自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表控制系統(tǒng)-檢測(cè)技術(shù)及方法分析.ppt

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自動(dòng)檢測(cè)或自動(dòng)控制系統(tǒng)與外界的信息界面關(guān)系有三種情況：,獲取檢測(cè)對(duì)象所處狀態(tài)的傳感器，以及控制并調(diào)節(jié)對(duì)象狀態(tài)的執(zhí)行器。,3.檢測(cè)技術(shù)及方法分析,,,,操作人員與儀器裝置之間的界面。,監(jiān)控儀器與其他系統(tǒng)之間的信息往來(lái)。,傳感器是所有被測(cè)對(duì)象信息的輸入端口。,傳感器的作用是感受被測(cè)量的變化，直接從對(duì)象中提取被測(cè)量的信息，并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的輸出信號(hào)，即完成信號(hào)的檢測(cè)與轉(zhuǎn)換，是整個(gè)系統(tǒng)中的關(guān)鍵。相當(dāng)于人體的感覺(jué)器官，可以把非電量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。如溫度計(jì)：溫度→位移。傳感器的好壞直接影響儀表的質(zhì)量，對(duì)它的要求有：準(zhǔn)確性：輸出準(zhǔn)確反映輸入，輸出、輸入之間是嚴(yán)格的單值關(guān)系，即只有被測(cè)量才對(duì)傳感器有作用。穩(wěn)定性：輸入和輸出之間的單值關(guān)系不隨時(shí)間和溫度變化，受外界其它因素干擾的影響小。靈敏性：較小的輸入量就有較大的輸出信號(hào)。其它：經(jīng)濟(jì)性、耐腐蝕性、低能耗等。實(shí)際使用時(shí)還應(yīng)考慮的有體積小、價(jià)廉、易于維修更換等,傳感器的種類(lèi)千差萬(wàn)別，傳感器的分類(lèi)方法有很多種：,根據(jù)檢測(cè)對(duì)象分類(lèi)，如溫度、壓力、位移等。從傳感器原理或反應(yīng)效應(yīng)分類(lèi)，如光電、壓電等。根據(jù)傳感器的材料分類(lèi)，如導(dǎo)電體、半導(dǎo)體等。按應(yīng)用領(lǐng)域分類(lèi)，如化工、紡織、造紙、環(huán)保等5.按輸出信號(hào)形式分類(lèi)，如模擬和數(shù)字式等。6.按反映形式或能量供給方式分類(lèi)，如能動(dòng)型和被動(dòng)型、能量變換型和能量控制型等。能動(dòng)型：依據(jù)敏感元件材料本身的物理、化學(xué)性質(zhì)的變化實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)換，如水銀溫度計(jì)。被動(dòng)型：依據(jù)傳感器結(jié)構(gòu)參量變化而實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)換，如電容式位移傳感器。能量轉(zhuǎn)換型：直接由被測(cè)對(duì)象輸入的能量使其工作的，如熱電偶溫度計(jì)和彈性壓力計(jì)。能量控制型：由外界輔助能量使其工作的，如電阻應(yīng)變計(jì)，電阻接于電橋上。