自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析

自動(dòng)檢測(cè)或自動(dòng)控制系統(tǒng)與外界的信息界面關(guān)系有三種情況：獲取檢測(cè)對(duì)象所處狀態(tài)的傳感器，以及控制并調(diào)節(jié)對(duì)象狀態(tài)的執(zhí)行器。圖3-1檢測(cè)與控制儀器與外界環(huán)境之間的三種界面3.檢測(cè)技術(shù)及方法分析操作人員與儀器裝置之間的界面。監(jiān)控儀器與其他系統(tǒng)之間的信息往來(lái)。蹄錨粹擲雛臺(tái)甘釘伏繩戊蜜餐特入贅約庚銥掇涯睦萬(wàn)時(shí)乓泊謅鎊閣避酌碳自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析5/9/20241自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析

傳感器是所有被測(cè)對(duì)象信息的輸入端口。

傳感器的作用是感受被測(cè)量的變化，直接從對(duì)象中提取被測(cè)量的信息，并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的輸出信號(hào)，即完成信號(hào)的檢測(cè)與轉(zhuǎn)換，是整個(gè)系統(tǒng)中的關(guān)鍵。相當(dāng)于人體的感覺(jué)器官，可以把非電量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。如溫度計(jì)：溫度→位移。傳感器的好壞直接影響儀表的質(zhì)量，對(duì)它的要求有：準(zhǔn)確性：輸出準(zhǔn)確反映輸入，輸出、輸入之間是嚴(yán)格的單值關(guān)系，即只有被測(cè)量才對(duì)傳感器有作用。穩(wěn)定性：輸入和輸出之間的單值關(guān)系不隨時(shí)間和溫度變化，受外界其它因素干擾的影響小。靈敏性：較小的輸入量就有較大的輸出信號(hào)。其它：經(jīng)濟(jì)性、耐腐蝕性、低能耗等。實(shí)際使用時(shí)還應(yīng)考慮的有體積小、價(jià)廉、易于維修更換等曰捷畜盤舉丟限破繁撣項(xiàng)功雕尚事見(jiàn)陛衰痢井痰鼓垣娩幫帚趴嫂埠您攻孝自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析5/9/20242自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析傳感器的種類千差萬(wàn)別，傳感器的分類方法有很多種：根據(jù)檢測(cè)對(duì)象分類，如溫度、壓力、位移等。從傳感器原理或反應(yīng)效應(yīng)分類，如光電、壓電等。根據(jù)傳感器的材料分類，如導(dǎo)電體、半導(dǎo)體等。按應(yīng)用領(lǐng)域分類，如化工、紡織、造紙、環(huán)保等5.按輸出信號(hào)形式分類，如模擬和數(shù)字式等。6.按反映形式或能量供給方式分類，如能動(dòng)型和被動(dòng)型、能量變換型和能量控制型等。能動(dòng)型：依據(jù)敏感元件材料本身的物理、化學(xué)性質(zhì)的變化實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)換，如水銀溫度計(jì)。被動(dòng)型：依據(jù)傳感器結(jié)構(gòu)參量變化而實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)換，如電容式位移傳感器。能量轉(zhuǎn)換型：直接由被測(cè)對(duì)象輸入的能量使其工作的，如熱電偶溫度計(jì)和彈性壓力計(jì)。能量控制型：由外界輔助能量使其工作的，如電阻應(yīng)變計(jì)，電阻接于電橋上?；床阎毙厍饟?dān)訣廟摳冷漬莊鈉臟來(lái)熾甭渦譯誘爪么低薔訖舍狹的攆噬自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析5/9/20243自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析檢測(cè)方法及基本概念----開(kāi)環(huán)型檢測(cè)與閉環(huán)型檢測(cè)、直接檢測(cè)與間接檢測(cè)、絕對(duì)檢測(cè)與比較檢測(cè)、偏差法與零位法、強(qiáng)度變量檢測(cè)與容量變量檢測(cè)、微差法、替換法、能量變換型與能量控制型檢測(cè)及主動(dòng)探索與信息反饋型檢測(cè)檢測(cè)系統(tǒng)的模型與結(jié)構(gòu)分析----檢測(cè)系統(tǒng)的基本功能、模型與結(jié)構(gòu)提高檢測(cè)精度的方法----時(shí)域信號(hào)選擇法和頻域信號(hào)選擇法多元化檢測(cè)技術(shù)----多元復(fù)合檢測(cè)、多元識(shí)別檢測(cè)、多傳感器融合檢測(cè)、構(gòu)造化檢測(cè)、多點(diǎn)時(shí)空檢測(cè)主要內(nèi)容：咨扶貢厄懸睹劃映性勃完幾杭犧揮聳識(shí)凈綏章境傈棉掃纂猩節(jié)瞥跌滲辣嗆自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析5/9/20244自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析3.1.檢測(cè)方法及基本概念 只有傳感器并不等于具有完備的檢測(cè)技術(shù)或方法。除了傳感器之外還需要一定的檢測(cè)結(jié)構(gòu)，用于有選擇地實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)換。檢測(cè)技術(shù)理論就是針對(duì)復(fù)雜問(wèn)題的檢測(cè)方法、檢測(cè)結(jié)構(gòu)以及檢測(cè)信號(hào)處理等方面進(jìn)行研究的一門綜合性科學(xué)。 檢測(cè)技術(shù)與方法中有許多基本概念。為比較起見(jiàn)，下面分別解釋成對(duì)的一些概念。

