《自動檢測技術(shù)及應(yīng)用》教案1

1、湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院教 師 授 課 教 案課程名稱： 自動檢測技術(shù) 2008 年至2009 年第 1 學(xué)期第 1 次課班 級： 07發(fā)電廠1、2 編制日期：20 08 年 7 月 4 日教學(xué)單元（章節(jié)）：緒論 第一章 檢測技術(shù)的基本知識 目的要求： 1. 了解檢測及傳感器的含義。 2. 了解工業(yè)檢測涉及的內(nèi)容。 3. 掌握檢測系統(tǒng)的組成。 4. 了解檢測技術(shù)的作用和發(fā)展趨勢。知識要點(diǎn)： 自動檢測系統(tǒng)的組成技能要點(diǎn)：教學(xué)步驟：1. 提出檢測系統(tǒng)及傳感器的概念。 2. 分析檢測系統(tǒng)的組成，傳感器的分類。 3. 總結(jié)非電量測量的特點(diǎn)及檢測技術(shù)的發(fā)展方向。教具及教學(xué)手段： 多媒體課堂教學(xué)結(jié)合黑板板

2、書；講述、舉例、分析、提問。作業(yè)布置情況： 課后習(xí)題 1、2課后分析與小結(jié)：授課教師： 陳劍 授課日期：20 年 月 日第 頁教 學(xué) 內(nèi) 容板書或旁注一檢測技術(shù)的含義 檢測包含檢查和測量兩方面，是將生產(chǎn)、科研、生活等方面的有關(guān)信息通過選擇合適的方法與裝置進(jìn)行分析或定量計(jì)算，以發(fā)現(xiàn)事物的規(guī)律性。檢測技術(shù)是以研究自動檢測系統(tǒng)中的信息提取、信息轉(zhuǎn)換及信息處理的理論和技術(shù)為主的內(nèi)容的一門應(yīng)用技術(shù)科學(xué)。 任務(wù)：尋找與自然信息具有對應(yīng)關(guān)系的各種表現(xiàn)形式的信號，以及確定的定性、定量關(guān)系；從反映某一信息的多種信號中挑選出在所處條件下最為合適的表現(xiàn)形式，及尋求最佳的采集、變換、處理、傳輸、存儲、顯示的方法和相應(yīng)

3、的設(shè)備。二檢測系統(tǒng)的組成一個完整的檢測系統(tǒng)或檢測裝置通常是由傳感器、信息處理電路和顯示記錄裝置等部分組成，分別完成信息獲取、轉(zhuǎn)換、顯示和處理等功能。如圖01所示。 1傳感器傳感器是指一個能將被測的非電量變換成電量的器件，是連接被測對象和檢測系統(tǒng)的接口。按被測量的性質(zhì)分：機(jī)械量傳感器，如位移傳感器、力傳感器、速度傳感器、加速度傳感器等；熱工量傳感器，如溫度傳感器、壓力傳感器、流量傳感器；化學(xué)量傳感器；生物量傳感器等。按輸出量的性質(zhì)分：(1) 參量型傳感器 (2) 發(fā)電型傳感器2信息處理電路信息處理電路的作用是把傳感器輸出的電量變成具有一定驅(qū)動和傳輸能力的信號（如電壓、電流、頻率等），以推動后級的

4、顯示電路、數(shù)據(jù)處理裝置及執(zhí)行機(jī)構(gòu)。3顯示記錄裝置主要作用是使人們了解檢測數(shù)值的大小或變化的過程。目前常用的有模擬顯示、數(shù)字顯示、圖像顯示及記錄儀等。教 學(xué) 內(nèi) 容板書或旁注三檢測技術(shù)的作用及工業(yè)檢測技術(shù)涉及的內(nèi)容主要優(yōu)點(diǎn)：1）能夠連續(xù)、自動地對被測量進(jìn)行測量和記錄。 2）電子裝置精度高、頻率相應(yīng)好，不僅能適用于靜態(tài)測量，選用適當(dāng)?shù)膫鞲衅骱陀涗浹b置還可以進(jìn)行動態(tài)測量甚至瞬態(tài)測量。 3）電信號可以遠(yuǎn)距離傳輸，便于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離測量和集中控制。 4）電子測量裝置能方便地改變量程，因此測量的范范廣。 5）可以方便地與計(jì)算機(jī)相聯(lián)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的自動運(yùn)算、分析和處理。四檢測技術(shù)的發(fā)展方向 （1）不斷提高檢測系統(tǒng)的

5、測量精度、可靠性、穩(wěn)定性、抗干擾性及使用壽命。 （2）發(fā)展小型化、集成化、多功能化、多維化、智能化和高性能、擴(kuò)大量程范圍的檢測裝置。 （3）應(yīng)用新技術(shù)和新的物理效應(yīng)，擴(kuò)大檢測領(lǐng)域的應(yīng)用。 （4）網(wǎng)絡(luò)化傳感器及檢測系統(tǒng)逐步發(fā)展。湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院教 師 授 課 教 案課程名稱： 自動檢測技術(shù) 2008 年至2009 年第 1 學(xué)期第 2 次課班 級： 07發(fā)電廠1、2 編制日期：20 08 年 7 月 4 日教學(xué)單元（章節(jié)）： 第一章 檢測技術(shù)的基本知識 1.1 測量的基本概念 1.2 測量誤差及其分類目的要求： 1. 理解常用測量方法的分類。 2. 掌握測量誤差及其分類。知識要點(diǎn)： 1.