,檢測(cè)方法及基本概念----開(kāi)環(huán)型檢測(cè)與閉環(huán)型檢測(cè)、直接檢測(cè)與間接檢測(cè)、絕對(duì)檢測(cè)與比較檢測(cè)、偏差法與零位法、強(qiáng)度變量檢測(cè)與容量變量檢測(cè)、微差法、替換法、能量變換型與能量控制型檢測(cè)及主動(dòng)探索與信息反饋型檢測(cè)檢測(cè)系統(tǒng)的模型與結(jié)構(gòu)分析----檢測(cè)系統(tǒng)的基本功能、模型與結(jié)構(gòu)提高檢測(cè)精度的方法----時(shí)域信號(hào)選擇法和頻域信號(hào)選擇法多元化檢測(cè)技術(shù)----多元復(fù)合檢測(cè)、多元識(shí)別檢測(cè)、多傳感器融合檢測(cè)、構(gòu)造化檢測(cè)、多點(diǎn)時(shí)空檢測(cè),主要內(nèi)容：,3.1.檢測(cè)方法及基本概念,只有傳感器并不等于具有完備的檢測(cè)技術(shù)或方法。除了傳感器之外還需要一定的檢測(cè)結(jié)構(gòu)，用于有選擇地實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)換。檢測(cè)技術(shù)理論就是針對(duì)復(fù)雜問(wèn)題的檢測(cè)方法、檢測(cè)結(jié)構(gòu)以及檢測(cè)信號(hào)處理等方面進(jìn)行研究的一門(mén)綜合性科學(xué)。檢測(cè)技術(shù)與方法中有許多基本概念。為比較起見(jiàn)，下面分別解釋成對(duì)的一些概念。開(kāi)環(huán)型檢測(cè)與閉環(huán)型檢測(cè)、直接檢測(cè)與間接檢測(cè)、絕對(duì)檢測(cè)與比較檢測(cè)、偏差法與零位法、強(qiáng)度變量檢測(cè)與容量變量檢測(cè)、微差法、替換法、能量變換型與能量控制型檢測(cè)及主動(dòng)探索與信息反饋型檢測(cè),一、開(kāi)環(huán)型檢測(cè)與閉環(huán)型檢測(cè),開(kāi)環(huán)型檢測(cè)系統(tǒng)如圖(a)所示。一般由傳感器、信號(hào)放大器、轉(zhuǎn)換電路、顯示器等串聯(lián)組成。,閉環(huán)型檢測(cè)系統(tǒng)如圖(b)所示。正向通道中的變換器通常是將被測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，反向變換器則將電信號(hào)變?yōu)榉请娦盘?hào)。,平衡式儀表及檢測(cè)系統(tǒng)一般采用這種結(jié)構(gòu),二、直接檢測(cè)與間接檢測(cè),與同類(lèi)基準(zhǔn)進(jìn)行簡(jiǎn)單的比較，就能得到測(cè)量值的檢測(cè)方法稱(chēng)為直接檢測(cè)。比如：用電壓表測(cè)電壓、溫度計(jì)測(cè)溫度等。直接測(cè)量一般可以直接讀出被測(cè)量的量值。間接檢測(cè)就是測(cè)量與被測(cè)量有一定關(guān)系的2個(gè)或2個(gè)以上物理量，然后再推算出被測(cè)量。比如，測(cè)量電流和電阻求電壓、v=L/t。間接測(cè)量需要進(jìn)行2次以上的測(cè)量，一般要分析誤差的傳遞。,三、絕對(duì)檢測(cè)與比較檢測(cè),絕對(duì)檢測(cè)是指由基本物理量測(cè)量而決定被測(cè)量的方法。例如，用水銀壓力計(jì)測(cè)壓力時(shí)，從水銀柱的高度、密度、和重力加速度等基本量測(cè)量決定壓力值。與同種類(lèi)量值進(jìn)行比較而決定測(cè)量值的方法稱(chēng)為比較檢測(cè)方法。如用彈簧管壓力計(jì)測(cè)量壓力時(shí)，要用已知壓力校正壓力計(jì)的刻度，被測(cè)壓力使指針擺動(dòng)而指示的壓力是通過(guò)比較或校正得出的。,四、偏差法與零位法,偏差法也叫非零檢測(cè)法。一般都是開(kāi)環(huán)型結(jié)構(gòu)，增益大。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量結(jié)果直觀。如彈簧秤稱(chēng)重信號(hào)轉(zhuǎn)換需要的能量要從被測(cè)對(duì)象上獲得。