第6章電氣測(cè)量與檢測(cè)

電氣丈量與檢測(cè)第六章1第一節(jié)儀器儀表的技術(shù)進(jìn)展第二節(jié)傳感器第三節(jié)執(zhí)行器第四節(jié)虛擬儀器第五節(jié)智能儀器儀表第六節(jié)多傳感器數(shù)據(jù)交融技術(shù)2第一節(jié)儀器儀表的技術(shù)進(jìn)展儀器儀表分類儀器儀表的開展3傳感器的位置和作用1．傳感器技術(shù)是信息技術(shù)的根底與支柱①信息采集②信息傳輸③信息處置

第二節(jié)傳感器第二節(jié)傳感器42．傳感器技術(shù)曾經(jīng)廣泛運(yùn)用于各個(gè)學(xué)科領(lǐng)域

第二節(jié)傳感器5工、農(nóng)業(yè)自動(dòng)化化運(yùn)用領(lǐng)域第二節(jié)傳感器6航天技術(shù)軍事領(lǐng)域運(yùn)用領(lǐng)域第二節(jié)傳感器7機(jī)器人技術(shù)資源開發(fā)運(yùn)用領(lǐng)域第二節(jié)傳感器8環(huán)境監(jiān)測(cè)海洋探測(cè)平安捍衛(wèi)運(yùn)用領(lǐng)域第二節(jié)傳感器9醫(yī)療診斷交通運(yùn)輸家用電器運(yùn)用領(lǐng)域第二節(jié)傳感器10傳感器的定義及構(gòu)成被測(cè)信息敏感元件轉(zhuǎn)換元件輔助電路信號(hào)調(diào)理電路輸出信息傳感器構(gòu)成框圖傳感器(Transducer/Sensor)的定義傳感器的組成部分第二節(jié)傳感器11傳感器的分類傳感器的輸入、輸出特性作圖法求靈敏度過(guò)程第二節(jié)傳感器12壓力傳感器壓力傳感器的開展歷史壓力傳感器的開展趨勢(shì)

第二節(jié)傳感器13壓力丈量的實(shí)際根底簡(jiǎn)述壓力的定義氣體和液體的壓力壓力的單位壓力的方式第二節(jié)傳感器14敏感元件和轉(zhuǎn)換元件

壓

力

作

用

膜片形變〔應(yīng)變〕

應(yīng)變片電阻改動(dòng)

敏感元件轉(zhuǎn)換元件A、根本丈量原理第二節(jié)傳感器15壓力傳感器構(gòu)造表示圖惠斯頓電橋第二節(jié)傳感器16常用Ⅲ型兩線制壓力變送器電原理圖

第二節(jié)傳感器17

(a)絕對(duì)壓力丈量(b)表壓力丈量(c)差壓丈量B、壓力傳感器三種丈量方式的構(gòu)造第二節(jié)傳感器18C、各種壓力傳感器第二節(jié)傳感器19溫度傳感器溫度丈量的根本概念溫度丈量的根本概念溫標(biāo)溫度傳感器的分類第二節(jié)傳感器20A、根本丈量原理熱電效應(yīng)

鎧裝熱電偶熱電偶原理圖EAB〔T，T0〕=fAB〔Δt〕第二節(jié)傳感器21幾種常用熱電偶的熱電極分度號(hào)正極（Grade）負(fù)極（Grade）N鎳鉻硅（Ni-Cr-Si）鎳硅（Ni-Si）K鎳鉻（Ni-Cr）鎳鉻（鋁）（Ni-Cr

