檢測(cè)技術(shù)長(zhǎng)度檢測(cè)

1、檢測(cè)技術(shù)長(zhǎng)度檢測(cè)第1頁(yè)，共76頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)50分，星期四1、傳感器的定義一、傳感器概述 能夠感受被測(cè)量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置。電渦流式傳感器超聲波傳感器第2頁(yè)，共76頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)50分，星期四傳感器名稱(chēng)：發(fā)送器、傳送器、變送器、 檢測(cè)器、 探頭傳感器功用：一感二傳,即感受被測(cè)信息,并傳送出去。傳感器是測(cè)量裝置，能完成檢測(cè)任務(wù)；輸入量是某一被測(cè)量，可能是物理量，也可能是化學(xué)量、生物量等；輸出量是某種物理量，便于傳輸、轉(zhuǎn)換、處理、顯示等，可以是氣、光、電物理量，主要是電物理量；輸出輸入有對(duì)應(yīng)關(guān)系，且應(yīng)有一定的精確程度。 第3頁(yè)，共76頁(yè)

2、，2022年，5月20日，5點(diǎn)50分，星期四2、 傳感器的地位和作用人的五官：眼睛、耳朵、鼻子、舌頭、皮膚視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、嗅覺(jué)、味覺(jué)、觸覺(jué)第4頁(yè)，共76頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)50分，星期四傳感器是人類(lèi)五官的延長(zhǎng)，又稱(chēng)之為電五官。傳感器是獲取信息的主要途徑與手段。沒(méi)有傳感器，現(xiàn)代化生產(chǎn)就失去了基礎(chǔ)。 傳感器是邊緣學(xué)科開(kāi)發(fā)的先驅(qū)。 傳感器已滲透到諸如工業(yè)生產(chǎn)、宇宙開(kāi)發(fā)、海洋探測(cè)、環(huán)境保護(hù)、資源調(diào)查、醫(yī)學(xué)診斷、生物工程、甚至文物保護(hù)等等極其廣泛的領(lǐng)域。從茫茫的太空到浩瀚的海洋，以至各種復(fù)雜的工程系統(tǒng)，幾乎每一個(gè)現(xiàn)代化項(xiàng)目，都離不開(kāi)各種各樣的傳感器。 傳感器技術(shù)在發(fā)展經(jīng)濟(jì)、推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步等方面起著

3、重要作用。第5頁(yè)，共76頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)50分，星期四3、傳感器的構(gòu)成 傳感器由敏感器件與輔助器件組成。敏感器件的作用是感受被測(cè)物理量，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換輸出。輔助器件對(duì)敏感器件輸出的電信號(hào)進(jìn)行放大、阻抗匹配，以便于后續(xù)儀表接入。 第6頁(yè)，共76頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)50分，星期四4、傳感器的分類(lèi)分類(lèi)法型式說(shuō) 明按基本效應(yīng)分類(lèi)物理型化學(xué)型生物型采用物理效應(yīng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換采用化學(xué)效應(yīng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換采用生物效應(yīng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換按構(gòu)成原理分類(lèi)結(jié)構(gòu)型物性型以轉(zhuǎn)換元件結(jié)構(gòu)參數(shù)變化實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)換以轉(zhuǎn)換元件物理特性變化實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)換按能量關(guān)系分類(lèi)能量轉(zhuǎn)換型能量控制型傳感器輸出量直接由被測(cè)量能量轉(zhuǎn)換而來(lái)傳感器

4、輸出量能量由外部能源提供，但受輸入量控制按工作原理分電阻式電容式電感式壓電式磁電式熱電式光電式光纖式利用電阻參數(shù)變化實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)換利用電容參數(shù)變化實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)換利用電感參數(shù)變化實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)換利用壓電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)換利用電磁感應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)換利用熱電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)換利用光電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)換利用光纖特性參數(shù)變化實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)換按輸入量分類(lèi)長(zhǎng)度、角度、振動(dòng)、位移、壓力、溫度、流量、距離、速度等以被測(cè)量命名（即按用途分類(lèi)）按輸出量分類(lèi)模擬式數(shù)字式輸出量為模擬信號(hào)（電壓、電流、）輸出量為數(shù)字信號(hào)（脈沖、編碼、）第7頁(yè)，共76頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)50分，星期四化學(xué)傳感器：它是由膜電極和電解液灌封而成。

