1、12/14/20221第十四章第十四章 检测技术的综合应用检测技术的综合应用 本章主要学习检测技术在测量、控本章主要学习检测技术在测量、控制系统中的综合应用，以及如何将多种制系统中的综合应用，以及如何将多种传感器与传感器与计算机计算机组成智能化系统，并了组成智能化系统，并了解检测系统中常用的部件。解检测系统中常用的部件。12/14/20222检测技术在控制系统中的综合应用检测技术在控制系统中的综合应用举例举例 一个现代化火力发电厂需要多台计算机来快速一个现代化火力发电厂需要多台计算机来快速地测量锅炉、汽轮机、发电机上许多重要部位的温度、地测量锅炉、汽轮机、发电机上许多重要部位的温度、压力、流量
2、、转速、振动、位移、应力、燃烧状况等压力、流量、转速、振动、位移、应力、燃烧状况等热工、机械参数，还必须测量发电机的电压、电流、热工、机械参数，还必须测量发电机的电压、电流、功率、功率因数以及各种辅机的运行状态，然后进行功率、功率因数以及各种辅机的运行状态，然后进行综合处理，将各被监测的重要参数进行数字或模拟显综合处理，将各被监测的重要参数进行数字或模拟显示，自动调整运行工况，对某些超限参数进行声光报示，自动调整运行工况，对某些超限参数进行声光报警或采取紧急措施。在上述这个系统中，需要数百个警或采取紧急措施。在上述这个系统中，需要数百个不同的传感器将各种机械、热工量转换成电量，供计不同的传感器
3、将各种机械、热工量转换成电量，供计算机采样和运算。算机采样和运算。12/14/20223现代化火力发电厂及其控制系统现代化火力发电厂及其控制系统火力发电厂火力发电厂控制室控制室火力发电厂机组火力发电厂机组汽轮机汽轮机发电机发电机励磁机励磁机12/14/20224第一节第一节 现代检测系统的基本结构现代检测系统的基本结构 现代检测系统可分为三种基本结构体系：现代检测系统可分为三种基本结构体系：1.1.智能仪器智能仪器 2.2.个人仪器个人仪器 3.3.自动测试系统自动测试系统 1.1.智能仪器：智能仪器：将诸如微处理器、存储器、将诸如微处理器、存储器、接口等芯片与传感器融合在一起，可组成智能接口
4、等芯片与传感器融合在一起，可组成智能仪器。它有专用的小键盘、开关、按键及显示仪器。它有专用的小键盘、开关、按键及显示屏等，多使用汇编语言，体积小，专用性强。屏等，多使用汇编语言，体积小，专用性强。12/14/20225智能仪器的芯片及模块智能仪器的芯片及模块 51系列单片机芯片系列单片机芯片12/14/20226各种智能仪器各种智能仪器 最低、最高温度最低、最高温度12/14/202272.2.个人仪器个人仪器 个人仪器又称个人计算机仪器系统。个人仪器又称个人计算机仪器系统。它是以个人计算机（必须符合工控要求）它是以个人计算机（必须符合工控要求）配以适当的硬件电路与传感器组合而成的配以适当的硬
5、件电路与传感器组合而成的检测系统。检测系统。组装个人仪器时，将传感器信号传送到组装个人仪器时，将传感器信号传送到相应的接口板（或接口盒）中，再将接口板相应的接口板（或接口盒）中，再将接口板插到工控机总线扩展槽中或将接口盒的插到工控机总线扩展槽中或将接口盒的USB插头插入计算机相应的插座上，编写相应的插头插入计算机相应的插座上，编写相应的软件就可以完成自动检测功能。软件就可以完成自动检测功能。12/14/20228一体化工作站一体化工作站 平板式平板式工作站工作站（带触摸屏）（带触摸屏）军用便携式军用便携式工作站工作站12/14/20229一体化工作站（续）一体化工作站（续）12/14/2022
6、10工业计算机（工控机）机箱工业计算机（工控机）机箱 工控机的抗电磁干扰能力、防振、防潮、防尘能力工控机的抗电磁干扰能力、防振、防潮、防尘能力均较强，有较多的扩展槽，它的电源系统有较好的抗电均较强，有较多的扩展槽，它的电源系统有较好的抗电磁干扰能力。虽然工控机的价格比个人电脑贵，但可靠磁干扰能力。虽然工控机的价格比个人电脑贵，但可靠性强得多，性能价格比高，适合在工业现场条件较恶劣性强得多，性能价格比高，适合在工业现场条件较恶劣的场合使用。的场合使用。12/14/202211工业级底板工业级底板（参考研祥智能科技有限公司资料）（参考研祥智能科技有限公司资料）底板上的扩展槽用于底板上的扩展槽用于
