檢測技術(shù)-緒論-課件

檢測技術(shù)—緒論檢測技術(shù)與自動化儀表

課程性質(zhì)：專業(yè)課總學時40（32+8）課程教學目的與基本要求：1、掌握常見傳感器的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、特性、測量電路、應(yīng)用及信號調(diào)理技術(shù)。2、了解新型傳感器的發(fā)展和應(yīng)用情況以及自動檢測系統(tǒng)的組成和基本的設(shè)計方法。2023/7/262考核方式：閉卷考試平時成績30分（作業(yè)、考勤10分，實驗20分）考試成績70分1、《過程控制與自動化儀表》，潘永湘等編著，機械工業(yè)

出版社，2007年；

2、《檢測技術(shù)》卜云峰編，機械工業(yè)出版社，2005年；

3、《非電量電測技術(shù)》（第2版），嚴鐘豪等編著，機械工

業(yè)出版社，2001年參考書：課程概述主要內(nèi)容檢測技術(shù)概述測量概論（誤差理論與數(shù)據(jù)處理）傳感器基本特性應(yīng)變式電感式電容式壓電式磁電式熱電式光電式（光電檢測技術(shù)）半導(dǎo)體（氣敏、濕敏）超聲波紅外輻射數(shù)字式信號調(diào)理數(shù)據(jù)采集抗干擾技術(shù)等2023/7/265第一章緒論檢測（Detection）定義：

利用各種物理、化學效應(yīng)，選擇合適的方法與裝置，將生產(chǎn)、科研、生活等各方面的有關(guān)信息通過檢查與測量的方法，賦予定性或定量結(jié)果的過程稱為檢測技術(shù)。2023/7/266例：曹沖稱象方法：比較法；裝置：船、石頭、小秤；檢查、測量，從而得到：定性、定量的結(jié)果。1.1檢測技術(shù)的工程應(yīng)用

檢測技術(shù)是人類認識和改造客觀世界的基礎(chǔ)；檢測技術(shù)的水平，在相當程度上影響科學技術(shù)發(fā)展的速度和深度；先進的檢測技術(shù)已成為生產(chǎn)系統(tǒng)不可缺少的組成部分。

71、機電工程中的應(yīng)用a)機械手、機器人中的傳感器

轉(zhuǎn)動/移動位置傳感器、力傳感器、視覺傳感器、聽覺傳感器、接近距離傳感器、觸覺傳感器、熱覺傳感器、嗅覺傳感器。

在各種自動控制系統(tǒng)中，檢測環(huán)節(jié)起著系統(tǒng)感官的作用，是其重要組成部分。密歇根大學的機械手裝配模型廣州中鳴數(shù)碼的機器狗8b)AGV自動送貨車

超聲波測距傳感器、判斷建筑物內(nèi)人和物所在位置；紅外線色彩傳感器控制運動軌跡和AGV小車位置識別；條形碼傳感器，貨品識別。香港理工AGV模型9切削力傳感器，加工噪聲傳感器，超聲波測距傳感器、紅外接近開關(guān)傳感器等。密歇根大學數(shù)字化工廠10c)生產(chǎn)加工過程監(jiān)測2、流程工業(yè)設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)控

在電力、冶金、石化、化工等流程工業(yè)中，生產(chǎn)線上設(shè)備運行狀態(tài)關(guān)系到整個生產(chǎn)線流程。通常建立24小時在線監(jiān)測系統(tǒng)。石化企業(yè)輸油管道、儲油罐等壓力容器的破損和泄露檢測。1112檢測技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用在線檢測：零件尺寸、產(chǎn)品缺陷、裝配定位….3、產(chǎn)品質(zhì)量測量

