现代监测技术第二章(二).pptVIP

* * 接口总线 存储显示分析监控判断决策 信号检出 ┇ 信号检出 信号检出 信号转换 信号转换 信号转换 处理显示 处理显示 处理显示 信号检出： 功能 --- 将被测信号的转换为电信号的变化 器件 --- 传感器（sensor, transducer） 信号转换： 功能 --- 将传感器的输出信号转换为便于处理的形式 器件 --- 信号调理电路（signal conditioning circuit） 处理显示： 功能 --- 分析、处理、显示 通讯接口/总线接口(RS232、RS485、GPIB、PCI、··· ···) 其它环节： 存储、监控、决策 四、监测系统的构成 1、信号检出部分----传感器（Sensor） 特点： 1）输出量为电压、电流、频率 2）输出的电信号一般较微弱： 电压 ---- 毫伏级、微伏级；电流 ---- 毫安级、纳安级 3）输出信号与噪声混杂在一起 ---- 传感器内部噪声 传感器的信噪比小、输出信号弱 ---- 信号淹没在噪声中 4）传感器的输出特性呈线性或非线性 选择：测量精度要求、被测量变化范围、被测对象所处的环境条件 以及对传感器体积和整个检测系统的成本等的限制 电阻、电容、电感 两种：数字量、模拟量 5）外界环境的变化会影响传感器的输出特性 传感器是监测系统中形式最多样、与被测对象关联最密切的部分 2、信号变换部分 检出信号 适合于分析和处理的信号 信号调理电路 阻抗变换 ---- 输出阻抗很高时； 电压/电流（V/A）转换 ---- 需要电流输出时； 目的： 4）简化后续系统的组成 2） 消除或抑制传感器输出量中的无用信号 3）提高测量、分析的准确度 信号放大 ---- 输出信号微弱时； 噪声抑制 ---- 信号淹没在噪声中； 模拟/数字（A/D）转换 ---- 需要输出数字信号时 1）对传感器的输出量变换成易于传输处理的量 3、分析处理部分 功能：管理不同系统之间的数据、状态和控制信息的传输和交换 不断注入新内容 ---- 检测系统的研究中心 通用标准接口 --- 不同的系统尤其是不同厂家的产品能够互联 4、通信接口与总线部分 计算机系统 ---- 强大问题分析能力、复杂系统的实时控制 自动化、智能化 USB、 IEEE-488、 RS-232（串行）、并行 总线：传送数字信号的公共通道 ---- 信号线的集合 RS-232C、VXI、Centronics（并行） （硬件系统） （规范、结构形式） 接口 --- 分系统和上位机之间/分系统之间交换信息 力 位移 速度 加速度 压力 流量 温度 电阻式 电容式 电感式 压电式 热电式 光电式 磁电式 电桥 放大器 滤波器 调制器 解调器 运算器 阻抗变换器 笔式记录仪 光线示波器 磁带记录仪 电子示波器 半导体存储器 显示器 磁卡 数据处理器 频谱分析仪 FFT 实时信号分析仪 电子计算机 被测对象 传感器 中间变换 测量装置 显示及 记录装置 实验结果 处理装置 激发装置 五、监测技术的发展趋势 [数字电压、欧姆表] 将量程切换到2V时，最小显示值为1μV 1、提高测量精度 2、提高可靠性 承受剧烈振动 3.应用新技术和新的物理效应，扩大检测领域 月球车 火星车 安全检查 4.发展集成化、功能化的传感器 可拍照的手机 5.采用计算机技术，使检测技术智能化 面部 识别技术 6.发展网络化传感器及检测系统 2.2 温度传感器 温度 分类: 应用: 测温 接触测温 非接触测温 热辐射测温 热传导测温 压电效应 热阻效应 热电势效应 金 属 热电阻 半导体 热敏电阻 热电偶 温 度 传感器 压电陶瓷（热释电效应） → 敏感元件 → 电参数 光电效应 红外温度传感器、光纤温度传感器 热电阻 电涡流传感器 PN结热电效应 热敏二极管/三极管、集成温度传感器 工作原理： 2.2.1 膨胀式温度传感器 1. 液体膨胀式温度传感器 这是应用最早的一种温度传感器。由液体储存器、毛细管和标尺组成。 液体玻璃温度计的测温上限取决于所用液体汽化点的温度，下限受液体凝点温度的限制．为了防止毛细管中液注出现断续现象，并提高测温液体的沸点温度，常在毛细管中液体上部充以一定压力的气体。 2、固体膨胀式温度传感器 这种温度计是利用两种不同膨胀系数的材料制成。 双金属感温元件是由膨胀系数不同的两种金属片牢固结合在一起而制成，一端固定，另一端为自由端。当温度变化时，由于两种材料的膨胀系数不同而使双金属片的曲率发生变化，自由端产生位移，经传动放大机构带动指针指示温度