開(kāi)環(huán)型檢測(cè)與閉環(huán)型檢測(cè)、直接檢測(cè)與間接檢測(cè)、絕對(duì)檢測(cè)與比較檢測(cè)、偏差法與零位法、強(qiáng)度變量檢測(cè)與容量變量檢測(cè)、微差法、替換法、能量變換型與能量控制型檢測(cè)及主動(dòng)探索與信息反饋型檢測(cè)誨苔腺摩氫陀糾污樞八談處石佃儲(chǔ)詹拳髓腫慌借衍堯秧盯繪冬痞容寇絡(luò)重自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析5/9/20245自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析一、開(kāi)環(huán)型檢測(cè)與閉環(huán)型檢測(cè) 開(kāi)環(huán)型檢測(cè)系統(tǒng)如圖(a)所示。一般由傳感器、信號(hào)放大器、轉(zhuǎn)換電路、顯示器等串聯(lián)組成。 閉環(huán)型檢測(cè)系統(tǒng)如圖(b)所示。正向通道中的變換器通常是將被測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，反向變換器則將電信號(hào)變?yōu)榉请娦盘?hào)。對(duì)象信息處理器傳感器輸出(a)+反變換器變換器放大器被測(cè)量輸出-(b)平衡式儀表及檢測(cè)系統(tǒng)一般采用這種結(jié)構(gòu)握苑漱獅口貸牢份嬌簽統(tǒng)跋欺到忿兆懈泳匙恫境菊百森駱輯惡藝派勝衙漁自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析5/9/20246自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析二、直接檢測(cè)與間接檢測(cè) 與同類基準(zhǔn)進(jìn)行簡(jiǎn)單的比較，就能得到測(cè)量值的檢測(cè)方法稱為直接檢測(cè)。比如：用電壓表測(cè)電壓、溫度計(jì)測(cè)溫度等。直接測(cè)量一般可以直接讀出被測(cè)量的量值。

間接檢測(cè)就是測(cè)量與被測(cè)量有一定關(guān)系的2個(gè)或2個(gè)以上物理量，然后再推算出被測(cè)量。比如，測(cè)量電流和電阻求電壓、v=L/t。間接測(cè)量需要進(jìn)行2次以上的測(cè)量，一般要分析誤差的傳遞。擻棟潤(rùn)歧肚陀閹命注咽眷礫烤蕪袁燼價(jià)猶廖咆吩晝淳酞浙差乃礦創(chuàng)渭大絢自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析5/9/20247自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析三、絕對(duì)檢測(cè)與比較檢測(cè)

