检测与传感技术绪论.ppt

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1、检测与传感技术检测与传感技术绪论绪论主讲：主讲：宁耀斌宁耀斌20072007年年4 4月月1本课程的研究内容及性质传感技术传感技术检测技术检测技术+=检测与传感技术检测与传感技术传感器传感器将非电量转换将非电量转换为与之确定对为与之确定对应关系电量输应关系电量输出的装置出的装置是一门应用科学，研究自动检测系统中是一门应用科学，研究自动检测系统中的信息提取、信息转换、信息处理的理的信息提取、信息转换、信息处理的理论和技术。论和技术。自动检测系统是自动测量、自动计量、自动检测系统是自动测量、自动计量、自动保护、自动诊断、自动信号处理等自动保护、自动诊断、自动信号处理等诸系统的总称。诸系统的总称。2

2、本课程的地位传感器技术已成为现代信息技术的重要支柱之一。什么是传感器？传感器是怎样发展的呢？现代信息技术的三大重要支柱信息处理信息采集信息传输3传感器的发展和作用人类从外界获取信息，必须借助于感觉器官。使用传感器的历史可以追溯到远古时代中国的指南针古埃及的天平16世纪利用液体膨胀测量温度19世纪以电磁学为基础建立的物理测量法则以电量作为输出的传感器，其发展历史最短，但发展最为迅猛。4指指南南车车复复原原模模型型5铜壶滴漏铜壶滴漏6候风地动仪图候风地动仪图7以电量作为传感器输出的优越性以电量作为传感器输出的优越性可以灵活地改变测量仪器的灵敏度，有可以灵活地改变测量仪器的灵敏度，有利于扩大量程。利

3、于扩大量程。较宽的频带较宽的频带便于远距离传输。便于远距离传输。便于信息的数字化、微型化、智能化。便于信息的数字化、微型化、智能化。8910111213传感器技术能够迅速发展的原因传感器技术能够迅速发展的原因电子工业和信息技术的促进。电子工业和信息技术的促进。政府的产业导向和扶植。政府的产业导向和扶植。国防、空间技术和民用产品的市场需求。国防、空间技术和民用产品的市场需求。许多高新技术为开发新型传感器提供了许多高新技术为开发新型传感器提供了理论基础和生产工艺。理论基础和生产工艺。14自动防空火力控制系统自动防空火力控制系统在第二次世界大战期间，为了防空火力控制系统和在第二次世界大战期间，为了防

4、空火力控制系统和飞机自动导航系统等军事技术问题，各国科学家设计出飞机自动导航系统等军事技术问题，各国科学家设计出各种精密的自动调节装置，开创了防空火力系统和控制各种精密的自动调节装置，开创了防空火力系统和控制这一新的科学领域。这一新的科学领域。15“伽利略”号木星探测器16RQ-1“捕食者”无人机17181920南航无人机院ck无人机21远望号22什么是传感器传感器是与人的感觉器官相对应的元件。传感器是与人的感觉器官相对应的元件。能够感受规定的被测量并按照一定的规律转换能够感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可输出信号的器件或装置。成可输出信号的器件或装置。传感器通常由敏感元件和转换元件组成

5、。传感器通常由敏感元件和转换元件组成。检出器检出器被测量被测量测量环境狭义传感器输入匹配输入匹配放大变换放大变换输出输出信号处理部分广义传感器23传感器的数学描述设测量信号为设测量信号为x x，传感器输出为，传感器输出为 y,y,比例系数为比例系数为 k k 则有：则有：y=y=kxkx (理想状态）理想状态）考虑非线性、零位：考虑非线性、零位：y=y=f(xf(x)设环境因素为设环境因素为N N 则：则：y=(x,N)y=(x,N)由于环境对输出的影响为：由于环境对输出的影响为：灵敏度灵敏度漂移漂移24传感元件的输出形式热电偶、热电偶、pH电极等输出直流电压。电极等输出直流电压。光电二极管输

