4傳感檢測技術1.檢測系統的組成

(1)把各種非電量信息轉換為電信號,這就是傳感器的功能,傳感器又稱為一次儀表。

(2)對轉換后的電信號進行測量,并進行放大、運算、轉換、記錄、指示、顯示等處理,這叫作電信號處理系統,通常被稱為二次儀表。精選課件14傳感檢測技術1.檢測系統的組成精選課件1

非電量檢測系統的結構形式精選課件2 非電量檢測系統的結構形式精選課件2傳感器的構成傳感器一般由敏感元件、轉換元件和轉換電路三部分組成。

傳感器的組成框圖精選課件3傳感器的組成框圖精選課件3（1）敏感元件:是一種能夠將被測量轉換成易于測量的物理量的預變換裝置,其輸入、輸出間具有確定的數學關系（最好為線性）。如彈性敏感元件將力轉換為位移或應變輸出。（2）轉換元件：將敏感元件輸出的非電物理量轉換成電信號（如電阻、電感、電容等）形式。（3）基本轉換電路：將電信號量轉換成便于測量的電量,如電壓、電流、頻率等。

精選課件4（1）敏感元件:是一種能夠將被測量轉換成易于測量的物理量的按被測物理量分為：位移傳感器、速度傳感器、加速度傳感、力傳感器、溫度傳感器等。溫度傳感器壓力傳感器扭矩傳感器角位移傳感器位移傳感器精選課件5按被測物理量分為：位移傳感器、速度傳感器、加速度傳感、力傳感按傳感器工作的物理原理分為：電阻式、電感式、電容式、光電式等等。壓電式加速度傳感器激光位移傳感器光纖式位移傳感器超聲波位移傳感器傳感器電感式位移傳感器精選課件6按傳感器工作的物理原理分為：電阻式、電感式、電容式、光電式傳感器的數學模型及特性指標描述傳感器輸入–輸出關系的方法：

數學模型基本特性指標被測輸入量靜態量準靜態量動態量靜態特性指標動態特性指標靜態數學模型動態數學模型精選課件7傳感器的數學模型及特性指標描述傳感器輸入–輸出關系的方法一、傳感器的靜態模型1.代數方程x——輸入量；y——輸出量；a0——零位輸出；a1——傳感器的靈敏度：K、S；a2……an——非線性項待定常數。xay1=條件:不考慮傳感器滯后、蠕變情況下精選課件8一、傳感器的靜態模型1.代數方程x——輸入量；y2.特性曲線精選課件92.特性曲線精選課件93靜態特性（1）線性度。傳感器的實際特性曲線與擬合直線之間的偏差稱為傳感器的非線性誤差（線性度）。傳感器的線性度示意圖

精選課件10傳感器的線性度示意圖精選課件10（2）靈敏度。傳感器到達穩定工作狀態時輸出變化量與引起此變化量的輸入變量之比，用S0表示,即

（3）最小檢測量最小檢測量是指傳感器能確切反映被測量的最低極限量。精選課件11（2）靈敏度。傳感器到達穩定工作狀態時輸出變化量與引起此變（4）精確度（精度）

精密度δ

對某一穩定的對象（被測量）由同一測量者用同一傳感器和測量儀表在相當短的時間內連續重復測量多次，其測量結果的分散程度。（對應隨機誤差）

正確度ε測量結果偏離真值大小的程度，即示值有規則偏離真值的程度。（對應系統誤差）

精確度τ

包含精密度和正確度兩者之和的意思，即測量的綜合優良程度。精選課件12（4）精確度（精度）精選課件12（5）遲滯。傳感器在正(輸入量增大)、反(輸入量減小)行程中輸出/輸入特性曲線的不重合程度稱為遲滯,遲滯誤差一般以最大偏差或最大偏差的一半與滿量程輸出yFS的百分數表示：

遲滯特性

精選課件13（5）遲滯。傳感器在正(輸入量增大)、反(輸入量減小)行程中（6）重復特性。傳感器在同一條件下,被測輸入量按同一方向作全量程連續多次重復測量時,所得的輸出/輸入曲線不一致的程度,稱為重復特性,重復特性誤差用最大重復性誤差與滿量程輸出的百分數表示,即重復特性精選課件14（6）重復特性。傳感器在同一條件下,被測輸入量按同一方向(7)漂移

零點漂移傳感器無輸入時，每隔一段時間進行讀數，其輸出偏離零值的程度。溫漂溫漂表示溫度變化時，傳感器輸出值的偏離程度。一般以溫度變化1℃輸出最大偏差與滿量程的百分比表示。精選課件15(7)漂移精選課件15傳感器的動態數學模型及動態特性指標一、動態模型1.微分方程微分方程傳遞函數條件：線性定常系統精選課件16傳感器的動態數學模型及動態特性指標一、動態模型1.微分方一階環節一階傳感器二階環節二階傳感器零階環節零階傳感器比例環節、無慣性環節精選課件17一階環節一階傳感器二階環節二階傳感器零階環節零階傳感器比例環二、動態特性指標輸入標準信號階躍響應法（時域）階躍函數正弦函數指數函數沖擊函數頻率響應法（頻域）2.傳遞函數精選課件18二、動態特性指標輸入標準信號階躍響應法（時域）階躍函數正弦函時間常數一階傳感器系統階躍響應單位階躍信號精選課件19時間常數一階傳感器系統階躍響應單位階躍信號精選課件19二階傳感器系統上升時間Tr響應時間Ts超調量a1峰值時間Tp

延滯時間Td穩態誤差精選課件20二階傳感器系統上升時間Tr響應時間Ts超調量a1峰值時間Tp傳感器的選用原則1足夠的容量傳感器的工作范圍或量程足夠的大，并具有一定過載的能力。2與測量或控制系統的匹配性好，轉換靈敏度高。3精度高，穩定性好4反應速度快，工作可靠性好。5適用性和適應性強6使用經濟精選課件21傳感器的選用原則精選課件21位移傳感器一、電感式位移傳感器電感式傳感器是基于電磁感應原理，將被測物理量轉換為電感量的變化。1、自感型電感式傳感器