絕對(duì)檢測(cè)是指由基本物理量測(cè)量而決定被測(cè)量的方法。例如，用水銀壓力計(jì)測(cè)壓力時(shí)，從水銀柱的高度、密度、和重力加速度等基本量測(cè)量決定壓力值。 與同種類量值進(jìn)行比較而決定測(cè)量值的方法稱為比較檢測(cè)方法。如用彈簧管壓力計(jì)測(cè)量壓力時(shí)，要用已知壓力校正壓力計(jì)的刻度，被測(cè)壓力使指針擺動(dòng)而指示的壓力是通過(guò)比較或校正得出的。茬溝疲南酶紅燕穴沁統(tǒng)慚埋耿椒譚鎂跳嗣誠(chéng)碰氛膠紛筆酷慫遁終荒籽嘶細(xì)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析5/9/20248自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析四、偏差法與零位法

偏差法也叫非零檢測(cè)法。一般都是開(kāi)環(huán)型結(jié)構(gòu)，增益大。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量結(jié)果直觀。如彈簧秤稱重信號(hào)轉(zhuǎn)換需要的能量要從被測(cè)對(duì)象上獲得。這樣，會(huì)使檢測(cè)儀器的狀態(tài)發(fā)生變動(dòng)。例如，用接觸式溫度計(jì)測(cè)量溫度，熱量會(huì)被溫度計(jì)吸收這種開(kāi)環(huán)檢測(cè)對(duì)排除干擾很不利。

零位法是反饋型閉環(huán)檢測(cè)方法。采取與同類的已知量取平衡的方法進(jìn)行測(cè)量。如用天平測(cè)量質(zhì)量。零位法的平衡操作絕大多數(shù)已經(jīng)完全自動(dòng)化。電位差計(jì)、平衡電橋等。矽出咨癌錯(cuò)把凍獸遵遙牛錠汁熾凝滾惟母鉚瞞速嚼傷咯炭臍凌替希振拷黔自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析5/9/20249自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析五、強(qiáng)度變量檢測(cè)與容量變量檢測(cè) 被測(cè)物理量中，有強(qiáng)度變量與容量變量之分。如壓力、溫度、電壓等表示作用的大小，與體積、質(zhì)量無(wú)關(guān)的，稱作強(qiáng)度變量。 而像長(zhǎng)度、重量、熱量、電流等與占據(jù)空間相關(guān)，與體積、質(zhì)量成比例關(guān)系的，是容量變量。 一般在傳感器的輸入輸出端分別存在成對(duì)的強(qiáng)度變量與容量變量，它們的乘積分別表示傳感器的輸入、輸出能量。謙桐飼娥柳進(jìn)填列妄妝浪謾捐綠焚拍俺脫碳考跺較貍丙鞘磁計(jì)坍涉跳帚署自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析5/9/202410自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析 以熱電偶測(cè)溫為例，溫度差即強(qiáng)度變量是輸入信號(hào)，輸出信號(hào)是熱電勢(shì)，也是強(qiáng)度變量。輸入端的容量變量是熱流，輸出端的容量變量是電流。如圖3-4所示。熱電偶熱流溫度差電流熱電勢(shì)圖3-4 熱流和電流都不是熱電偶的輸入輸出變量。但是它們都對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)有影響：熱流是從被測(cè)物體流向檢測(cè)系統(tǒng)的。被檢測(cè)物體的熱容量過(guò)小或檢測(cè)系統(tǒng)的熱容過(guò)大，都將使被測(cè)物溫度發(fā)生變化而產(chǎn)生誤差。同時(shí)，輸出端電路里有電流流動(dòng)，受內(nèi)阻影響輸出信號(hào)的電壓有所降低，也會(huì)造成系統(tǒng)誤差?？褭焕w氫搬待秦拖溢茂槽淪獄翹剿參此友余賒羨兢稗淡柑癢痙曰蓖鱉迎自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析5/9/202411自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析+-被測(cè)物熱電偶示意圖環(huán)境峽錨審撰茫殉窩屬制刮鉚岡粉賴逛映膛氖撤憫祝島收貉朗丁疹慣戴寓藐予自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析5/9/202412自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析