這樣，會(huì)使檢測(cè)儀器的狀態(tài)發(fā)生變動(dòng)。例如，用接觸式溫度計(jì)測(cè)量溫度，熱量會(huì)被溫度計(jì)吸收這種開(kāi)環(huán)檢測(cè)對(duì)排除干擾很不利。零位法是反饋型閉環(huán)檢測(cè)方法。采取與同類(lèi)的已知量取平衡的方法進(jìn)行測(cè)量。如用天平測(cè)量質(zhì)量。零位法的平衡操作絕大多數(shù)已經(jīng)完全自動(dòng)化。電位差計(jì)、平衡電橋等。,五、強(qiáng)度變量檢測(cè)與容量變量檢測(cè),被測(cè)物理量中，有強(qiáng)度變量與容量變量之分。如壓力、溫度、電壓等表示作用的大小，與體積、質(zhì)量無(wú)關(guān)的，稱(chēng)作強(qiáng)度變量。而像長(zhǎng)度、重量、熱量、電流等與占據(jù)空間相關(guān)，與體積、質(zhì)量成比例關(guān)系的，是容量變量。一般在傳感器的輸入輸出端分別存在成對(duì)的強(qiáng)度變量與容量變量，它們的乘積分別表示傳感器的輸入、輸出能量。,以熱電偶測(cè)溫為例，溫度差即強(qiáng)度變量是輸入信號(hào)，輸出信號(hào)是熱電勢(shì)，也是強(qiáng)度變量。輸入端的容量變量是熱流，輸出端的容量變量是電流。如圖3-4所示。,熱流和電流都不是熱電偶的輸入輸出變量。但是它們都對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)有影響：熱流是從被測(cè)物體流向檢測(cè)系統(tǒng)的。被檢測(cè)物體的熱容量過(guò)小或檢測(cè)系統(tǒng)的熱容過(guò)大，都將使被測(cè)物溫度發(fā)生變化而產(chǎn)生誤差。同時(shí)，輸出端電路里有電流流動(dòng)，受內(nèi)阻影響輸出信號(hào)的電壓有所降低，也會(huì)造成系統(tǒng)誤差。,,,,,,,,+,-,,,被測(cè)物,熱電偶示意圖,環(huán)境,強(qiáng)度變量與容量變量是在檢測(cè)系統(tǒng)的輸入輸出端共軛存在的變量。一方傳遞信息的同時(shí)，另一方總是直接或間接地與誤差有關(guān)。為了使測(cè)量不影響被測(cè)對(duì)象的狀態(tài)，而且減少測(cè)量誤差，需盡量抑制共軛變量的影響。,六、微差法此方法是測(cè)量被測(cè)量與已知量的差值。差值通常較小，可以提高檢測(cè)精度。如游標(biāo)卡尺。這是利用主尺與游標(biāo)刻線(xiàn)的微差提高測(cè)量精度的方法,七、替換法由于系統(tǒng)誤差的存在，當(dāng)把被測(cè)物與標(biāo)準(zhǔn)比較物的主次或先后順序置換過(guò)來(lái)時(shí)，可以排除測(cè)量過(guò)程中因順序所造成的誤差影響。例如，改變天平放砝碼托盤(pán)的左右位置，兩次測(cè)量質(zhì)量取平均值求得被測(cè)量的比較準(zhǔn)確的質(zhì)量。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,游標(biāo)卡尺示意圖,主尺,游標(biāo),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,分度值（分辨率）0.1mm,被測(cè)尺寸的小數(shù)部分為40.1=0.4mm,八、能量變換與能量控制型檢測(cè)元件,這是根據(jù)傳感元件的能量供給方式來(lái)劃分的。如太陽(yáng)能電池作為光傳感器、熱電偶作為溫度傳感器使用時(shí)，輸出信號(hào)的能量是傳感器吸收的光能、熱能的一部分，由于輸入信號(hào)的能量的一部分轉(zhuǎn)換成輸出信號(hào)，所以稱(chēng)作能量變換型檢測(cè)。