《自动检测技术与装置 第二版课件 教学课件 ppt 作者 张宏建 黄志尧 周洪亮 冀海峰 编著3.1 检测仪表的构成和设计方法》由会员分享，可在线阅读，更多相关《自动检测技术与装置 第二版课件 教学课件 ppt 作者 张宏建 黄志尧 周洪亮 冀海峰 编著3.1 检测仪表的构成和设计方法（28页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、过程检测系统,第一章 检测仪表的设计方法,一、检测仪表的组成和检测系统的 结构形式,敏感元件,变换,传输,处理,显示,非线性 运算,第一章 检测仪表的设计方法,二、检测仪表的设计方法 信号变换按结构形式来分主要有四类，即简单直接式变换、差动式变换、参比式变换和平衡（反馈）式变换 简单直接式变换,第一章 检测仪表的设计方法,简单直接变换的结构形式有两种。两种形式如下图所示,第一章 检测仪表的设计方法,图（a）是一种只有转换电路的信号变换。这种信号变换形式最为简单，它要求敏感元件能将被测量转换成电学量,第一章 检测仪表的设计方法,图（b）是一种既有转换元件又有转换电路的信号变换。敏感元件首先把被测
2、参数转换成某种可利用的中间物理量，再通过转换元件把中间物理量转换成电学量，最后通过转换电路使输出的电压或电流信号与被测参数相对应 在参数检测中，常用到的中间物理量主要有位移、光量和热量等，相应的转换元件有应变片、电感、电容、霍尔元件、光电器件和热敏元件等,第一章 检测仪表的设计方法,转换电路的信息能量传递 简单直接变换式仪表的特点,第一章 检测仪表的设计方法,差动式变换 为了提高检测仪表（系统）的灵敏度和线性度，减小或消除环境等因素的影响，信号变换常采用差动式结构 ，即用两个性能完全相同的转换元件，感受敏感元件的输出量，并把它转换成两个性质相同但沿反方向变化的物理量（常见的是电路参数量）,第一
3、章 检测仪表的设计方法,差动变换形式图如下,第一节检测仪表的构成和设计方法,下图1为差动式变压器，图2为差动式电容器,图1,图2,第一章 检测仪表的设计方法,差动式变换的特性分析 特点 不能克服敏感元件受环境的影响 灵敏度较高 线性度较高,第一章 检测仪表的设计方法,参比式变换 参比式变换也称补偿式变换。 采用这种变换的 目的是为了消除条件变化 对敏感元件的影响，解决 在上述差动式变 换中所出 现的问题 结构形式,第一章 检测仪表的设计方法,如果环境条件量主要作用在转换元件上，则和差动式变换类似，参比式变换可以只用一个敏感元件和两个转换元件，其中一个转换元件既感受敏感元件的输出， 又感受环境条
4、件量，另 一个只感受环境条件量。,第一章 检测仪表的设计方法,参比式变换的特性分析 特点 能够克服环境变化引起的误差 不能克服非线性 两个检测元件的性能要求完全一致，否则会引起附加误差,第一章 检测仪表的设计方法,平衡（反馈）式变换 结构形式 平衡式变换也称反馈式变换，是指信号变换环节（包括转换元件和转换电路）为闭环式结构,第一章 检测仪表的设计方法,有差随动变换 无差随动变换 图中仪表之所以为无差平衡，关键在于采用了可逆电机M。可逆电机用传递函数可表示为K/s,即相当于一个积分环节,第一章 检测仪表的设计方法,平衡式变换的特性分析 有差随动式变换,第一章 检测仪表的设计方法,无差随动式变换,
5、第一章 检测仪表的设计方法,三、检测仪表中常见的信号变换方法 位移与电信号的变换 温度测量中 双金属片 t x 压力测量中 弹性元件 p x 物位测量中 浮筒 H（f） x 流量测量中 转子流量计 q x,第一章 检测仪表的设计方法,位移转变成电容 位移量很小，如膜片 利用霍尔元件 利用差动变压器 差动变压器是利用互感原理把位移转换成电信号的一种常用的转换元件,第一章 检测仪表的设计方法,变压器的原边由交流供 电。当铁心在中间位置 时，上下两段副边线圈 产生的感应电动势e1和 e2大小相等,第一章 检测仪表的设计方法,其他转换元件或方法 电感器 利用线圈自感原理把位移转换 成电感量的变化 光学
6、法 首先将位移量转换成光强的变 化，进一步用光敏元件把光信 号转换成电信号,第一章 检测仪表的设计方法,电阻与电压的变换 把电阻信号转换电压（或电流）主要有两种方法：一是外加电源，并和被测电阻一起构成回路，测量回路中的电流或某一固定电阻上的压降，这是典型的串联式转换电路；另一种方法是利用电桥进行转换,第一章 检测仪表的设计方法,不平衡电桥的电压灵敏度,第一章 检测仪表的设计方法,电容电压的变换 桥式电路 单臂接法 时平衡,第一章 检测仪表的设计方法,差动接法,第一章 检测仪表的设计方法,电压电流转换 电压电流的转换 由上图可得 输出电流与 输入电压之 间的关系为：,第一章 检测仪表的设计方法,图是一个最常见的电压电流转换电路。 当输入电 压为 时 输出电流 为：,
