检测系统介绍
在信号传输通道中,检测系统是指连接输入、输出并具有特定功能的部分。在工程测试实践中,大多数检测系统属于线性时不变系统。检测技术的目的是从测量对象中获取反映其变化规律的有用信息,为了实现此目的,一个广义的检测系统一般由激励装置、测试装置、数据处理与记录装置组成。
在人类的各项生产活动和科学实验中,为了了解和掌握整个过程的进展及其结果,经常需要对各种基本参数或物理量进行检查和测量,从而获得必要的信息,并以之作为分析判断和决策的依据。可以认为检测技术就是人们为了对被测对象所包含的信息进行定性的了解和定量的掌握所采取的一系列技术措施。
传感器作为检测系统的信号源
传感器作为检测系统的信号源, 其性能的好坏将直接影响检测系统的精度和其它指标, 是检测系统中十分重要的环节。 本书主要介绍工程上涉及面较广、 应用较多、 需求量大的各种物理量、化学成份量常用和先进的检测技术与实现方法以及如何选用合适的传感器, 对传感器要求了解其工作原理、 应用特点, 而对如何提高现有各种传感器本身的技术性能、 以及设计开发新的传感器则不作深入研究。通常检测仪器、检测系统设计师对传感器有如下要求:
(1) 准确性:传感器的输出信号必须准确地反应其输入量,即被测量变化。因此,传感器的输出与输入关系必须是严格的单值函数关系,尽量是线性关系;
(2) 稳定性:传感器的输入、输出的单值函数关系尽量不随时间和温度而变化,受外界其它因素的干扰影响亦应很小,重复性要好;
(3) 灵敏度:即要求被测参量较小的变化就可使传感器获得较大的输出信号;
(4) 其他:如耐腐蚀性好、低能耗、输出阻抗小和售价相对较低等。各种传感器输出信号形式也不尽相同, 通常有电荷、 电压、 电流、 频率等; 在设计检测系统、 选择传感器时对此也应给予重视。
检测系统的信号处理
信号处理模块是现代的检测仪表、 检测系统进行数据处理和各种控制的环节, 其作用与功能和人的大脑相类似。 现代的检测仪表、 检测系统中的信号处理模块通常以各种型号的单片机、 微处理器为主要来构建, 对高频信号和复杂信号的处理有时需增加数据传输和运算速度快、 处理精度高的用高速数据处理器( DSP)或直接采用工业控制计算机。当然由于检测仪表、检测系统种类和型号繁多,被测参量不同、检测对象和应用场合不同,用户对各检测仪表的测量范围、测量精度、 功能的要求差别也很大。对检测仪表、检测系统的信号处理环节来说,只要能满足用户对信号处理的要求,则是愈简单愈可靠、成本愈低愈好。