光敏電阻、熱敏電阻分別在光照、熱輻射的條件下，電阻值發(fā)生變化，這種類(lèi)型的傳感器的輸出信號(hào)能量不是來(lái)自光源或熱源，而是檢測(cè)阻值變化的電路電源提供的。此時(shí)，可以看作是被測(cè)量控制了從電源轉(zhuǎn)向輸出信號(hào)的能量的流動(dòng)。所以稱(chēng)為能量控制型檢測(cè)。,九、主動(dòng)探索與信息反饋型檢測(cè),隨著智能化檢測(cè)的發(fā)展，出現(xiàn)了帶有探查和信息反饋功能的主動(dòng)檢測(cè)方式。,主動(dòng)探索檢測(cè)的信息反饋有多種形式：反饋給信息處理部，如神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)等處理；反饋給傳感器，如改變傳感器的工作溫度，使傳感器的靈敏度提高或改變量程等；反饋給被測(cè)對(duì)象，如調(diào)整其位置，姿態(tài)，使檢測(cè)結(jié)果具有確定性。例如在檢測(cè)氣體濃度時(shí)，首先要觀測(cè)隨檢測(cè)裝置移動(dòng)的濃度值的變化，探索濃度最大值的空間位置，然后輸出檢測(cè)結(jié)果,3.2.檢測(cè)系統(tǒng)模型與結(jié)構(gòu)分析,檢測(cè)系統(tǒng)的基本功能----信號(hào)轉(zhuǎn)換與信號(hào)選擇、基準(zhǔn)保持與比較、顯示與操作信號(hào)轉(zhuǎn)換模型與信號(hào)選擇性檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析----差分式、補(bǔ)償式和調(diào)制式,內(nèi)容：,一、檢測(cè)系統(tǒng)的基本功能,檢測(cè)系統(tǒng)的基本功能可總結(jié)為：信號(hào)轉(zhuǎn)換與信號(hào)選擇、基準(zhǔn)保持與比較、顯示與操作三大部分。測(cè)量是把被測(cè)量與同種類(lèi)單位量進(jìn)行比較，以數(shù)值表示被測(cè)量大小的過(guò)程。因此，檢測(cè)儀表中必須具有基準(zhǔn)保持部位。,下面從信號(hào)轉(zhuǎn)換的數(shù)學(xué)模型入手，分析信號(hào)選擇的意義，再對(duì)一些檢測(cè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。,二、信號(hào)轉(zhuǎn)換模型與信號(hào)選擇性,1.信號(hào)轉(zhuǎn)換的數(shù)學(xué)模型設(shè)檢測(cè)系統(tǒng)獨(dú)立的輸入變量為u1,u2,…,ur，輸出變量為y1，y2，…，ym，系統(tǒng)內(nèi)部變量為x1，x2，…，xn，系統(tǒng)的狀態(tài)方程為：,標(biāo)定是改變輸入量u，記錄輸出量y的過(guò)程。檢測(cè)是在標(biāo)定的基礎(chǔ)上由y求u的解逆問(wèn)題的過(guò)程。檢測(cè)系統(tǒng)信號(hào)轉(zhuǎn)換的基本條件：變換特性能用簡(jiǎn)單公式描述或輸入與輸出之間的關(guān)系確定。,設(shè)u1為被檢測(cè)量（輸入信號(hào)），y1為測(cè)量值（輸出信號(hào)）時(shí),,則代表了u1→y1的檢測(cè)方程特性。如果把上式所示的信號(hào)轉(zhuǎn)換關(guān)系看成是u1與y1單變量模型時(shí)，這個(gè)函數(shù)必須是一對(duì)一的，所以要固定u1以外的變量，或者使其他變量不影響y1。,2.信號(hào)選擇性設(shè)計(jì)檢測(cè)系統(tǒng)時(shí)要選擇必要的信號(hào)，消除其他變量的影響，以提高檢測(cè)精度。