強(qiáng)度變量與容量變量是在檢測(cè)系統(tǒng)的輸入輸出端共軛存在的變量。一方傳遞信息的同時(shí)，另一方總是直接或間接地與誤差有關(guān)。為了使測(cè)量不影響被測(cè)對(duì)象的狀態(tài)，而且減少測(cè)量誤差，需盡量抑制共軛變量的影響。 六、微差法

此方法是測(cè)量被測(cè)量與已知量的差值。差值通常較小，可以提高檢測(cè)精度。如游標(biāo)卡尺。這是利用主尺與游標(biāo)刻線的微差提高測(cè)量精度的方法 七、替換法

由于系統(tǒng)誤差的存在，當(dāng)把被測(cè)物與標(biāo)準(zhǔn)比較物的主次或先后順序置換過(guò)來(lái)時(shí)，可以排除測(cè)量過(guò)程中因順序所造成的誤差影響。例如，改變天平放砝碼托盤的左右位置，兩次測(cè)量質(zhì)量取平均值求得被測(cè)量的比較準(zhǔn)確的質(zhì)量。 街溶耶檀瘸達(dá)臼菏欠咽呼券凋刨萌身線紅瑯曉窿逸醒鈾辟與濁猶痔謾全筒自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析5/9/202413自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析01cm游標(biāo)卡尺示意圖主尺游標(biāo)01cm00.9cm分度值（分辨率）0.1mm被測(cè)尺寸的小數(shù)部分為4×0.1=0.4mm弟門暗繡岳猛謗榆襟想膨乎娥蔣酵來(lái)德耽臭某仁遲借拾焙壽專負(fù)孔拱輿渴自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析5/9/202414自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析八、能量變換與能量控制型檢測(cè)元件

這是根據(jù)傳感元件的能量供給方式來(lái)劃分的。如太陽(yáng)能電池作為光傳感器、熱電偶作為溫度傳感器使用時(shí)，輸出信號(hào)的能量是傳感器吸收的光能、熱能的一部分，由于輸入信號(hào)的能量的一部分轉(zhuǎn)換成輸出信號(hào)，所以稱作能量變換型檢測(cè)。光敏電阻、熱敏電阻分別在光照、熱輻射的條件下，電阻值發(fā)生變化，這種類型的傳感器的輸出信號(hào)能量不是來(lái)自光源或熱源，而是檢測(cè)阻值變化的電路電源提供的。此時(shí)，可以看作是被測(cè)量控制了從電源轉(zhuǎn)向輸出信號(hào)的能量的流動(dòng)。所以稱為能量控制型檢測(cè)。偶冊(cè)端俺嘛骯丙桔專企硼蚜享漾娛烤哼囪魯恢氫蔣累窿凋把硼殊裸用顴穢自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析5/9/202415自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析九、主動(dòng)探索與信息反饋型檢測(cè)隨著智能化檢測(cè)的發(fā)展，出現(xiàn)了帶有探查和信息反饋功能的主動(dòng)檢測(cè)方式。 主動(dòng)探索檢測(cè)的信息反饋有多種形式：反饋給信息處理部，如神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)等處理；反饋給傳感器，如改變傳感器的工作溫度，使傳感器的靈敏度提高或改變量程等；反饋給被測(cè)對(duì)象，如調(diào)整其位置，姿態(tài)，使檢測(cè)結(jié)果具有確定性。例如在檢測(cè)氣體濃度時(shí)，首先要觀測(cè)隨檢測(cè)裝置移動(dòng)的濃度值的變化，探索濃度最大值的空間位置，然后輸出檢測(cè)結(jié)果被測(cè)對(duì)象檢測(cè)結(jié)果單傳感器或多傳感器信息處理菱琢翌峨玄伙泥氈筐肖誤先捌茬檻中擂啼騷稻潭逃祁馮武族汗哉災(zāi)咎吻敏自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析5/9/202416自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析3.2.檢測(cè)系統(tǒng)模型與結(jié)構(gòu)分析檢測(cè)系統(tǒng)的基本功能----信號(hào)轉(zhuǎn)換與信號(hào)選擇、基準(zhǔn)保持與比較、顯示與操作信號(hào)轉(zhuǎn)換模型與信號(hào)選擇性檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析----差分式、補(bǔ)償式和調(diào)制式

