第四章 检测系统设计ppt课件.ppt

《第四章 检测系统设计ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第四章检测系统设计一、概述二、模拟式传感器信号的检测三、数字式传感器信号的检测四、检测信号的采集和预处理一、概述1检测系统的功用及组成对系统运行中所需的自身和外界环境参数及状态进行检测,将其变成系统可识别的电信号,传递给信息处理单元。温度、力、转矩、流量等环境参数电信号检测系统电压、电流、频率传感器检测系统的组成传感器及相应的信号检测与处理电路构成机电一体化产品的检测系统。如力、温度、距离、变形、位置、功率等环境参数传感器感官电压、电流、频率CPU放大解调放大器解调器转换电路（A/D）接口电路滤波滤波器转换显示控

2、制对象运算、处理、发出控制信号2、检测系统的基本要求⑴灵敏度及分辨率。系统的绝对灵敏度S=Δy/Δx。系统xΔxyΔy分辨率是指系统能检测到的被检测量的最小变化，一般情况下，系统灵敏度越高，其分辨率就越强，而分辨率高也意味着系统具有高的灵敏度。⑵精确度。表示检测系统所获得的检测结果与被测量真值的一致程度。注意：①在设计检测系统时，应尽可能保持各环节具有相同或相近的精确度。②若不能保持各环节具有相同的精确度，应该按前面环节精度高于后面环节的原则布置系统。③选择一个检测系统的精确度，应从检测系统的最终目的和经济情况两

3、方面综合考虑。⑶系统的频率响应特性——要求快速响应一个系统对外界输入信号作出反应的快慢。（4）稳定性——避免或减小漂移（5）线性特性——用非线性度来表示系统的线性特性反映了系统的输入输出能否象理想系统那样保持常值的比例关系。它可用系统的非线性度来表示。非线性度是指在有效量程范围内，测量值与测量值拟合成的直线间最大相对误差。⑹静、动态特性好三、检测系统设计的任务、方法和步骤随着材料科学的发展和固体物理效应的不断发现，目前传感器技术已形成了一个新型科学技术领域，建立了完整的独立科学体系，即传感器工程学。传感器技术已成

4、为各国公认的重大关键技术，并投入大量资金和人力争相开发各种新型传感器。传感器已形成专业化生产，市场上有各种各样的传感器可供选用。1、检测系统设计的任务根据使用要求合理选用传感器，并设计或选用相应的信号检测与处理电路以构成检测系统，对检测系统进行分析与调试，使之在机电一体化产品中实现预期的计测功能。检测系统设计的主要方法是实验分析法，即理论分析和计算与实验测试相结合的方法。2、检测系统设计的方法由于检测系统中所用到的传感器及各种电子元器件的物理或化学性能的复现性和复制性，往往难于保证实际设计出的系统的性能与理论分析

5、和计算结果的一致性，而且检测系统在工作中会受到来自周围环境的各种各样的干扰，这些干扰是很难通过理论分析和计算而预先确定的，因而必须通过实验测试为理论分析提供依据，并对所设计的检测系统进行修正，以满足其性能指标要求。3、检测系统设计的步骤设计任务分析系统方案选择系统构成框图设计环节设计与制造总装调试及实验分析系统运行及考核二、模拟式传感器信号的检测1模拟信号检测系统的组成典型模拟信号检测系统相当于人的感官，直接感受被检测量。传感器基本检测电路（C、R、L）（U、Q、I）放大器传感器的微弱信号进行适当放大。将放大后的

6、电信号进行适当的预处理，并将其转换为信息系统可以接受的数字信号。A/D。转换电路解调器用于将已调制信号恢复成原有形式接口电路负责检测系统与信息处理系统的连接，一方面接受信息处理系统的控制，另一方面将检测系统的信号传给信息处理系统。接口电路振荡器用于对传感器信号进行调制，并为解调提供参考信号。量程切换电路避免放大器饱和并满足不同测量范围的需要。将无用的干扰信号滤除，并取出代表被测物理量的有效信号滤波器3数字式传感器信号的检测传感器放大整形CPU接口电路（1）组成光栅位移传感器、编码位移传感器、限位开关触点等输出都为

7、脉冲信号。四、检测信号的采集和预处理信号的预处理：信号被采入计算机后由于含有部分干扰信号，因此，在计算机对信号进行分析、运算前必须去除混杂在有用信号中的这部分干扰信号，这个过程就是信号的预处理。预处理的目的：去干扰预处理的对象：预处理既可以对模拟信号直接进行，也可以先将模拟信号转化成数字信号后再对信号进行（数字滤波）处理。前者称为模拟信号预处理，后者称为数字信号预处理。在实际中要根据实际情况选择合适的预处理方法。预处理的方法：（1）模拟信号输人方式、采样方式及其采样频率的选择。（2）数字信号的预处理（3）检测系统

8、的非线性处理。（4）零位误差、增益误差的补偿和修正等。其目的是消除各种干扰信号，提高信噪比，以利于对信号的检测。1模拟信号的预处理(1)模拟量的转换输入方式。传感器A/D三态缓冲器CPU总线若所选用的A/D内部带有三态缓冲器，则省略该图是一种最简单的输入方式：适用于一路或n路检测信号的场合。n——所选用的A/D所具有的通道数。ADC0809（n=8）可以对n路信号进行巡检