模拟式传感器信号的检测PPT文件格式下载.ppt
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11二、机电一体化对检测系统的基本要求二、机电一体化对检测系统的基本要求二、机电一体化对检测系统的基本要求二、机电一体化对检测系统的基本要求1.1.精度、灵敏度和分辨率高;
精度、灵敏度和分辨率高;
2.2.线性、稳定性和重复性好;
线性、稳定性和重复性好;
3.3.抗干扰能力强;
抗干扰能力强;
4.4.静、动态特性好。
静、动态特性好。
其它要求其它要求其它要求其它要求:
体积小、质量轻、价格便宜、便于安装与维修、体积小、质量轻、价格便宜、便于安装与维修、体积小、质量轻、价格便宜、便于安装与维修、体积小、质量轻、价格便宜、便于安装与维修、耐环境性能好等。
耐环境性能好等。
三、检测系统设计的任务、方法和步骤三、检测系统设计的任务、方法和步骤三、检测系统设计的任务、方法和步骤三、检测系统设计的任务、方法和步骤检测系统设计的主要任务:
检测系统设计的主要任务:
根据使用要求合理选用传感器,并设计或选用相应的信号根据使用要求合理选用传感器,并设计或选用相应的信号根据使用要求合理选用传感器,并设计或选用相应的信号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检测与处理电路以构成检测系统,对检测系统进行分析与检测与处理电路以构成检测系统,对检测系统进行分析与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,使在机电一体化产品中实现预期的计测功能。
调试,使在机电一体化产品中实现预期的计测功能。
22检测系统设计的主要方法检测系统设计的主要方法检测系统设计的主要方法检测系统设计的主要方法:
实验分析法,即理论分析和计算与实验测试相结合的方法。
检测系统设计的一般步骤:
(1)
(1)设计任务分析设计任务分析设计任务分析设计任务分析
(2)
(2)系统方案选择系统方案选择系统方案选择系统方案选择(3)(3)系统构成框图设计系统构成框图设计系统构成框图设计系统构成框图设计(4)(4)环节设计与制造环节设计与制造环节设计与制造环节设计与制造(5)(5)总装调试及实验分析总装调试及实验分析总装调试及实验分析总装调试及实验分析(6)(6)系统运行及考核系统运行及考核系统运行及考核系统运行及考核33第二节第二节模拟式传感器信号的检测模拟式传感器信号的检测一、模拟信号检测系统的组成一、模拟信号检测系统的组成一、模拟信号检测系统的组成一、模拟信号检测系统的组成模拟式传感器其输出是与被测物理量相对应的连续变化的模拟式传感器其输出是与被测物理量相对应的连续变化的模拟式传感器其输出是与被测物理量相对应的连续变化的模拟式传感器其输出是与被测物理量相对应的连续变化的电信号。
电信号。
44二、基本转换电路二、基本转换电路二、基本转换电路二、基本转换电路被测物理量经传感器变换后,往往成为电阻、电容、电感被测物理量经传感器变换后,往往成为电阻、电容、电感被测物理量经传感器变换后,往往成为电阻、电容、电感被测物理量经传感器变换后,往往成为电阻、电容、电感等电参数的变化,或电荷、电压、电流等电量的变化。
当等电参数的变化,或电荷、电压、电流等电量的变化。
当传感器的输出信号是电参数时,需采用基本转换电路将其传感器的输出信号是电参数时,需采用基本转换电路将其传感器的输出信号是电参数时,需采用基本转换电路将其传感器的输出信号是电参数时,需采用基本转换电路将其转换成电量形式,然后再送入后续检测电路。
转换成电量形式,然后再送入后续检测电路。
(一一一一)分压电路分压电路分压电路分压电路55式中式中:
是交流电源角频率;
M2是是变压器互感。
变压器互感。
6677(二二二二)差动电路差动电路差动电路差动电路差动电路主要用于差动式传感器信号的转换。
差动电路主要用于差动式传感器信号的转换。
当被测量发生变化时,传感器阻抗也当被测量发生变化时,传感器阻抗也当被测量发生变化时,传感器阻抗也当被测量发生变化时,传感器阻抗也随之变化,设变化量为随之变化,设变化量为随之变化,设变化量为随之变化,设变化量为ZZ,则,则,则,则ZZ11ZZ00+ZZ,ZZ22ZZ00-ZZ,于是,于是,于是,于是88采用对称电源供电,在传感器处采用对称电源供电,在传感器处采用对称电源供电,在传感器处采用对称电源供电,在传感器处于平衡位置时,电路输出为零;
