检测复习.doc

一、检测的基本概念借助于专门设备，通过一定的技术手段和方法，对被测对象收集信息、取得数量概念的过程。它是一个比较过程，即将被检测对象与它同性质的标准量进行比较，获得被测量为标准量的若干倍的数量概念。二、检测方法的分类（1）按检测过程：直接测量、间接测量（2）按检测方式偏差法测量、零位法测量（3）按传感器与被测对象是否直接接触：接触式非接触式：（4）按被测量的变化快慢：静态检测、动态检测 （5）按检测系统是否施加能量分类主动式，被动式2、相对误差；测量的绝对误差与被测量的真值之比检测系统构成简要介绍非电量参数检测方法及实现技术如温度，压力、物位、流量、机械量、成分等3、测温方法（1）接触式测温（2）非接触式测温二、传感器的静态特性指标传感器的特性一般指输入、输出特性，包括：线性度、灵敏度、迟滞、重复性、分辨力、稳定度、漂移、电磁兼容性、可靠性等。 常见的一阶、二阶传感器阶跃响应曲线见图，主要动态指标包括：时间常数 ：传感器输出 由零上升到稳态值 的63.2%所需的时间， 上升时间 ：传感器输出 由稳态值的10%上升到90%所需的时间调节时间 ：传感器输出 由零上升达到并一直保持在允许误差范围 所需的时间。可以是2%、5%或10%，根据实际情况确定最大超调量 ：输出最大值 与输出稳态值的相对误差，振荡次数 ：调节时间内，输出量在稳态值附近上下波动的次数。 稳态误差 ：无限长时间后传感器的稳态输出值 与目标值 之间偏差的相对值，第五章：应变效应：导体或半导体材料在外界力的作用下，会产生机械变形，其电阻值也将随着发生变化。 电阻应变式传感器主要由电阻应变片及测量转换电路等组成。金属丝受拉时，l变长、r变小，导致R变大 减小和消除非线性误差的方法：差动电桥。电阻的变化情况是邻臂相反，对臂相同半桥差动：在试件上安装两个工作应变片，一个受拉应变，一个受压应变， 接入电桥相邻桥臂。可知：Uo与R1/R1成线性关系，无非线性误差，而且电桥电压灵敏度KU=E/2，是单臂工作时的两倍。全桥差动：电桥四臂接入四片应变片，即两个受拉应变，两个受压应变，将两个应变符号相同的接入相对桥臂上。若R1=R2=R3=R4，且R1=R2=R3=R4，结论：全桥差动电路不仅没有非线性误差，而且电压灵敏度为单片工作时的4倍。 应变效应可以测量应变应力、弯矩、扭矩、加速度、位移等物理量。电阻应变片的应用可分为两大类： 第一类是将应变片粘贴于某些弹性体上，并将其接到测量转换电路，这样就构成测量各种物理量的专用应变式传感器。敏感元件一般为各种弹性体，传感元件就是应变片，测量转换电路一般为桥路； 第二类是将应变片贴于被测试件上，然后将其接到应变仪上就可直接从应变仪上读取被测试件的应变量。 6.1 压电效应某些电介质（晶体） 当沿着一定方向施加力变形时，内部产生极化现象，同时在它表面会产生符号相反的电荷； 当外力去掉后，又重新恢复不带电状态当作用力方向改变后，电荷的极性也随之改变； 这种现象称压电效应。 压电效应是可逆的 在介质极化的方向施加电场时，电介质会产生形变，将电能转化成机械能，这种现象称“逆压电效应”。 所以压电元件可以将机械能转化成电能 也可以将电能转化成机械能。 自然界许多晶体具有压电效应，但十分微弱，研究发现石英晶体、钛酸钡、锆钛酸铅是优能的压电材料。 压电材料可以分为两类：压电晶体、压电陶瓷。 石英晶体各个方向的特性是不同的。 其中纵向轴z称为光轴，经过六面体棱线并垂直于光轴的x称为电轴，与x和z轴同时垂直的轴y称为机械轴。 通常把沿电轴x方向的力作用下产生电荷的压电效应称为“纵向压电效应”， 而把沿机械轴y方向的力作用下产生电荷的压电效应称为“横向压电效应”。 而沿光轴z方向的力作用时不产生压电效应。 