6、 直接測量與間接測量。 2. 誤差的表達(dá)方式及分類。 3. 測量儀表的精確度與分辨率。技能要點(diǎn)：教學(xué)步驟： 1. 根據(jù)測量的基本概念進(jìn)一步提出不同的測量方法。 2. 根據(jù)不同的劃分標(biāo)準(zhǔn)對不同的測量方法進(jìn)行分類。 3. 分析測量儀表的精確度與分辨率。教具及教學(xué)手段： 多媒體課堂教學(xué)結(jié)合黑板板書；講述、舉例、分析、提問。作業(yè)布置情況： 課后習(xí)題 3、4 課后分析與小結(jié)：授課教師： 陳劍 授課日期：20 年 月 日第 頁教 學(xué) 內(nèi) 容板書或旁注1.1.1測量的基本概念測量或檢測是指人們用實(shí)驗(yàn)的方法，借助于一定的儀器或設(shè)備，將被測量與同性質(zhì)的單位標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較，并確定被測量對標(biāo)準(zhǔn)量的倍數(shù)，從而獲得被測

7、量的定量的信息。測量的結(jié)果包括數(shù)值大小和測量單位兩部分。1.2.1測量方法按測量手續(xù)分：直接測量和間接測量。按獲得測量值的方式可以分：偏差式測量、零位式測量和微差式測量。根據(jù)傳感器是否與被測對象直接接觸：接觸式測量和非接觸式測量。根據(jù)被測對象的變化特點(diǎn)：靜態(tài)測量和動態(tài)測量。具體將幾種測量方法展開分析：1 直接測量2間接測量 1 偏差式測量2 零位式測量3微差式測量教 學(xué) 內(nèi) 容板書或旁注1.2.2測量誤差及分類測量誤差的主要來源可以概括為工具誤差、環(huán)境誤差、方法誤差和人員誤差等。1.2.3絕對誤差與相對誤差(一) 絕對誤差絕對誤差是儀表的指示值 與被測量的真值 之間的差值，記做(二) 相對誤差

8、相對誤差是儀表指示值的絕對誤差 與被測量真值 的比值，常用百分?jǐn)?shù)來表示，即引用誤差是絕對誤差 與儀表量程 的比值。通常也用百分?jǐn)?shù)表示。最大引用誤差 就是測量儀表整個量程中，可能出現(xiàn)的絕對誤差最大值。1.2.4系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差(一) 系統(tǒng)誤差在相同的條件下，多次重復(fù)測量同一量時，誤差的大小和符號保持不變，或按照一定的規(guī)律變化，這種誤差稱為系統(tǒng)誤差。(二) 隨機(jī)誤差在相同的條件下，多次測量同一量時，其誤差的大小和符號以不可預(yù)見的方式變化，這種誤差稱為隨機(jī)誤差。分析正確度、精密度和精確度的區(qū)別與關(guān)系。系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差的關(guān)系（三）粗大誤差1.2.5 靜態(tài)誤差與動態(tài)誤差1.2.6 測量儀表的精確度與

9、分辨率湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院教 師 授 課 教 案課程名稱： 自動檢測技術(shù) 2008 年至2009 年第 1 學(xué)期第 3 次課班 級： 07發(fā)電廠1、2 編制日期：20 08 年 7 月 4 日教學(xué)單元（章節(jié)）： 第一章 檢測技術(shù)的基本知識 1.3 測量結(jié)果的數(shù)據(jù)分析及處理目的要求： 1. 掌握隨機(jī)誤差、系統(tǒng)誤差的統(tǒng)計(jì)特征。 2. 掌握粗大誤差的判別準(zhǔn)則。 3. 理解測量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理方法。 4. 掌握靜態(tài)誤差的合成方法。知識要點(diǎn)： 1. 隨機(jī)誤差、系統(tǒng)誤差的統(tǒng)計(jì)特征。 2. 粗大誤差的判別準(zhǔn)則。 3. 靜態(tài)誤差的合成方法。技能要點(diǎn)：教學(xué)步驟： 1. 介紹隨機(jī)誤差統(tǒng)計(jì)特性。 2. 弄清粗大誤

