一、检测系统的定义:
检测系统是机电一体化系统中的一个重要组成部分,用于检测有关外界环境及自身状态的各种物理量(如力、温度、距离、变形、位置、功率等)及其变化,并将这些信号转换成电信号,然后再通过相应的变换、放大、调制与解调、滤波、运算等电路将所需要的信号检测出来,反馈给控制装置并显示。实现上述功能的传感器及其信号处理电路就构成了机电一体化系统中的检测系统。检测系统由于使用的传感器不同分为模拟式传感器检测系统和数字式传感器检测系统。
二、模拟式传感器检测系统的组成,及各部分的作用
1)系统组成:模拟传感器、基本转换电路、量程切换电路、放大电路、调制解调电路、滤波电路、运算电路、模数转换电路、计算中心、显示执行机构、电源等。
2)各部分的作用:
模拟传感器负责将被测的位移、温度等非电物理量转换成电阻、电容、电感等电参量或直接转换成电压、电流等模拟信号。
基本转换电路负责将电阻、电容、电感等电参量转换成电压、电流等模拟信号。
量程切换电路:根据信号的不同测量范围,切换量程,实现高精度测量。
模数转换电路负责将模拟信号转换为数字信号供CPU处理
振荡器实现信号的调制与解调。
三、数字式传感器检测系统的组成,及各部分的作用
1)系统组成:数字传感器、放大电路、整形电路、分频电路、辩向电路、计数电路、寄存电路、计算机和显示执行机构组成。
2)各部分的作用:
数字传感器负责将检测的物理量转换成数字式的脉冲信号,脉冲频率表示物理量的大小。
放大电路和整形电路负责将不规则的脉冲信号调整成标准的数字脉冲信号,幅度和上升下降沿适合后续测量。 分频电路也叫细分电路,目的是提高计数精度。 辩向电路识别信号是增大还是减小。计数器负责脉冲计数。计算机根据计数结果控制和显示。
四、机电一体化对检测系统在性能方面的要求:精度、灵敏度和分辨率高;线性、稳定性和重复性好;抗干扰能力强,静、动态特性好。
此外,某些系统对传感器及其检测系统提出了一些特殊要求,如体积小、重量轻、价格便宜、便于安装与维修、耐环境性能好等。
五、传感器的概念
传感器是一种以一定精度将被测物理量转换为与之有确定对应关系的、易于测量的某种电参数物理量的测量部件或装置。被测物理量可以是力、温度、位移、速度、位置等。电参数物理量可以是电阻、电容、电感、电压、电流等。一般由敏感元件、转换元件和基本转换电路三部分组成。
六、传感器的分类
按被测物理量分为:位移传感器、速度传感器、加速度传感、力传感器、温度传感器等。
按传感器工作的物理原理分为:电阻式、电感式、电容式、 光电式等等。
七、传感器的静态特性
所谓静态特性是指当被测量处于稳定状态时,传感器的输出与输入的关系特性。衡量传感器静态特性的重要指标有线性度、灵敏度、迟滞、重复性、分辨力、零漂、精度等。
八、传感器的动态特性
动态特性反映了被测量快速变化时,传感器的性能。在利用传感器测量动态压力、振动等随时间快速变化的参数时,需要考察传感器的动态特性。衡量传感器动态特性的重要指标有时域指标和频域指标。
检测与转换技术实训装置(32种传感器)适合高等职业学校、中等职业学校的机电设备安装与维修、机电技术应用、电气运行与控制、电气技术应用、电子电器应用与维修、机械和机电一体化等专业的必修课程模块《自动控制技术》和非机电类专业的选修课程《工业自动化》模块的教学和实训。
清单
实验项目(带※号为思考实验)
实验一 电阻式传感器的单臂电桥性能实验
实验二 电阻式传感器的半桥性能实验
实验三 电阻式传感器的全桥性能实验
实验四 电阻式传感器的单臂、半桥和全桥的比较实验
实验五 电阻式传感器的振动实验*
实验六 电阻式传感器的电子秤实验*
实验七 变面积式电容传感器特性实验
实验八 差动式电容传感器特性实验
实验九 电容传感器的振动实验*
实验十 电容传感器的电子秤实验*
实验十一 差动变压器的特性实验
实验十二 自感式差动变压器的特性实验
实验十三 差动变压器的性能实验
实验十四 激励频率对差动变压器特性的影响
实验十五 差动变压器的振动实验*
实验十六 差动变压器的电子秤实验*
实验十七 光电式传感器的转速测量实验
实验十八 光电式传感器的旋转方向测量实验
实验十九 接近式霍尔传感器实验
实验二十 霍尔传感器的转速测量实验
实验二十一 霍尔传感器的振动测量实验
实验二十二 涡流传感器的位移特性实验
实验二十三 被测体材质对涡流传感器特性的影响实验
实验二十四 涡流式传感器的振动实验*
实验二十五 涡流式传感器的转速测量实验
实验二十六 温度传感器及温度控制实验(AD590)
实验二十七 K型热电偶的温度控制实验
实验二十八 热电偶冷端温度补偿实验*
实验二十九 E型热电偶的温度控制实验
实验三十 Pt100铂电阻的温度控制实验
实验三十一 Cu50铜电阻的温度控制实验
实验三十二 磁电式传感器的特性实验
实验三十三 磁电式传感器的转速测量实验
实验三十四 磁电式传感器的应用实验*
实验三十五 压电加速度式传感器的特性实验
实验三十六 光纤传感器的位移特性实验
实验三十七 光纤传感器的振动实验
实验三十八 光纤传感器的转速测量实验
实验三十九 压阻式压力传感器的特性实验
实验四十 压阻式压力传感器的差压测量实验*
实验四十一 超声波传感器的位移特性实验
实验四十二 超声波传感器的应用实验
实验四十三 气敏传感器的原理实验
实验四十四 湿度式传感器原理实验
实验四十五 气体流量的测定*
实验四十六 移相器实验
实验四十七 相敏检波器实验
实验四十八 低通滤波器实验
实验四十九 热释电红外传感器实验
实验五十 硅光电池光电特性实验
实验五十一 集成温度传感器LM35温度特性实验
实验五十二 集成温度传感器LM35测温实验
实验五十三 PN结温度传感器测温控制实验
实验五十四 正温热敏电阻温度特性实验
实验五十五 负温热敏电阻温度特性实验
实验五十六 光敏二极管特性实验
实验五十七 光敏三极管特性实验
实验五十八 光敏电阻特性实验
实验五十九 光敏电阻应用实验
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