7、插接各种数据采集卡插接各种数据采集卡PCI扩展槽扩展槽ISA扩展槽扩展槽12/14/202212各种数据采集卡各种数据采集卡 ISA数据采集卡数据采集卡ISA数据采集卡的插脚间隔为数据采集卡的插脚间隔为2.54mm（0.1英寸）英寸）12/14/202213各种数据各种数据 采集卡（续）采集卡（续）PCI数据采集数据采集传输卡传输卡12/14/202214ISA槽与槽与PCI槽的外形区别槽的外形区别ISA槽槽PCI槽槽将功能卡插到将功能卡插到ISA槽中槽中功能卡的镀金脚功能卡的镀金脚12/14/202215端子板与功能卡的连接端子板与功能卡的连接 端子板作为功能卡的扩展附件，端子板作为功能卡的
8、扩展附件，用于连接传感器信号用于连接传感器信号光耦光耦25芯排线芯排线数据锁存器数据锁存器去计算机去计算机ISA槽槽传感器信号线接线端子传感器信号线接线端子12/14/202216端子板与功能卡的连接端子板与功能卡的连接37芯排线芯排线端子板端子板PCI数据采集、数据采集、控制卡控制卡传感器信号线接线端子传感器信号线接线端子输出信号接线端子输出信号接线端子去计算机去计算机PCI槽槽12/14/202217其他端子扩展板其他端子扩展板 34芯排线插座芯排线插座37芯排线插座芯排线插座12/14/202218数据采集便携式工控整机数据采集便携式工控整机 12/14/202219笔记本电脑数据采集整
9、机笔记本电脑数据采集整机 信号从信号从USB USB 插口输入插口输入12/14/202220笔记本电脑数据采集整机笔记本电脑数据采集整机 USB接口盒接口盒及接口线及接口线利用利用USB扩展插头可配接多个扩展插头可配接多个接口盒接口盒信号输入信号输入USB接口卡及接口卡及USB线线12/14/202222嵌入式计算机数据采集系统嵌入式计算机数据采集系统 传感器信号采集卡可多层叠合，插入到传感器信号采集卡可多层叠合，插入到嵌入式计算机的总线接口中，就可以构成数嵌入式计算机的总线接口中，就可以构成数据采集系统。据采集系统。12/14/202223各种嵌入式计算机数据采集卡各种嵌入式计算机数据采集
10、卡12/14/202224自动测试系统自动测试系统 自动测试系统是以工控机为核心，以自动测试系统是以工控机为核心，以标准接口总线为基础，以可程控的多台智标准接口总线为基础，以可程控的多台智能仪器为下位机组合而成的一种现代检测能仪器为下位机组合而成的一种现代检测系统。一个自动测试系统还可以通过各种系统。一个自动测试系统还可以通过各种标准总线成为其它级别更高的自动测试系标准总线成为其它级别更高的自动测试系统的子系统。许多自动测试系统还可以作统的子系统。许多自动测试系统还可以作为服务器工作站加入到为服务器工作站加入到Internet网络中，成网络中，成为网络化测试子系统，从而实现远程监测、为网络化测
11、试子系统，从而实现远程监测、远程控制、远程实时调试等。远程控制、远程实时调试等。12/14/202225网络化仪表示意图网络化仪表示意图工业总线工业总线 12/14/202226网络化仪表网络化仪表工业总线工业总线 局域网局域网12/14/202227 钢厂自动化监控系统实例钢厂自动化监控系统实例12/14/202228 粮食温湿度测控系统实例粮食温湿度测控系统实例上位机（内插上位机（内插CANCAN通信卡）通信卡）温度分线器温度分线器CANCAN总线总线通风机械通风机械测湿探头测湿探头测温电缆测温电缆智能分机智能分机通风控制器通风控制器湿度分线器湿度分线器休休 息息 一一 下下12/14/2
12、02230第二节第二节 带计算机的检测系统简介带计算机的检测系统简介 一、带计算机的检测系统的一、带计算机的检测系统的 特点及功能特点及功能1.1.性能价格比高；性能价格比高；2.2.设计灵活性高；设计灵活性高；3.3.操作方便；操作方便；4.4.有强大的运算功能；有强大的运算功能；5.5.具有记忆功能；具有记忆功能；6.6.有自校准功能；有自校准功能；7.7.能进行自动故障诊断。能进行自动故障诊断。12/14/202231二、带计算机的检测系统的工作流程二、带计算机的检测系统的工作流程 巡回检测概念巡回检测概念:计算机首先向多路采样开关阵列的选通地址译计算机首先向多路采样开关阵列的选通地址译
13、码器写入准备采样的传感器地址，由译码器接通该码器写入准备采样的传感器地址，由译码器接通该地址对应的采样开关，所要采样的信号被连接到放地址对应的采样开关，所要采样的信号被连接到放大器，放大后的信号经大器，放大后的信号经A/D转换器转换成数字量，转换器转换成数字量，计算机通过数据总线接受该信号。计算机通过数据总线接受该信号。一个采样点采样结束后，计算机转而发送第二一个采样点采样结束后，计算机转而发送第二个采样地址，对第二个传感器采样，直至全部被测个采样地址，对第二个传感器采样，直至全部被测点均被采样完毕为止。计算机不可能在同一时刻读点均被采样完毕为止。计算机不可能在同一时刻读取所有传感器来的信号，