10、差的判別準(zhǔn)則。 3. 介紹測量結(jié)果數(shù)據(jù)處理方法及靜態(tài)誤差合成方法。教具及教學(xué)手段：多媒體課堂教學(xué)結(jié)合黑板板書；講述、舉例、分析、提問。作業(yè)布置情況： 課后習(xí)題 5、6、7課后分析與小結(jié)：授課教師： 陳劍 授課日期：20 年 月 日第 頁教 學(xué) 內(nèi) 容板書或旁注1.3.1 測量結(jié)果的數(shù)據(jù)分析1.3.1.1 隨機(jī)誤差的統(tǒng)計(jì)特征 1. 集中性 2. 對稱性 3. 有界性1.3.1.2 系統(tǒng)誤差的統(tǒng)計(jì)特征1.3.1.3 粗大誤差的判別準(zhǔn)則通常才有3準(zhǔn)則。1.3.2測量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理 1）將一系列等精度測量的讀數(shù)按先后順序列成表格。 2）求出測量列的算術(shù)平均值。 3）計(jì)算出各測量值的殘余誤差，并列入表中

11、的每個測量數(shù)值旁。 4）檢查 的條件是否滿足。若不滿足，需再計(jì)算。 5）在每個殘余誤差旁列出 ，然后求出均方根誤差。 6）判別是否存在粗大誤差，若有，應(yīng)舍去此讀數(shù) ，然后從第二條重新計(jì)算。 7）在確定不存在粗大誤差后，求出算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)差 。 8）寫出最后的測量結(jié)果，并注明置信概率（99.7%）。1.3.3 測量系統(tǒng)靜態(tài)誤差合成 1. 絕對值合成法 2. 方均根合成法湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院教 師 授 課 教 案課程名稱： 自動檢測技術(shù) 2008 年至2009 年第 1 學(xué)期第 4 次課班 級： 07發(fā)電廠1、2 編制日期：20 08 年 7 月 4 日教學(xué)單元（章節(jié)）： 第一章 檢測技術(shù)的

12、基本知識 1.4 傳感器及其基本特性 1.5 傳感器中的敏感彈性元件目的要求： 1. 了解傳感器的定義及組成。 2. 理解傳感器的分類及基本特性。 3. 了解傳感器中的彈性敏感元件。知識要點(diǎn)： 1. 傳感器的分類及基本特性。 2. 傳感器中的彈性敏感元件。 技能要點(diǎn)：教學(xué)步驟： 1. 首先了解傳感器的定義及組成。 2. 分析傳感器的基本特性。教具及教學(xué)手段： 多媒體課堂教學(xué)黑板板書；講述、舉例、分析、提問。作業(yè)布置情況： 課后習(xí)題 8、9課后分析與小結(jié)：授課教師： 陳劍 授課日期：20 年 月 日第 頁教 學(xué) 內(nèi) 容板書或旁注1.4 傳感器及其基本特性1.4.1 傳感器的定義及組成傳感器是一種

13、以測量為目的，以一定的精確度把被測量轉(zhuǎn)換為與之有確定對應(yīng)關(guān)系，以便于處理和應(yīng)用的某種物理量的測量裝置。含義：1. 傳感器是一種測量裝置，能完成檢測任務(wù)；2. 它的輸入量是某一被測量，可能是物理量，化學(xué)量等；3. 它的輸出量是某種物理量，這種量可以是氣、光、電量；4. 輸出輸入有對應(yīng)關(guān)系，且應(yīng)有一定的精確度。組成：1. 敏感元件2. 轉(zhuǎn)換元件3. 轉(zhuǎn)換電路1.4.2 傳感器的分類1.4.3 傳感器的基本特性1.4.3.1 線性度 線性度是用實(shí)測的檢測系統(tǒng)輸入輸出特性曲線與擬和直線之間的最大偏差與滿量程輸出的百分比來表示的，也稱線性誤差。1.4.3.2 遲滯 遲滯特性表明檢測系統(tǒng)在正向(輸入量增大

14、)和反向(輸入量減小)行程期間，輸入輸出特性曲線不一致的程度。1.4.3.3 重復(fù)性 重復(fù)性是指傳感器在輸入按同一方向作全量程連續(xù)多次變動時所得特性曲線不一致的程度。教 學(xué) 內(nèi) 容板書或旁注1.4.3.4靈敏度與分辨率 靈敏度是指傳感器或檢測系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)下輸出量變化和引起變化的輸入量變化的比值。分辨率是指檢測儀表能夠精確檢測出被測量的最小變化的能力。 在傳感器輸入零點(diǎn)附近的分辨率稱為閥值。1.4.3.5 穩(wěn)定性穩(wěn)定性包括穩(wěn)定度和環(huán)境影響量兩方面。穩(wěn)定度是指傳感器在所有條件均不變情況下，能在規(guī)定的時間內(nèi)維持其示值不變的能力。環(huán)境影響量是指由于外界環(huán)境變化而引起的示值的變化量。示值變化由兩個因素組成：零點(diǎn)漂移和靈敏度漂移。1.5 傳感器中的彈性敏感元件1.5.1 彈性敏感元件的基本特性1.5.1.1 剛度剛度是彈性敏感元件受外