6、出直流电流。光电二极管输出直流电流。差动变压器输出交流电压。差动变压器输出交流电压。热敏电阻等输出电阻值。热敏电阻等输出电阻值。电感式传感器输出电感量的变化。电感式传感器输出电感量的变化。晶体传感器输出为振动频率的变化。晶体传感器输出为振动频率的变化。电容式传感器输出电容值的变化。电容式传感器输出电容值的变化。而测量仪器输出要求为而测量仪器输出要求为420mA或或010V25检测系统的基本构成检测系统的基本构成非电量非电量测量测量电路电路模拟显示仪表模拟显示仪表控制器控制器传传感感器器非电量非电量测量测量电路电路传传感感器器A/D转转换换电电路路微微计计算算机机控制器控制器记录器记录器显示器显

7、示器26信号处理（信号处理（1）差动法差动法V0ER1Rx传感器传感器x=0时时V00V0ER1RxR2R3当当x=0时时V0=0满足满足27信号处理（2）零位法VsRsRvVABAB电压式传感器动圈式电压表动圈式电压表仅当仅当RvRs时时VAB才能代替才能代替Vs这种方法为 偏转法偏转法电位差计恒流源恒流源VsRsRdVABAB滑线电阻滑线电阻I-Vr+VD+-测量电压从滑线电阻器刻度读出测量电压从滑线电阻器刻度读出当当Vs与与Vr平衡时，平衡时，I=0，内阻，内阻不影响测量结果不影响测量结果一般而言，零位法测量不从信一般而言，零位法测量不从信号源获取能量，从而可与实现号源获取能量，从而可与

8、实现高精度测量高精度测量28信号处理（3）信号放大 传感器的输出电压一般都很小，往往是毫伏级。VsRsV0R1I+-+-R2Vf电压放大器V0IsRsRf Ii+-+Vf电流电压变换放大器I0Ie29信号处理（信号处理（4）交流信号变为直流信号交流信号变为直流信号二极管压降问题二极管压降问题K1K2Vm-VmsinctVdVo方波变换 低通滤波同步整流电路K1:onK2:onsinct开关控制开关控制Vm-VmVd30信号处理（信号处理（5）数字式输出数字式输出计数器式计数器式A/D转换转换计数器计数器D/A比较器比较器ui启动启动时钟时钟数字输出数字输出特点：简单、便宜、速度慢、特点：简单、

9、便宜、速度慢、很少采用很少采用31信号处理（信号处理（5）数字式输出数字式输出双积分式双积分式A/D转换转换计数器-+12t1t2基准基准电压电压ui特点：速度慢、抗干扰能力强特点：速度慢、抗干扰能力强32信号处理（信号处理（5）数字式输出数字式输出逐次逼近式逐次逼近式A/D转换转换首先置最高位当前位首先置最高位当前位置当前位为置当前位为1后续位为后续位为0若若uoui,则清零则清零若若uoui,则保持则保持后移一位当前位后移一位当前位重复操作重复操作对半搜索过程对半搜索过程逐次逼近寄存器D/A转换器 比较器比较器ui时钟数字输出置数选择逻辑uo特点：速度较快特点：速度较快33信号处理（信号处

10、理（5）数字式输出数字式输出并行并行A/D转换转换处理速度快处理速度快在完成位数较多时器在完成位数较多时器件数量急剧增加件数量急剧增加价格高价格高34现代传感器在原理与结构上千差万别，现代传感器在原理与结构上千差万别，如何根据具体的测量目的、测量对象以如何根据具体的测量目的、测量对象以及测量环境合理地选用传感器。及测量环境合理地选用传感器。测量结果的成败，在很大程度上取决于测量结果的成败，在很大程度上取决于传感器的选用是否合理。传感器的选用是否合理。35传感器选用要点传感器选用要点1)根据测量对象与测量环境确定传感器的根据测量对象与测量环境确定传感器的类型类型2)灵敏度的选择灵敏度的选择3)频

11、率响应特性频率响应特性4)线性范围线性范围5)稳定性稳定性6)精度精度36测量系统实例介绍测量系统实例介绍具有丰富科学内容的具有丰富科学内容的THzTHz频段开发频段开发电涡流位移传感器在电涡流位移传感器在空预器间隙控制系统中的空预器间隙控制系统中的空预器间隙控制系统中的空预器间隙控制系统中的应用应用应用应用板形检测技术研究板形检测技术研究红外测温在铸坯表面温度检测中的应用红外测温在铸坯表面温度检测中的应用绝缘子污秽度检测方法绝缘子污秽度检测方法3710310610910121015101810211024100MF,HF,VHF,UHF,SHF,EHF 微波微波可见光可见光kilomegag