14、而是分时但快速地轮流读取所有传感器来的信号，而是分时但快速地轮流读取所有的被测量，这种采样方式称为取所有的被测量，这种采样方式称为“巡回检测巡回检测”。12/14/2022328通道巡回检测数据采集器通道巡回检测数据采集器8个传感器信号个传感器信号 输入端口输入端口12/14/202233简易数字滤波技术概念简易数字滤波技术概念 在工业中经常采用如下软件抗干扰技术：在工业中经常采用如下软件抗干扰技术：对存在干扰和随机误差的信号进行等精度对存在干扰和随机误差的信号进行等精度快速多次采样，然后先舍去第一个采样值，再快速多次采样，然后先舍去第一个采样值，再舍去若干个最大值和最小值，将余下的几个中舍去
15、若干个最大值和最小值，将余下的几个中间值求算术平均值，该算术平均值可以认为是间值求算术平均值，该算术平均值可以认为是排除了干扰后的较正确的结果，这种方法有时排除了干扰后的较正确的结果，这种方法有时也被称为简易数字滤波。也被称为简易数字滤波。12/14/202234三、系统中的几种重要部件三、系统中的几种重要部件 1.1.采样开关采样开关 (1)(1)干簧继电器：干簧继电器：干簧继电器主要由驱动线干簧继电器主要由驱动线圈和干簧管组成，驱动线圈绕在干簧管外面。当圈和干簧管组成，驱动线圈绕在干簧管外面。当线圈通以额定电流后，干簧管中的两根常开弹簧线圈通以额定电流后，干簧管中的两根常开弹簧片互相吸引而
16、吸合。它的耐压较高，额定电流较片互相吸引而吸合。它的耐压较高，额定电流较大，导通电阻接近零，驱动功率约几十毫瓦。耗大，导通电阻接近零，驱动功率约几十毫瓦。耗电较大、速度较慢是干簧继电器的主要缺点。电较大、速度较慢是干簧继电器的主要缺点。干簧管干簧管12/14/202235 (2)CMOS模拟采样开关模拟采样开关 CMOS模拟采样开关是一种传输模拟信号的可控模拟采样开关是一种传输模拟信号的可控半导体开关。它的控制端处于半导体开关。它的控制端处于“有效有效”状态时，内部状态时，内部的的P沟道沟道MOS管或管或N沟道沟道MOS管导通，模拟开关处于管导通，模拟开关处于导通状态，导通电阻约几欧至几百欧（
17、视型号而定）。导通状态，导通电阻约几欧至几百欧（视型号而定）。当控制端处于当控制端处于“无效无效”状态时开关截止，截止电阻大状态时开关截止，截止电阻大于于108。CMOS模拟开关的优点是集成度高，动作快模拟开关的优点是集成度高，动作快（小于（小于1 s）、耗电省等。缺点是有一定的导通电阻、）、耗电省等。缺点是有一定的导通电阻、各通道间有一定的漏电、击穿电压低、易损坏等。各通道间有一定的漏电、击穿电压低、易损坏等。12/14/2022362.2.放大器放大器 从从传感器来的信号有许多是毫伏级的弱传感器来的信号有许多是毫伏级的弱信号，须经放大才能进行信号，须经放大才能进行A/D转换。系统对放转换。
18、系统对放大器的主要要求是：精度高、温度漂移小、大器的主要要求是：精度高、温度漂移小、共模抑制比高、频带宽至直流。共模抑制比高、频带宽至直流。目前常用的放大器有以下几种型式：一目前常用的放大器有以下几种型式：一种是高精度、低漂移的双极型放大器；另一种是高精度、低漂移的双极型放大器；另一种为隔离放大器，它带有光电隔离或变压器种为隔离放大器，它带有光电隔离或变压器隔离的低漂移信号放大器，以及一个高隔离隔离的低漂移信号放大器，以及一个高隔离的的DC/DC电源。电源。12/14/202237精密隔离精密隔离放大器举例放大器举例 线性误差：小于线性误差：小于0.01%输入阻抗：输入阻抗：1M 隔离度：隔离
19、度：2500V/50Hz/1min 工作温度：工作温度：-10+6012/14/2022383.A/D转换器转换器（ADC）放大器放大后的模拟信号必须进行放大器放大后的模拟信号必须进行A/D转换才能由计算机进行运算处理。目前采用转换才能由计算机进行运算处理。目前采用较多的较多的A/D转换器有两大类：一类是并行转换器有两大类：一类是并行A/D转换器，另一类是串行转换器，另一类是串行A/D转换器。转换器。在并行在并行A/D转换器中，又有逐位比较型转换器中，又有逐位比较型和双积分型之分。前者转换速度较快，有和双积分型之分。前者转换速度较快，有8位、位、12位、位、16位等规格。位数越高，精度也位等规
