第八章传感检测系统的构成
第一节传感检测系统的组成
第二节电桥
第三节调制与解调
第四节滤波器
第五节数模和模数转换
第六节传感器与模数转换器的连接通道
第七节传感检测信号的细分与辨向原理
第八节传感检测系统中的抗干扰问题
第九节传感检测系统中的微机接口
第十节传感器信号的温度补偿及线性化的计算机处理
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第一节传感检测系统的组成
检测的目的是获取有用信息,信息以信号的形式表现出来,即信号中包含有用信息。
系统的自动化过程可以看作是由“物流”和“信息流”交互而成的。信息流反映了物流的数量、状态、趋势或运行状态,所以信息流是控制物流的依据。
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为了有目的的物流进行控制,使用传感器进行检测获取有用信息,进行判断以便实现自动控制。
机电一体化系统组成多样,对应的传感检测系统也对应各不相同。图8-1为传感检测系统的组成。可见,一个完整的传感检测系统通常由传感器、中间转换(信号调理)电路、微机接口电路、分析处理及控制显示电路等部分组成。
被测对象
传感器
中间转换电路
信息传输接口
信息分析、处理
控制、显示、记录
微机、I/O接口、外设
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传感器处于被测对象和检测系统的界面位置,构成了信号输入的主要窗口,为检测系统提供必需的原始信号。
中间转换电路将传感器输出的信号转换成易于测量或处理的电压或电流信号。
传感器的类型将决定转换电路的种类和构成,不同的传感器要求配用不同的转换电路。
控制指的是对执行机械的控制。
显示和记录的目的方便了解被检测数值的大小或变化过程。显示种类有模拟、数字和图像。
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模拟显示利用指针对标尺相对位置标示被测量数值的大小。特点是读数方便、直观,结构简单,价格低廉,在显示系统中大量应用。缺点是精度受标示最小分度的限制,读数时容易引入主观误差。
数字显示直接以十进制数字显示读数,可以附加打印机打印记录测量数值,容易和计算机联机,使数据处理更加方便。容易消除读数的主观误差。
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图像显示,当被测量处于动态变化中的时候,可以将其输入到记录仪,从而描绘出被测量的变化曲线,作为测量结果。笔式记录仪、光线示波器、磁带记录仪等。
磁带记录仪:使用专用磁带记录噪声等信号,可在各频带内作电平测量、分析、储存等多用途的高性能磁带记录仪。
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第二节电桥
定义:把电阻、电感和电容等元件参数转换成电压或电流的一种测量电路。
这种测量电路简单直接,精度和灵敏度都较高,在检测系统中应用较多。
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一、电桥工作原理
1、直流电桥
在右图8-2中,四个电阻构成了电桥的四个臂,输入电源作用在CD两端;输出信号为Uo,取自AB端。当输入端作用直流电源Es时,称为直流电桥。
当电桥的输出端和具有高输入阻抗的装置相连的时候,电桥相当于处于输出端开路的状态。
E0
C
A
D
B
R1
R2
R4
R3
Uo
Rg
I0
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输出电压即为A、B两点的压差。
AC间的压差为
CB间的压差为
输出电压为
E0
C
A
D
B
R1
R2
R4
R3
Uo
Rg
I0
当上式中分子为零时,即R1R4=R2R3,输出电压Uo为零,此时称电桥的平衡状态。
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当电桥的输出端和具有内阻Rg的检流计相连,由戴维南定理可知AB两端的等效电阻。
E0
C
A
D
B
R1
R2
R4
R3
Uo
Rg
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