可變磁阻式電感傳感器、電渦流式傳感器2、互感型電感傳感器

精選課件22位移傳感器一、電感式位移傳感器電感式傳感器是基于電磁感應原理自感L可表示為：靈敏度：1）可變磁阻式電感傳感器1、自感型電感式傳感器

精選課件23自感L可表示為：靈敏度：1）可變磁阻式電感傳感器1、自感型電

差動型磁阻式傳感器,它由兩個相同的線圈、鐵心及活動銜鐵組成。當活動銜鐵接于中間位置（位移為零）時,兩線圈的自感L相等,輸出為零。當銜鐵有位移Δδ時,兩個線圈的間隙為δ0+Δδ,δ0-Δδ,這表明一個線圈的自感增加,而另一個線圈的自感減小?？勺兇抛璨顒邮絺鞲衅骶x課件24差動型磁阻式傳感器,它由兩個相同的線圈、鐵心及活動銜鐵可變磁阻面積型電感傳感器精選課件25可變磁阻面積型電感傳感器精選課件25差動變壓器式電感傳感器：傳感器由線圈、鐵芯和活動銜鐵三部分組成。當初級線圈輸入交流激勵電壓時，次級線圈將產生感應電動勢e1和e2。傳感器的輸出電壓為兩者之差，即ey=e1-e2。的大小隨活動銜鐵的位置而變。當活動銜鐵位置居中時，e1=e2，ev=0；當活動銜鐵向上移時，即e1>e2，ey>0;當活動銜鐵向下移時，e1<e2，ey<0。活動銜鐵的位置往復變化，其輸出電壓也隨之變化。2、互感型電感傳感器精選課件26差動變壓器式電感傳感器：傳感器由線圈、鐵芯和活動銜鐵三部分組2）電渦流式電感傳感器高頻反射式渦流傳感器：高頻(>1MHz)激勵電流，產生的高頻磁場作用于金屬板的表面，在金屬板表面將形成渦電流。若只改變距離δ而保持其他系數不變，則可將位移的變化轉換為線圈自感的變化。精選課件272）電渦流式電感傳感器高頻反射式渦流傳感器：高頻(>1MHz低頻透射式渦流傳感器：發射線圈ω1和接收線圈ω2分別置于被測金屬板材料G的上、下方。當低頻(音頻范圍)電壓e1加到線圈ω1的兩端后，所產生磁力線的一部分透過金屬板材料G，使線圈ω2產生感應電動勢e2，且e2隨材料厚度h的增加按負指數規律減少。精選課件28低頻透射式渦流傳感器：發射線圈ω1和接收線圈ω2分別置于被測二、電容式位移傳感器電容式傳感器是將被測物理量的位移轉換為電容量的變化，再通過配套的測量電路，將電容的變化轉換為電信號輸出。

式中：ε0——真空的介電常數；

s——極板的遮蓋面積；ε——極板間相對介電系數；δ——兩平行極板間的距離。精選課件29二、電容式位移傳感器電容式傳感器是將被測物理量的位移轉換為電1、極距變化型電容式傳感器如果兩極板相互覆蓋面積及極間介質不變，當兩極板在被測參數作用下發生位移，引起電容量的變化為：傳感器的靈敏度為：精選課件301、極距變化型電容式傳感器如果兩極板相互覆蓋面積及極間介質不2、面積變化型電容式傳感器動板與定板之間相互覆蓋的面積引起電容量變化。當覆蓋面積對應的中心角為a、極板半徑為r時，覆蓋面積為：面積為：其靈敏度為：精選課件312、面積變化型電容式傳感器動板與定板之間相互覆蓋的面積引起電3、介質變化型電容式傳感器的變換原理這種傳感器大多用于測量電介質的厚度(圖a)、位移(圖b)、液位(圖c)，還可根據極板間介質的介電常數隨溫度、濕度、容量改變而改變來測量溫度、濕度、容量(圖d)等。精選課件323、介質變化型電容式傳感器的變換原理這種傳感器大多用于測量電三、光柵位移傳感器精選課件33三、光柵位移傳感器精選課件33把指示光柵平行地放在標尺光柵上面，并且使它們的刻線相互傾斜一個很小的角度，這時在指示光柵上就出現幾條較粗的明暗條紋，稱為莫爾條紋。它們是沿著與光柵條紋幾乎成垂直的方向排列。精選課件34把指示光柵平行地放在標尺光柵上面，并且使它們的刻線相互傾斜一

莫爾條紋的位移與光柵的移動成比例。光柵每移動過一個柵距W，莫爾條紋就移動過一個條紋間距B

莫爾條紋具有位移放大作用。莫爾條紋的間距B與兩光柵條紋夾角之間關系為例如:W=0.02mm,=0.1°,則B=11.4592mm,其K值約為573。精選課件35莫爾條紋的位移與光柵的移動成比例。光柵每移動過一個柵距2、測量系統

通過光電元件，可將莫爾條紋移動時光強的變化轉換為近似正弦變化的電信號，經放大、整形變換為方波，經微分轉換為脈沖信號，再經辨向電路和可逆計數器計數，則可用數字形式顯示出位移量，位移量等于脈沖與柵距乘積。測量分辨率等于柵距。精選課件362、測量系統通過光電元件，可將莫爾條紋移動時光強的變化四、感應同步器感應同步器是一種應用電磁感應原理來測量位移的高精度檢測元件，有直線式和圓盤式兩類。精選課件37四、感應同步器感應同步器是一種應用電磁感應原理來測量位移的高節距2τ（2mm）滑尺定尺精選課件38節距2τ（2mm）滑尺定尺精選課件38精選課件39精選課件39感應同步器的信號處理方式按激勵方式分：滑尺勵磁和定尺勵磁按信號處理方式分：鑒相方式和鑒幅方式1)鑒相方式2)鑒幅方式精選課件40感應同步器的信號處理方式精選課件40五、光電編碼器這種碼盤有兩個通道與B（即兩組透光和不透光部分），其相位差90°，相對于一定的轉角得到一定的脈沖，將脈沖信號送入計數器。則計數器的計數值就反映了碼盤轉過的角度。精選課件41五、光電編碼器這種碼盤有兩個通道與B（即兩組透光和不透光部分光電編碼器黑色不透光區和白色透光區分別代表二進制的0和1一個四電位的光電碼盤上，有四圈數字碼道，每一個碼道表示二進制的一位，里側是高位，外側是低位。精選課件42光電編碼器精選課件42非單值誤差的消除1）采用循環碼（格雷碼）精選課件43非單值誤差的消除精選課件432）帶判位光電裝置的循環碼盤精選課件442）帶判位光電裝置的循環碼盤精選課件44直流測速機速度檢測永磁式測速機的原理圖直流測速機的輸出特性速度傳感器精選課件45永磁式測速機的原理圖直流測速機的輸出特性速度傳感器精選課件4光電式轉速傳感器光電式轉速傳感器的結構原理圖精選課件46光電式轉速傳感器光電式轉速傳感器的結構原理圖精選課件46根據測量單位時間內的脈沖數N,則可測出轉速為