20、格。位数越高，精度也越高，但价格也相应提高；后者转换速度较越高，但价格也相应提高；后者转换速度较慢（每秒慢（每秒10次左右），但价格便宜。常见的次左右），但价格便宜。常见的有有3位半、位半、4位半等规格。位半等规格。12/14/202239A/D转换器转换器的的光耦接口电路光耦接口电路 12/14/2022404.D/A转换器转换器（DAC）与接口电路与接口电路 计算机运算处理后的数字信号有时必计算机运算处理后的数字信号有时必须转换为模拟信号，才能用于工业生产的过须转换为模拟信号，才能用于工业生产的过程控制。它的输入是计算机送出的数字量，程控制。它的输入是计算机送出的数字量，它的输出是与数字量
21、相对应的电压或电流。它的输出是与数字量相对应的电压或电流。如果在计算机与如果在计算机与D/A之间插入多路光耦合器之间插入多路光耦合器就能较好地防止工业控制设备干扰计算机的就能较好地防止工业控制设备干扰计算机的工作。如果使用多路采样保持器，只要使用工作。如果使用多路采样保持器，只要使用一只一只D/A即可进行多路即可进行多路D/A转换。转换。12/14/202241 D/A转换器转换器的的光耦接口电路光耦接口电路 420mA12/14/202242四、可编程序控制器中的传感器接口板四、可编程序控制器中的传感器接口板 传感器与传感器与PLC的联系主要是的联系主要是输入接口。不同的输入接口。不同的“I
22、/O模板模板”与各种不同的传感器配套：与各种不同的传感器配套：模拟量输入模板、开关量输模拟量输入模板、开关量输入模板、计时入模板、计时/计数模板、中断控计数模板、中断控制模板、制模板、温度输入控制模板等。温度输入控制模板等。用户不必自行设计接口电路，只用户不必自行设计接口电路，只要按照说明书选购不同功能的模要按照说明书选购不同功能的模板即可构成完整的自动检测控制板即可构成完整的自动检测控制系统。系统。三菱系列三菱系列 可编程控制器可编程控制器12/14/202243可编程序控制器中的光耦接口电路分析可编程序控制器中的光耦接口电路分析 PLC的开关量输入电路的开关量输入电路1现场开关盒现场开关盒
23、 2传输线传输线 3电源电源 4光耦合器光耦合器 当现场开关当现场开关S（例如行程开关）闭合时，反（例如行程开关）闭合时，反相器相器IC2的输出是高电平还是低电平？的输出是高电平还是低电平？LED亮还亮还是暗？（请说出分析过程）是暗？（请说出分析过程）。12/14/202244第三节第三节 带计算机的检测技术应用实例带计算机的检测技术应用实例 一、陶瓷隧道窑温度、压力监测控制系统一、陶瓷隧道窑温度、压力监测控制系统 该该系统涉及热工参数的测量系统涉及热工参数的测量。它采用工控它采用工控机，它带有硬盘、总线接口、彩色显示器、打机，它带有硬盘、总线接口、彩色显示器、打印机等。该系统将巡回数据采集电
24、路及控制电印机等。该系统将巡回数据采集电路及控制电路装在独立的接口箱中，其中装有定时器、计路装在独立的接口箱中，其中装有定时器、计数器、并行输入输出接口等，接口箱与主机数器、并行输入输出接口等，接口箱与主机之间通过并行接口插卡与计算机通信。之间通过并行接口插卡与计算机通信。12/14/202245隧道窑外形隧道窑外形 12/14/202246隧道窑计算机检测控制系统框图隧道窑计算机检测控制系统框图 煤气喷嘴煤气喷嘴12/14/202247二、智能化流量积算仪二、智能化流量积算仪 所谓智能化流量积算仪，就是使用计算机技术，所谓智能化流量积算仪，就是使用计算机技术，将一次仪表送来的流量信号对时间作
25、积分，求出流量将一次仪表送来的流量信号对时间作积分，求出流量累积总量的仪器。累积总量的仪器。12/14/202248智能化流量积算仪原理智能化流量积算仪原理（以上图（以上图NY-型为例）型为例）智能化流量积算仪采用差压法测量瞬时流量，智能化流量积算仪采用差压法测量瞬时流量，因此必须首先测出差压因此必须首先测出差压p。由于温度和压力会引起。由于温度和压力会引起流体的密度的变化，有时还需要进行温度补偿和压流体的密度的变化，有时还需要进行温度补偿和压力补偿，所以必须测出流体的温度和压力。如果使力补偿，所以必须测出流体的温度和压力。如果使用热电偶，用热电偶，还必须测量热电偶的冷端（室温）还必须测量热电
