2第二章-传感器与检测系统(jyl)+.pptVIP

上章内容回顾 机械电子学的概念 机械电子学的定义 机械技术与微电子技术、计算机技术等高新技术的有机结合是机械电子学的灵魂。这种结合，不是简单的组合、拼凑，而是相互融合。 （在技术上……，在产品结构上……，目的在于……） 机械电子学的研究内容 机电一体化的原理、技术、设计理论和方法 机械电子学的特点和范畴 特点：机械技术和电子技术有机结合而成的一种高级技术 计算机硬件和软件共同组成的信息处理技术…不可缺少的组成部分 系统工程的观点和方法是机械电子学的基本方法 范畴：机械工程范畴…新兴学科…多学科相互交叉、渗透…涵盖面相当宽 凡是由各种现代高新技术与机械和电子技术相结合而形成的各种技术、产品(或系统)… 崭新的学术思想…除了强调机械与电子的有机结合…还具有更深刻更广泛的涵义…不断被赋予新的内容，范畴还将继续延伸… 上章内容回顾 机电一体化系统的功能构成和组成要素 机电一体化系统的目的功能 输入 （物质、能量、信息） 输出 变换 传递 储存 机电一体化系统实现目的功能具备的五种内部功能构成 构造功能 动力功能 主功能 计测功能 控制功能 机电一体化产品的五大要素 机械本体 动力源 执行机构 检测与传感装置 控制与信息处理装置 （骨骼） （内脏） （手足） （感官） （大脑） 机械电子学的六项共性关键技术 机械技术 计算机与信息处理技术 检测与传感技术 自动控制技术 伺服驱动技术 系统总体技术 上章内容回顾 机械电子学的应用与发展前景 机电一体化的社会经济效益 提高精度 增强功能和可用性 提高生产效率，降低成本 提高安全性和可靠性 减轻劳动强度，改善劳动条件 简化结构，减轻重量 增加系统柔性和智能化 机电一体化的三种主要应用形式 功能附加型（变异性设计） 功能替代型（适应性设计） 机电融合型（开发性设计） 第二章 传感器与检测系统 第一节 概述 第二节 常用的传感器及其检测系统 第三节 检测信号的采集与处理 第一节 概述 检测系统的功用、组成及基本要求 传感器的分类与选用 检测系统设计的任务、方法和步骤 一、检测系统的功用、组成及基本要求 功用 检测有关外部环境及自身状态的各种物理量(如力、温度、距离、变形、位置、速度、加速度、功率等)及其变化; 转变为电信号，通过变换、放大、调制与解调、滤波、运算等电路，检测有用信号; 反馈给控制装置或显示。 检测系统:实现上述功能的传感器及其相应信号检测电路 传感器及其检测系统不仅是机电一体化产品中必不可少的组成部分，而且成为机与电有机结合的一个重要纽带。 组成 要求 精度、灵敏度和分辨率高，能满足机电一体化系统对检测精度和速度的要求； 线性、稳定性和重复性好，工作可靠； 静、动态特性好，测量范围较大； 抗干扰能力强。 传感器精度 传感器精度 设图中的圆心O为被测量的“真值”，黑点为其测得值，则图(a)：正确度较高、精密度较差图(b)：精密度较高、正确度较差图(c)：精确度(准确度)较高，即精密度和正确度都较高 二、传感器的分类与选用 选择传感器的原则 1．检测要求和条件 测量目的、被测物理量选择、测量范围、输入信号最大值和频带宽度、测量精度要求、测量所需时间要求等。 2．传感器性能 精度、稳定性、响应速度、输出量性质、对被测物体产生的负载效应、校正周期、输入端保护等。 3．使用条件 安装条件、工作场地的环境条件（温度、湿度、振动等)、测量时间、所需功率容量、与其它设备的连接、备件与维修服务等。 三、检测系统设计的任务、方法和步骤 新型科学技术领域: 传感器工程学 参考国防科技大学出版社，王洪业主编的《传感器工程》，1997年出版。 是一门关于如何设计、制造传感器的学科。涉及传感器及测试系统精度评估、传感器的可靠性设计、传感器的材料、加工设备与工艺等各方面的内容。 检测系统设计的主要任务 根据使用要求合理选用传感器，设计或选用相应的信号检测与处理电路以构成检测系统，并对检测系统进行分析与调试，使之在机电一体化产品中实现预期的计测功能。 检测系统的主要设计方法 实验分析法 -- 即理论分析与实验测试相结合的方法 传感器及电子元器件的物