這是一種在成本、開(kāi)發(fā)周期等經(jīng)濟(jì)條件和時(shí)間條件的制約下的優(yōu)化選擇問(wèn)題，從許多檢測(cè)系統(tǒng)中可以發(fā)現(xiàn)信號(hào)變換特性與信號(hào)選擇特性之間優(yōu)化結(jié)合的例子。,以金屬絲的電阻值變化為例，它與金屬種類(lèi)、純度、形狀、溫度有關(guān)。當(dāng)用作熱電阻測(cè)溫時(shí)，選擇其溫度變化的特性，而要防止變形影響；當(dāng)用作應(yīng)變測(cè)量時(shí)，則選擇其形狀變化的特性，而要設(shè)計(jì)抵消溫度影響的檢測(cè)結(jié)構(gòu)。,有時(shí)還可以主動(dòng)地控制其他變量的影響。如熱式質(zhì)量流量計(jì)，空氣流從熱金屬線(xiàn)上帶走的熱量和熱線(xiàn)溫度有關(guān)，但加熱電流和熱線(xiàn)溫度不能同時(shí)變化，可以采用控制熱線(xiàn)通電電流而檢測(cè)溫度的方法，還可以采用控制熱線(xiàn)溫度而檢測(cè)電流值的方法。,一個(gè)傳感器的輸入信號(hào)，除被測(cè)參數(shù)以外，還有其他未知參數(shù)或干擾參數(shù)，因此，一般傳感器可視為多輸入單輸出系統(tǒng)，如圖3-6所示。為減小和消除這些多余信號(hào)，實(shí)際上常常采取一些特殊結(jié)構(gòu)。,三、檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析,設(shè)被檢測(cè)量為u1，干擾量為u2，傳感器A為測(cè)量用傳感器，同時(shí)受u1、u2的作用，在u1、u2有微小變化的前后，輸出信號(hào)分別為：yA=fA(u1，u2)→yA=fA(u1+△u1，u2+△u2)。,傳感器B為補(bǔ)償用傳感器，受干擾量u2及其微小變化的影響。在固定u1時(shí)，輸出分別為：yB=fB(u1，u2)→yB=fB(u1，u2+△u2)。,1.補(bǔ)償結(jié)構(gòu),補(bǔ)償結(jié)構(gòu)是利用傳感器B的輸出結(jié)果，補(bǔ)償傳感器A中的干擾量作用，使檢測(cè)系統(tǒng)的輸出結(jié)果不受被測(cè)參數(shù)以外的干擾參數(shù)的影響，實(shí)現(xiàn)信號(hào)選擇性。補(bǔ)償結(jié)果輸出為y=yA-yB=fA(u1+△u1，u2+△u2)-fB(u1，u2+△u2)。,（3-6）,即兩傳感器的傳輸特性相同，那么，它們對(duì)u2的各階次偏微分也分別相同，（3-6）式可化簡(jiǎn)成,上式中，△u2的一次相和二次相被抵消了。因此，這種結(jié)構(gòu)可以減少△u2的影響，實(shí)現(xiàn)對(duì)u2的補(bǔ)償。但這不是完全補(bǔ)償，因?yàn)檫€有△u1△u2的一項(xiàng)。,此時(shí)相當(dāng)于fA(u1，u2)=fB(u1，u2)=af1(u1)+bf2(u2),這樣，補(bǔ)償結(jié)果中就不含△u2的影響，實(shí)現(xiàn)了完全補(bǔ)償。這種補(bǔ)償方式稱(chēng)為比率補(bǔ)償，其結(jié)構(gòu)是將兩傳感器輸出信號(hào)的相減改為相比。,,,總之，利用補(bǔ)償結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)干擾的補(bǔ)償時(shí)，必須有檢測(cè)干擾的傳感器，而且在干擾量變化范圍內(nèi)補(bǔ)償用傳感器的特性應(yīng)與檢測(cè)用傳感器特性相一致，滿(mǎn)足這一條件的嚴(yán)密與否決定了補(bǔ)償精度。,差分結(jié)構(gòu)可以看作是補(bǔ)償結(jié)構(gòu)的特例，是排除干擾、選擇必要的測(cè)量參數(shù)的重要方法。