传感器与检测本领课件_图文

2020-04-09 16:25 作者:钱柜777老虎机官网 点击:

 

  传感器与检测技术课件_数学_小学教育_教育专区。传感器与检测技术 第一篇 基础知识引论 ? 1 绪论 1.1 检测仪表控制系统 1.2 基本概念 1.3 检测仪表技术发展趋势 检测技术 ? 检测≠测量 ? 检测技术是实验科学的一部分,主要研

  传感器与检测技术 第一篇 基础知识引论 ? 1 绪论 1.1 检测仪表控制系统 1.2 基本概念 1.3 检测仪表技术发展趋势 检测技术 ? 检测≠测量 ? 检测技术是实验科学的一部分,主要研究各 种物理量的测量原理和测量信号分析处理方法。 智能楼宇控制 图示为某公司楼宇自动化 系统。该系统分为:安全 监测、照明控制、空调控 制、水/废水管理等。 汽车与检测技术 检测的分类 1、被测量值的物理属性: 电量、非电量。 2、检测原理(物理的、化学的、生物学的): 电磁法、光学法、微波法、超声法、核辐射法、 电化学分析、色谱分析、质谱分析等。 3、检测方法: 直接与间接、开环与闭环、接触式与非接触式、 动态和静态。 仪表单元 ? 定义:实现各种控制作用的手段和条件, 将检测得到的数据进行运算处理,并通过相应 的单元实现对被控变量的调节。 ? 组成:变送单元、显示单元、调节控制单 元、执行单元 1.1 检测仪表控制系统 石油、化工、电力、钢铁、机械等加工工业。 ? 以天然气为原料生产合成氨 压力调节(PC) 流量调节(FC) 液位调节(LC) 脱硫塔控制流程 脱硫塔压力调节控制(PC) 流量控制(FC) 1.1.2 检测仪表控制系统结构分析 典型工业检测仪表控制系统结构图 1、被控对象(核心) 单输入单输出:常规回路控制系统。 多输入多输出:计算机仪表控制系统(DDC、DCS、FCS)。 2、检测单元(基础) 传感器:能够感受规定的被测量并按照一定 规律转换成可用输出信号的器件或装置。(实 现直接测量或间接测量)。 3、变送单元 使被测变量信号符合国际标准。 1-5V DC或4-20mA DC模拟信号或数字信号。 ? 4、调节单元 将变送器输来的检测信号与给定值进行比较,并对 比较结果进行调节运算,以输出作为控制信号。 常规控制规律:位式调节、PID调节。 5、显示单元 将检测单元测量获得的相关参数,以适当方式显示 给操作人员。 显示方式:曲线、数字和图象。 ? 6、执行单元 将调节器的控制输出信号按执行机构需要 产生相应的信号,驱动执行机构实现对被控变 量的调节作用。 1.2 基本概念 1.2.1 测量范围、上下限及量程 ? 测量范围:仪器按照规定的精度进行测量的被测变量 的范围。 ? 测量下限:测量范围的最小值。 ? 测量上限:测量范围的最大值。 ? 量程:量程=测量上限值-测量下限值。 ? 例:某温度测量仪表的下限值是-50℃,上限值为 150℃, 则其测量范围可表示为-50℃~150℃,量程 为200℃。 1.2.2 零点迁移和量程迁移 ? 零点:测量的下限值。 ? 根据测量要求和条件变化对仪表零点或量程的改变。 X:仪表量程 Y:指针最大偏转值 1:迁移前特性曲线:零点迁移特性曲线:量程迁移特性曲线 ? 零点迁移的作用:克服仪表的死区,但牺牲了 量程。 ? 量程迁移的作用:改变仪表的灵敏度和量程。 1.2.3 灵敏度和分辨率 ? 灵敏度:被测参数改变时,经过足够时间仪表指示值 达到稳定状态后,仪表输出变化量与引起此变化的输 入变化量之比。 