CN104965462A - 一种传感检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种传感检测系统，该系统包括传感器、信号调理电路、数据采集单元、信号处理单元、输入设备和稳压电源，所述传感器、信号调理电路、数据采集单元、信号处理单元依次相邻，所述输入设备与信号处理单元连接，所述信号处理单元分别与信号记录模块、信号输出模块和信号显示模块连接，所述稳压电源给信号显示模块供电所述稳压电源为传感器、信号调理电路、数据采集单元、信号处理单元、输入设备供电。具有将非电被测物理或化学成分参量转换成电信号，然后经信号调理(信号转换、信号检波、信号滤波、信号放大等)、数据采集、信号处理后显示并输出的有益效果。
Description
技术领域
本发明涉及自动控制技术领域，更具体地，涉及一种传感检测系统。
背景技术
尽管现代检测仪器和检测系统的种类、型号繁多，用途、性能千差万别，但它们的作用都是用于各种物理或化学成分等参量的检测。
发明内容
针对现有技术中的上述缺陷，本发明提供的是一种传感检测系统是由传感器(变送器)将非电被测物理或化学成分参量转换成电信号，然后经信号调理(信号转换、信号检波、信号滤波、信号放大等)、数据采集、信号处理后显示并输出。以上设备以及系统所需的交、直流稳压电源和必要的输入设备便组成了一个完整的传感检测系统。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种传感检测系统，该系统包括传感器、信号调理电路、数据采集单元、信号处理单元、输入设备和稳压电源，所述传感器、信号调理电路、数据采集单元、信号处理单元依次相邻，所述输入设备与信号处理单元连接，所述信号处理单元分别与信号记录模块、信号输出模块和信号显示模块连接，所述稳压电源给信号显示模块供电所述稳压电源为传感器、信号调理电路、数据采集单元、信号处理单元、输入设备供电。所述传感器包括敏感元件和转换部分，用于感受指定被测参量的变化并按规律将其转换成一个相应的便于传递的输出信号，所述敏感元件为传感器直接感受被测量参量变化的部分，所述转换部分用于将敏感元件的输出转换为便于传输和后续环节处理的信号。所述信号调理电路用于对传感器输出的微弱信号进行检波、转换、滤波和放大。所述数据采集单元用于对信号调理后的连续模拟信号进行离散化并转成与模拟信号电压幅度相对应的数值信息，同时把转换数据及时传递给微处理器或依次自动存储。所述数据采集单元包括模/数转换器、模拟多路开关、采样/保持器、输入缓冲器、输出锁存器。所述信号输出单元用于在信号处理单元计算出被测参量的瞬时值及时传送给控制计算机、可编程序控制器、打印机、记录仪，从而构成闭环控制系统或实现打印输出。该系统还包括控制及功率放大器和执行器，所述信号处理单元、控制及功率放大器和执行器依次连接。
本发明有益效果是:本发明所需的交、直流稳压电源和必要的输入设备便组成了一个完整的传感检测系统，将非电被测物理或化学成分参量转换成电信号，然后经信号调理(信号转换、信号检波、信号滤波、信号放大等)、数据采集、信号处理后显示并输出，具有很好的有益效果。本发明是基于研究开发工程和科技发展迫切需求的传感技术系统，使其传感技术硬件系统与元器件的微小型化。利用集成电路微小型化的经验，从传感技术硬件系统的微小型化中提高其可靠性、质量、处理速度和生产率，降低成本，节约资源与能源，减少对环境的污染。
附图说明
下面对本说明书附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1是本发明的具体实施方式的系统结构图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，并使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合实施例附图对本发明作进一步详细的说明。
图1示为本发明实施的传感检测系统的组成框图。一种传感检测系统，该系统包括传感器、信号调理电路、数据采集单元、信号处理单元、输入设备和稳压电源，所述传感器、信号调理电路、数据采集单元、信号处理单元依次相邻，所述输入设备与信号处理单元连接，所述信号处理单元分别与信号记录模块、信号输出模块和信号显示模块连接，所述稳压电源给信号显示模块供电所述稳压电源为传感器、信号调理电路、数据采集单元、信号处理单元、输入设备供电。所述传感器包括敏感元件和转换部分，用于感受指定被测参量的变化并按规律将其转换成一个相应的便于传递的输出信号，所述敏感元件为传感器直接感受被测量参量变化的部分，所述转换部分用于将敏感元件的输出转换为便于传输和后续环节处理的信号。所述信号调理电路用于对传感器输出的微弱信号进行检波、转换、滤波和放大。所述数据采集单元用于对信号调理后的连续模拟信号进行离散化并转成与模拟信号电压幅度相对应的数值信息，同时把转换数据及时传递给微处理器或依次自动存储。所述数据采集单元包括模/数转换器、模拟多路开关、采样/保持器、输入缓冲器、输出锁存器。所述信号输出单元用于在信号处理单元计算出被测参量的瞬时值及时传送给控制计算机、可编程序控制器、打印机、记录仪，从而构成闭环控制系统或实现打印输出。该系统还包括控制及功率放大器和执行器，所述信号处理单元、控制及功率放大器和执行器依次连接。
1、传感器
传感器是检测系统与被测对象直接发生联系的器件或装置。它的作用是感受指定被测参量的变化并按照一定的规律将其转换成一个相应的便于传递的输出信号。传感器同城由敏感元件和转换部分组成，其中，敏感元件为传感器直接感受被测量参量变化的部分，转换部分的作用通常是将敏感元件的输出转换为便于传输和后续环节处理的信号。
2、信号调理电路
