2010智能儀表與自動(dòng)測(cè)試術(shù)

1、第1章檢測(cè)技術(shù)基礎(chǔ) 1 綜述1.1 自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及其發(fā)展 1.1.1 檢測(cè)技術(shù)及其與自動(dòng)化科學(xué)技術(shù)的關(guān)系 （1）準(zhǔn)確獲得表征所描述被控對(duì)象特征的定量信息 （2）檢測(cè)技術(shù)達(dá)到的水平愈高，則科學(xué)技術(shù)成就愈為深廣 （3）檢測(cè)技術(shù)是自動(dòng)化系統(tǒng)中不可缺少的組成部分 121.1.3 自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)的新進(jìn)展(1) 檢測(cè)理論的發(fā)展(2) 測(cè)量信息數(shù)字化(3) 多參數(shù)綜合檢測(cè)、多傳感器綜合應(yīng)用 (4) 故障檢測(cè)與診斷技術(shù)32 測(cè)量方法及檢測(cè)裝置的基本性能 2.1.1 測(cè)量的 概念 對(duì)被測(cè)的量取得定性或定量信息的認(rèn)識(shí)過(guò)程 2.1.2 測(cè)量基本方程式 2.2 測(cè)量的基本方法 靜態(tài)測(cè)量與動(dòng)態(tài)測(cè)量；直接測(cè)量和間接測(cè)量；偏

2、差式測(cè)量、零位式測(cè)量和微差式測(cè)量 42.2.1 直接測(cè)量和間接測(cè)量 （1）直接測(cè)量 儀表標(biāo)定好，對(duì)某個(gè)未知量進(jìn)行測(cè)量，直接讀出測(cè)量值 （2）間接測(cè)量 確定被測(cè)量的函數(shù)關(guān)系，用標(biāo)定好的儀器測(cè)量函數(shù)關(guān)系式中的有關(guān)量，代入函數(shù)關(guān)系式計(jì)算得到被測(cè)數(shù).如：52.2.2 偏差式測(cè)量、零位式測(cè)量及微差式測(cè)量 （1） 偏差式測(cè)量 以儀表指針的偏移量表示被測(cè)量值的測(cè)量方法 （2）零位式測(cè)量 測(cè)量結(jié)束后，用指零儀表的零位指示來(lái)檢測(cè)該系統(tǒng)的平衡狀態(tài)而在檢測(cè)過(guò)程中是通過(guò)改變可知的基準(zhǔn)量與被測(cè)量達(dá)到平衡狀態(tài)，從而決定檢測(cè)量的值 （3）微差式測(cè)量 將檢測(cè)量與它的量值只有微小差別的已知量相比較，并測(cè)出這兩個(gè)量值間的差值，以

3、確定檢測(cè)量 672.3 檢測(cè)裝置的基本性能 2.3.1 精度 （1）精密度 在相同條件下，對(duì)同一個(gè)量進(jìn)行重復(fù)測(cè)量時(shí)這些測(cè)量值之間的相互接近程度（2）準(zhǔn)確度 表示測(cè)量?jī)x器指示值對(duì)真值的偏離程度（3）精確度（簡(jiǎn)稱精度) 是精密度和準(zhǔn)確度的綜合反映 82.3.2 穩(wěn)定性能 在一定條件下，保持輸入信號(hào)不變，輸出信號(hào)隨時(shí)間或環(huán)境溫度的緩慢變化，稱為漂移。隨時(shí)間的漂移稱為時(shí)漂，隨環(huán)境溫度的漂移稱之為溫漂。 9第2章 傳感器技術(shù) 4 傳感器總體概述41 傳感器的定義及其重要性 定義 將被測(cè)參數(shù)(機(jī)械、物理、化學(xué)、壓力、溫度等非電量)轉(zhuǎn)換成可以直接測(cè)量的信號(hào) 重要性“阿波羅10”運(yùn)載火箭部分，傳感器共有 20

4、77個(gè)宇宙飛船部分共有各種傳感器 1218個(gè) 數(shù)控占世界上傳感器總需求量的347，交通工具制造業(yè)占14 10傳感器和智能傳感器的差別與聯(lián)系 116 電感式傳感器及流量檢測(cè)計(jì) 把被測(cè)的非電量(位移、壓力、應(yīng)變、振動(dòng)、流量等)轉(zhuǎn)換成自感或互感的變化，再通過(guò)檢測(cè)電路轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出 主要優(yōu)點(diǎn)：(1) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、堅(jiān)固耐用、使用方便、對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力較強(qiáng)；(2) 輸出功率比較大，般具有0.15Vmm的電壓靈敏度(3) 測(cè)量精度較高，輸出線性可達(dá)0.1。電感式傳感器的缺點(diǎn)：(1) 頻率響應(yīng)較低，不宜于快速檢測(cè)；(2) 分辨率與測(cè)量范圍有關(guān)，若測(cè)量范圍大，則分辨率低。1261 自感式傳感器6.1.