（AI））E鎳鉻

（Ni-Cr）銅鎳（康銅）（Cu-Ni（Constantan））J鐵（Fe）銅鎳（康銅）（Cu-Ni（Constantan））T銅（Cu）銅鎳(康銅)（Cu-Ni(Constantan)）S鉑銠（Pt（Rh10））鉑（Pt）R鉑銠（Pt（Rh13））鉑（Pt）B鉑銠（Pt（Rh30））鉑（Pt（Rh10））第二節(jié)傳感器22測(cè)溫?zé)犭娮鑲鞲衅鳠崦綦娮璨牧蠝囟?t/℃)電阻率ρ/(10-8Ωm)電阻溫度系數(shù)α0/℃-1銀201.5860.0038(20℃)銅201.6780.00393(20℃)金202.400.00324(20℃)鎳206.840.0069(0~100℃)鉑2010.60.00324(0~100℃)第二節(jié)傳感器23利用熱敏電阻丈量溫度的典型電路B、常用溫度丈量接口電路第二節(jié)傳感器24利用熱電偶丈量溫度的典型電路第二節(jié)傳感器25在線式紅外測(cè)溫儀熱敏電阻C、溫度丈量傳感器紅外體溫儀空調(diào)溫度傳感器微小的溫度傳感器鎧裝熱電偶熱電阻第二節(jié)傳感器26信號(hào)調(diào)理電路的作用較高的精度噪聲抑制/隔離系統(tǒng)靈敏性/自診斷性降低本錢第二節(jié)傳感器27濕度傳感器濕度的危害濕敏電阻的原理干濕球濕度計(jì)丈量相對(duì)濕度的原理濕度對(duì)儀器影響表示圖干濕球濕度計(jì)原理圖第二節(jié)傳感器28物位傳感器超聲波檢測(cè)技術(shù)丈量原理特點(diǎn)適用范圍第二節(jié)傳感器29第二節(jié)傳感器30超聲波物體檢測(cè)器電路板和探頭B、實(shí)踐運(yùn)用電路第二節(jié)傳感器31測(cè)厚儀物位檢測(cè)儀無(wú)損探測(cè)測(cè)距儀液位儀B超接近開關(guān)C、各種運(yùn)用第二節(jié)傳感器32雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)時(shí)域發(fā)射技術(shù)第二節(jié)傳感器33調(diào)頻延續(xù)波技術(shù)頻率控制回路原理方框圖FMCW雷達(dá)丈量原理圖第二節(jié)傳感器34流量傳感器流量丈量方法節(jié)流安裝文丘里噴嘴在管道中的位置第二節(jié)傳感器35浮子流量計(jì)浮子流量計(jì)圖3金屬管浮子流量計(jì)構(gòu)造1-轉(zhuǎn)換部分；2-傳感器部分；3-導(dǎo)桿；4-浮子；5-錐形管部分；第二節(jié)傳感器36浮子流量計(jì)任務(wù)原理浮子流量計(jì)任務(wù)原理1-錐形管2-浮子3-流通環(huán)隙第二節(jié)傳感器37橢圓齒輪番量計(jì)任務(wù)原理容積式流量計(jì)的任務(wù)原理第二節(jié)傳感器38構(gòu)造圖齒輪番量計(jì)第二節(jié)傳感器39渦輪番量計(jì)第二節(jié)傳感器40內(nèi)部構(gòu)造渦輪番量計(jì)第二節(jié)傳感器41超聲波流量計(jì)丈量原理丈量流量原理分類超聲波流量計(jì)第二節(jié)傳感器42時(shí)間差法丈量流量原理第二節(jié)傳感器43頻率差法丈量流量原理圖a〕異側(cè)b〕同側(cè)第二節(jié)傳感器44光纖傳感器流量計(jì)光纖傳感器檢測(cè)透明的有色物體第二節(jié)傳感器45電磁流量計(jì)丈量原理電磁流量計(jì)第二節(jié)傳感器46其它常用的流量計(jì)渦街流量計(jì)差壓式流量計(jì)明渠流量?jī)x刮板流量計(jì)第二節(jié)傳感器47電磁傳感器磁傳感器是最古老的傳感器，指南針是磁傳感器的最早的一種運(yùn)用。磁旋轉(zhuǎn)傳感器主要組成部分。第二節(jié)傳感器48一款電磁傳感器的外形電磁接近開關(guān)指南針第二節(jié)傳感器49霍爾轉(zhuǎn)速表霍爾轉(zhuǎn)速表原理a)齒未對(duì)準(zhǔn)霍爾元件時(shí)磁力線分散的情況b)齒對(duì)準(zhǔn)霍爾元件時(shí)磁力線集中的情況第二節(jié)傳感器50接近開關(guān)常用的接近開關(guān)分類接近開關(guān)的特點(diǎn)接近開關(guān)的主要性能目的第二節(jié)傳感器51電渦流接近開關(guān)原理框圖第二節(jié)傳感器52電磁傳感器的運(yùn)用〔一〕第二節(jié)傳感器53電磁傳感器的運(yùn)用〔二〕第二節(jié)傳感器54磁光效應(yīng)傳感器的原理