6.2.3 压电效应方程如图 x, y 和 z轴, 立方体形状的压电元件其中T1, T2 和 T3分别定义为沿x, y and z轴的拉力应力分量；T4, T5 和T6分别为沿 x, y 和 z 轴的剪切应力分量；且, 1, 2 和 3面（即x, y和 z 轴面 ）上的电荷密度；垂直于x, y 和 z轴的平面（即x, y和 z 轴面 ）上的电荷密度；其中 j=1,2,.6 表示应力的方向, i =1,2,3 表示产生电荷的轴面；,第七章电感式传感器：由法拉第电磁感应原理可知：一个块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作用切割磁力线运动时，导体内部会产生一圈圈闭合的电流，这种电流叫电涡流，这种现象叫做电涡流效应。根据电涡流效应制作的传感器称电涡流传感器; 电涡流式传感器最大的特点是能够对位移、厚度、表面、温度、速度、应力、材料损伤等被测量进行非接触测量。 形成电涡流必须具备两个条件： 存在交变磁场 导电体处于交变磁场中集肤效应：当高频（100kHz左右）信号源产生的高频电压施加到一个靠近金属导体附近的电感线圈L1时，将产生高频磁场H1。如被测导体置于该交变磁场范围之内时，被测导体就产生电涡流i2。i2在金属导体的纵深方向并不是均匀分布的，而只集中在金属导体的表面。 集肤效应与激励源频率f、工件的电导率s、磁导率m等有关。频率f越高，电涡流的渗透的深度就越浅，集肤效应越严重。 1、调幅式（AM）电路；石英振荡器产生稳频、稳幅高频振荡电压(100kHz1MHz）用于激励电涡流线圈。金属材料在高频磁场中产生电涡流，引起电涡流线圈端电压的衰减，再经高放、检波、低放电路，最终输出的直流电压Uo反映了金属体对电涡流线圈的影响2、调频（FM）式电路(100kHz1MHz） 当电涡流线圈与被测体的距离x 改变时，电涡流线圈的电感量L 也随之改变，引起LC 振荡器的输出频率变化，此频率可直接用计算机测量。如果要用模拟仪表进行显示或记录时，必须使用鉴频器，将Df转换为电压DUo 。 六、 电涡流传感器的应用1、位移测量 电涡流位移传感器是一种输出为模拟电压的电子器件。接通电源后，在电涡流探头的有效面（感应工作面）将产生一个交变磁场。 当金属物体接近此感应面时，金属表面将吸取电涡流探头中的高频振荡能量，使振荡器的输出幅度线性地衰减，根据衰减量的变化，可以计算出与被检物体的距离、振动等参数。这种位移传感器属于非接触测量，工作时不受灰尘等非金属因素的影响，寿命较长，可在各种恶劣条件下使用。2、振动测量：测量悬臂梁的振幅及频率3、转速测量 ：若转轴上开z 个槽(或齿)，频率计的读数为f（单位为Hz），则转轴的转速n（单位为r/min）的计算公式为 n=60f/z4、厚度测量: 5、电涡流式通道安全检查门 6、电涡流表面探伤电涡流探伤 金属表面裂纹、热处理裂纹、焊接处质量探伤 由于集肤效应导体表面电涡流密度最大，表面信息量最大，可用电涡流传感器测量金属表面缺陷，存在缺陷时引起金属、的变化。 探伤时传感器与被测金属保持距离不变，如果有裂纹导体电阻率会发生变化，涡流损耗的改变引起输出电压的变化。传统电容式传感器主要用于位移、振动、角度、加速度等机械量精密测量及压力、压差、液面、成份含量等方面的测量。电容式传感器的特点是： 电容器容量小几十几百微法，具有高输出阻抗; 静电引力小（极板间），工作所需作用力很小； 可动质量小,具有高的固有频率动态响应特性好；功率小，本身发热影响小； 可以进行非接触测量。8.1 电容传感器工作原理和类型:电容式传感器是将被测非电量变化成电容量的变化， 电容传感器工作原理可以用平板电容说明：改变式中 S 极板面积，称变面积型传感器 极板距离，称变极距型传感器 介电常数，称变介质型传感器 真空介电常数 相对介电常数， 无介质时空气介质 r =11、变极距型（）要提高传感器灵敏度 K 应减小初始极距 ， 但初始极距受电容击穿电压限制； 非线性随相对的