5、氣體濃度信號(hào)將電解液分解成陰陽(yáng)帶電離子，通過(guò)電極將信號(hào)傳出。它的優(yōu)點(diǎn)是：反映速度快、準(zhǔn)確，穩(wěn)定性好、能夠定量檢測(cè)，但壽命較短（大于等于兩年）。它主要適用于毒性氣體的檢測(cè)，目前國(guó)際上絕大部分毒氣檢測(cè)采用該類(lèi)型傳感器。第8頁(yè)，共76頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)50分，星期四連云港出動(dòng)200余人舉行液氯泄漏反恐預(yù)習(xí)演練 120名消防員防范火情 安保使用毒氣檢測(cè)儀第9頁(yè)，共76頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)50分，星期四旅客安檢要照鞋底 第10頁(yè)，共76頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)50分，星期四機(jī)場(chǎng)實(shí)行雙重安檢雙重安檢，即進(jìn)入候機(jī)樓的所有人都要接受安全檢查，旅客在登機(jī)前再進(jìn)行一次安檢。實(shí)行雙

6、重安檢后，需要增加的是進(jìn)入候機(jī)樓時(shí)的安檢，最慢只需要40秒左右，并不會(huì)耽誤乘客登機(jī)的很長(zhǎng)時(shí)間。 記者來(lái)到桃仙國(guó)際機(jī)場(chǎng)，準(zhǔn)備從一樓進(jìn)入候機(jī)樓。剛進(jìn)入候機(jī)樓大門(mén)，迎面就看見(jiàn)一位機(jī)場(chǎng)安檢人員手拿一塊白色薄綿紙，在每一位進(jìn)入候機(jī)樓的乘客的手上或隨身攜帶的行李上輕輕擦拭一下。隨后，記者和其他旅客排隊(duì)等候在事先攔好的警戒區(qū)域內(nèi)，不過(guò)十幾秒，記者就被告知可以通過(guò)。第11頁(yè)，共76頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)50分，星期四機(jī)場(chǎng)實(shí)行雙重安檢安檢人員告訴記者，白色薄綿紙是用于檢測(cè)易燃易爆物品的“試紙”?！斑@種試紙可以探測(cè)出人體、物品上是否有易燃易爆物品的成份，檢查結(jié)果在7、8秒內(nèi)就可以得出。行李則接受X光檢查

7、。被發(fā)現(xiàn)的危險(xiǎn)品則要放在防爆罐內(nèi)，保證絕對(duì)安全。” 現(xiàn)場(chǎng)有三種安檢儀器可謂安檢中的“法寶”，除了前面提到用來(lái)放置危險(xiǎn)品的防爆罐外，還有兩個(gè)奇怪的“盒子”。一個(gè)是放射物體檢測(cè)儀，一個(gè)是生化毒氣檢測(cè)儀。這兩個(gè)儀器通過(guò)空氣就可以檢測(cè)出幾十米范圍內(nèi)的人體或物品是否含上述成份。其中生化毒氣檢測(cè)儀還是首次在桃仙國(guó)際機(jī)場(chǎng)使用。 第12頁(yè)，共76頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)50分，星期四生物傳感器：對(duì)生物物質(zhì)敏感并將其濃度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)的儀器。傳統(tǒng)的傳感器中，信號(hào)感受器完全是由非生命物質(zhì)組成的。而生物傳感器與傳統(tǒng)的各種物理傳感器和化學(xué)傳感器的最大區(qū)別，在于生物傳感器的感受器中含有生命物質(zhì)。第13頁(yè)，