Z——圓盤上的縫隙數；

n——轉速(r／min)；

t——測量時間(s)。

一般取Zt=60×10m(m＝0,1,2,…)。精選課件47根據測量單位時間內的脈沖數N,則可測出轉速為 精選加速度傳感器

一、電阻應變式電阻應變式加速度計原理結構如圖所示。它由重塊、懸臂梁、應變片和阻尼液體等構成。當有加速度時，重塊受力，懸臂梁彎曲，按梁上固定的應變片之變形便可測出力的大小，在已知質量的情況下即可算出被測加速度。

精選課件48加速度傳感器一、電阻應變式電阻應變式加速度計原理結構如圖所傳感器固定在被測物體上，感受該物體的振動，慣性質量塊產生慣性力，使壓電元件產生變形。壓電元件產生的變形和由此產生的電荷與加速度成正比。二、壓電式精選課件49二、壓電式精選課件495.5、力、壓力和扭矩傳感器

一、工作原理首先由彈性元件將力、力矩、壓力等被測量轉換成位移或應變，然后再通過轉換元件將相應的位移或應變轉換成電信號輸出。精選課件505.5、力、壓力和扭矩傳感器一、工作原理首先由彈性元件將力二、彈性元件

應變式力傳感器的測量范圍很大，可以從5N～10MN以上，測量精度可以達到0.03%～2%。精選課件51二、彈性元件應變式力傳感器的測量范圍很大，可以從5N～10位置傳感器一、分類位置傳感器和位移傳感器不一樣，它所測量的不是一段距離的變化量，而是通過檢測，確定是否已到某一位置。位置傳感器分為接觸式和非接觸式兩種。精選課件52位置傳感器一、分類位置傳感器和位移傳感器不一樣，它所測量的不二、接觸式位置傳感器

所謂接觸式傳感器就是能獲取兩個物體是否已接觸信息的一種傳感器。精選課件53二、接觸式位置傳感器所謂接觸式傳感器就是能獲取兩個物體是否三、非接觸式位置傳感器

而非接觸式（接近式）傳感器是用來判別在某一范圍內是否有某一物體的一種傳感器。

精選課件54三、非接觸式位置傳感器而非接觸式（接近式）傳感器是用來判別1.一光柵傳感器，刻線數為100線/mm，設細分時測得莫爾條紋數為400，試計算光柵位移是多少毫米？若經四倍細分后，記數脈沖仍為400，則光柵此時的位移是多少？測量分辨率是多少？

精選課件551.一光柵傳感器，刻線數為100線/mm，設細分時測得莫2.測得某檢測裝置的一組輸入輸出數據如下：試用最小二乘法擬合直線，求其線性度和靈敏度；精選課件562.測得某檢測裝置的一組輸入輸出數據如下：精選課件563.試分析變面積式電容傳感器的靈敏度?怎么提高傳感器的靈敏度?精選課件573.試分析變面積式電容傳感器的靈敏度?怎么提高傳感器的數據檢測系統的組成

數據采集系統的典型構成

精選課件58數據檢測系統的組成數據采集系統的典型構成精選課件58

數據采集系統常由包括放大器、濾波器等在內的信號調理電路、多路模擬開關、采樣/保持電路、A/D轉換器以及接口控制邏輯電路所組成。1．信號調理電路

主要指：把信號調整到符合A/D轉換器工作所需要的數值（如放大、衰減、偏移等）；濾除信號中不需要的成分，如低通濾波、帶通濾波、高通濾波、帶阻濾波等；把信號調整到進一步處理的需要，如線性修正電路、改善信噪比的“相加平均”電路等等。精選課件59數據采集系統常由包括放大器、濾波器等在內的信測量放大器1．儀表放大器原理圖精選課件60測量放大器1．儀表放大器原理圖精選課件60這個電路的電壓放大倍數為

放大器所采用的上述電路形式，是它具有輸入阻抗高、增益調節方便、漂移相互補償以及輸出不包含共模信號等一系列優點。這種放大器在許多高精度、低電平的放大方面是極其有用的，而且由于它的共模抑制能力強，所以能從高的共模信號背景中檢測出微弱的有用信號。調整R1即可改變放大倍數。精選課件61這個電路的電壓放大倍數為放大器所采用的二、程控增益放大器程控增益放大電路:在多通道或多參數的數據采集系統,共用一個測量放大器,根據各個輸入信號電平的大小,改變測量放大器的增益,使各輸入通道均有最合適的放大增益,各通道或各參數的信號經放大器后達到A/D變換器輸入所要求的標準值。精選課件62二、程控增益放大器程控增益放大電路:在多通道或多參數的數據采三、隔離放大器使共模電壓和干擾信號隔離，同時放大有用信號。集成隔離放大器有變壓器耦合式，光電耦合式和電容耦合式三種。精選課件63三、隔離放大器使共模電壓和干擾信號隔離，同時放大有用信號。精按通過的頻率范圍分低通濾波(LPF)高通濾波(HPF)帶通濾波(BPF)帶阻濾波(BEF)按性質分無源濾波器有源濾波器濾波器：是一種能使有用頻率信號通過而同時抑制或衰減無用頻率信號得電子裝置。2.信號濾波電路精選課件64按通過的頻率范圍分低通濾波(LPF)高通濾波(HPF)帶通濾各類濾波器的特性精選課件65各類濾波器的特性精選課件65數字濾波數字濾波實質上是一種程序濾波，與模擬濾波相比具有如下優點：①不需要額外的硬件設備，不存在阻抗匹配問題，可以使多個輸入通道共用一套數字濾波程序，從而降低了儀器的硬件成本。②可以對頻率很低或很高的信號實現濾波。③可以根據信號的不同而采用不同的濾波方法或濾波參數，靈活、方便、功能強。

精選課件66精選課件66(1).中值濾波

中值濾波方法對緩慢變化的信號中由于偶然因素引起的脈沖干擾具有良好的濾除效果。其原理是，對信號連續進行n次采樣，然后對采樣值排序，并取序列中位值作為采樣有效值。程序算法就是通用的排序算法。采樣次數n一般取為大于3的奇數。