26、偶的冷端（室温）温度温度上述四种信号先由标准的一次仪表转换为上述四种信号先由标准的一次仪表转换为420mA 的电流信号，经信号传输线传送到本积算仪的输入的电流信号，经信号传输线传送到本积算仪的输入端，再用取样电阻（端，再用取样电阻（250.）转换成个低内阻的）转换成个低内阻的15V电压信号：电压信号：Up、Up、Ut、Uto。上述四个电压。上述四个电压信号按顺序轮流通过采样继电器信号按顺序轮流通过采样继电器K1K2传送至模传送至模/数数转换器的输入端，再经光耦，由单片机计算出累积转换器的输入端，再经光耦，由单片机计算出累积流量。流量。12/14/202249NY-型智能化流量积算仪计算机型智能
27、化流量积算仪计算机接口电路原理框图接口电路原理框图 12/14/202250三、传感器在模糊控制洗衣机中的应用三、传感器在模糊控制洗衣机中的应用 所谓模糊控制系统是模拟人智能的一所谓模糊控制系统是模拟人智能的一种控制系统。它将人的经验、知识和判断种控制系统。它将人的经验、知识和判断力作为控制规则，根据诸多复杂的因素和力作为控制规则，根据诸多复杂的因素和条件作出逻辑推理去影响控制对像。条件作出逻辑推理去影响控制对像。模糊洗衣机能自动判断衣物的数量模糊洗衣机能自动判断衣物的数量（重量）、布料质地（粗糙、软硬）、肮（重量）、布料质地（粗糙、软硬）、肮脏程度来决定水位的高低、洗涤时间、搅脏程度来决定水
28、位的高低、洗涤时间、搅拌与水流方式、脱水时间等，将洗涤控制拌与水流方式、脱水时间等，将洗涤控制在最佳状态。不但使洗衣机省电、省水、在最佳状态。不但使洗衣机省电、省水、省洗涤剂，又能减少衣物磨损。省洗涤剂，又能减少衣物磨损。12/14/202251模糊洗衣机的模糊洗衣机的模糊推理模糊推理 12/14/202252休休 息息 一一 下下12/14/202253第十四章第十四章 检测技术的综合应用（下）检测技术的综合应用（下）检测技术的综合应用（下）检测技术的综合应用（下）主要学主要学习传感器在汽车、机器人和智能楼宇中习传感器在汽车、机器人和智能楼宇中的应用。的应用。12/14/202254第四节第
29、四节 传感器在现代汽车中的应用传感器在现代汽车中的应用 12/14/202255一、汽车结构及工作过程概述一、汽车结构及工作过程概述 汽车类型繁多，汽车类型繁多，结构比较复杂，大体结构比较复杂，大体可分为发动机、底盘可分为发动机、底盘和电气设备三大部分，和电气设备三大部分，可分成燃料系、点火可分成燃料系、点火系、传动系、轿厢系系、传动系、轿厢系等几个系统，每一部等几个系统，每一部分均安装有许多检测分均安装有许多检测和控制用的传感器。和控制用的传感器。（参考南京交通技师学院资料，（参考南京交通技师学院资料，以几幅下同）以几幅下同）12/14/202256汽车底盘示意图汽车底盘示意图后轮悬挂后轮悬
30、挂传动轴传动轴转向机构转向机构12/14/202257福特林肯福特林肯NavigatorNavigator底盘底盘发动机发动机传动轴传动轴排气管排气管前刹车盘前刹车盘后轮悬挂后轮悬挂减速箱减速箱12/14/202258汽车发动机汽车发动机 发动机是汽车的动力装置，其作用是发动机是汽车的动力装置，其作用是使吸入的燃料燃烧而产生动力，通过传动使吸入的燃料燃烧而产生动力，通过传动系统，使汽车行驶。汽油发动机主要由汽系统，使汽车行驶。汽油发动机主要由汽缸、燃料系、点火系、起动系、冷却系及缸、燃料系、点火系、起动系、冷却系及润滑系等组成。汽车的工作过程均是在电润滑系等组成。汽车的工作过程均是在电控单元控
31、单元ECU控制下进行的。控制下进行的。12/14/202259汽车发动机的解剖图汽车发动机的解剖图12/14/202260与发动机配套使用的各种传感器与发动机配套使用的各种传感器进气压力进气压力传感器传感器曲轴位置传感器曲轴位置传感器进气压力、进气压力、温度传感器温度传感器12/14/202261ECU结构结构 a a）外形）外形 b b）ECU内部内部 原原理框图及理框图及输入输入/输出信输出信号号 12/14/202262各种各种ECU外形外形（参考（参考北京元业隆公司资料）北京元业隆公司资料）12/14/202263汽车汽车ECU的应用的应用 ECU ECU用于控制用于控制 方向盘的助力