8、共76頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)50分，星期四例如，將一定的植物細(xì)胞或動(dòng)物細(xì)胞作為感覺(jué)器，可以制成各種細(xì)胞傳感器；用生物組織作感受器可制成組織傳感器（或稱(chēng)為組織電極）；將一些特定的細(xì)胞器從細(xì)胞里分離出來(lái)作為感受器，可制成細(xì)胞器傳感器；將微生物作為感受器可制成生物傳感器；而將生物分子如蛋白質(zhì)、核酸等作為感受器，更成為當(dāng)代生物傳感器發(fā)展的主流。第14頁(yè)，共76頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)50分，星期四乙醇傳感器第15頁(yè)，共76頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)50分，星期四生物傳感器可廣泛用于食品工業(yè)生產(chǎn)中，如對(duì)食品原料、半成品和產(chǎn)品質(zhì)量的檢測(cè)，發(fā)酵生產(chǎn)中在線監(jiān)測(cè)等。利用氨基酸氧化酶?jìng)鞲衅?/p>

9、可測(cè)定各種氨基酸（包括谷氨酸、L-天冬氨酸、L-精氨酸等十幾種氨基酸）。食品添加劑的種類(lèi)很多，如甜味劑、酸味劑、抗氧化劑等，生物傳感器用于食品添加劑的分析已有許多報(bào)道。 鮮度是評(píng)價(jià)食品品質(zhì)的重要指標(biāo)之一，通常用人的感觀檢驗(yàn)，但感觀檢驗(yàn)主觀性強(qiáng)，個(gè)體差異大，故人們一直在尋找客觀的理化指標(biāo)來(lái)代替。第16頁(yè)，共76頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)50分，星期四食品新鮮度傳感器新鮮度傳感系統(tǒng)由黃嘌噙氧化酶與核苷磷氧化酶的混合膜和氧化電極構(gòu)成，該測(cè)定能夠達(dá)到20%。使用這種傳感器已經(jīng)對(duì)比目魚(yú)、鯛魚(yú)、竹莢魚(yú)、狼鱸魚(yú)等的K值作過(guò)測(cè)定。另外，如果將IMP、HXR、HX的量輻射到3軸上（雷達(dá)圖形）則根據(jù)條紋形狀

10、還可以從視覺(jué)的角度評(píng)價(jià)鮮度?，F(xiàn)在，歐美諸國(guó)都使用組胺酶的量評(píng)價(jià)新鮮度。組胺酶是一種能夠引起食物中毒的毒素，魚(yú)放得久了就有可能生成這種東西。今后，在測(cè)定時(shí)同時(shí)使用K值測(cè)定和組胺酶的測(cè)定，就能更可靠地確保食品的安全性。第17頁(yè)，共76頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)50分，星期四湖北神丹公司的技術(shù)人員正在檢測(cè)蛋品的鮮度 第18頁(yè)，共76頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)50分，星期四應(yīng)用：臨床上用免疫傳感器等生物傳感器來(lái)檢測(cè)體液中的各種化學(xué)成分，為醫(yī)生的診斷提供依據(jù)；生物工程產(chǎn)業(yè)中用生物傳感器監(jiān)測(cè)生物反應(yīng)器內(nèi)各種物理、化學(xué)、生物的參數(shù)變化以便加以控制；環(huán)境監(jiān)測(cè)中用生物傳感器監(jiān)測(cè)大氣和水中各種污染物質(zhì)

11、含量；食品行業(yè)中用生物傳感器檢測(cè)食品中營(yíng)養(yǎng)成分和有害成分的含量、食品的新鮮程度等。第19頁(yè)，共76頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)50分，星期四體檢只需一滴血 生物芯片是指在固體基片(包括玻片、硅片、尼龍膜等材料)表面所構(gòu)建的微型生物化學(xué)分析系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)基因、蛋白、細(xì)胞和組織進(jìn)行準(zhǔn)確、快速和大信息量的分析檢測(cè)。 走進(jìn)醫(yī)院的大門(mén)，市民不必再一個(gè)個(gè)科跑來(lái)跑去，只憑借一滴血液，最多兩天就可以查出自己身上所有犯病的部位，連傳染病也不例外這決不是科幻，10年后，如此一幕將變成現(xiàn)實(shí)。第20頁(yè)，共76頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)50分，星期四物性型傳感器是依靠敏感元件材料本身物理性質(zhì)的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)