(2).算術平均濾波

算術平均濾波方法的原理是，對信號連續進行n次采樣，以其算術平均值作為有效采樣值。該方法對壓力、流量等具有周期脈動特點的信號具有良好的濾波效果。采樣次數n越大，濾波效果越好，但靈敏度也越低，為便于運算處理，常取n=4、8、16。精選課件67(1).中值濾波精選課件67(3).滑動平均濾波該方法采用循環隊列作為采樣數據存儲器，隊列長度固定為n，每進行一次新的采樣，把采樣數據放入隊尾，扔掉原來隊首的一個數據。這樣，在隊列中始終有n個最新的數據。對這n個最新數據求取平均值，作為此次采樣的有效值。這種方法每采樣一次，便可得到一個有效采樣值，因而速度快，實時性好，對周期性干擾具有良好的抑制作用。精選課件68(3).滑動平均濾波精選課件68

(4).程序判斷濾波法

1.限幅濾波(上、下濾波法)2.限速濾波法

(5).低通濾波當被測信號緩慢變化時，可采用數字低通濾波的方法去除干擾。數字低通濾波器是用軟件算法來模擬硬件低通濾波的功能。精選課件69(4).程序判斷濾波法精選課件69傳感器信號的非線性校正

在自動檢測系統中，利用多種傳感器把各種被測量轉換成電信號時，大多數傳感器的輸出信號和被測量之間的關系并非是線性關系。這是由于不少傳感的轉換原理并非線性，其次是由于采用的電路（如電橋電路）的非線性。要解決這個問題，在模擬量自動檢測系統中可采用三種方法：①縮小測量范圍，取近似值。②采用非均勻的指示刻度。③增加非線性校正環節。顯然，前兩種方法的局限性和缺點比較明顯。精選課件70傳感器信號的非線性校正在自動檢測系統中，利

通常我們在設計測量儀表時總希望得到均勻的指示刻度，這樣儀表讀數看起來清楚、方便。此外，如果儀表的刻度特性為線性，就能保證儀表在整個量程內靈敏度是相同的，從而有利于分析和處理測量結果。為了保證測量儀表的輸出與輸入之間具有線性關系，就需要在儀表中引入一種特殊環節，用它來補償其他環節的非線性，這就是非線性校正環節或稱為“線性化器”。精選課件71通常我們在設計測量儀表時總希望得到均勻的指示刻1.差動補償法目的：改善非線性思路：傳感器1：完全相同傳感器2，輸入量反號：二者輸出相減：精選課件721.差動補償法目的：改善非線性思路：傳感器1：完全相同傳感器2.開環非線性特性補償精選課件732.開環非線性特性補償精選課件73精選課件74精選課件743.閉環非線性反饋補償精選課件753.閉環非線性反饋補償精選課件75精選課件76精選課件764.分段補償法

將校正特性曲線用連續有限的折線來代替。校正特性折線逼近法精選課件774.分段補償法將校正特性曲線用連續有限的折線來代替式中，xi為折線的各轉折點，ki為各線段的斜率，···

···根據折線逼近法所作的各段折線可列出下列方程：精選課件78式中，xi為折線的各轉折點，ki為各線段的斜率，····根

轉折點越多，折線越逼近曲線，精度也越高。但太多了則會電路本身誤差而影響精度。在校正電路中通常采用運算放大器，當輸入電壓為不同范圍時，相應改變運算放大器的增益，從而獲得所需要的斜率，其本身就是一個非線性放大器。

精選課件79轉折點越多，折線越逼近曲線，精度也越高。但太多了則會電

非線性校正裝置也可以放置在A/D轉換之后，過去這些數字量的線性化，都是采用硬件處理技術來實現的。隨著計算機技術的廣泛應用，充分利用計算機處理數據的能力，用軟件進行傳感器特性的非線性補償。一般有三種方法：計算法、查表法和插值法。數字量的非線性校正數字量軟件非線性校正精選課件80非線性校正裝置也可以放置在A/D轉換之后，過去這些數字

計算法采用n次多項式來逼近非線性曲線。該多項式方程的各個系數由最小二乘法確定。其具體步驟如下：

a.對傳感器及其調理電路進行靜態標定，得校準曲線。標定點的數據為輸入xi：x1，x2，x3，…，xN

輸出ui：u1，u2，u3，…，uNN為標定點個數，i=1，2，…，N精選課件81精選課件81b.設反非線性特性擬合方程為式中：a0，a1，a2，a3，…，an為待定常數

c.求解待定常數a0，a1，a2，a3，…，an。根據最小二乘法來確定待定常數的基本思想是，由上式確定的各個xi（ui）值與各個點的標定值xi之均方差應最小，即：精選課件82b.設反非線性特性擬合方程為精選課件82

所以對該函數求導并令它為0，即令從這n+1個方程中可解出，a0，a1，…an

等n+1個系數，就可寫出反非線性特性擬合方程式。有了反非線性特性曲線的n次多項式近似表達式，就可利用該表達式編寫非線性校正程序。

精選課件83所以對該函數求導并令它為0，即令精選課件83

采用多路模擬開關，讓許多獨立的模擬信號源信號共享采樣/保持電路和A/D轉換等器件。多路模擬開關精選課件84采用多路模擬開關，讓許多獨立的模擬信號源信號A2A1A0EN“ON”0001100112010130111410015101161101711118×××0無精選課件85A2A1A0EN“ON”000110011201013011

A/D轉換器是數據采集系統的核心器件，用以把模擬信號輸入轉換成數字信號的輸出。目前最常用的A/D轉換器是逐次逼近型和雙斜積分型。A/D轉換過程包括采樣、量化和編碼三個步驟。

3．A/D轉換器精選課件86A/D轉換器是數據采集系統的核心器件，用以把A/D轉換過程精選課件87A/D轉換過程精選課件87

精選課件88精選課件88信號采集與保持

所謂采集，就是把時間連續的信號變成一串不連續的脈沖時間序列的過程。信號采樣是通過采樣開關來實現。采樣開關又稱采樣器，實質上它是一個模擬開關，每隔時間間隔T閉合一次，每次閉合持續時間τ，其中，T稱為采樣周期，其倒數fs=1/T稱為采樣頻率，τ稱為采樣時間或采樣寬度，采樣后的脈沖序列稱為采樣信號。采樣信號是一個離散的模擬信號，它在時間軸上是離散的，但在函數軸上仍是連續的，因而還需要用A/D轉換器將其轉換成數字量。精選課件89信號采集與保持精選課件89