32、系统方向盘的助力系统12/14/202264ECU在在汽车四轮独立悬挂避振中的应用汽车四轮独立悬挂避振中的应用前悬挂前悬挂后悬挂后悬挂 为了减小汽车在崎岖的道路上的颠簸，提高舒适为了减小汽车在崎岖的道路上的颠簸，提高舒适性，性，ECU还能根据四个车轮的独立悬挂系统的受力情还能根据四个车轮的独立悬挂系统的受力情况，控制油压系统，调节四个车轮的高度，跟踪地面况，控制油压系统，调节四个车轮的高度，跟踪地面的变化，保持轿厢的平稳。的变化，保持轿厢的平稳。12/14/202265汽车汽车ECU的应用（续）的应用（续）ECU用于防碰撞和控制安全气囊用于防碰撞和控制安全气囊 传感器将速传感器将速度、距离等与
33、碰度、距离等与碰撞有关的参数传撞有关的参数传送给送给ECU。12/14/202266汽车避撞系统原理框图汽车避撞系统原理框图安安全全气气囊囊12/14/202267 ECU在接在接收到碰撞传感收到碰撞传感 器的信号后，器的信号后，打开打开折叠式安折叠式安全气囊。全气囊。折叠式安全气囊折叠式安全气囊12/14/202268二、传感器在汽车运行中的作用二、传感器在汽车运行中的作用 12/14/202269空气系统中的传感器空气系统中的传感器 为了得到最佳的燃烧状态和最小的排气污染，必为了得到最佳的燃烧状态和最小的排气污染，必须对油气混合气中的空气须对油气混合气中的空气 -燃油比例（空燃比）进燃油比
34、例（空燃比）进行精确的控制。空气系统中传感器的作用是计量和控行精确的控制。空气系统中传感器的作用是计量和控制发动机燃烧所需要的空气量。制发动机燃烧所需要的空气量。空气进气量还与油门踏板有关。驾驶员通过操空气进气量还与油门踏板有关。驾驶员通过操作油门踏板控制进气道的节气门开度，以改变进气流作油门踏板控制进气道的节气门开度，以改变进气流通截面积，从而控制进气量，由此控制发动机的功率。通截面积，从而控制进气量，由此控制发动机的功率。ECU必须知道节气门的开度，才能控制喷油器的喷必须知道节气门的开度，才能控制喷油器的喷油量。油量。12/14/202270空气流量传感器空气流量传感器 空气流量传感器有多
35、种类型，使用较多的空气流量传感器有多种类型，使用较多的有热丝式气体测速仪以及卡门涡街流量计。有热丝式气体测速仪以及卡门涡街流量计。12/14/202271节气门及节气门角位移开度传感器节气门及节气门角位移开度传感器节气门角度位移传感器节气门角度位移传感器节气门节气门12/14/202272 受受ECU控制的喷油器控制的喷油器12/14/202273汽车水温传感器汽车水温传感器 12/14/202274氧含量传感器在汽车中的应用氧含量传感器在汽车中的应用 当汽车节气门的开合度不正确时，汽缸中当汽车节气门的开合度不正确时，汽缸中的燃油燃烧可能不正常。通过测量尾气的氧含的燃油燃烧可能不正常。通过测量
36、尾气的氧含量，并将信号传输给量，并将信号传输给ECU，从而改变节气门，从而改变节气门的开合度，使燃油的燃烧达到最佳工况。现代的开合度，使燃油的燃烧达到最佳工况。现代汽车还在排气总管前端安装一只氧含量传感器。汽车还在排气总管前端安装一只氧含量传感器。当排气中的氧含量不足时，由当排气中的氧含量不足时，由ECUECU控制增大空控制增大空燃比，改变油气浓度，提高燃烧效率，减少黑燃比，改变油气浓度，提高燃烧效率，减少黑烟污染。烟污染。12/14/202275氧含量传感器及其在汽车中的安装位置氧含量传感器及其在汽车中的安装位置 排气总管排气总管12/14/202276传感器在汽车传感器在汽车ABS中的作用
37、中的作用 当汽车紧急刹车时，使汽车减速的外力主要来当汽车紧急刹车时，使汽车减速的外力主要来自地面作用于车轮的摩擦力，即所谓的地面附着力。自地面作用于车轮的摩擦力，即所谓的地面附着力。而地面附着力的最大值出现在车轮接近抱死而尚未抱而地面附着力的最大值出现在车轮接近抱死而尚未抱死的状态。这就必须设置一个死的状态。这就必须设置一个“防抱死制动系统防抱死制动系统”又又称为称为ABS。ABS由车轮速度传感器、由车轮速度传感器、ECU以及电以及电液液控制阀等组成。控制阀等组成。ECU根据车轮速度传感器来的脉冲信根据车轮速度传感器来的脉冲信号控制电液制动系统，使各车轮的制动力满足少量滑号控制电液制动系统，使
38、各车轮的制动力满足少量滑动但接近抱死的制动状态，以使车辆在紧急刹车时不动但接近抱死的制动状态，以使车辆在紧急刹车时不致失去方向性和稳定性。致失去方向性和稳定性。12/14/202277汽车防抱死解决方案汽车防抱死解决方案刹车装置刹车装置12/14/202278汽车防抱死使用效果及注意事项汽车防抱死使用效果及注意事项在用力紧急刹车时，在用力紧急刹车时，ABS自动启动。自动启动。使用使用ABS能改善刹车效果能改善刹车效果使用使用ABS前易发生前易发生“甩尾甩尾”12/14/202279汽车防侧滑系统汽车防侧滑系统 汽车在行驶过程中必须汽车在行驶过程中必须保持驱动车轮在冰雪等易滑保持驱动车轮在冰雪等