12、變換的。例如： 利用水銀的熱脹冷縮現(xiàn)象制成水銀溫度計(jì)來(lái)測(cè)溫； 利用石英晶體的壓電效應(yīng)制成壓電測(cè)力計(jì)等第21頁(yè)，共76頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)50分，星期四結(jié)構(gòu)型件感器則是依靠傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化而實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)換的。例如： 電容式傳感器依靠極板間距離變化引起電容量變化； 電感式傳感器依靠銜鐵位移引起自感或互感變化等。第22頁(yè)，共76頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)50分，星期四 能量轉(zhuǎn)換型傳感器是直接由被測(cè)對(duì)象輸入能量使其工作的。例如：熱電偶溫度計(jì)、彈性壓力計(jì)等。但由于這類(lèi)傳感器是被測(cè)對(duì)象與傳感器之間的能量傳輸，必然導(dǎo)致被測(cè)對(duì)象狀態(tài)的變化，而造成測(cè)量誤差。第23頁(yè)，共76頁(yè)，2022年，5

13、月20日，5點(diǎn)50分，星期四 能量控制型傳感器是從外部供給輔助能量使其工作的并由被測(cè)量來(lái)控制外部供給能量的變化。例如，電阻應(yīng)變測(cè)量中，應(yīng)變計(jì)接于電橋上，電橋工作能源由外部供給，而通過(guò)被測(cè)量變化所引起應(yīng)變計(jì)的電阻變化來(lái)控制電橋的不平衡程度。第24頁(yè)，共76頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)50分，星期四傳感器的性能要求無(wú)論何種傳感器，盡管它們的原理、結(jié)構(gòu)不同，使用環(huán)境也不盡相同，但基本要求卻是相同的。即： 1)靈敏度高輸入和輸出之間應(yīng)具有較好的線性關(guān)系； 2)噪聲小，并且具有抗外部噪聲的性能； 3)滯后、漂移誤差??； 4)動(dòng)態(tài)特性良好； 5)接入測(cè)量系統(tǒng)時(shí)對(duì)被測(cè)量產(chǎn)生影響??； 6)功耗小，復(fù)現(xiàn)性好

14、； 7)防水及抗腐蝕等性能好能長(zhǎng)期使用； 8)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易維修和校正； 9)低成本，通用性強(qiáng)。第25頁(yè)，共76頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)50分，星期四傳感器選用原則傳感器的靈敏度越高，可以感知的變化量越小，即被測(cè)量稍有微小變化，傳感器即有較大的輸出。但靈敏度越高，與測(cè)量信號(hào)無(wú)關(guān)的外界噪聲也容易混入，并且噪聲也會(huì)被放大。因此，對(duì)傳感器往往要求有較大的信噪比。 傳感器的量程范圍是和靈敏度緊密相關(guān)的一個(gè)參數(shù)。當(dāng)輸入量增大時(shí)，除非有專(zhuān)門(mén)的非線性校正措施，否則傳感器不應(yīng)在非線性區(qū)域工作更不能在飽和區(qū)域內(nèi)工作。有些需要在較強(qiáng)的噪聲干擾下進(jìn)行的測(cè)試工作，被測(cè)信號(hào)疊加干擾信號(hào)后也不應(yīng)進(jìn)入非線性區(qū)。因此

15、過(guò)高的靈敏度會(huì)影響其適用的測(cè)量范圍。第26頁(yè)，共76頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)50分，星期四線性范圍任何傳感器都有一 定的線性范圍，在線性范圍內(nèi)輸出與輸入成比例關(guān)系。線性范圍愈寬，則表明傳感器的工作量程愈大。 為了保證測(cè)量的精確度，傳感器必須在線性區(qū)域內(nèi)工作。 例如，機(jī)械式傳感器的彈性元件，其材料的彈性極限是決定測(cè)量量程的基本因素，超過(guò)彈性極限時(shí)將產(chǎn)生非線性誤差： 然而任何傳感器都不容易保證其絕對(duì)線性，在某些情況下，在許可限度內(nèi)也可以在其近似線性區(qū)域應(yīng)用。例如變極距型電容、電感傳感器，均采用在初始間隙附近的近似線性區(qū)內(nèi)工作，因此選用時(shí)必須考慮被測(cè)物理量的變化范圍，令其非線性誤差在允許范圍