A/D轉換過程需要一定時間，為防止產生誤差，要求在此期間內保持采樣信號不變。實現這一功能的電路稱采樣/保持電路。

典型的采樣/保持電路由模擬開關、保持電容和運算放大器組成。精選課件90A/D轉換過程需要一定時間，為防止產生誤差，要求在此

運算放大器N1和N2接成跟隨器，作緩沖器用。當控制信號Uc為高電平時場效應管VF導通，對輸入信號采樣。輸入信號ui通過N1和VF向電容C充電，并通過N2輸出uo。由于N1的輸出阻抗很小，N2的輸出阻抗很大，因而在VF導通期間uo=ui。當Uc為低電平時，VF截止，電容C將采樣器間的信號電平保持下來，并經N2緩沖后輸出。精選課件91運算放大器N1和N2接成跟隨器，作緩沖器用。離散模擬信號的量化采樣函數是在時間上離散，在幅值上連續變化的函數，我們稱它為離散模擬信號。離散模擬信號不能直接進入計算機，必須經量化成為數字信號后，才能為計算機所接受。所謂量化，就是采用一組數碼(如二進制碼)來逼近離散模擬信號的幅值，將其轉換成數字信號。精選課件92離散模擬信號的量化精選課件92

設采樣信號A1為1.8V，則圖b中的量化值為2V，用數字量010來表示；采樣信號A2為3.2V，則圖b中的量化值為3V，用數字量011來表示。000001010011100101110精選課件93設采樣信號A1為1.8V，則圖b中的量化值為2V，用數字

設輸入模擬信號的滿量程電壓值為FSR（FullScaleRange），ADC的位數為n，量化電平用Q（或LSB）表示，則有：量化方法①

舍入法：采用最靠近實際采樣值的量化值來近似采樣值。②

截斷法：采用不大于實際采樣值的最大量化值來近似采樣值。量化誤差

誤差

=量化值

—實際值

舍入法:A2點的取值為011，因此，舍入法量化的誤差范圍為（-Q/2～

Q/2）。截斷法：A2點的取值為100，誤差的范圍為（-Q～0）。精選課件94設輸入模擬信號的滿量程電壓值為FSR（FullScaleA/D轉換器的選擇

A/D轉換是數字信號處理的必要程序。通常所用的A/D轉換器其輸出的數字量大多是用二進制編碼表示，以與計算機技術相適應。各種類型的A/D轉換芯片已大量供應市場，其中大多數是采用電壓-數字轉換方式，輸入、輸出的模擬電壓也都標準化，如單極性0—5V、0—10V或雙極性±5V、±10V等，給使用帶來極大方便。精選課件95A/D轉換器的選擇A/D轉換是數字信號處理

由于A/D轉換器所給出的數字信號無論在邏輯電平還是時序要求、驅動能力等方面與計算機的總線信號可能會有差別

。因此必須在兩者之間加入接口電路以實行電路參數的匹配。

接口電路及控制邏輯

精選課件96由于A/D轉換器所給出的數字信號無論在邏輯電4傳感檢測技術1.檢測系統的組成

(1)把各種非電量信息轉換為電信號,這就是傳感器的功能,傳感器又稱為一次儀表。

(2)對轉換后的電信號進行測量,并進行放大、運算、轉換、記錄、指示、顯示等處理,這叫作電信號處理系統,通常被稱為二次儀表。精選課件974傳感檢測技術1.檢測系統的組成精選課件1

非電量檢測系統的結構形式精選課件98 非電量檢測系統的結構形式精選課件2傳感器的構成傳感器一般由敏感元件、轉換元件和轉換電路三部分組成。

傳感器的組成框圖精選課件99傳感器的組成框圖精選課件3（1）敏感元件:是一種能夠將被測量轉換成易于測量的物理量的預變換裝置,其輸入、輸出間具有確定的數學關系（最好為線性）。如彈性敏感元件將力轉換為位移或應變輸出。（2）轉換元件：將敏感元件輸出的非電物理量轉換成電信號（如電阻、電感、電容等）形式。（3）基本轉換電路：將電信號量轉換成便于測量的電量,如電壓、電流、頻率等。

精選課件100（1）敏感元件:是一種能夠將被測量轉換成易于測量的物理量的按被測物理量分為：位移傳感器、速度傳感器、加速度傳感、力傳感器、溫度傳感器等。溫度傳感器壓力傳感器扭矩傳感器角位移傳感器位移傳感器精選課件101按被測物理量分為：位移傳感器、速度傳感器、加速度傳感、力傳感按傳感器工作的物理原理分為：電阻式、電感式、電容式、光電式等等。壓電式加速度傳感器激光位移傳感器光纖式位移傳感器超聲波位移傳感器傳感器電感式位移傳感器精選課件102按傳感器工作的物理原理分為：電阻式、電感式、電容式、光電式傳感器的數學模型及特性指標描述傳感器輸入–輸出關系的方法：

數學模型基本特性指標被測輸入量靜態量準靜態量動態量靜態特性指標動態特性指標靜態數學模型動態數學模型精選課件103傳感器的數學模型及特性指標描述傳感器輸入–輸出關系的方法一、傳感器的靜態模型1.代數方程x——輸入量；y——輸出量；a0——零位輸出；a1——傳感器的靈敏度：K、S；a2……an——非線性項待定常數。xay1=條件:不考慮傳感器滯后、蠕變情況下精選課件104一、傳感器的靜態模型1.代數方程x——輸入量；y2.特性曲線精選課件1052.特性曲線精選課件93靜態特性（1）線性度。傳感器的實際特性曲線與擬合直線之間的偏差稱為傳感器的非線性誤差（線性度）。傳感器的線性度示意圖

精選課件106傳感器的線性度示意圖精選課件10（2）靈敏度。傳感器到達穩定工作狀態時輸出變化量與引起此變化量的輸入變量之比，用S0表示,即

（3）最小檢測量最小檢測量是指傳感器能確切反映被測量的最低極限量。精選課件107（2）靈敏度。傳感器到達穩定工作狀態時輸出變化量與引起此變（4）精確度（精度）

精密度δ

對某一穩定的對象（被測量）由同一測量者用同一傳感器和測量儀表在相當短的時間內連續重復測量多次，其測量結果的分散程度。（對應隨機誤差）

正確度ε測量結果偏離真值大小的程度，即示值有規則偏離真值的程度。（對應系統誤差）

精確度τ

包含精密度和正確度兩者之和的意思，即測量的綜合優良程度。精選課件108（4）精確度（精度）精選課件12（5）遲滯。傳感器在正(輸入量增大)、反(輸入量減小)行程中輸出/輸入特性曲線的不重合程度稱為遲滯,遲滯誤差一般以最大偏差或最大偏差的一半與滿量程輸出yFS的百分數表示：