光電效應(yīng)

外光電效應(yīng)磁光效應(yīng)傳感器第二節(jié)傳感器55磁光效應(yīng)傳感器的構(gòu)造第二節(jié)傳感器56常用磁光傳感器光敏晶體管內(nèi)部構(gòu)造a)

內(nèi)部組成b)管芯構(gòu)造c〕構(gòu)造簡(jiǎn)化圖1－集電極引腳2－管芯3－外殼4－玻璃聚光鏡5－發(fā)射極引腳6－N+襯底7－N型集電區(qū)8－SiO2維護(hù)圈9－集電結(jié)10－P型基區(qū)11－N型發(fā)射區(qū)12－發(fā)射結(jié)第二節(jié)傳感器57〔8〕激光傳感器激光智能感測(cè)器是激光學(xué)領(lǐng)域地最新成果，采用功率平安可靠且缺乏以引爆任何油晶介質(zhì)的激光作為探測(cè)光源，運(yùn)用國(guó)際先進(jìn)的激光傳感技術(shù)而可廣泛適用于石油、化工、冶金、鍋爐等行業(yè)、領(lǐng)域的一種新型的非接觸式智能丈量?jī)x表。它徹底處理了以前所運(yùn)用的各種液位監(jiān)測(cè)儀表之缺乏，不受介質(zhì)溫度、密度、壓力等物理、化學(xué)性質(zhì)的影響，可以丈量本產(chǎn)晶溫度范圍內(nèi)的一切的液體介質(zhì)液位，其輸出的數(shù)字信號(hào)可直接進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)。第二節(jié)傳感器58激光傳感器丈量原理圖激光傳感器第二節(jié)傳感器59電量變送器電量變送器的用途、分類霍爾元件的原理第二節(jié)傳感器60B、運(yùn)用UZJG型激光智能液位感測(cè)器

區(qū)域檢測(cè)傳感器能穩(wěn)定且高精度地檢測(cè)檢測(cè)光亮背景前的瓶子第二節(jié)傳感器61〔9〕其他傳感器紅外傳感系統(tǒng)分類紅外傳感器任務(wù)原理第二節(jié)傳感器62仿生傳感器仿生傳感器，是一種采用新的檢測(cè)原理的新型傳感器。仿生傳感器原理仿生傳感器分類第二節(jié)傳感器63各種仿生傳感器在圖中我們可以看到，仿生傳感器和生物學(xué)實(shí)際的方方面面都有親密的聯(lián)絡(luò)，是生物學(xué)實(shí)際開展的直接成果。第二節(jié)傳感器64執(zhí)行器按其能源方式分為氣動(dòng)，電動(dòng)和液動(dòng)三大類，它們各有特點(diǎn)，適用于不同的場(chǎng)所。氣動(dòng)執(zhí)行器電動(dòng)執(zhí)行器角行程直行程液動(dòng)執(zhí)行器第三節(jié)執(zhí)行器第三節(jié)執(zhí)行器65A、氣動(dòng)執(zhí)行器任務(wù)原理氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)第三節(jié)執(zhí)行器66執(zhí)行機(jī)構(gòu)

氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)分類正作用方式

反作用方式薄膜式活塞式第三節(jié)執(zhí)行器67B、電動(dòng)執(zhí)行器任務(wù)原理第三節(jié)執(zhí)行器電動(dòng)執(zhí)行器組成方塊圖68C、電-氣轉(zhuǎn)換器電-氣轉(zhuǎn)換器的作用第三節(jié)執(zhí)行器69電-氣轉(zhuǎn)換器原理構(gòu)造圖1-噴嘴擋板；2-調(diào)零彈簧；3-負(fù)反響波紋管；4-十字彈簧；5-正反響波紋管；6-杠桿；7-丈量線圈；8-磁鋼；9-鐵芯；10-放大器第三節(jié)執(zhí)行器70電-氣轉(zhuǎn)換器任務(wù)過(guò)程第三節(jié)執(zhí)行器71電-氣閥門定位器原理構(gòu)造圖1-力矩馬達(dá);2-主杠桿;3-平衡彈簧;4-反響凸輪支點(diǎn);5-反響凸輪;6-負(fù)杠桿;7-負(fù)杠桿支點(diǎn);8-薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu);9-反響桿;10-滾輪;11-反響彈簧;12-調(diào)零彈簧;13-擋板;14-噴嘴;15-主杠桿支點(diǎn)第三節(jié)執(zhí)行器72電-氣閥門定位器任務(wù)過(guò)程第三節(jié)執(zhí)行器73第四節(jié)虛擬儀器一、概述虛擬儀器中“虛擬〞兩字的含義第四節(jié)虛擬儀器74儀器和測(cè)試技術(shù)開展第四節(jié)虛擬儀器虛擬儀器傳統(tǒng)儀器開放性、靈活，可與計(jì)算機(jī)技術(shù)保持同步發(fā)展封閉性、儀器間配合較差關(guān)鍵是軟件，系統(tǒng)性能升級(jí)方便，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)下載升級(jí)程序即可關(guān)鍵是硬件，升級(jí)成本較高，且升級(jí)必須上門服務(wù)價(jià)格低廉，儀器間資源可重復(fù)利用率高價(jià)格昂貴，儀器間一般無(wú)法相互利用用戶可定義儀器功能只有廠家能定義儀器功能可以與網(wǎng)絡(luò)及周邊設(shè)備方便連接功能單一，只能連接有限的獨(dú)立設(shè)備開發(fā)與維護(hù)費(fèi)用降至最低開發(fā)與維護(hù)開銷高技術(shù)更新周期短（1～2年）技術(shù)更新周期長(zhǎng)（5～10年）75客戶定義的基于PC的測(cè)試丈量和自動(dòng)化的最終處理方案?jìng)鹘y(tǒng)的儀器廠商所定義的儀器處置器RAMROM顯示器電源硬盤第四節(jié)虛擬儀器76虛擬儀器VirtualInstrumentation二、構(gòu)成

硬件軟件第四節(jié)虛擬儀器77三、基于計(jì)算機(jī)的測(cè)試系統(tǒng)第四節(jié)虛擬儀器虛擬儀器測(cè)試系統(tǒng)任務(wù)流程78LabVIEW－圖形化編程言語(yǔ)? 可以編譯的圖形化編程言語(yǔ)環(huán)境

? 提高開發(fā)效率第四節(jié)虛擬儀器79Demo:LabVIEWVI第四節(jié)虛擬儀器80LabVIEW開發(fā)測(cè)試系統(tǒng)采集分析顯示第四節(jié)虛擬儀器81儀器控制架構(gòu)GPIBExtenders2km1Hub2GPIB/SerialEnettoGPIB/Serial3Ethernet-basedInstrument4第四節(jié)虛擬儀器82數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)構(gòu)造數(shù)據(jù)采集卡信號(hào)調(diào)理銜接附件傳感器第四節(jié)虛擬儀器83數(shù)據(jù)采集卡MultifunctionAnalogI/O,DigitalI/O,Counter/Timer第四節(jié)虛擬儀器84視頻和運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)組件MotorDrive/AmplifierMotororActuatorandFeedbackIMAQCameraMotionControllerIMAQBoard第四節(jié)虛擬儀器85圖像分析軟件圖像開發(fā)模塊配置軟件(VisionBuilder)QuicklyprototypevisionapplicationsCreateLabVIEWVIs可編程軟件(IMAQVision)Morethan150imageprocessingfunctionsFunctionscompatiblewithLabVIEW,C,C++,andVisualBasicReducedDevelopmentTime第四節(jié)虛擬儀器86運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)反響信號(hào)Limit/Home/Index開關(guān),I/O運(yùn)動(dòng)控