16、以內(nèi)。第27頁(yè)，共76頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)50分，星期四響應(yīng)特性傳感器的響應(yīng)特性必須在所測(cè)頻率范圍內(nèi)盡量保持不失真。實(shí)際傳感器的響應(yīng)總有一定的遲延，但遲延時(shí)間越短越好。一般光電效應(yīng)、壓電效應(yīng)等物性型傳感器，響應(yīng)時(shí)間短，可工作頻率范圍寬、而結(jié)構(gòu)型，如電感、電容、磁電式傳感器等，出于受到結(jié)構(gòu)特性的影響，其固有頻率低。 在動(dòng)態(tài)測(cè)量中，傳感器的響應(yīng)特性對(duì)測(cè)試結(jié)果有直接影響，選用時(shí)應(yīng)充分考慮到被測(cè)物理量的變化特點(diǎn)，如穩(wěn)態(tài)、瞬變、隨機(jī)等。第28頁(yè)，共76頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)50分，星期四穩(wěn)定性傳感器的穩(wěn)定性是指經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期使用以后，其輸出特性不發(fā)生變化的性能。影響傳感器穩(wěn)定性的因素是時(shí)

17、間與環(huán)境。 為了保證穩(wěn)定性，在選用傳感器之前應(yīng)對(duì)使用環(huán)境進(jìn)行調(diào)查，以選擇合適的傳感器類(lèi)型。例如電阻應(yīng)變式傳感器，濕度會(huì)影響其絕緣性，從而會(huì)影響其零漂，長(zhǎng)期使用會(huì)產(chǎn)生蠕變現(xiàn)象。又如，對(duì)于變極距型電容傳感器，環(huán)境濕度改變或油劑侵人間隙時(shí)，會(huì)改變電容器介質(zhì)的性質(zhì)。光電傳感器的感光表面有灰塵或水泡時(shí)，會(huì)改變感光性質(zhì)。磁電式傳感器或霍爾效應(yīng)元件等，在電場(chǎng)、磁場(chǎng)中工作時(shí)亦會(huì)帶來(lái)測(cè)量誤差。滑線電阻式傳感器表面有灰塵時(shí)將會(huì)引入噪聲。 在有些機(jī)械自動(dòng)化系統(tǒng)或自動(dòng)檢測(cè)裝置中，所用的傳感器往往是在比較惡劣的環(huán)境下工作灰塵、油劑、溫度、振動(dòng)等的干擾是很?chē)?yán)重的，這時(shí)傳感器的選用必須優(yōu)先考慮穩(wěn)定性因素。第29頁(yè)，共76頁(yè)

18、，2022年，5月20日，5點(diǎn)50分，星期四精確度傳感器的精確度表示傳感器的輸出與被測(cè)量的對(duì)應(yīng)程度。因?yàn)閭鞲衅魈幱跍y(cè)試系統(tǒng)的輸入端，因此，傳感器能否真實(shí)地反映被測(cè)量，對(duì)整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)具有直接影響。 然而，傳感器的精確度也并非愈高愈好，因?yàn)檫€要考慮到經(jīng)濟(jì)性。傳感器精確度愈高，價(jià)格越昂貴，因此應(yīng)從實(shí)際出發(fā)來(lái)選擇。 首先應(yīng)了解測(cè)試目的，是定性分析還是定量分析，如果屬于相對(duì)比較性的試驗(yàn)研究，只需獲得相對(duì)比較值即可，此時(shí)對(duì)傳感器的精確度要求可低些。然而對(duì)于定量分析，為了獲得精確量值，傳感器必須有足夠高的精確度。第30頁(yè)，共76頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)50分，星期四二、長(zhǎng)度及線位移傳感器幾何形狀是客