12、igaterapetaexazettayottax-rayg-ray电子学电子学光子学光子学HzFrequency(Hz)电磁波应用的频段电磁波应用的频段红外g g/nm 800 700 600 550 500 450 400 350紫外3810310610910121015101810211024100MF,HF,VHF,UHF,SHF,EHFmicrowavesvisiblekilomegagigaterapetaexazettayottax-rayg-rayTHz电子学电子学光子学光子学HzFrequency(Hz)THz：具有丰富科学内容而尚未开发应用的频段具有丰富科学内容而尚未开发应

13、用的频段 位于红外线和微波之间的位于红外线和微波之间的THzTHz电磁波段，占居了电磁波段，占居了整个电磁波谱相当大的范围；正如可见光可用于拍照，整个电磁波谱相当大的范围；正如可见光可用于拍照，听不见的无线电波可用于传输音乐语言信息，看不见听不见的无线电波可用于传输音乐语言信息，看不见的辐射线可用于透视一样，的辐射线可用于透视一样，THzTHz电磁波谱同样可用于电磁波谱同样可用于传输图象和通信信息。传输图象和通信信息。39对每一印刷页THz脉冲有一定的时间延迟用THz脉冲计算纸张数目40THz超宽带反隐形雷达的关键技术THz电磁脉冲的产生电磁脉冲的产生THz电磁脉冲的发射THz电磁脉冲的接收和

14、超宽带信号的处理设计稳定可靠的光导开关产生THz电磁脉冲、设计高效偶极子天线发射和接收THz脉冲以及超宽带信号的处理技术 THz电磁脉冲的产生电磁脉冲的产生41功能和特点超宽带雷达的空间分辨率可达厘米级超宽带雷达的空间分辨率可达厘米级超宽带信号对树叶、地面和墙壁等障碍超宽带信号对树叶、地面和墙壁等障碍物有更强的穿透能力物有更强的穿透能力借助于距离选通技术而获得的抗杂波、借助于距离选通技术而获得的抗杂波、降低多路干涉能力使超宽带冲击雷达在降低多路干涉能力使超宽带冲击雷达在探测杂波背景中的目标方面比扩频雷达探测杂波背景中的目标方面比扩频雷达更具优势更具优势42THz(1012Hz)的超宽带电磁脉冲

15、的超宽带电磁脉冲当用超短激光脉冲照射直流偏置的半导体光导开关时，在皮秒级（10-12秒）的时间范围内迅速由高电阻变到低电阻，从而可以让瞬态电流通过。这种电流能够产生上升和持续时间都非常短的电磁脉冲，这种电磁脉冲正是反隐形冲击雷达系统理想的信号源。43AirChip0.80.40.0-0.4THz Signal(a.u.)1284Time Delay(ps)THz电磁波可以穿透芯片的封装外壳，将其内部结构以图象反映出来摩托罗拉公司IC芯片的THz图象成像技术成像技术44 可用于介电常数分布或厚度分布的测量，例如纸币水印图象的成像。共焦面 THz 成像2fZnTepolarizerlensopti

16、cal beam2fanalyzerCCD cameraClara Schumann(1819-1896),45电涡流位移传感器在电涡流位移传感器在空预器间空预器间隙控制系统中的应用隙控制系统中的应用46容克式空气预热器47径向漏风径向漏风上部径向漏风上部径向漏风下部径向漏风下部径向漏风周向漏风周向漏风携带漏风携带漏风容克式空气预热器的漏风问题容克式空气预热器的漏风问题 48如果不采取措施，满如果不采取措施，满负荷下将有大约负荷下将有大约60%的漏风是通过上部径的漏风是通过上部径向变形间隙泄露的。向变形间隙泄露的。空预器上部漏风的减小空预器上部漏风的减小可明显减小单位千瓦的可明显减小单位千瓦的

17、燃煤消耗燃煤消耗。49间隙控制系统的结构5051高温电涡流位移检测装置高温电涡流位移检测装置空预器密封间隙控制系统中的关键问题是预热器变空预器密封间隙控制系统中的关键问题是预热器变形量的测量问题。形量的测量问题。它的难点在于发生变形的预热器它的难点在于发生变形的预热器转子是运动的转子是运动的而且而且空预器内的空预器内的温度接近摄氏温度接近摄氏400400度度同时其内部还有大量同时其内部还有大量的的煤灰和腐蚀性气体煤灰和腐蚀性气体。由理工大学信控中心研制的高温型电涡流位移测量由理工大学信控中心研制的高温型电涡流位移测量装置填补了国内在此领域的空白，在国外也未发现装置填补了国内在此领域的空白，在国