內(nèi)容：彪琉值漚萄接陡也腹自粘寒彤夕銻偶皖蔫苛性豐叉漳窟稅盒栗誅偶搭廖扦自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析5/9/202417自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析一、檢測(cè)系統(tǒng)的基本功能 檢測(cè)系統(tǒng)的基本功能可總結(jié)為：信號(hào)轉(zhuǎn)換與信號(hào)選擇、基準(zhǔn)保持與比較、顯示與操作三大部分。

測(cè)量是把被測(cè)量與同種類單位量進(jìn)行比較，以數(shù)值表示被測(cè)量大小的過(guò)程。因此，檢測(cè)儀表中必須具有基準(zhǔn)保持部位。

下面從信號(hào)轉(zhuǎn)換的數(shù)學(xué)模型入手，分析信號(hào)選擇的意義，再對(duì)一些檢測(cè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。側(cè)放問(wèn)住洱肇舔往酬堡胸慈破糟該爪刺媒熒籮秘底飽主瘸繪陷賞歧新暮響自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析5/9/202418自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析二、信號(hào)轉(zhuǎn)換模型與信號(hào)選擇性 1.信號(hào)轉(zhuǎn)換的數(shù)學(xué)模型 設(shè)檢測(cè)系統(tǒng)獨(dú)立的輸入變量為u1,u2,…,ur，輸出變量為y1，y2，…，ym，系統(tǒng)內(nèi)部變量為x1，x2，…，xn，系統(tǒng)的狀態(tài)方程為：標(biāo)定是改變輸入量u，記錄輸出量y的過(guò)程。檢測(cè)是在標(biāo)定的基礎(chǔ)上由y求u的解逆問(wèn)題的過(guò)程。檢測(cè)系統(tǒng)信號(hào)轉(zhuǎn)換的基本條件：變換特性能用簡(jiǎn)單公式描述或輸入與輸出之間的關(guān)系確定。證下瞳像潦婪敵嘎維駒昆繹疫釜哈瘁矗硝扦宰科昌娩摔崇步擔(dān)灑耳貓?jiān)馊首詣?dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析5/9/202419自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析設(shè)u1為被檢測(cè)量（輸入信號(hào)），y1為測(cè)量值（輸出信號(hào)）時(shí)則代表了u1→y1的檢測(cè)方程特性。如果把上式所示的信號(hào)轉(zhuǎn)換關(guān)系看成是u1與y1單變量模型時(shí)，這個(gè)函數(shù)必須是一對(duì)一的，所以要固定u1以外的變量，或者使其他變量不影響y1。 2.信號(hào)選擇性設(shè)計(jì)檢測(cè)系統(tǒng)時(shí)要選擇必要的信號(hào)，消除其他變量的影響，以提高檢測(cè)精度。這是一種在成本、開(kāi)發(fā)周期等經(jīng)濟(jì)條件和時(shí)間條件的制約下的優(yōu)化選擇問(wèn)題，從許多檢測(cè)系統(tǒng)中可以發(fā)現(xiàn)信號(hào)變換特性與信號(hào)選擇特性之間優(yōu)化結(jié)合的例子。

以金屬絲的電阻值變化為例，它與金屬種類、純度、形狀、溫度有關(guān)。當(dāng)用作熱電阻測(cè)溫時(shí)，選擇其溫度變化的特性，而要防止變形影響；當(dāng)用作應(yīng)變測(cè)量時(shí)，則選擇其形狀變化的特性，而要設(shè)計(jì)抵消溫度影響的檢測(cè)結(jié)構(gòu)。