19、觀世界中最廣泛、最具體的物質(zhì)形態(tài),幾何量是表征物質(zhì)大小、形狀及位置的物理量。其中長(zhǎng)度量是最基本的幾何參量,包括距離、位移及長(zhǎng)度等 。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,大到天文尺度,小到納米尺度的長(zhǎng)度測(cè)量技術(shù)都有了飛速的發(fā)展,同時(shí)在各領(lǐng)域的應(yīng)用中,對(duì)長(zhǎng)度量的測(cè)量也在不斷提出新的要求。第31頁(yè)，共76頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)50分，星期四長(zhǎng)度的測(cè)量范圍測(cè)量長(zhǎng)度的常用工具有 （鋼） 直尺、 鋼卷尺等. 用這些工具測(cè)量可準(zhǔn)確測(cè)出0.1cm，要準(zhǔn)確測(cè)出更小尺度， 則需用游標(biāo)卡尺、 螺旋測(cè)微器 （又叫千分尺） 外， 還可用光學(xué)顯微鏡、 電子顯微鏡 等精確度更高的測(cè)量?jī)x器. 使用這些儀器不僅可測(cè)出細(xì)如毛發(fā)的物體的

20、直徑， 還可測(cè)出是毛發(fā)直徑千分之一或萬(wàn)分之一的物體的長(zhǎng)度。例如， 用電子顯微鏡可測(cè)出鎢 （可做燈絲）原子的直徑為210-10m， 即20nm （nm是 “納米” 的符號(hào)， 1nm=10-9m， 約相當(dāng)于頭發(fā)絲的一萬(wàn)分之一） .隧道掃描顯微鏡 ，還觀測(cè)了許多原子分子. 用這種儀器的掃描探針可對(duì)表面進(jìn)行納米級(jí)加工 .第32頁(yè)，共76頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)50分，星期四人們利用科學(xué)的測(cè)量方法， 還可以測(cè)量出極大的長(zhǎng)度 （如星星之間的距離） . 例如， 人們已準(zhǔn)確測(cè)出光在真空中（即電磁波在真空中） 的傳播速度約為299792458m/s. 這個(gè)速度相當(dāng)于每秒鐘可繞地球赤道走7.5圈， 是迄今

21、為止人們所認(rèn)識(shí)的物體運(yùn)動(dòng)的最大速度.第33頁(yè)，共76頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)50分，星期四宇宙是無(wú)限廣闊的， 星星之間的距離十分遙遠(yuǎn)， 如果用 “米” 做單位來(lái)表示星星之間的距離， 將會(huì)出現(xiàn)很大的數(shù)字， 即 “天文數(shù)字” . 為簡(jiǎn)化計(jì)數(shù)， 人們用光在1年的時(shí)間內(nèi)通過(guò)的距離作為長(zhǎng)度的單位， 叫做 “光年” . 1光年約等于9.461015m. 如果我們乘超音速飛機(jī)， 走完1光年的路程， 大約需要80多萬(wàn)年， 光年雖大比不過(guò)宇宙大.如果用光年來(lái)表示宇宙， 那么銀河系的直徑就達(dá)1.3萬(wàn)光年， 即光從銀河系的一端走到另一端， 也需要1萬(wàn)3千年.第34頁(yè)，共76頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)5

22、0分，星期四各數(shù)量級(jí)的長(zhǎng)度測(cè)量天體距離測(cè)量不同的天體用不同的測(cè)量方法,太陽(yáng)系內(nèi)和太陽(yáng)系外的天體距離測(cè)量使用的方法是完全不同的。第35頁(yè)，共76頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)50分，星期四地球與月亮的距離測(cè)量采用激光測(cè)距法,設(shè)發(fā)出信號(hào)和返回信號(hào)之間的時(shí)間間隔為t , c為光速,那么測(cè)量目標(biāo)的距離就是L=tc/2。自上個(gè)世紀(jì)70年代阿波羅號(hào)宇航員在月球上放置了激光反射器以后,測(cè)量精度不斷提高,目前已經(jīng)達(dá)到1 cm。第36頁(yè)，共76頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)50分，星期四常規(guī)尺度長(zhǎng)度量的測(cè)量 這里的常規(guī)尺度是指從千米級(jí)到毫米級(jí)的、區(qū)別于宏觀的天體尺度和微觀的微米、納米尺度的幾何尺度。 常規(guī)尺