39、易滑路面上的稳定性并防止侧偏路面上的稳定性并防止侧偏力的产生，故在前后四个车力的产生，故在前后四个车轮中安装有车轮速度传感器轮中安装有车轮速度传感器（转速传感器）。当发生侧（转速传感器）。当发生侧滑时，滑时，ECU分别控制有关车分别控制有关车轮的制动控制装置及发动机轮的制动控制装置及发动机功率，提高行驶的稳定性和功率，提高行驶的稳定性和转向操作性。转向操作性。安装防安装防侧滑传感器侧滑传感器前后比较前后比较12/14/202280防侧滑系统涉及到的的传感器防侧滑系统涉及到的的传感器 12/14/202281汽车在雪地中的安全行驶有赖于汽车在雪地中的安全行驶有赖于防侧滑系统防侧滑系统 12/14
40、/202282汽车性能测试仪表及各点信号汽车性能测试仪表及各点信号 12/14/202283汽车部件的检测汽车部件的检测12/14/202284现代汽车性能测试用的部分仪表现代汽车性能测试用的部分仪表ECU模拟信号发生器模拟信号发生器ECU历史记录读出器历史记录读出器（汽车故障诊断仪）（汽车故障诊断仪）12/14/202285汽车性能测试仪表汽车性能测试仪表汽车尾气分析仪汽车尾气分析仪电喷系统电喷系统 清洗测试仪清洗测试仪12/14/202286休休 息息 一一 下下12/14/202287第六节第六节 传感器在机器人中的应用传感器在机器人中的应用 机器人是由计算机控制的复杂机器，机器人是由计
41、算机控制的复杂机器，它具有类似人的肢体及感官功能；动作程它具有类似人的肢体及感官功能；动作程序灵活；有一定程度的智能；在工作时可序灵活；有一定程度的智能；在工作时可以不依赖人的操纵。机器人传感器在机器以不依赖人的操纵。机器人传感器在机器人的控制中起了非常重要的作用，正因为人的控制中起了非常重要的作用，正因为有了传感器，机器人才具备了类似人类的有了传感器，机器人才具备了类似人类的知觉功能和反应能力。知觉功能和反应能力。12/14/202288类别类别检测内容检测内容应用目的应用目的传感器件传感器件明暗觉明暗觉是否有光，亮度多少是否有光，亮度多少判断有无对象，并得到定判断有无对象，并得到定量结果量
42、结果光敏管、光电断续器光敏管、光电断续器色觉色觉对象的色彩及浓度对象的色彩及浓度利用颜色识别对象的场合利用颜色识别对象的场合彩色摄影机、滤色器、彩色彩色摄影机、滤色器、彩色CCDCCD位置觉位置觉物体的位置、角度、距物体的位置、角度、距离离物体空间位置，判断物体物体空间位置，判断物体移动移动光敏阵列、光敏阵列、CCDCCD等等形状觉形状觉物体的外形物体的外形提取物体轮廓及固有特征，提取物体轮廓及固有特征，识别物体识别物体光敏阵列、光敏阵列、CCDCCD等等接触觉接触觉与对象是否接触，接触与对象是否接触，接触的位置的位置决定对象位置，识别对象形决定对象位置，识别对象形态，控制速度，安全保障，态，
43、控制速度，安全保障，异常停止，寻径异常停止，寻径光电传感器、微动开关、薄光电传感器、微动开关、薄膜接点、压敏高分子材料膜接点、压敏高分子材料压觉压觉对物体的压力、握力、对物体的压力、握力、压力分布压力分布控制握力，识别握持物，控制握力，识别握持物，测量物体弹性测量物体弹性压电元件、导电橡胶、压敏压电元件、导电橡胶、压敏高分子材料高分子材料力觉力觉机器人有关部件（如手机器人有关部件（如手指）所受外力及转矩指）所受外力及转矩控制手腕移动，伺服控制，控制手腕移动，伺服控制，正确完成作业正确完成作业应变片、导电橡胶应变片、导电橡胶接近觉接近觉对象物是否接近，接近对象物是否接近，接近距离，对象面的倾斜距
44、离，对象面的倾斜控制位置，寻径，安全保控制位置，寻径，安全保障，异常停止障，异常停止光传感器、气压传感器、超声波光传感器、气压传感器、超声波传感器、电涡流传感器、霍尔传传感器、电涡流传感器、霍尔传感器感器滑觉滑觉垂直握持面方向物体的垂直握持面方向物体的位移，重力引起的变形位移，重力引起的变形修正握力，防止打滑，判修正握力，防止打滑，判断物体重量及表面状态断物体重量及表面状态球形接点式、光电旋转传感球形接点式、光电旋转传感器、角编码器、振动检测器器、角编码器、振动检测器机器人传感器分类机器人传感器分类 12/14/202289传感器在机器人传感器在机器人身上的分布身上的分布 12/14/2022