18、外也未发现同类型的产品。其成果获国家三等奖。同类型的产品。其成果获国家三等奖。5253间隙测量装置的主要性能指标：间隙测量装置的主要性能指标：1.1.间隙测量范围间隙测量范围 0-10 0-10mmmm2.2.分辨率分辨率 0.1 0.1mmmm3.3.频率响应频率响应 50 50HZHZ4.4.间隙测量探头耐温间隙测量探头耐温4204205.5.信号变送器耐温信号变送器耐温 65 656.6.输出信号标准输出信号标准 0 0-10-10mAmA与与4-204-20mAmA 可设置可设置54智能型间隙程控装置1.1.高可靠性高可靠性 系系统统内内部部设设计计了了完完善善的的故故障障自自动动诊诊

19、断断功功能能和和故故障障报报警警功功能能。系系统统可可以以自自动动检检测测多多种种内内部部故故障障并并将将这这些些故故障障分分为为两两类类，对对于于危危及及系系统统安安全全的的故故障障以以闪闪光光报报警警的的方方式式提提醒醒运运行行人人员员注注意意,同同时时在在计计算算机机屏屏幕幕以以汉汉字字显显示示故故障障种种类类。对对于于一一般般性性的的故故障障系系统统将将其其记记录录在在故故障障报报警警画画面面里里等等待待维维护护人人员员在在条条件件许许可可时时再处理。再处理。2.2.高自动投入率高自动投入率 系系统统采采用用连连续续调调节节规规律律使使密密封封间间隙隙始始终终维维持持在在最最小小值值，

20、消消除除了了间间歇歇式式调调节节的的“假假自自动动”现现象象。同同时时系系统统可可以以自自动动修修正正测测量量探探头头的的漂漂移移，防防止止了了信信号号漂漂移移引引起起的的自自动动解解除除，进进一一步步提提高了自动投入率。高了自动投入率。3.3.简单的使用与维护简单的使用与维护 由由于于采采用用智智能能控控制制方方法法和和良良好好的的人人机机界界面面使使使使用用户户能能够够很很方方便便地地根根据据提提示示进进行行操操作作，而而且且系系统统的的故故障障分分析析和和记记录录功功能能使使设备维护工作简单易行。设备维护工作简单易行。55板形检测技术研究板形检测技术研究56板形检测板形检测 作为带材重要

21、的质量指标之一，板形已越来越受作为带材重要的质量指标之一，板形已越来越受到生产厂商与用户的重视，其好坏直接影响到带到生产厂商与用户的重视，其好坏直接影响到带材对市场的占有率材对市场的占有率。板形检测与板形控制的发展越来越受到国内外同板形检测与板形控制的发展越来越受到国内外同行的广泛重视。行的广泛重视。在国内，由于尚无完善的板形检测仪，因此对于在国内，由于尚无完善的板形检测仪，因此对于板形控制目前还属于空白，实际应用的板形仪板形控制目前还属于空白，实际应用的板形仪60%进口于瑞典的进口于瑞典的ABB公司，目前国内宽带钢公司，目前国内宽带钢冷轧机从国外成套引进的板形自动控制（冷轧机从国外成套引进的

22、板形自动控制（AFC）系统，分别由系统，分别由ABB、AEG、SIEMENS、CLECIM及日本三菱和川崎设计。及日本三菱和川崎设计。57板形及其表示方法板形及其表示方法 为为了了说说明明金金属属纵纵向向变变形形不不均均的的程程度度，引引入入了了板板形形这这个个概概念念。所所谓谓板板形形，直直观观说说来来，是是指指板板材材的的翘翘曲曲程程度度；就就其其实实质质而而言，是指带钢内部残余应力的分布。言，是指带钢内部残余应力的分布。板板形形的的定定量量表表示示，即即板板形形的的表表示示方方法法，常常见见的的表表示示方方法法主主要要为为相相对对长长度度差差表表示示法和波形表示法。法和波形表示法。58相