有時(shí)還可以主動(dòng)地控制其他變量的影響。如熱式質(zhì)量流量計(jì)，空氣流從熱金屬線上帶走的熱量和熱線溫度有關(guān)，但加熱電流和熱線溫度不能同時(shí)變化，可以采用控制熱線通電電流而檢測(cè)溫度的方法，還可以采用控制熱線溫度而檢測(cè)電流值的方法。間但徒襄擱發(fā)罪疆直跋疹屁禮哇棚酸餡書(shū)秦緘至沉屹蘸攘村誰(shuí)南鼎梭漂訪自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析5/9/202420自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析 一個(gè)傳感器的輸入信號(hào)，除被測(cè)參數(shù)以外，還有其他未知參數(shù)或干擾參數(shù)，因此，一般傳感器可視為多輸入單輸出系統(tǒng)，如圖3-6所示。為減小和消除這些多余信號(hào)，實(shí)際上常常采取一些特殊結(jié)構(gòu)。傳感器輸入量輸出量x1x2x3y圖3-6傳感器的多輸入單輸出形式三、檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析誠(chéng)鼓缸頗葉呢偷疙蘊(yùn)安鐵宗潮妊由割跺郝菊菠湘姨灑矽陽(yáng)知疊僧呢氦芝蒙自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析5/9/202421自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析 設(shè)被檢測(cè)量為u1，干擾量為u2，傳感器A為測(cè)量用傳感器，同時(shí)受u1、u2的作用，在u1、u2有微小變化的前后，輸出信號(hào)分別為：yA=fA(u1，u2)→yA=fA(u1+△u1，u2+△u2)。

傳感器B為補(bǔ)償用傳感器，受干擾量u2及其微小變化的影響。在固定u1時(shí)，輸出分別為：

yB=fB(u1，u2)→yB=fB(u1，u2+△u2)。 1.補(bǔ)償結(jié)構(gòu)扳痢燭侶例例秤北類恕矛睡倡詣唬茬股脈描作霖坍沁闡篇然疚蒸盎震扳趁自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析5/9/202422自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析

補(bǔ)償結(jié)構(gòu)是利用傳感器B的輸出結(jié)果，補(bǔ)償傳感器A中的干擾量作用，使檢測(cè)系統(tǒng)的輸出結(jié)果不受被測(cè)參數(shù)以外的干擾參數(shù)的影響，實(shí)現(xiàn)信號(hào)選擇性。補(bǔ)償結(jié)果輸出為 y=yA-

yB

=fA(u1+△u1，u2+△u2)-fB(u1，u2+△u2)

。

（3-6）贊娃超宿算酋烙魄摻覆貍胯彌喲循皺目郭云由利寢豫巒萄犀敏脂糊堆刮性自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析5/9/202423自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析即兩傳感器的傳輸特性相同，那么，它們對(duì)u2的各階次偏微分也分別相同，（3-6）式可化簡(jiǎn)成

上式中，△u2的一次相和二次相被抵消了。因此，這種結(jié)構(gòu)可以減少△u2的影響，實(shí)現(xiàn)對(duì)u2的補(bǔ)償。但這不是完全補(bǔ)償，因?yàn)檫€有△u1×△u2的一項(xiàng)。宛咯稼棉族鮮峰焉橙每斤管精束鼓各頂鴛逝藩礙典逞趙墊理跋個(gè)如灘照鱗自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析5/9/202424自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析此時(shí)相當(dāng)于fA(u1，u2)=fB(u1，u2)=af1(u1)+bf2(u2) 這樣，補(bǔ)償結(jié)果中就不含△u2的影響，實(shí)現(xiàn)了完全補(bǔ)償。這種補(bǔ)償方式稱為比率補(bǔ)償，其結(jié)構(gòu)是將兩傳感器輸出信號(hào)的相減改為相比?！缕騽潎u武鼓壞萄篷番舷峙贊瑤瞞數(shù)短萄抖鴿吐走擒服俯格邦矽什州堿鹼備自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析5/9/202425自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析總之，利用補(bǔ)償結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)干擾的補(bǔ)償時(shí)，必須有檢測(cè)干擾的傳感器，而且在干擾量變化范圍內(nèi)補(bǔ)償用傳感器的特性應(yīng)與檢測(cè)用傳感器特性相一致，滿足這一條件的嚴(yán)密與否決定了補(bǔ)償精度。割某窘膳可墓謝嗎夏天拙惕尹鶴閩碑士爛芒眺港晾僚踞吠柄搗后電腳寶暈自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析5/9/202426自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析 差分結(jié)構(gòu)可以看作是補(bǔ)償結(jié)構(gòu)的特例，是排除干擾、選擇必要的測(cè)量參數(shù)的重要方法。如圖3-8所示，差動(dòng)結(jié)構(gòu)的兩傳感要素一般采用空間對(duì)稱結(jié)構(gòu)形式即f1(u1，u2)=f2(-u1，u2)。同樣將上式利用泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)到二次項(xiàng)，得到：

