检测系统设计讲解

下图是生产线工件计数装置的示意图。接近传感器设 置在工件传送带的一侧，当传送带运行时，一个个工 件经过接近传感器，当工件靠近接近传感器时，传感 器输出脉冲开关信号，该信号可直接送往计数器进行 计数。
1. 接触式位置传感器
这类传感器用微动开关之类的触点器件便可构成:
1、柔软电极 2、柔软绝缘体
2. 接近式位置传感器
接近式位置传感器按其工作原理主要分：①电 磁式；②光电式；③电容式；④超声波式；⑤气 压式等。其基本工作原理可用下图表示出来。
接近式位置传感器的工作原理
1. )接近开关
检测滚动的硬币 检测进料器的金属部件
频率响应特性
幅频特性
相频特性
阶跃响应特性
时间常数
上升时间
过冲量(超调量) 固有频率
阻尼比(对数减缩)
4.1.4 机电一体化系统对传感器的基本要求
1. 精度和灵敏度高、响应快、稳定性好、信噪比高； 2. 体积小、重量轻、对整机的适应性好； 3. 安全可靠、寿命长； 4. 便于与计算机连接； 5. 不易受被测对象特性(如电阻、导磁率)的影响，也
100%
1 非线性误差(线性度)
max 最大非线性绝对误差
YFS 输出满量程
(4) 灵敏度 传感器输入增量与输出增量之比；
(5) 稳定性(温度漂移，时间零漂) 时间零漂: 在规定的时间内，在温度不变的条件下，
零输出的变化；
温度漂移:当温度发生变化时，其输出特性的变化， 通常用零点输出变化值表示，也可以用它与满量 程的比值来表示。
3. 动态响应特性
在被测量的物理量随时间变化的情况下，传感器的输 出能否很好地追随输入量的变化是一个很重要的问题。有 的传感器尽管其静态特性非常好，但由于不能很好追随输 入量的快速变化而导致严重误差，这种动态误差若不注意 加以控制，可以高达百分之几十其至百分之百。在被测信 号变化速度较快的情况下要求我们要认真注意传感器的动 态响应持性。
第四章 传感器及其接口技术
4.1 概述 4.2 机电一体化系统常用传感器 4.3 传感器与微机的接口技术
百度文库.1 概 述
在机电一体化系统中有各种不同的物理量(如位移、压力、 速度等)需要测量与控制，如果没有传感器对原始的各种参数进 行精确而可靠的检测，那么对机电产品的各种控制是无法实现 的。因此能把各种不同的非电量转换成电量的传感器便成为机 电一体化系统中不可缺少的组成部分。
不影响外部环境； 6. 对环境条件适应能力强; 7. 现场处理简单、操作性能好； 8. 价格便宜。
4.1.5 传感器的分类
传感器的分类方法有多种; 1、 按被测物理量的性质分；位置、位移传感
器、速度传感器、加速度传感器、转速传感器、 温度传感器、压力传感器等等；
2、按工作机理分；电阻式、电感式、电容式、
4.1.1 传感器的定义
传感器： 传感器是一种以一定的精确度将被测量(如位移、力、 加速度等)转换为与之有确定对应关系的、易于精确处理和测 量的某种物理量(如电量)的测量部件或装置。
4.1.2 传感器的组成
组成：敏感元件、转换元件、电子线路等组成。
1 敏感元件 直接感受被测量、并以确定关
系输出物理量。如弹性敏元件将力转换为位移 或应变输出。
光电式；
3、按照输出信号的性质分类；可分为开关型
(二值型) 、数字型和模拟型，如下图所示：
1).开关型
开关型传感器的二值就是 “1”和“0”或开(ON)和关 (OFF)。这种“l”和“0”数字 信号可直接(经隔离后)传送 到微机进行处理，使用方便。
特性曲线中如果设输出状态 从断到通时的输入值为INon， 而从通到断时的输入值为 INoff，则特性满足: INoff＜INon
2 转换元件 将敏感元件输出的非电物理量 (如位移、应变、光强等)转换成电量参数(如电 阻、电感、电容等)等。
3 基本转换电路 将电路参数量转换成便于 测量的电量，如电压、电流、频率等。
传感器的组成
4.1.3 传感器的特性
传感器比较常用的性能指标有以下几种: 1. 关于输入量的特性： (1) 量程或测量范围
传感器预期要测量的被测量值的范围，一般用 传感器允许测量的上下极限值来表示，其中上限 值也称为满量程FS。 (2) 过载能力
传感器允许承受的最大输入量(被测量),通常用一 个最大允许值或满量程的百分比来表示。
2. 关于输入输出关系的静态特性 (1)精度
表示测量结果与被测的“真值”的接近程度。 一般用“极限误差”或极限误差与满量程的比值 按百分数给出。
(2)重复性 反映传感器在工作条件不变的情况下，重复
地输入某一相同的输入值，其输出值的一致性， 其意义与精度类似。
(3)线性度 也称非线性，表示传感器输出与输入之间的
关系曲线与选定的工作曲线的靠近程度，采用工 作直线与实际工作曲线之间的最大偏差值与满量 程输出之比来表示。
1


max YFS
代码型传感器又称编码器，它输出的信号是数
字代码，每一代码相当于一个一定的输入量之值。 例如编码式光电码盘。
3). 模拟型
模拟型传感器的输出是与输入物理量变化相 对应的连续变化的电量，如距离、压力、温度 等信号。输入与输出可以是线性的也可以是非 线性的。
4.2 机电一体化系统常用传感器
4.2.1位置传感器

位置传感器和位移传感器不一样，它所测量
的不是一段距离的变化量，而是通过检测，确定
是否已到某一位置。因此，它只需要产生能反映
某种状态的开关量就可以了。

位置传感器分接触式和接近式两种。所谓接
触式传感器就是能获取两个物体是否己接触的信
息的一种传感器；而接近式传感器是用来判别在
某一范围内是否有某一物体的一种传感器。
INoff与INon的差称为磁滞宽 度或瞬动(snap)宽度。
2). 数字型 数字型传感器有计数型和代码型两大类。
其中计数型又称脉冲数字型；
它可以是任何一种脉冲发生器，所发出的脉冲 数与输入量成正比，加上计数器就可对输入量进行 计数，如可用来检测通过输送带上的产品个数，也 可用来检测执行机构的位移量。这时执行机构每移 动一定距离或转动一定角度就会发生一个脉冲信号， 例如增量式光电码盘和检测光栅就是如此。