23、度的長(zhǎng)度量的測(cè)量方法主要有超聲波測(cè)距和激光測(cè)距兩種。第37頁(yè)，共76頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)50分，星期四超聲波測(cè)距超聲波測(cè)距是靠超聲在介質(zhì)中傳播,遇到障礙物時(shí)反射,然后由聲波在介質(zhì)中的傳播速度和傳播時(shí)間來(lái)確定距離。設(shè)聲波在介質(zhì)中傳播速度為c,從發(fā)射波到接收到反射波的時(shí)間是t,則距離L=ct/2。超聲波傳感器第38頁(yè)，共76頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)50分，星期四超聲在空氣中傳播速度受空氣溫度、濕度及壓強(qiáng)等因素的影響,而受溫度影響最大.在室溫下溫度變化1對(duì)超聲聲速的影響是06m/s.實(shí)際測(cè)量時(shí)應(yīng)該對(duì)超聲傳播速度進(jìn)行溫度補(bǔ)償。超聲波測(cè)距第39頁(yè)，共76頁(yè)，2022年，5月20日，5

24、點(diǎn)50分，星期四微觀尺度的長(zhǎng)度量測(cè)量微觀尺度的長(zhǎng)度量測(cè)量可分為電學(xué)測(cè)量技術(shù)、光學(xué)測(cè)量技術(shù)和顯微鏡測(cè)量技術(shù)等。電學(xué)測(cè)量技術(shù)有電渦流傳感器測(cè)量、電容傳感器測(cè)量等。光學(xué)測(cè)量法具有非接觸、材料適應(yīng)范圍廣、測(cè)量精度高等特點(diǎn)。近二十年來(lái)隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展,光學(xué)測(cè)量技術(shù)研究也取得了很多成果并應(yīng)用到了工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。按使用的光學(xué)原理不同,光學(xué)測(cè)量技術(shù)可分為激光干涉法、光杠桿法、光柵尺測(cè)量技術(shù)等。第40頁(yè)，共76頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)50分，星期四光柵尺測(cè)量當(dāng)兩塊光柵以微小的角度相交傾斜重疊時(shí),在光柵刻痕上方可以看見(jiàn)明暗交替的莫爾條紋。當(dāng)任一光柵沿垂直于刻痕的方向移動(dòng)時(shí),莫爾條紋沿著垂直

25、于交角平分線的方向移動(dòng),因此可以通過(guò)測(cè)量莫爾條紋的移動(dòng)量來(lái)得到光柵的位移量,這就是光柵尺測(cè)位移的基本原理。用這種方法來(lái)測(cè)量納米級(jí)位移的關(guān)鍵在于光柵和莫爾條紋的細(xì)分,由于加工技術(shù)的飛速發(fā)展,現(xiàn)在光柵技術(shù)測(cè)量微位移的精度達(dá)到了001 nm的水平。第41頁(yè)，共76頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)50分，星期四掃描隧道顯微鏡技術(shù)掃描隧道顯微鏡STM(scanning tunneling microscope）是應(yīng)用了隧道效應(yīng),所謂隧道效應(yīng)是量子力學(xué)中一種粒子躍遷的現(xiàn)象,在隧道狀態(tài)下隧道電流與隧道間隙呈負(fù)指數(shù)關(guān)系變化, 當(dāng)針尖與樣品的間隙改變01 nm,引起的隧道電流改變量為10倍,由隧道電流隨距離變化

26、的特性,可測(cè)出探針與樣品間的距離變化。顯微鏡測(cè)量技術(shù)第42頁(yè)，共76頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)50分，星期四原子力顯微鏡原子力顯微鏡AFM(atomic force microscope)是利用了物質(zhì)表面原子間力的作用,當(dāng)一個(gè)對(duì)微弱力極其敏感的微懸臂在縱向充分逼近被測(cè)樣品表面時(shí),探針尖端的原子與樣品表面的原子之間就會(huì)產(chǎn)生相互作用的原子力,使微懸臂發(fā)生一定的偏轉(zhuǎn)。微懸臂的偏轉(zhuǎn)量與針尖到物體表面的距離成一定的曲線關(guān)系,利用這種原理的原子力顯微鏡可用于非導(dǎo)體的微位移測(cè)量。第43頁(yè)，共76頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)50分，星期四掃描電子顯微鏡掃描電子顯微鏡SEM ( scanning el