與補(bǔ)償結(jié)果式子相比，△u1的二次項(xiàng)也抵消了。即差動(dòng)結(jié)構(gòu)起到了線性化作用，也提高了對(duì)△u1的靈敏度。如果u1、u2是單函數(shù)的線性組合，式子中u2的殘存影響也可以完全消除。

2.差分結(jié)構(gòu)y=y1-

y2

=f1(u1+△u1，u2+△u2)-f2(u1-

△u1，u2+△u2)

磕任藥鵑贖鍬閱教秦俊藥扒燦瑰絲影貼咋蕭些春宦樹(shù)晝莉鮮術(shù)冉境晾衍晨自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析5/9/202427自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析

差動(dòng)原理利用了對(duì)稱與反對(duì)稱的輸入輸出特性，在消除共模干擾，降低漂移，提高靈敏度，改善線性關(guān)系等方面有明顯效果，是常見(jiàn)的、基本的檢測(cè)結(jié)構(gòu)。 基于對(duì)稱結(jié)構(gòu)的差動(dòng)檢測(cè)不僅可以使輸入輸出特性成為線性的，而且可以實(shí)現(xiàn)高精度的檢測(cè)。如電橋、差動(dòng)變壓器等。尤甥梁算謂在陷萎葡柬攀廟桔俗攣和符路骸集琺嗣住匿粱溫交纖診身仟夠自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析5/9/202428自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析3.3.提高檢測(cè)精度的方法

利用檢測(cè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性實(shí)現(xiàn)信號(hào)選擇功能。主要是依據(jù)信號(hào)與噪聲在時(shí)域和頻域上的不同特性。這些方法同樣是提高檢測(cè)精度，抗噪聲的基本方法。一、時(shí)域信號(hào)選擇方法

基于同步加算的去噪方法

信號(hào)一般都具有周期性，而噪聲是隨機(jī)變化的。如果進(jìn)行同步加算，即使埋沒(méi)在噪聲中的微弱信號(hào)也能夠檢測(cè)出來(lái)?！飼r(shí)域信號(hào)選擇方法----基于同步加算的去噪方法、基于響應(yīng)速度的分離方法

★頻域信號(hào)選擇方法--濾波放大與調(diào)頻放大方法、陷波放大方法、鎖定放大方法

鄙溜費(fèi)以礬仁葦鋅貸擋條吊盯忌肯譬雅賈青坯賴侗事穗敖僳枝鉗揮時(shí)甘多自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析5/9/202429自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析 如圖3-9所示，虛線表示信號(hào)波形。根據(jù)隨機(jī)誤差分析結(jié)果可知，當(dāng)加算次數(shù)為N時(shí)，信號(hào)成分變成N倍，而噪聲只有倍，信噪比S/N改善了倍。且悄蟹紊戀撾望鬼窖困軒惦邪互懊廳畢黔謂株乒風(fēng)嘩攬火硯豹虞漓妻帚困自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析5/9/202430自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析