如圖3-8所示，差動(dòng)結(jié)構(gòu)的兩傳感要素一般采用空間對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)形式即f1(u1，u2)=f2(-u1，u2)。,同樣將上式利用泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)到二次項(xiàng)，得到：,與補(bǔ)償結(jié)果式子相比，△u1的二次項(xiàng)也抵消了。即差動(dòng)結(jié)構(gòu)起到了線(xiàn)性化作用，也提高了對(duì)△u1的靈敏度。如果u1、u2是單函數(shù)的線(xiàn)性組合，式子中u2的殘存影響也可以完全消除。,2.差分結(jié)構(gòu),y=y1-y2=f1(u1+△u1，u2+△u2)-f2(u1-△u1，u2+△u2),差動(dòng)原理利用了對(duì)稱(chēng)與反對(duì)稱(chēng)的輸入輸出特性，在消除共模干擾，降低漂移，提高靈敏度，改善線(xiàn)性關(guān)系等方面有明顯效果，是常見(jiàn)的、基本的檢測(cè)結(jié)構(gòu)。,基于對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)的差動(dòng)檢測(cè)不僅可以使輸入輸出特性成為線(xiàn)性的，而且可以實(shí)現(xiàn)高精度的檢測(cè)。如電橋、差動(dòng)變壓器等。,3.3.提高檢測(cè)精度的方法,利用檢測(cè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性實(shí)現(xiàn)信號(hào)選擇功能。主要是依據(jù)信號(hào)與噪聲在時(shí)域和頻域上的不同特性。這些方法同樣是提高檢測(cè)精度，抗噪聲的基本方法。,一、時(shí)域信號(hào)選擇方法基于同步加算的去噪方法信號(hào)一般都具有周期性，而噪聲是隨機(jī)變化的。如果進(jìn)行同步加算，即使埋沒(méi)在噪聲中的微弱信號(hào)也能夠檢測(cè)出來(lái)。,★時(shí)域信號(hào)選擇方法----基于同步加算的去噪方法、基于響應(yīng)速度的分離方法★頻域信號(hào)選擇方法--濾波放大與調(diào)頻放大方法、陷波放大方法、鎖定放大方法,如圖3-9所示，虛線(xiàn)表示信號(hào)波形。根據(jù)隨機(jī)誤差分析結(jié)果可知，當(dāng)加算次數(shù)為N時(shí)，信號(hào)成分變成N倍，而噪聲只有倍，信噪比S/N改善了倍。,,基于響應(yīng)速度的分離方法如氣體色譜分析儀，色譜柱內(nèi)填充的吸附劑對(duì)不同成分的吸附能力不同,濾波放大與調(diào)頻放大方法信號(hào)和噪聲所占有的頻率段不同時(shí)，利用濾波器可以很容易地將兩者分離開(kāi)來(lái)，稱(chēng)之為濾波放大方法。如果信號(hào)和噪聲的頻率段接近時(shí)，先將信號(hào)頻帶移動(dòng)到噪聲功率較小的頻率段，再分離噪聲，即進(jìn)行信號(hào)調(diào)制和解調(diào)，如圖3-10所示，稱(chēng)之為調(diào)頻放大方法。,圖3-10調(diào)頻帶通放大原理,二、頻域信號(hào)選擇方法,,,如圖3-11所示，當(dāng)噪聲信號(hào)頻帶非常窄時(shí)采用此方法。如商用電源附近有大型電機(jī)時(shí),圖3-11陷波放大原理,2.陷波放大方法,可檢測(cè)埋沒(méi)在噪聲中的微弱信號(hào)。方法是先調(diào)制抑制噪聲，再提取微弱信號(hào)的幅值和相位信息。,,圖3-12,設(shè)有用信號(hào)為Vi(t)，調(diào)制頻率為ω0，調(diào)制后的信號(hào)為Vicosω0t，噪聲為n(t)。傳感器輸出信號(hào)為：Vs(t)=Vi(t)cosω0t+n(t),3.