遲滯特性

精選課件109（5）遲滯。傳感器在正(輸入量增大)、反(輸入量減小)行程中（6）重復特性。傳感器在同一條件下,被測輸入量按同一方向作全量程連續多次重復測量時,所得的輸出/輸入曲線不一致的程度,稱為重復特性,重復特性誤差用最大重復性誤差與滿量程輸出的百分數表示,即重復特性精選課件110（6）重復特性。傳感器在同一條件下,被測輸入量按同一方向(7)漂移

零點漂移傳感器無輸入時，每隔一段時間進行讀數，其輸出偏離零值的程度。溫漂溫漂表示溫度變化時，傳感器輸出值的偏離程度。一般以溫度變化1℃輸出最大偏差與滿量程的百分比表示。精選課件111(7)漂移精選課件15傳感器的動態數學模型及動態特性指標一、動態模型1.微分方程微分方程傳遞函數條件：線性定常系統精選課件112傳感器的動態數學模型及動態特性指標一、動態模型1.微分方一階環節一階傳感器二階環節二階傳感器零階環節零階傳感器比例環節、無慣性環節精選課件113一階環節一階傳感器二階環節二階傳感器零階環節零階傳感器比例環二、動態特性指標輸入標準信號階躍響應法（時域）階躍函數正弦函數指數函數沖擊函數頻率響應法（頻域）2.傳遞函數精選課件114二、動態特性指標輸入標準信號階躍響應法（時域）階躍函數正弦函時間常數一階傳感器系統階躍響應單位階躍信號精選課件115時間常數一階傳感器系統階躍響應單位階躍信號精選課件19二階傳感器系統上升時間Tr響應時間Ts超調量a1峰值時間Tp

延滯時間Td穩態誤差精選課件116二階傳感器系統上升時間Tr響應時間Ts超調量a1峰值時間Tp傳感器的選用原則1足夠的容量傳感器的工作范圍或量程足夠的大，并具有一定過載的能力。2與測量或控制系統的匹配性好，轉換靈敏度高。3精度高，穩定性好4反應速度快，工作可靠性好。5適用性和適應性強6使用經濟精選課件117傳感器的選用原則精選課件21位移傳感器一、電感式位移傳感器電感式傳感器是基于電磁感應原理，將被測物理量轉換為電感量的變化。1、自感型電感式傳感器

可變磁阻式電感傳感器、電渦流式傳感器2、互感型電感傳感器

精選課件118位移傳感器一、電感式位移傳感器電感式傳感器是基于電磁感應原理自感L可表示為：靈敏度：1）可變磁阻式電感傳感器1、自感型電感式傳感器

精選課件119自感L可表示為：靈敏度：1）可變磁阻式電感傳感器1、自感型電

差動型磁阻式傳感器,它由兩個相同的線圈、鐵心及活動銜鐵組成。當活動銜鐵接于中間位置（位移為零）時,兩線圈的自感L相等,輸出為零。當銜鐵有位移Δδ時,兩個線圈的間隙為δ0+Δδ,δ0-Δδ,這表明一個線圈的自感增加,而另一個線圈的自感減小?？勺兇抛璨顒邮絺鞲衅骶x課件120差動型磁阻式傳感器,它由兩個相同的線圈、鐵心及活動銜鐵可變磁阻面積型電感傳感器精選課件121可變磁阻面積型電感傳感器精選課件25差動變壓器式電感傳感器：傳感器由線圈、鐵芯和活動銜鐵三部分組成。當初級線圈輸入交流激勵電壓時，次級線圈將產生感應電動勢e1和e2。傳感器的輸出電壓為兩者之差，即ey=e1-e2。的大小隨活動銜鐵的位置而變。當活動銜鐵位置居中時，e1=e2，ev=0；當活動銜鐵向上移時，即e1>e2，ey>0;當活動銜鐵向下移時，e1<e2，ey<0。活動銜鐵的位置往復變化，其輸出電壓也隨之變化。2、互感型電感傳感器精選課件122差動變壓器式電感傳感器：傳感器由線圈、鐵芯和活動銜鐵三部分組2）電渦流式電感傳感器高頻反射式渦流傳感器：高頻(>1MHz)激勵電流，產生的高頻磁場作用于金屬板的表面，在金屬板表面將形成渦電流。若只改變距離δ而保持其他系數不變，則可將位移的變化轉換為線圈自感的變化。精選課件1232）電渦流式電感傳感器高頻反射式渦流傳感器：高頻(>1MHz低頻透射式渦流傳感器：發射線圈ω1和接收線圈ω2分別置于被測金屬板材料G的上、下方。當低頻(音頻范圍)電壓e1加到線圈ω1的兩端后，所產生磁力線的一部分透過金屬板材料G，使線圈ω2產生感應電動勢e2，且e2隨材料厚度h的增加按負指數規律減少。精選課件124低頻透射式渦流傳感器：發射線圈ω1和接收線圈ω2分別置于被測二、電容式位移傳感器電容式傳感器是將被測物理量的位移轉換為電容量的變化，再通過配套的測量電路，將電容的變化轉換為電信號輸出。

式中：ε0——真空的介電常數；

s——極板的遮蓋面積；ε——極板間相對介電系數；δ——兩平行極板間的距離。精選課件125二、電容式位移傳感器電容式傳感器是將被測物理量的位移轉換為電1、極距變化型電容式傳感器如果兩極板相互覆蓋面積及極間介質不變，當兩極板在被測參數作用下發生位移，引起電容量的變化為：傳感器的靈敏度為：精選課件1261、極距變化型電容式傳感器如果兩極板相互覆蓋面積及極間介質不2、面積變化型電容式傳感器動板與定板之間相互覆蓋的面積引起電容量變化。當覆蓋面積對應的中心角為a、極板半徑為r時，覆蓋面積為：面積為：其靈敏度為：精選課件1272、面積變化型電容式傳感器動板與定板之間相互覆蓋的面積引起電3、介質變化型電容式傳感器的變換原理這種傳感器大多用于測量電介質的厚度(圖a)、位移(圖b)、液位(圖c)，還可根據極板間介質的介電常數隨溫度、濕度、容量改變而改變來測量溫度、濕度、容量(圖d)等。精選課件1283、介質變化型電容式傳感器的變換原理這種傳感器大多用于測量電三、光柵位移傳感器精選課件129三、光柵位移傳感器精選課件33把指示光柵平行地放在標尺光柵上面，并且使它們的刻線相互傾斜一個很小的角度，這時在指示光柵上就出現幾條較粗的明暗條紋，稱為莫爾條紋。它們是沿著與光柵條紋幾乎成垂直的方向排列。精選課件130把指示光柵平行地放在標尺光柵上面，并且使它們的刻線相互傾斜一