于平衡位置时,电路输出为零;
当传感器失衡后,输出电压与阻当传感器失衡后,输出电压与阻当传感器失衡后,输出电压与阻当传感器失衡后,输出电压与阻抗的变化成正比,即抗的变化成正比,即抗的变化成正比,即抗的变化成正比,即:
99主要用于直流电桥中,两个阻抗元件主要用于直流电桥中,两个阻抗元件主要用于直流电桥中,两个阻抗元件主要用于直流电桥中,两个阻抗元件ZZ的中点接地,构成的中点接地,构成的中点接地,构成的中点接地,构成对称供电形式。
当传感器处于平衡位置时,输出电压为零;
对称供电形式。
当传感器失衡后,输出电压为当传感器失衡后,输出电压为当传感器失衡后,输出电压为当传感器失衡后,输出电压为:
1010通过具有中间抽头的变压器二次线圈对传感器的一对差动通过具有中间抽头的变压器二次线圈对传感器的一对差动通过具有中间抽头的变压器二次线圈对传感器的一对差动通过具有中间抽头的变压器二次线圈对传感器的一对差动阻抗对称供电,其输出电压与传感器阻抗变化之间的关系阻抗对称供电,其输出电压与传感器阻抗变化之间的关系阻抗对称供电,其输出电压与传感器阻抗变化之间的关系阻抗对称供电,其输出电压与传感器阻抗变化之间的关系为:
为:
1111(三三)非差动桥式电路非差动桥式电路若传感器的基准阻抗为若传感器的基准阻抗为Z0,并,并取取ZZRZ0,传感器阻抗随,传感器阻抗随被测量的变化为被测量的变化为Z,则,则1212当电容传感器的电容当电容传感器的电容当电容传感器的电容当电容传感器的电容CC或电或电或电或电阻传感器的电阻阻传感器的电阻阻传感器的电阻阻传感器的电阻RR变化时,变化时,变化时,变化时,输出电压的幅值输出电压的幅值输出电压的幅值输出电压的幅值UU00UUii22不变,但相位角不变,但相位角不变,但相位角不变,但相位角却随之变却随之变却随之变却随之变化,其输出特性表达式为:
化,其输出特性表达式为:
1313阻感相位电桥输出信号相位随传感器电感L或电阻R的变化关系为:
1414(四)调频电路传感器电容C和标准电感L构成谐振电路并接入振荡器中,振荡器输出信号的频率f随传感器电容C的变化关系为:
1515(五)脉冲调宽电路输出信号U0的脉宽占随电容C或电阻R的变化而变化,即:
式中,k是与URUi有关的常数。
1616三、信号放大电路三、信号放大电路三、信号放大电路三、信号放大电路信号放大电路(放大器),用于将传感器或经基本转换电信号放大电路(放大器),用于将传感器或经基本转换电信号放大电路(放大器),用于将传感器或经基本转换电信号放大电路(放大器),用于将传感器或经基本转换电路输出的微弱信号不失真地加以放大,以便于进一步加工路输出的微弱信号不失真地加以放大,以便于进一步加工路输出的微弱信号不失真地加以放大,以便于进一步加工路输出的微弱信号不失真地加以放大,以便于进一步加工和处理。
和处理。
(一一一一)减小噪声和提高稳定性的方法减小噪声和提高稳定性的方法减小噪声和提高稳定性的方法减小噪声和提高稳定性的方法放大电路中常见的噪声放大电路中常见的噪声放大电路中常见的噪声放大电路中常见的噪声:
热噪声、散粒噪声和低频噪声等,对于这些噪声必须采取热噪声、散粒噪声和低频噪声等,对于这些噪声必须采取热噪声、散粒噪声和低频噪声等,对于这些噪声必须采取热噪声、散粒噪声和低频噪声等,对于这些噪声必须采取措施加以抑制,以免有用信号被淹没在噪声中。
措施加以抑制,以免有用信号被淹没在噪声中。
常用的抑制放大器噪声的措施有:
压缩放大器带宽,滤除通带以外的各种噪声信号。
减小信号源电阻,并尽量使其与放大器的等效噪声电阻减小信号源电阻,并尽量使其与放大器的等效噪声电阻减小信号源电阻,并尽量使其与放大器的等效噪声电阻减小信号源电阻,并尽量使其与放大器的等效噪声电阻相等,以实现噪声阻抗匹配。
相等,以实现噪声阻抗匹配。
选用低噪声放大器件,以减少噪声的产生。
减小接线电缆电容的影响及各种干扰因素的影响。
1717放大器的稳定性放大器的稳定性放大器的稳定性放大器的稳定性:
指其在环境、输入信号或电路中某些:
指其在环境、输入信号或电路中
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