在汽車、機床等設(shè)備，電機、發(fā)動機等零部件出廠時，必須對其性能質(zhì)量進行測量和出廠檢驗。圖示為汽車出廠檢驗原理框圖，測量參數(shù)包括潤滑油溫度、冷卻水溫度、燃油壓力及發(fā)動機轉(zhuǎn)速等。通過對抽樣汽車的測試，工程師可以了解產(chǎn)品質(zhì)量。汽車扭距測量機床加工精度測量1314檢測技術(shù)在汽車中的應(yīng)用日新月異發(fā)動機：向發(fā)動機的電子控制單元（ECU）提供發(fā)動機的工作狀況信息，對發(fā)動機工作狀況進行精確控制溫度、壓力、位置、轉(zhuǎn)速、流量、氣體濃度和爆震傳感器等

汽車傳感器：汽車電子控制系統(tǒng)的信息源，關(guān)鍵部件，核心技術(shù)內(nèi)容

普通轎車：約安裝幾十到近百只傳感器，豪華轎車：傳感器數(shù)量可多達二百余只。

底盤：控制變速器系統(tǒng)、懸架系統(tǒng)、動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動防抱死系統(tǒng)等車速、踏板、加速度、節(jié)氣門、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、水溫、油溫車身：提高汽車的安全性、可靠性和舒適性等溫度、濕度、風量、日照、加速度、車速、測距、圖象等154、樓宇控制與安全防護

為使建筑物成為安全、健康、舒適、溫馨的生活、工作環(huán)境，并能保證系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性和管理的智能化。在樓宇中應(yīng)用了許多檢測技術(shù)，如闖入監(jiān)測、空氣監(jiān)測、溫度監(jiān)測、電梯運行狀況。圖示為某公司樓宇自動化系統(tǒng)。該系統(tǒng)分為：電源管理、安全監(jiān)測、照明控制、空調(diào)控制、停車管理、水/廢水管理和電梯監(jiān)控。煙霧傳感器亮度傳感器紅外人體探測器165、家庭與辦公自動化

在家電產(chǎn)品和辦公自動化產(chǎn)品設(shè)計中，人們大量的應(yīng)用了傳感器和檢測技術(shù)來提高產(chǎn)品性能和質(zhì)量。全自動洗衣機中的傳感器：衣物重量傳感器，衣質(zhì)傳感器，水溫傳感器，水質(zhì)傳感器，透光率光傳感器(洗凈度)液位傳感器，電阻傳感器(衣物烘干檢測)。指紋傳感器透光率傳感器溫濕度傳感器溫度傳感器1718檢測技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用與日俱增

家用電器：數(shù)碼相機、數(shù)碼攝像機：自動對焦---紅外測距傳感器數(shù)字體溫計：接觸式---熱敏電阻，非接觸式---紅外傳感器自動感應(yīng)燈：亮度檢測---光敏電阻空調(diào)、冰箱、電飯煲：溫度檢測---熱敏電阻、熱電偶電話、麥克風：話音轉(zhuǎn)換---駐極電容傳感器遙控接收：紅外檢測---光敏二極管、光敏三極管辦公商務(wù)：可視對講、可視電話：圖像獲取---面陣CCD掃描儀：文檔掃描---線陣CCD紅外傳輸數(shù)據(jù)：紅外檢測---光敏二極管、光敏三極管醫(yī)療衛(wèi)生：電子血壓計：血壓檢測---壓力傳感器血糖測試儀、膽固醇檢測儀---離子傳感器6、其他應(yīng)用航天農(nóng)業(yè)交通醫(yī)學19鼠標:光電位移傳感器攝象頭:CCD傳感器麥克風:電容傳聲器聲卡:A/D卡+D/A卡軟驅(qū):速度,位置伺服7、PC機中的檢測技術(shù)應(yīng)用20檢測技術(shù)在軍事上的應(yīng)用美軍研制的未來單兵作戰(zhàn)武器---OICW夜視瞄準機系統(tǒng)：非冷卻紅外傳感器技術(shù)激光測距儀：可精確的定位目標。在發(fā)射20毫米高爆彈時，激光測距儀可將目標的距離信息自動傳輸至高爆彈的爆炸引信，以便精確的設(shè)定引爆時間。飛行器測控---檢測飛行器姿態(tài)、發(fā)電機工況，控制與操縱