27、ectron micro-scope)在觀測(cè)物體表面微觀形態(tài)時(shí)測(cè)量精度能達(dá)到幾個(gè)埃的水平。SEM的放大倍數(shù)最大可達(dá)101 000 000倍,分辨率最大可達(dá)05 nm。以掃描電子顯微鏡為基礎(chǔ)發(fā)展出了各類(lèi)電子顯微鏡,如透射電子顯微鏡 、反射電子顯微鏡等。以上所述顯微鏡測(cè)量技術(shù),只能局限在實(shí)驗(yàn)室研究使用,若要將其應(yīng)用于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng),還需要廣大科研工作者的努力。埃 一百億分之一米,即10e-10 米第44頁(yè)，共76頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)50分，星期四發(fā)展趨勢(shì)在天體距離測(cè)量方面,由于對(duì)距離地球比較近的天體位移測(cè)量時(shí),都需要對(duì)角位移進(jìn)行精確測(cè)量,所以天體距離的測(cè)量會(huì)隨著微觀位移測(cè)量技術(shù)的進(jìn)步而得到更

28、高的精度。微觀長(zhǎng)度測(cè)量領(lǐng)域,利用光學(xué)測(cè)量原理的方法中, 測(cè)量精度直接受激光源質(zhì)量和感光元件靈敏度的影響,隨著制造加工技術(shù)的發(fā)展,勢(shì)必給微位移測(cè)量帶來(lái)新的發(fā)展。而顯微鏡測(cè)量?jī)x器會(huì)趨于微型化,這種高精度的納米級(jí)位移測(cè)量技術(shù)不久就會(huì)走出實(shí)驗(yàn)室真正應(yīng)用到生產(chǎn)中去。第45頁(yè)，共76頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)50分，星期四 位移測(cè)量按被測(cè)量來(lái)分有線位移測(cè)量和角位移測(cè)量，如機(jī)械工程中經(jīng)常要求測(cè)量零部件的位移或位置；按測(cè)量參數(shù)的特性分有靜態(tài)位移和動(dòng)態(tài)位移，許多動(dòng)態(tài)變化的參數(shù)如力、扭矩、速度、加速度等都是以位移測(cè)量為基礎(chǔ)的。位移測(cè)量第46頁(yè)，共76頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)50分，星期四 位移是指物

29、體上某一點(diǎn)在一定方向上的位置變動(dòng)，因此位移是矢量。一般情況，應(yīng)使測(cè)量方向與位移方向重合，這樣才能真實(shí)地測(cè)量出位移量的大小。如果測(cè)量方向與位移方向不重合，則測(cè)量結(jié)果僅是該位移量在測(cè)量方向上的分量。 位移測(cè)量時(shí)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)不同的測(cè)量對(duì)象選擇適當(dāng)?shù)臏y(cè)量點(diǎn)、測(cè)量方向和測(cè)量系統(tǒng)。傳感器的選擇恰當(dāng)與否對(duì)測(cè)試精度影響很大，必須特別重視。位移測(cè)量第47頁(yè)，共76頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)50分，星期四長(zhǎng)度單位和定義 目前，我國(guó)采用的長(zhǎng)度單位與國(guó)際單位制是一致的，即以國(guó)際單位制的基本單位之一米(m)作為我國(guó)法定的長(zhǎng)度計(jì)量單位。第48頁(yè)，共76頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)50分，星期四1、電容傳感器優(yōu)點(diǎn)：測(cè)量范圍大、靈敏度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、適應(yīng)性強(qiáng)、動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間短、易實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量等。電容器是電子技術(shù)的三大類(lèi)無(wú)源元件(電阻、電感和電容)之一。電容式傳感器：利用電容器的原理，將非電量轉(zhuǎn)換成電容量,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)非電量到電量的轉(zhuǎn)化的器件或裝置，它實(shí)質(zhì)上是一個(gè)具有可變參數(shù)的電容器。第49頁(yè)，共76頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)50分，星期四工作原理與類(lèi)型用兩塊金屬平板作電極可構(gòu)成電容器，其電容C為:A A極板相對(duì)覆蓋面積； 極板間距離； r相對(duì)介電常數(shù)； 0 真空介電常