45、90能踢球的机器人能踢球的机器人12/14/202291对运动的球类有正确反应的机器人对运动的球类有正确反应的机器人能打网球的机器人能打网球的机器人机器人足球比赛机器人足球比赛12/14/202292能行走的机器人能行走的机器人12/14/202293服务机器人服务机器人机器人伴舞机器人伴舞机器人奏乐机器人奏乐12/14/202294可爱的小机器人可爱的小机器人能上台阶并避开能上台阶并避开障碍物的机器人障碍物的机器人能自己站起来能自己站起来的机器人的机器人12/14/202295军事机器人军事机器人我国引进的我国引进的排爆机器人排爆机器人进攻型机器人进攻型机器人12/14/202296工业机器
46、人工业机器人核工业机器人核工业机器人汽车喷漆机器人汽车喷漆机器人12/14/202297机器人的手机器人的手12/14/202298机械手在汽车加工中的应用机械手在汽车加工中的应用机械手能按照程序焊接和安装汽车部件，是机器人的雏形。机械手能按照程序焊接和安装汽车部件，是机器人的雏形。12/14/202299激光焊接机械手激光焊接机械手（参考上海大众汽车有限公司资料）（参考上海大众汽车有限公司资料）12/14/2022100休休 息息 一一 下下12/14/2022101第七节第七节 传感器在智能楼宇中的应用传感器在智能楼宇中的应用 自自1984年美国建成第一年美国建成第一 座智能楼宇以来，智能
47、楼宇座智能楼宇以来，智能楼宇在世界各国建筑物中的比例在世界各国建筑物中的比例越来越大。智能楼宇或智能越来越大。智能楼宇或智能建筑（缩写建筑（缩写IB）是信息时代）是信息时代的产物，是计算机及传感器的产物，是计算机及传感器应用的重要方面。应用的重要方面。智能楼宇包括五大主要智能楼宇包括五大主要特征：楼宇自动化（特征：楼宇自动化（BA）、）、防火自动化（防火自动化（FA）、通信自）、通信自动化（动化（CA）、办公自动化）、办公自动化（OA）、信息管理自动化）、信息管理自动化（MA）。）。12/14/2022102对智能化建筑的要求对智能化建筑的要求 人们对智能化建筑的要求包括以下几个方面：人们对智
48、能化建筑的要求包括以下几个方面：1 1）高度安全性的要求，包括防火、防盗、防爆、防泄）高度安全性的要求，包括防火、防盗、防爆、防泄漏等；漏等；2）舒适的物质环境与物理环境；）舒适的物质环境与物理环境；3）先进的通信设施与完备的信息处理终端设备；）先进的通信设施与完备的信息处理终端设备；4）电器与设备的自动化及智能化控制。）电器与设备的自动化及智能化控制。智能楼宇采用网络化技术，把通信、消防、安防、智能楼宇采用网络化技术，把通信、消防、安防、门禁、能源、照明、空调、电梯等各个子系统统一到设门禁、能源、照明、空调、电梯等各个子系统统一到设备监控站（备监控站（IP网络平台）上。集成的楼宇管理系统能够
49、网络平台）上。集成的楼宇管理系统能够使用网络化、智能化、多功能化的传感器和执行器，传使用网络化、智能化、多功能化的传感器和执行器，传感器和执行器通过数据网和控制网连接起来，与通信系感器和执行器通过数据网和控制网连接起来，与通信系统一起形成整体的楼宇网络，并通过宽带网与外界沟通。统一起形成整体的楼宇网络，并通过宽带网与外界沟通。12/14/2022103智能化建筑中智能化建筑中的传感器的传感器活动物体活动物体 传感器传感器烟雾传感器烟雾传感器二氧化碳二氧化碳 传感器传感器温度传感器温度传感器火焰传感器火焰传感器总总 线线终端终端控制对象控制对象12/14/2022104智智能能家家居居结结构构图
50、图12/14/2022105家居防盗家居防盗12/14/2022106一、空调系统的监控一、空调系统的监控 空调系统监控的目的是：既要提供温湿度适宜空调系统监控的目的是：既要提供温湿度适宜的环境，又要求节约能源。其监控范围为制冷机、的环境，又要求节约能源。其监控范围为制冷机、热力站、空气处理设备（空气过滤、热湿交换）、热力站、空气处理设备（空气过滤、热湿交换）、送排风系统、变风量末端（送风口）等。送排风系统、变风量末端（送风口）等。12/14/2022107空调制冷机组示意图空调制冷机组示意图 1断路器断路器 2独立的压缩机电机启动器独立的压缩机电机启动器 3压缩机电机接线箱压缩机电机接线箱