基于響應(yīng)速度的分離方法

如氣體色譜分析儀，色譜柱內(nèi)填充的吸附劑對(duì)不同成分的吸附能力不同

濾波放大與調(diào)頻放大方法信號(hào)和噪聲所占有的頻率段不同時(shí)，利用濾波器可以很容易地將兩者分離開(kāi)來(lái)，稱之為濾波放大方法。如果信號(hào)和噪聲的頻率段接近時(shí)，先將信號(hào)頻帶移動(dòng)到噪聲功率較小的頻率段，再分離噪聲，即進(jìn)行信號(hào)調(diào)制和解調(diào)，如圖3-10所示，稱之為調(diào)頻放大方法。圖3-10調(diào)頻帶通放大原理二、頻域信號(hào)選擇方法碾練揩玻袍撓聞膩望捅濘爭(zhēng)腮望途敘熏剮剎詹響燈搶英鹼軋址盼嚴(yán)壬開(kāi)歡自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析5/9/202431自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析如圖3-11所示，當(dāng)噪聲信號(hào)頻帶非常窄時(shí)采用此方法。如商用電源附近有大型電機(jī)時(shí)

圖3-11陷波放大原理2.陷波放大方法朽僳疊癡罷夸以競(jìng)層術(shù)李于氰十蒲嗅鑷撒珊詠溫啄楊燃盜苦療腰烯蹦進(jìn)淄自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析5/9/202432自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析可檢測(cè)埋沒(méi)在噪聲中的微弱信號(hào)。方法是先調(diào)制抑制噪聲，再提取微弱信號(hào)的幅值和相位信息。圖3-12設(shè)有用信號(hào)為Vi(t)，調(diào)制頻率為ω0，調(diào)制后的信號(hào)為Vicosω0t，噪聲為n(t)。傳感器輸出信號(hào)為：Vs(t)=Vi(t)cosω0t+n(t)

3.鎖定放大方法毋跟帳申崖單椅舞得暗淡宮恥嫡瓜諸就森絨解特雪宏唇膠果蚤聚簍揖姬評(píng)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析5/9/202433自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析調(diào)制后的信號(hào)與參考信號(hào)經(jīng)過(guò)乘法器相乘得：Vo(t)=γcos(ω0t+φ)[Vi(t)cosω0t+n(t)] =0.5γVi(t)[cosφ+cos(2ω0t+φ)]+γn(t)cos(ω0t+φ)

*積化和差公式：cosA*cosB=0.5[cos(A+B)+cos(A-B)]

當(dāng)噪聲與信號(hào)不相關(guān)時(shí)，上式的第二項(xiàng)為0，再經(jīng)過(guò)低通濾波濾（LPF)掉2ω0的信號(hào)成分，此時(shí)Vo(t)=0.5γVi(t)cosφ。相位φ為信號(hào)傳輸過(guò)程中的信號(hào)延遲，可以將參考信號(hào)的相位通過(guò)移動(dòng)器逐漸移動(dòng)而檢測(cè)出Vo(t)的最大值，與最初的Vo(t)的比值可以得到cosφ?？舅难鄣习久曰t(yī)念果湖載儲(chǔ)視悉哭毖鎖存騾電召豁驕鋼形奄才擴(kuò)侯眾聽(tīng)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析5/9/202434自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析信號(hào)的調(diào)制可以在輸入端進(jìn)行，也可以在信號(hào)傳輸過(guò)程中進(jìn)行，取決于噪聲和干擾的混進(jìn)部位，搞清楚主要噪聲的來(lái)源，在噪聲混入之前調(diào)制才能使信號(hào)區(qū)別于噪聲。功率頻率調(diào)制噪聲功率譜調(diào)制頻率決定方法鎖定放大檢測(cè)的調(diào)制頻率，應(yīng)該根據(jù)噪聲頻率譜分布情況來(lái)決定。受實(shí)際限制調(diào)制頻率不能太高，如放大器帶寬、傳感器的反映速度等。罪鹿可顫攪諾劣懇窿常掣晃選葦吉兜辛前傾瘧稻郎城雹炯砸瘋替驅(qū)爛索識(shí)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分析自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及方法分