行液體濃度測(cè)量的一種常用方法，它是基于電解質(zhì)溶液的成分以及濃度的不同可引起不同的導(dǎo)電率的原理來(lái)進(jìn)行測(cè)量的n對(duì)于一種確定成分的電解質(zhì)溶液，其電導(dǎo)率跟濃度的關(guān)

6、系是：在低濃度區(qū)域，隨濃度的增大，溶液的電導(dǎo)率也增大，兩者近似為線性關(guān)系；在高濃度區(qū)域，隨濃度的增大，溶液的電導(dǎo)率減小，兩者也近似成線性關(guān)系n電導(dǎo)法較適合于低濃度或高濃度的測(cè)量，對(duì)中等濃度測(cè)量不太適合。濕度的檢測(cè) 14.2.2 機(jī)械量參數(shù)檢測(cè)機(jī)械量參數(shù)檢測(cè)n位移檢測(cè)位移檢測(cè) n模擬式測(cè)量：常用的傳感器有電阻式傳感器、電感式傳感器、電容式傳感器、電渦流式傳感器、光電式傳感器及光導(dǎo)纖維傳感器、超聲波傳感器、激光及輻射式傳感器、薄膜傳感器等。將上述傳感器與相應(yīng)的測(cè)量電路結(jié)合在一起，即組成工程中常用的測(cè)量?jī)x器和儀表，如電阻式位移計(jì)、電感測(cè)微儀、電容測(cè)微儀、電容液位計(jì)等n數(shù)字式測(cè)量：主要是指在精密數(shù)控裝

7、置如數(shù)控機(jī)床和三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x等設(shè)備中，將直線位移或角位移轉(zhuǎn)換為數(shù)字脈沖信號(hào)輸出的測(cè)量方法。常用的轉(zhuǎn)換裝置有感應(yīng)同步器、旋轉(zhuǎn)變壓器、磁尺、光柵和各種脈沖編碼器等 轉(zhuǎn)速檢測(cè)轉(zhuǎn)速檢測(cè) 速度檢測(cè)速度檢測(cè) n定義法n加速度積分法或位移微分法n利用物理參數(shù)測(cè)量速度n多普勒效應(yīng)測(cè)速度振動(dòng)檢測(cè)振動(dòng)檢測(cè) n差動(dòng)變壓器法n電渦流法n應(yīng)變片法n壓電效應(yīng)法 厚度檢測(cè)厚度檢測(cè) n厚度檢測(cè)屬于長(zhǎng)度測(cè)量，很多情況下可以用測(cè)長(zhǎng)度或測(cè)位移的方法或技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，如直接利用厚度參數(shù)來(lái)調(diào)制傳感器的輸出信號(hào)，這是測(cè)絕對(duì)厚度，如低頻透射式電渦流測(cè)厚法、超聲波測(cè)厚法、微波測(cè)厚法、核輻射測(cè)厚法等n另一類(lèi)測(cè)厚方法是相對(duì)測(cè)厚，采用如極距變化型電容傳感器，或利用高頻反射式渦流傳感器測(cè)量金屬板厚度的方法。14.2.3 其它參數(shù)檢測(cè)其它參數(shù)檢測(cè)n化學(xué)量檢測(cè) n化學(xué)量檢測(cè)就是檢測(cè)儀器或設(shè)備按一定的化學(xué)規(guī)律或效應(yīng)對(duì)被測(cè)量進(jìn)行檢測(cè)，如化學(xué)反應(yīng)原理等。n生物量檢