23、对长度表示法相对长度表示法 将轧后翘曲的带钢裁成若干纵条并铺平，将轧后翘曲的带钢裁成若干纵条并铺平，则可清楚的看出横向各点的不同延伸则可清楚的看出横向各点的不同延伸相对长度差也称为板形指数。相对长度差也称为板形指数。596061波形表示法波形表示法 在在翘翘曲曲的的钢钢板板上上测测量量相相对对长长度度来来求求出出相相对对长长度度差差很很不不方方便便，所所以以人人们们采采用用了了更更为为直直观观的的方方法法，即即以以翘翘曲曲波波形形来来表表示示板板形形，称称之之为为翘翘曲曲度度。将将带带材材切切取取一一段段置置于于平平台台之之上上，如如将将其其最最短短纵纵条条视为一直线，最长纵条视为一正弦波。视

24、为一直线，最长纵条视为一正弦波。这这种种方方法法直直观观、易易于于测测量量，所所以以在在许许多多实实际际工工作作中中也也常常采采用用这这种种方方法法表表示示板板形形。只只要要测测出出带带钢波形，就可以求出相对长度差。钢波形，就可以求出相对长度差。6263板形检测方法分类板形检测方法分类板板形形检检测测装装置置形形式式繁繁多多，按按带带钢钢和和板板形形检检测测装装置置的的关关系系划划分分，有有接接触触式式和和非非接接触式。触式。按按其其工工作作原原理理，还还可可进进一一步步分分类类，如如：张张力力计计法法、测测距距法法、电电磁磁法法、测测振振法法、光光学学法法、测测厚厚法法、测测温温法法、激激振

25、振测测频频法法等。等。64接触式板形检测方法接触式板形检测方法原原理理是是基基于于板板形形缺缺陷陷产产生生的的原原因因是是带带材材在在其其宽宽度度方方向向上上内内应应力力分分布布不不均均，因因此此可可以以通通过过测测定定带带材材宽宽度度方方向向上上的的内内应应力力分布来判断板形缺陷的类型和大小。分布来判断板形缺陷的类型和大小。656667检测元件检测元件 接接触触式式板板形形仪仪的的检检测测元元件件均均为为压压力力传传感感器器，目目前前比比较较常常用用的的有有两两种种类类型型：磁磁弹弹性测压传感器与压电晶体传感器。性测压传感器与压电晶体传感器。68数据采集与传输数据采集与传输 69供电方法供电

26、方法 70红外测温在铸坯表面温度红外测温在铸坯表面温度检测中的应用检测中的应用 71项目来源本项目是国家“九五九五”重点科技项目重点科技项目（攻关）计划子专题（攻关）计划子专题，其应用领域主要是钢铁行业的方坯、板坯连铸机。72钢包中间罐结晶器板坯连铸机简介73国内外同类研究发展动态本本项项目目研研制制成成功功之之前前，国国内内各各大大钢钢厂厂的的连连铸铸生生产产线线上上尚尚无无实实际际应应用用的的同同类类产产品品；国外的钢铁企业。国外的钢铁企业。74铸坯红外传感器压缩空气流红外信号形成封闭气帘75板坯连铸机测温装置的安装钢包中间罐结晶器红外温度检测装置76鉴 定 意 见 该成果具有以下特点：水

27、冷式红外温度传感探测器具有测量范围大、测量精度高、适用于复杂现场的高温环境的特点。在光学、电子学设计上考虑了本成果的应用场合，具有独创性。采用了风帘发生器，能调节气压适应不同测量需要形成圆壳柱形风帘，有效地克服烟雾、水汽对红外测温的影响。根据相关文献检索表明，为国内外首创。采用人工智能方法及系统冗余、容错设计，能够剔除伪信号，并连续、实时显示温度场的变化及历史记录。铸坯表面温度测定装置的研究成果已达到国际先进水平。铸坯表面温度测定装置的研究成果已达到国际先进水平。77绝缘子表面污秽在线监测绝缘子表面污秽在线监测技术技术 78课题研制背景课题研制背景输电线路和变电站的外绝缘要求在大气过电压、输电

