傳感器與檢測技術(shù)基礎(chǔ)-第14章-參數(shù)檢測教材

1、第14章參數(shù)檢測14.1 概述概述n14.1.1 檢測技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位和作用檢測技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位和作用n測量科學(xué)已成為現(xiàn)代化生產(chǎn)的五大支柱之一，測量科學(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)和國民經(jīng)濟(jì)的一項(xiàng)重要技術(shù)基礎(chǔ)，它對促進(jìn)生產(chǎn)力發(fā)展與社會進(jìn)步起到舉基礎(chǔ)，它對促進(jìn)生產(chǎn)力發(fā)展與社會進(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)容的傳感器與檢測技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為一門完整的技術(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)檢測的基本概念參數(shù)檢測的基本概念n測量：以確定被

2、檢測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，對被測對象的信息進(jìn)行提取、轉(zhuǎn)換以及處理，獲得定性或定量結(jié)果的過程 n測量通常包括兩個(gè)過程：一是轉(zhuǎn)換過程；二是比較過程測量結(jié)果n經(jīng)測量過程所獲得的被測量的量值稱為測量結(jié)果n測量結(jié)果有多種表示方式，如數(shù)值、曲線或圖形等n測量結(jié)果應(yīng)包括兩個(gè)部分：比值和測量單位 測量方法的分類測量方法的分類 n測量方法就是將被測量與標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較，從而得出比值的方法 n根據(jù)測量方式的不同可分為：直接測量、間接測量和組合測量 n根據(jù)測量方法的不同可分為：偏差式測量、零位式測量和微差式測量 n根據(jù)測量精度要求的不同可分為：等精度測量和非等精度測量 n根據(jù)被

3、測量變化的快慢可分為：靜態(tài)測量和動(dòng)態(tài)測量 n根據(jù)測量敏感元件是否與被測介質(zhì)接觸可分為：接觸式測量和非接觸式測量 測量系統(tǒng)測量系統(tǒng) 被測對象數(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)傳感器被測量測量結(jié)果測量系統(tǒng)的類型n開環(huán)測量系統(tǒng)n閉環(huán)測量系統(tǒng)被測對象顯示放大傳感、變送x1x2x2knk1ky反饋fxx.14.1.3 工業(yè)檢測的主要內(nèi)容工業(yè)檢測的主要內(nèi)容14.2參數(shù)測量的一般方法 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 過程參數(shù)檢測過程參數(shù)檢測（1）溫度檢測）溫度檢測（2）壓力檢測）壓力檢測（3）流量檢測）流量檢測n速度式流量檢測方法：通過測量流體在管路內(nèi)已知截面

4、積流過的流速大小來實(shí)現(xiàn)流量的測量 n容積式流量測量法：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)來測量流體的流量的 n質(zhì)量式流量檢測方法有兩種，一種是根據(jù)質(zhì)量流量與體積流量的關(guān)系，測出體積流量再乘被測流體的密度的間接質(zhì)量流量檢測；另一種是直接測量流體質(zhì)量流量的方法（4）物位檢測）物位檢測n直讀式：它根據(jù)流體的連通性原理來測量液位；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）的原理來測量液位。n差壓式：它根據(jù)液柱或物料堆積高度變化對某點(diǎn)上產(chǎn)生的靜（差）壓力的變化的原理測量物位。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、原理來測量物位，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測量物位。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測量物位，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）成分分析與物性檢測 n成分分析一般針對氣體組成及含量n物性檢測則針對液體的濃度及空間的濕度 氣體成分檢測 濃度的檢測 n電導(dǎo)法是進(jìn)行液體濃度測量的一種常用方法，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)電率的原理來進(jìn)行測量的n對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量，對中等濃度測量不太適合。濕度的檢測 14.2.2 機(jī)械量參數(shù)檢測機(jī)械量參數(shù)檢測n位移檢測位移檢測 n模擬式測量：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)的測量電路結(jié)合在一起，即組成工程中常用的測量儀器和儀表，如電阻式位移計(jì)、電感測微儀、電容測微儀、電容液位計(jì)等n數(shù)字式測量：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)測量儀等設(shè)備中，將直線位移或角位移轉(zhuǎn)換為數(shù)字脈沖信號輸出的測量方法。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)速檢測轉(zhuǎn)速檢測 速度檢測速度檢測 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)測量速度n多普勒效應(yīng)測速度振動(dòng)檢測振動(dòng)檢測 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 厚度檢測厚度檢測 n厚度檢測屬于長度測量，很多情況下可以用測長度或測位移的方法或技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，如直接利用厚度參數(shù)來調(diào)制傳感器的輸出信號，這是測絕對厚度，如低頻透射式電渦流測厚法、超聲波測厚法、微波測厚法、核輻射測厚法等n另一類測厚方法是相對測厚，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量金屬板厚度的方法。14.2.3 其它參數(shù)檢測其它參數(shù)檢測n化學(xué)量檢測 n化學(xué)量檢測就是檢測儀器或設(shè)備按一定的化學(xué)規(guī)律或效應(yīng)對被測量進(jìn)行檢測，如化學(xué)反應(yīng)原理等。n生物量