信号调理电路在检测系统中的作用是对传感器输出的微弱信号进行检波、转换、滤波和放大等，以方便检测系统后续环节进行处理或显示。对信号调理电路的有以下两方面：
1)能准确转换、稳定放大、可靠地传输信号；
2)信噪比高，抗干扰性镌要好。
3、数据采集
数据采集(系统)在检测系统中的作用是对信号调理后的连续模拟信号进行离散化并转成与模拟信号电压幅度相对应的一系列数值信息，同时以一定的方式把这些转换数据及时传递给微处理器或依次自动存储。数据采集系统通常以各类模/数(A/D)转换器为核心，辅以模拟多路开关、采样/保持器、输入缓冲器、输出锁存器等。数据采集系统的主要性能指标有：
1)输入模拟电压信号的范围；单位：V；
2)转换速度(率)，单位：次/s；
3)分辨率，通常以模拟信号输入为满度时的转换值的倒数来表征；
4)转换误差，通常指实际转换数值与趣想A/D转换器理论转换值之差。
4、信号处理
信号处理模块是现代检测仪表、检测系统进行数据处理和各种控制的中枢环节，其作用和人的大脑相类似。现代传感检测系统中的信号处理模块通常以各种型号的单片机、微处理器为核心来构建，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、处理精度高的专用高速数据处理器(DSP)或直接采用工业控制计算机，从而使所设计的检测系统获得更高的性能价格比。
5、信号显示
通常，人们都希望及时知道被测参量的瞬时值、累积值或其随时间的变化情况，因此，各类检测仪表和检测系统在信号处理器计算出被测参量的当前值后一般均需送至各自的显示器作实时显示。显示器是检测系统与人联系的主要环节之一。显示器一般可分为指示式、数字式和屏幕式3种。
6、信号输出
在许多情况下，检测仪表和检测系统在信号处理器计算出被测参量的瞬时值后除送至显示器进行实时显示外，通常还需把测量值及时传送给控制计算机、可编程序控制器(Programmable Logic Controller，PLC)或其他执行器、打印机、记录仪等，从而构成闭环控制系统或实现打印(记录)输出。
7、输入设备
输入设备是操作人员和检测仪表或检测系统联系的另一主要环节，主要用于输入设置参数、下达有关命令等。最常用的输入设备是各种键盘、拨码盘和条码阅读器等。近年来，随着工业自动化、办公自动化和信息化程度的不断提高，通过网络或各种通信总线利用其他计算机或数字化智能终端实现远程信息和数据输入的方式愈来愈普遍。最简单的输入设备是各种开关和按钮，模拟量的输入和设置往往借助电位器进行。
8、稳压电源
一个检测仪表或检测系统往往既有模拟电路部分，又有数字电路部分，通常需要多组幅值大小要求各异但稳定的电源。这类电源在检测系统使用现场一般无法直接提供，通常只能提供交流220V的工频电源或+24V的直流电源。检测系统的设计者需要根据使用现场的供电电源情况及检测系统内部电路的实际需要，统一设计各组稳压电源，给系统各部分电路和器件分别提供它们所需的稳定电源。
需要注意的是，上述各部分不是所有的检测系统(仪表)全都具备的，而且对有些简单的检测系统来说，其各环节之间的界线也不是十分清楚，需根据具体情况进行分析。
另外，在进行检测系统设计时，对于把以上各环节具体相连的传输通道，也应给予足够的重视。传输通道的作用是联系仪表的各个环节，给各环节的输入/输出信号提供通路。它可以是导线、管路(如光导纤维)以及信号所通过的空间等。信号传输通道比较简单，易被人们忽视，如果不按规定的要求布置和选择，则易造成信号损失、失真或引入干扰等，从而影响检测系统的精度。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，本发明还可以应用在其它自动控制技术领域及设备中；以上描述均仅为参考性的，本领域技术人员可根据实际需要选择适当的应用器件，而不脱离本发明的范围。本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种传感检测系统，其特征在于，该系统包括传感器、信号调理电路、数据采集单元、信号处理单元、输入设备和稳压电源，所述传感器、信号调理电路、数据采集单元、信号处理单元依次相邻，所述输入设备与信号处理单元连接，所述信号处理单元分别与信号记录模块、信号输出模块和信号显示模块连接，所述稳压电源给信号显示模块供电所述稳压电源为传感器、信号调理电路、数据采集单元、信号处理单元、输入设备供电。
2.根据权利要求1所述的传感检测系统，其特征在于，所述传感器包括敏感元件和转换部分，用于感受指定被测参量的变化并按规律将其转换成一个相应的便于传递的输出信号，所述敏感元件为传感器直接感受被测量参量变化的部分，所述转换部分用于将敏感元件的输出转换为便于传输和后续环节处理的信号。
3.根据权利要求1所述的传感检测系统，其特征在于，所述信号调理电路用于对传感器输出的微弱信号进行检波、转换、滤波和放大。
4.根据权利要求1所述的传感检测系统，其特征在于，所述数据采集单元用于对信号调理后的连续模拟信号进行离散化并转成与模拟信号电压幅度相对应的数值信息，同时把转换数据及时传递给微处理器或依次自动存储。
5.根据权利要求4所述的传感检测系统，其特征在于，所述数据采集单元包括模/数转换器、模拟多路开关、采样/保持器、输入缓冲器、输出锁存器。
6.根据权利要求1所述的传感检测系统，其特征在于，所述信号输出单元用于在信号处理单元计算出被测参量的瞬时值及时传送给控制计算机、可编程序控制器、打印机、记录仪，从而构成闭环控制系统或实现打印输出。
7.根据权利要求1所述的传感检测系统，其特征在于，该系统还包括控制及功率放大器和执行器，所述信号处理单元、控制及功率放大器和执行器依次连接。
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