5、1 簡(jiǎn)單自感傳感器 在鐵芯與銜鐵之間為空氣隙，其厚度為由于銜鐵與被測(cè)物相連、所以被測(cè)物的位移通過(guò)此銜鐵引起空氣隙變化，從而改變氣隙磁阻，使線圈電感值發(fā)生變化 13電感傳感器的基本待性公式 變氣隙長(zhǎng)度用于測(cè)量位移，變氣隙截面用于測(cè)量角位移 傳感器靈敏度K14156.1.2差動(dòng)自感傳感器基本測(cè)量電路及工作原理 16 差動(dòng)自感傳感器的輸出特性及靈敏度 輸出特性 靈敏度品質(zhì)因素Q 17線性度 18.帶相敏檢波的橋式測(cè)量電路 19203.2.3 信號(hào)變換器213.3 AD、DA轉(zhuǎn)換技術(shù) 3.3.1 模擬量輸入通道 A/D轉(zhuǎn)換器 分辨率與量化誤差 轉(zhuǎn)換精度 轉(zhuǎn)換速率 滿刻度范圍 22A/D轉(zhuǎn)換器的量化誤差

6、23A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度243.3.2 模擬量輸出通道1、 R-2R梯形網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器原理25D/A轉(zhuǎn)換器原理 262、 D/A轉(zhuǎn)換器尖峰誤差及消峰原理273、 D/A轉(zhuǎn)換器單極性輸出電路284、 D/A轉(zhuǎn)換器雙極性輸出電路295、 D/A轉(zhuǎn)換器與微機(jī)接口DAC0832內(nèi)部原理框圖30DAC0832單緩沖接口電路31DAC0832雙緩沖接口電路32DAC1208與8031單片機(jī)接口電路示意圖33D/A轉(zhuǎn)換器應(yīng)用舉例一、鋸齒波的產(chǎn)生 MOV DPTR,#0FEFFH MOV A,#00HLOOP: MOVX DPTR,A INC A MOV R0,#DATA DJNZ R0,$ SJMP L

7、OOP34連續(xù)鋸齒波形圖353.4 傳感器數(shù)據(jù)采集技術(shù) 3.4 .1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)36數(shù)據(jù)采集裝置的功能及流程 373.4.2 模擬多路開(kāi)關(guān)及接口CD4051內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖38CD4051多路開(kāi)關(guān)組成的16路模擬開(kāi)關(guān)原理圖393.4.3 模擬信號(hào)的采樣與保存 采樣、保持電路的質(zhì)量是通過(guò)下述技術(shù)指標(biāo)來(lái)反映： 孔徑時(shí)間（tAP） 指發(fā)出保持指令到開(kāi)關(guān)真正打開(kāi)所需要的時(shí)間。 捕捉時(shí)間（tAC） 指從開(kāi)始采樣保持器輸出達(dá)到當(dāng)前輸入信號(hào)的值所需要的時(shí)間 保持電壓的下降 保持電容的漏電流和其他雜散漏電流而引起的保持電壓的下降，其值一般在0.1v/s1v/s。 饋通（送） 指在保持期間由于輸入信號(hào)電壓變化而引起

8、輸出電壓變化的程度，其值一般在0.01%0.001% 電壓增益精度 指當(dāng)環(huán)境和電源變化時(shí)，電壓增益可以保持的精度。40采樣/保持(S/H)電路41LF198/298/398的原理框圖42兩級(jí)采樣/保持電路原理433.4.4 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例 設(shè)計(jì)一個(gè)能對(duì)八路模擬信號(hào)（變化頻率100 Hz）進(jìn)行連續(xù)巡回檢測(cè)的系統(tǒng)，要求電壓范圍0V10V,分辨率為5mV(0.05%)，通道誤差小于0.1%，采樣間隔為1s，同時(shí)，為了增強(qiáng)抗干擾能力，還要求能對(duì)采樣信號(hào)進(jìn)行數(shù)字濾波處理。A/D轉(zhuǎn)換器選用轉(zhuǎn)換速度較快的AD574。AD574的分辨率（0.025%）轉(zhuǎn)換誤差（0.05%），轉(zhuǎn)換時(shí)間（25s）.多路模擬開(kāi)關(guān)選用CD4051。44八路自動(dòng)巡回檢測(cè)系統(tǒng)電路原理圖45自動(dòng)巡回檢測(cè)系統(tǒng)采樣子程序