28、线路和变电站的外绝缘要求在大气过电压、内部过电压和长期运行电压下均能可靠运行。内部过电压和长期运行电压下均能可靠运行。但沉积在绝缘子表面上的固体、液体和气体微但沉积在绝缘子表面上的固体、液体和气体微粒与雾、露、毛毛雨、融冰、融雪等恶劣气象粒与雾、露、毛毛雨、融冰、融雪等恶劣气象条件的同时作用，将使绝缘子的电气强度大大条件的同时作用，将使绝缘子的电气强度大大降低，从而使输电线路和变电站的外绝缘不仅降低，从而使输电线路和变电站的外绝缘不仅可能在过电压作用下发生闪络，更频繁的是在可能在过电压作用下发生闪络，更频繁的是在长期运行电压下发生污秽闪络，造成停电事故。长期运行电压下发生污秽闪络，造成停电事故

29、。79随着污秽程度日益加剧和输电电压等级随着污秽程度日益加剧和输电电压等级的不断提高，电网分布的范围也愈来愈的不断提高，电网分布的范围也愈来愈扩大。据统计，由于污秽而引起的绝缘扩大。据统计，由于污秽而引起的绝缘闪络事故次数目前在电网的总事故次数闪络事故次数目前在电网的总事故次数中已占第二位，仅次于雷害事故，而污中已占第二位，仅次于雷害事故，而污闪事故造成的损失却是雷害事故的闪事故造成的损失却是雷害事故的10倍。倍。80由于污秽微粒的物理化学特性（主要是由于污秽微粒的物理化学特性（主要是导电性和吸水性）、污秽层（包括覆冰、导电性和吸水性）、污秽层（包括覆冰、覆雪）的厚度及其分布、作用电压的大覆雪

30、）的厚度及其分布、作用电压的大小以及污秽层受潮（包括融冰、融雪）小以及污秽层受潮（包括融冰、融雪）的气象条件等都因时因地而变化，具有的气象条件等都因时因地而变化，具有较大的随机性和分散性，这就使得实测较大的随机性和分散性，这就使得实测和统计工作的工作量极为庞大，绝缘污和统计工作的工作量极为庞大，绝缘污染和气象条件的模拟极为复杂，给实验染和气象条件的模拟极为复杂，给实验研究工作带来较大的困难。研究工作带来较大的困难。81国内外变电污秽解决方案国内外变电污秽解决方案 通常采用定期人工清扫、水冲洗等净化绝缘子的方通常采用定期人工清扫、水冲洗等净化绝缘子的方法；法；在绝缘子表面涂憎水性涂料、以及采用半

31、导体釉绝在绝缘子表面涂憎水性涂料、以及采用半导体釉绝缘子、合成绝缘子与无机材料构成的一体的绝缘子缘子、合成绝缘子与无机材料构成的一体的绝缘子等，以使绝缘子表面不易形成导电水膜；等，以使绝缘子表面不易形成导电水膜；研制耐污型绝缘子，以增加爬电距离和从造型上抑研制耐污型绝缘子，以增加爬电距离和从造型上抑制电弧的发展。制电弧的发展。所有这些方法在实际的运行中都不同程度的取得了所有这些方法在实际的运行中都不同程度的取得了一定的效果，但是从技术，经济和劳动力和劳动强一定的效果，但是从技术，经济和劳动力和劳动强度上来看，都还存在一定的局限性。度上来看，都还存在一定的局限性。82分 析上述方法都存在着一定局

32、限性的原因之上述方法都存在着一定局限性的原因之一是缺少绝缘子污秽程度的实时信息和一是缺少绝缘子污秽程度的实时信息和有效的研究手段。有效的研究手段。83变电污秽在线监测系统变电污秽在线监测系统设计思路设计思路研研究究采采用用在在线线绝绝缘缘子子表表面面污污湿湿工工况况。有有控控制制中中心心通通过过有有线线（或或无无线线）发发 收收，自自动动巡巡测测或或点点测测各各监监测测点点的的信信息息，进进行行微微机机处处理理分分析析，提提供供绝缘子表面污湿状况和预报警服务。绝缘子表面污湿状况和预报警服务。在在现现场场安安装装传传感感器器采采集集绝绝缘缘子子表表面面的的泄泄漏漏电电流流 电流脉冲频次电流脉冲频