莫爾條紋的位移與光柵的移動成比例。光柵每移動過一個柵距W，莫爾條紋就移動過一個條紋間距B

莫爾條紋具有位移放大作用。莫爾條紋的間距B與兩光柵條紋夾角之間關系為例如:W=0.02mm,=0.1°,則B=11.4592mm,其K值約為573。精選課件131莫爾條紋的位移與光柵的移動成比例。光柵每移動過一個柵距2、測量系統

通過光電元件，可將莫爾條紋移動時光強的變化轉換為近似正弦變化的電信號，經放大、整形變換為方波，經微分轉換為脈沖信號，再經辨向電路和可逆計數器計數，則可用數字形式顯示出位移量，位移量等于脈沖與柵距乘積。測量分辨率等于柵距。精選課件1322、測量系統通過光電元件，可將莫爾條紋移動時光強的變化四、感應同步器感應同步器是一種應用電磁感應原理來測量位移的高精度檢測元件，有直線式和圓盤式兩類。精選課件133四、感應同步器感應同步器是一種應用電磁感應原理來測量位移的高節距2τ（2mm）滑尺定尺精選課件134節距2τ（2mm）滑尺定尺精選課件38精選課件135精選課件39感應同步器的信號處理方式按激勵方式分：滑尺勵磁和定尺勵磁按信號處理方式分：鑒相方式和鑒幅方式1)鑒相方式2)鑒幅方式精選課件136感應同步器的信號處理方式精選課件40五、光電編碼器這種碼盤有兩個通道與B（即兩組透光和不透光部分），其相位差90°，相對于一定的轉角得到一定的脈沖，將脈沖信號送入計數器。則計數器的計數值就反映了碼盤轉過的角度。精選課件137五、光電編碼器這種碼盤有兩個通道與B（即兩組透光和不透光部分光電編碼器黑色不透光區和白色透光區分別代表二進制的0和1一個四電位的光電碼盤上，有四圈數字碼道，每一個碼道表示二進制的一位，里側是高位，外側是低位。精選課件138光電編碼器精選課件42非單值誤差的消除1）采用循環碼（格雷碼）精選課件139非單值誤差的消除精選課件432）帶判位光電裝置的循環碼盤精選課件1402）帶判位光電裝置的循環碼盤精選課件44直流測速機速度檢測永磁式測速機的原理圖直流測速機的輸出特性速度傳感器精選課件141永磁式測速機的原理圖直流測速機的輸出特性速度傳感器精選課件4光電式轉速傳感器光電式轉速傳感器的結構原理圖精選課件142光電式轉速傳感器光電式轉速傳感器的結構原理圖精選課件46根據測量單位時間內的脈沖數N,則可測出轉速為

Z——圓盤上的縫隙數；

n——轉速(r／min)；

t——測量時間(s)。

一般取Zt=60×10m(m＝0,1,2,…)。精選課件143根據測量單位時間內的脈沖數N,則可測出轉速為 精選加速度傳感器

一、電阻應變式電阻應變式加速度計原理結構如圖所示。它由重塊、懸臂梁、應變片和阻尼液體等構成。當有加速度時，重塊受力，懸臂梁彎曲，按梁上固定的應變片之變形便可測出力的大小，在已知質量的情況下即可算出被測加速度。

精選課件144加速度傳感器一、電阻應變式電阻應變式加速度計原理結構如圖所傳感器固定在被測物體上，感受該物體的振動，慣性質量塊產生慣性力，使壓電元件產生變形。壓電元件產生的變形和由此產生的電荷與加速度成正比。二、壓電式精選課件145二、壓電式精選課件495.5、力、壓力和扭矩傳感器

一、工作原理首先由彈性元件將力、力矩、壓力等被測量轉換成位移或應變，然后再通過轉換元件將相應的位移或應變轉換成電信號輸出。精選課件1465.5、力、壓力和扭矩傳感器一、工作原理首先由彈性元件將力二、彈性元件

應變式力傳感器的測量范圍很大，可以從5N～10MN以上，測量精度可以達到0.03%～2%。精選課件147二、彈性元件應變式力傳感器的測量范圍很大，可以從5N～10位置傳感器一、分類位置傳感器和位移傳感器不一樣，它所測量的不是一段距離的變化量，而是通過檢測，確定是否已到某一位置。位置傳感器分為接觸式和非接觸式兩種。精選課件148位置傳感器一、分類位置傳感器和位移傳感器不一樣，它所測量的不二、接觸式位置傳感器

所謂接觸式傳感器就是能獲取兩個物體是否已接觸信息的一種傳感器。精選課件149二、接觸式位置傳感器所謂接觸式傳感器就是能獲取兩個物體是否三、非接觸式位置傳感器

而非接觸式（接近式）傳感器是用來判別在某一范圍內是否有某一物體的一種傳感器。

精選課件150三、非接觸式位置傳感器而非接觸式（接近式）傳感器是用來判別1.一光柵傳感器，刻線數為100線/mm，設細分時測得莫爾條紋數為400，試計算光柵位移是多少毫米？若經四倍細分后，記數脈沖仍為400，則光柵此時的位移是多少？測量分辨率是多少？

精選課件1511.一光柵傳感器，刻線數為100線/mm，設細分時測得莫2.測得某檢測裝置的一組輸入輸出數據如下：試用最小二乘法擬合直線，求其線性度和靈敏度；精選課件1522.測得某檢測裝置的一組輸入輸出數據如下：精選課件563.試分析變面積式電容傳感器的靈敏度?怎么提高傳感器的靈敏度?精選課件1533.試分析變面積式電容傳感器的靈敏度?怎么提高傳感器的數據檢測系統的組成

數據采集系統的典型構成

精選課件154數據檢測系統的組成數據采集系統的典型構成精選課件58

數據采集系統常由包括放大器、濾波器等在內的信號調理電路、多路模擬開關、采樣/保持電路、A/D轉換器以及接口控制邏輯電路所組成。1．信號調理電路

主要指：把信號調整到符合A/D轉換器工作所需要的數值（如放大、衰減、偏移等）；濾除信號中不需要的成分，如低通濾波、帶通濾波、高通濾波、帶阻濾波等；把信號調整到進一步處理的需要，如線性修正電路、改善信噪比的“相加平均”電路等等。精選課件155數據采集系統常由包括放大器、濾波器等在內的信測量放大器1．儀表放大器原理圖精選課件156測量放大器1．儀表放大器原理圖精選課件60這個電路的電壓放大倍數為