灵敏度 ? ?Y (仪表的放大倍数) ?U ? 灵敏度为量纲(无单位)。由量纲U和Y确定。 ? 分辨率:灵敏度的一种反映,表示仪表输出能响应和 分辨的最小输入量,又称灵敏限。 灵敏度表征传感器对输入量变化的反应能力 (a) 线性传感器 (b) 非线性传感器 作图法求灵敏度过程 y Δy 切点 传感器 特性曲线 K ? ?y Δx ?x xmax x 两者关系 ? 灵敏度高的仪表一定分辨率高(充分条件) ? 分辨率高的仪表不一定灵敏度高(非必要条件) 原因:分辨率高的仪表,如量程也很小,则灵 敏度也不高。 灵敏度具有可传递性,首尾串联的多仪表系统 总灵敏度是各仪表灵敏度的乘积。 1.2.4 误差 ? 作用:衡量仪表的精度。 ? 真值:理论值。 ? 约定线:国家标准计量机构标定过的标准仪器的 测量值。 ? 1、绝对误差δ: ? 绝对误差δ = 示值M-约定线 不能确切的反映测量的准确程度。 2、相对误差Υ: 相对误差Υ(%)= 绝对误差δ/约定线 衡量测量的准确度,相对误差越小,准确度越高。 3、引用误差Q: 引用误差Q(%)= 绝对误差δ/量程L 仪表多应用在测量接近上限值的量。 L通常为仪表满刻度值. 如满刻度为5A的电流表测量电流,示数为4A,实际电 流为4.02A,此点电流的引用误差是多少? Q ? [(4 ? 4.02) / 5]?100% ? ?0.4% 4、最大引用误差Qmax: 最大引用误差Qmax(%) = 最大绝对误差δmax/量 程L 仪表基本误差的主要形式,是仪表的主要质量指标。 5、允许误差: 最大引用误差Qmax ≤允许误差。 6、附加误差 受工作环境,相对湿度等客观条件影响所产 生的误差。 1.2.5 精确度 ? 仪表的精确度通常是用允许的最大引用误差Qmax去 掉百分号后的数字来衡量。 ? 精确度划分为若干等级,简称精度等级,精度等 级的数字越小,精度越高。价格越贵。 OA:理想输入输出特性曲线:实际上升曲线愈接近直线OA, 则仪表的精度等级越高 精度等级确定过程 示意 仪表的选择 ? 若已知某仪表精度等级为G级 ? 其最大相对误差 ? max ? ?max / A0 ? ?max / M ? (L ? G) / M ? (L / M ) ? G 因为 M ? L 所以,当示数M越接近量程L时,其测量准确度越高。 相同精度等级下,仪表选择通常工作区在不小于满 刻度2/3的区域。 1.2.6 滞环、死区和回差 ? 滞环: – 储能效应 例如弹性变形、磁滞。 – 实际上升曲线和实际下降 曲线不重合。 – 特性曲线形成环状。 滞环效应分析 同一输入,对应多个输出值,出现误差。 1.2.6 滞环、死区和回差 ? 死区: – 死区效应,例如传动机构 的摩擦和间隙。 – 实际上升曲线和实际 下降曲线不重合。 – 仪表输入小到一定范围后不 足以引起输出的任何变化。 死区效应分析 1.2.6 滞环、死区和回差 ? 综合效应: – 既有储能效应,也具有 死区效应。 – 各种情况下,实际上升曲 线和实际下降曲线间的差 值称为回差或变差。 综合效应分析 1.2.7 重复性和再现性 ? 重复性:在同一工作条件下,同方向连续多次对同一 输入值进行测量所得的多个输出值之间相互一致的程 度。 选用上升曲线最大离散程度和 下降曲线最大离散程度中的最大 值。 衡量仪表不受随机因素影响的能力。 综合效应分析 ? 再现性:包括滞环和死区,仪表实际上升曲线和实际 下降曲线之间离散程度的表。