33、次传送给主机。传送给主机。主主机机对对各各监监测测点点进进行行自自动动遥遥控控巡巡测测或或点点测测，接接受受污污秽秽泄泄漏漏电电流流 电电流流脉脉冲冲频频次次，并并采采集集变变电电站站大大气气相相对对湿湿度度 温温度度数数据据，进进行行分分析析统统计计 判断。判断。84绝缘子污秽度检测方法绝缘子污秽度检测方法目目前前，绝绝缘缘子子在在线线检检测测方方法法主主要要分分为为两两类：非电量检测法和电量检测法。类：非电量检测法和电量检测法。非非电电量量检检测测法法：超超声声波波检检测测法法，激激光光多多普勒震动法和红外热像仪法。普勒震动法和红外热像仪法。电电量量测测量量法法包包括括：电电压压分分布布测

34、测量量法法，绝绝缘电阻法和脉冲电流法。缘电阻法和脉冲电流法。85信号变送信号变送电路电路信号信号采集卡采集卡工业控制工业控制计算机计算机变电站综合变电站综合自动化网络自动化网络变电站变电站集控室集控室输电塔输电塔输电线输电线绝缘子绝缘子漏电流传感器漏电流传感器电压互感器电压互感器湿度传感器湿度传感器温度传感器温度传感器隔离隔离放大器放大器86泄漏电流传感器泄漏电流传感器信号变换单元信号变换单元信号处理单元信号处理单元模数转换模数转换工控机工控机报警报警数据查询数据查询 实时显示实时显示参数设置参数设置运行方式选择运行方式选择远程数据查询远程数据查询87模糊推理模型模糊推理模型泄漏电流泄漏电流环

35、境温度环境温度环境湿度环境湿度输输入入模模糊糊化化模糊推理模糊推理报警输出报警输出模糊推理报警模型模糊推理报警模型88研究结果为为了了测测量量大大范范围围内内变变化化的的泄泄漏漏电电流流，研研制制一一种种高高线线性度，大带宽的传感器。性度，大带宽的传感器。为为了了充充分分利利用用A/D转转换换的的分分辨辨率率，设设计计了了一一种种具具有有数据压缩功能的放大电路。数据压缩功能的放大电路。采采用用遗遗忘忘式式存存储储方方式式解解决决高高速速采采样样获获得得的的大大量量历历史史数据存储问题。数据存储问题。设设计计了了系系统统数数据据库库，方方便便操操作作人人员员设设置置初初始始参参数数和和运行参数。

36、运行参数。提提供供历历史史数数据据和和报报警警数数据据查查询询功功能能，为为进进一一步步研研究究污闪问题提供了可靠数据。污闪问题提供了可靠数据。89授课内容测量误差及其分析测量误差及其分析无源传感器无源传感器有源传感器有源传感器半导体传感器半导体传感器数字式传感器数字式传感器新型传感器新型传感器温度的测量温度的测量压力、流量和力矩的测量压力、流量和力矩的测量物位的测量物位的测量小信号处理技术小信号处理技术检测系统的干扰问题检测系统的干扰问题90教材及参考书教材及参考书教材：教材：传感器原理及工程应用传感器原理及工程应用郁有文郁有文常健常健程继程继红编著，西安：西安电子科技大学出版社，红编著，西

37、安：西安电子科技大学出版社，2003参考书：参考书：传感器与自动检测技术传感器与自动检测技术余程波、胡新宇、赵余程波、胡新宇、赵勇主编，北京：高等教育出版社，勇主编，北京：高等教育出版社，2004感测技术基础感测技术基础孙传友、孙晓斌编著，北京：孙传友、孙晓斌编著，北京：电子工业出版社，电子工业出版社，200191思考题（思考题（1）1.什么叫传感器？什么叫传感器？2.以电量作为传感器输出有何优越性？以电量作为传感器输出有何优越性？3.怎样用数学表达式描述传感器？怎样用数学表达式描述传感器？4.传感器（测量仪器）的输出要求是什么？传感器（测量仪器）的输出要求是什么？5.测量系统由哪些基本环节构成？测量系统由哪些基本环节构成？6.什么叫差动法？什么叫差动法？7.什么叫偏转法？什么叫偏转法？8.什么叫零位法什么叫零位法?9.交流信号如何变化为直流信号？交流信号如何变化为直流信号？10.双积分式双积分式A/D转换器有何优缺点，为什么？转换器有何优缺点，为什么？92结 束93