鎖定放大方法,,調(diào)制后的信號(hào)與參考信號(hào)經(jīng)過(guò)乘法器相乘得：Vo(t)=γcos(ω0t+φ)[Vi(t)cosω0t+n(t)]=0.5γVi(t)[cosφ+cos(2ω0t+φ)]+γn(t)cos(ω0t+φ),*積化和差公式：cosA*cosB=0.5[cos(A+B)+cos(A-B)],當(dāng)噪聲與信號(hào)不相關(guān)時(shí)，上式的第二項(xiàng)為0，再經(jīng)過(guò)低通濾波濾（LPF)掉2ω0的信號(hào)成分，此時(shí)Vo(t)=0.5γVi(t)cosφ。,相位φ為信號(hào)傳輸過(guò)程中的信號(hào)延遲，可以將參考信號(hào)的相位通過(guò)移動(dòng)器逐漸移動(dòng)而檢測(cè)出Vo(t)的最大值，與最初的Vo(t)的比值可以得到cosφ。,,信號(hào)的調(diào)制可以在輸入端進(jìn)行，也可以在信號(hào)傳輸過(guò)程中進(jìn)行，取決于噪聲和干擾的混進(jìn)部位，搞清楚主要噪聲的來(lái)源，在噪聲混入之前調(diào)制才能使信號(hào)區(qū)別于噪聲。,,調(diào)制頻率決定方法,鎖定放大檢測(cè)的調(diào)制頻率，應(yīng)該根據(jù)噪聲頻率譜分布情況來(lái)決定。受實(shí)際限制調(diào)制頻率不能太高，如放大器帶寬、傳感器的反映速度等。,3.4.多元化檢測(cè)技術(shù),在檢測(cè)精度要求高的情況下，要使用多個(gè)傳感器或不同類(lèi)型的傳感器群。多元化檢測(cè)是指高度智能化檢測(cè)，即運(yùn)用多個(gè)傳感器自身的形態(tài)和并行檢測(cè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行信號(hào)處理以得到新的信息。,一、多元檢測(cè)方程式,實(shí)際單輸入檢測(cè)系統(tǒng)是將檢測(cè)量以外的量看作不變或是控制成一定的值，需要進(jìn)行校正，如果把校正看成檢測(cè)的一部分，實(shí)質(zhì)就是進(jìn)行多元檢測(cè)。,二、多元復(fù)合檢測(cè),若被檢測(cè)量有n個(gè)，則最少需要n個(gè)獨(dú)立的方程式。如果一種檢測(cè)方法決定一個(gè)方程式，要有n種檢測(cè)方法，這不容易，在非線(xiàn)性多元檢測(cè)中，可以給未知參數(shù)加上已知量，采用同一檢測(cè)原理構(gòu)成另一檢測(cè)方程。多元檢測(cè)方法就是利用非線(xiàn)性響應(yīng)特性，不增加新檢測(cè)原理而增加獨(dú)立方程式的個(gè)數(shù)?！罾捍禋馐揭何粰z測(cè),三、多元識(shí)別檢測(cè),多傳感器氣體成分分析。傳感器的個(gè)數(shù)少于氣體的種類(lèi)，但多傳感器對(duì)多成分氣體的反映交叉靈敏性是非線(xiàn)性的。利用特征提取和模式識(shí)別可識(shí)別氣體的種類(lèi)。多傳感器與信號(hào)處理芯片集成在一起。,將多個(gè)（種）傳感器的信息進(jìn)行復(fù)合（多個(gè)檢測(cè)結(jié)構(gòu)互補(bǔ)，量程切換）、集成（將多個(gè)傳感器的信息綜合運(yùn)算，得統(tǒng)一的信息，如三維位置檢測(cè)）、融合（如視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)的融合）、聯(lián)想（為理解多個(gè)傳感器之間的關(guān)系而帶有建模與預(yù)測(cè)等處理功能）等處理，實(shí)現(xiàn)單一傳感器所不具備的功能。如提高檢測(cè)精度、數(shù)據(jù)的可靠性等。,四、多傳感器融合,作業(yè)P41.3-1、3-2,,