传感器和检测技术.docx

现代检测技术大作业学院:电子与控制工程学院专业:控制工程与控制理论姓名:学号:任课教师:冯晓明二〇一四年一月目录一:概述--------------------------------------------1二:检测技术的特点----------------------------------1三:传感检测技术的地位和作用------------------------2四:传感器的基本原理--------------------------------2五:传感器的分类-------------------------------------3六:传感器的特性及主要性能指标-----------------------4七:基本特性的评价-----------------------------------6八:传感器的应用----------------------------------8现代检测技术一:概述随着现代科学技术的不断发展、社会的日益进步,现代化生产的规模越来越大,管理的形式和方式趋于多样性,管理也更加科学。人们对产品的产量和质量的要求也越来越高,这就导致常规的检测参数、检测手段、检测仪表难以满足现代生产和生活的需求。从一般的单参数测量到相关多参数的综合自动检测,从一般的参数量值测量到参数的状态估计,从确定性测量到模糊的判断等,已成为当前检测领域中的发展趋势,正受到越来越广泛的关注,从而形成了各种新的检测技术和新的检测方法,这些技术和方法统称为现代检测技术。二:检测技术的特点(1)从待测参数的性质看,现代检测技术主要用于非常见的参数的测量,对于这些参数的测量目前还没有合适的传感器对应,难以实现常规意义的“一一对应”的测量,另一种情况是待测参数虽已有传感器,但测量误差比较大,受各种因素的影响比较大,不能满足测量要求。(2)从应用的领域看,现代检测技术主要用于复杂设备、复杂过程的影响性能质量等方面的综合性参数的测量,如高速运动机械的故障分析、油品质量的检测、多相流系统中的流动参数的测量等。对于这样的被测对象或测量要求,很难用单一传感器来完成。(3)从使用的技术或方法看,现代检测技术主要利用了新型的传感技术或传感器。更多的利用了软技术即通过对传感器输出的信号进行处理得到特征量,通过建立传感器的输出与待测量之间的模型,通过应用专业知识、数据库、规则等进行推理,根据被测量的信息获取待测量。三:传感检测技术的地位和作用1、地位,传感检测技术是一种随着现代科学技术的发展而迅猛发展的技术,是机电一体化系统不可缺少的关键技术之一。2、作用,能够进行信息获取、信息转换、信息传递及信息处理等功能。应用:计算机集成制造系统CIMS、柔性制造系统FMS、加工中心MC、计算机辅助制造系统CAM。四:传感器的基本原理利用某种转换功能将物理的、化学的、生物的等外界信号变成可直接测量的信号的器件称为传感器。由于电信号易于放大、反馈、滤波、微分、存储和远距离传输,加上计算机只能处理电信号。所以,从狭义上说,传感器又可以定义为可唯一而重视性好的将外界信号转换成电信号的元器件;从广义上讲,传感器就是能感知外界信息并能按一定规律将这些信息转换成可用信号的装置,简单说传感器是将外界信号转换为电信号的装置。所以它由敏感元器件,感知元件和转换器件组成。①敏感元件是直接感受被测物理量,并以确定关系输出另一物理量的元件如弹性敏感元件将力,力矩转换为位移或应变输出。②转换元件是将敏感元件输出的非电量转换成电路参数,电阻、电感、电容、及电流或电压等电信号。③基本转换电路是将该电信号转换成便于传输,处理的电量。有的半导体敏感元器件可以直接输出电信号本身就构成传感器。敏感元器件品种繁多,就其感知外界信息的原理来讲,可分为:①物理类,基于力、热、光、电、磁和声等物理效应。②化学类,基于化学反应的原理。③生物类,基于酶、抗体、和激素等分子识别功能。通常据其基本感知功能可分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类。五:传感器的分类1、按被测量对象分类(1)内部信息传感器主要检测系统内部的位置,速度、力、力矩温度以及异常变化。(2)外部信息传感器主要检测系统的外部环境状态,它有相对应的接触式、触觉传感器、滑动觉传感器、压觉传感器和非接触式、视觉传感器、超声测距、激光测距。2、传感器按工作机理(1)物性型传感器是利用某种性质随被测参数的变化而变化的原理制成的,主要有:光电式传感器、压电式传感器。(2)结构型传感器是利用物理学中场的定律和运动定律等构成的,主要有①电感式传感器②电容式传感器③光栅式传感器。3、按被测物理量分类如位移传感器用于测量位移,温度传感器用于测量温度。4、按工作原理分类主要是