放大器所采用的上述電路形式，是它具有輸入阻抗高、增益調節方便、漂移相互補償以及輸出不包含共模信號等一系列優點。這種放大器在許多高精度、低電平的放大方面是極其有用的，而且由于它的共模抑制能力強，所以能從高的共模信號背景中檢測出微弱的有用信號。調整R1即可改變放大倍數。精選課件157這個電路的電壓放大倍數為放大器所采用的二、程控增益放大器程控增益放大電路:在多通道或多參數的數據采集系統,共用一個測量放大器,根據各個輸入信號電平的大小,改變測量放大器的增益,使各輸入通道均有最合適的放大增益,各通道或各參數的信號經放大器后達到A/D變換器輸入所要求的標準值。精選課件158二、程控增益放大器程控增益放大電路:在多通道或多參數的數據采三、隔離放大器使共模電壓和干擾信號隔離，同時放大有用信號。集成隔離放大器有變壓器耦合式，光電耦合式和電容耦合式三種。精選課件159三、隔離放大器使共模電壓和干擾信號隔離，同時放大有用信號。精按通過的頻率范圍分低通濾波(LPF)高通濾波(HPF)帶通濾波(BPF)帶阻濾波(BEF)按性質分無源濾波器有源濾波器濾波器：是一種能使有用頻率信號通過而同時抑制或衰減無用頻率信號得電子裝置。2.信號濾波電路精選課件160按通過的頻率范圍分低通濾波(LPF)高通濾波(HPF)帶通濾各類濾波器的特性精選課件161各類濾波器的特性精選課件65數字濾波數字濾波實質上是一種程序濾波，與模擬濾波相比具有如下優點：①不需要額外的硬件設備，不存在阻抗匹配問題，可以使多個輸入通道共用一套數字濾波程序，從而降低了儀器的硬件成本。②可以對頻率很低或很高的信號實現濾波。③可以根據信號的不同而采用不同的濾波方法或濾波參數，靈活、方便、功能強。

精選課件162精選課件66(1).中值濾波

中值濾波方法對緩慢變化的信號中由于偶然因素引起的脈沖干擾具有良好的濾除效果。其原理是，對信號連續進行n次采樣，然后對采樣值排序，并取序列中位值作為采樣有效值。程序算法就是通用的排序算法。采樣次數n一般取為大于3的奇數。

(2).算術平均濾波

算術平均濾波方法的原理是，對信號連續進行n次采樣，以其算術平均值作為有效采樣值。該方法對壓力、流量等具有周期脈動特點的信號具有良好的濾波效果。采樣次數n越大，濾波效果越好，但靈敏度也越低，為便于運算處理，常取n=4、8、16。精選課件163(1).中值濾波精選課件67(3).滑動平均濾波該方法采用循環隊列作為采樣數據存儲器，隊列長度固定為n，每進行一次新的采樣，把采樣數據放入隊尾，扔掉原來隊首的一個數據。這樣，在隊列中始終有n個最新的數據。對這n個最新數據求取平均值，作為此次采樣的有效值。這種方法每采樣一次，便可得到一個有效采樣值，因而速度快，實時性好，對周期性干擾具有良好的抑制作用。精選課件164(3).滑動平均濾波精選課件68

(4).程序判斷濾波法

1.限幅濾波(上、下濾波法)2.限速濾波法

(5).低通濾波當被測信號緩慢變化時，可采用數字低通濾波的方法去除干擾。數字低通濾波器是用軟件算法來模擬硬件低通濾波的功能。精選課件165(4).程序判斷濾波法精選課件69傳感器信號的非線性校正

在自動檢測系統中，利用多種傳感器把各種被測量轉換成電信號時，大多數傳感器的輸出信號和被測量之間的關系并非是線性關系。這是由于不少傳感的轉換原理并非線性，其次是由于采用的電路（如電橋電路）的非線性。要解決這個問題，在模擬量自動檢測系統中可采用三種方法：①縮小測量范圍，取近似值。②采用非均勻的指示刻度。③增加非線性校正環節。顯然，前兩種方法的局限性和缺點比較明顯。精選課件166傳感器信號的非線性校正在自動檢測系統中，利

通常我們在設計測量儀表時總希望得到均勻的指示刻度，這樣儀表讀數看起來清楚、方便。此外，如果儀表的刻度特性為線性，就能保證儀表在整個量程內靈敏度是相同的，從而有利于分析和處理測量結果。為了保證測量儀表的輸出與輸入之間具有線性關系，就需要在儀表中引入一種特殊環節，用它來補償其他環節的非線性，這就是非線性校正環節或稱為“線性化器”。精選課件167通常我們在設計測量儀表時總希望得到均勻的指示刻1.差動補償法目的：改善非線性思路：傳感器1：完全相同傳感器2，輸入量反號：二者輸出相減：精選課件1681.差動補償法目的：改善非線性思路：傳感器1：完全相同傳感器2.開環非線性特性補償精選課件1692.開環非線性特性補償精選課件73精選課件170精選課件743.閉環非線性反饋補償精選課件1713.閉環非線性反饋補償精選課件75精選課件172精選課件764.分段補償法

將校正特性曲線用連續有限的折線來代替。校正特性折線逼近法精選課件1734.分段補償法將校正特性曲線用連續有限的折線來代替式中，xi為折線的各轉折點，ki為各線段的斜率，···

···根據折線逼近法所作的各段折線可列出下列方程：精選課件174式中，xi為折線的各轉折點，ki為各線段的斜率，····根

轉折點越多，折線越逼近曲線，精度也越高。但太多了則會電路本身誤差而影響精度。在校正電路中通常采用運算放大器，當輸入電壓為不同范圍時，相應改變運算放大器的增益，從而獲得所需要的斜率，其本身就是一個非線性放大器。

精選課件175轉折點越多，折線越逼近曲線，精度也越高。但太多了則會電

非線性校正裝置也可以放置在A/D轉換之后，過去這些數字量的線性化，都是采用硬件處理技術來實現的。隨著計算機技術的廣泛應用，充分利用計算機處理數據的能力，用軟件進行傳感器特性的非線性補償。一般有三種方法：計算法、查表法和插值法。數字量的非線性校正數字量軟件非線性校正精選課件176非線性校正裝置也可以放置在A/D轉換之后，過去這些數字

計算法采用n次多項式來逼近非線性曲線。該多項式方程的各個系數由最小二乘法確定。其具體步驟如下：

a.對傳感器及其調理電路進行靜態標定，得校準曲線。標定點的數據為輸入xi：x1，x2，x3，…，xN

輸出ui：u1，u2，u3，…，uNN為標定點個數，i=1，2，…，N