火箭測控---檢測火箭狀況、姿態(tài)、軌跡

檢測技術(shù)在航天領(lǐng)域舉足輕重

“阿波羅10”：火箭部分---2077個傳感器飛船部分---1218個傳感器，檢測參數(shù)---加速度、溫度、壓力、振動、流量、應(yīng)變、聲學、神州飛船：185臺（套）儀器裝置2023/7/2624檢測技術(shù)在衛(wèi)星中的應(yīng)用紅外掃描區(qū)域人造衛(wèi)星檢測技術(shù)在海嘯預(yù)報中的應(yīng)用海浪振動檢測系統(tǒng)浮標深海地溝2023/7/2627檢測技術(shù)在飛行器中的應(yīng)用……教學實驗、氣象預(yù)報、大地測繪、災(zāi)情預(yù)報、交通指揮、……涵蓋吃穿用、農(nóng)輕重、海陸空2023/7/2629二、工業(yè)檢測技術(shù)涉及的內(nèi)容：熱工量：溫度t（℃、K、℉）例：0℃等于32℉，20℃等于68℉，100℃等于212℉

壓力（壓強）p（Pa）、壓差Δp、真空度、流量q（t、m3）、流速v（m/s）、物位、液位h（m）機械量：直線位移x（m）、角位移α、速度、加速度a（m/s2）、轉(zhuǎn)速n（r/min）、應(yīng)變ε（m/m）、力矩T（Nm）、振動、噪聲、質(zhì)量（重量）m（kg、t）幾何量長度、厚度、角度、直徑、間距、形狀、粗糙度、硬度、材料缺陷等2023/7/2630工業(yè)檢測涉及的內(nèi)容（續(xù)）物體的性質(zhì)和成分量：空氣的濕度（絕對、相對）、氣體的化學成分、濃度、液體的粘度、濁度、透明度、物體的顏色狀態(tài)量：工作機械的運動狀態(tài)（啟停等）、生產(chǎn)設(shè)備的異常狀態(tài)（超溫、過載、泄漏、變形、磨損、堵塞、斷裂等）電工量（U、I、f、R、Z、E、B……在電工、電子等課程中講授，大多數(shù)不屬于本課程的范圍。）2023/7/2631三、自動檢測系統(tǒng)的組成

不帶微處理器時

自動檢測技術(shù)系統(tǒng)原理框圖2023/7/2632一種典型的自動檢測系統(tǒng)（檢測系統(tǒng)在發(fā)電廠的應(yīng)用）2023/7/2633傳感器：在本教材中是指一個能將被測的非電量變換成電量的器件

玻璃溫度計不屬于本教材所講授的傳感器范圍。2023/7/2634

能將溫度轉(zhuǎn)換為電壓的傳感器—熱電偶

2023/7/2635目前常用的顯示器有四類：模擬顯示、數(shù)字顯示、圖象顯示及記錄儀等

模擬顯示的特點：直觀2023/7/2636光柱也屬于模擬顯示光柱顯示的特點：一目了然2023/7/2637數(shù)字式儀表數(shù)字式儀表的特點：準確，但最后一位經(jīng)常跳動不止。熱敏電阻2023/7/2638

LED亮度高、耐振動；LCD耗電省、集成度高，但不利于夜間觀察。

LED、LCD的特點：2023/7/2639圖像顯示

特點——能顯示復(fù)雜的圖形和曲線2023/7/2640圖像顯示（續(xù)）2023/7/2641帶RS-232接口的萬用表及圖像顯示特點——

能在計算機中存儲測量到的波形及數(shù)據(jù)，可隨時重放，價格適中。2023/7/2642無紙記錄儀

主要用來記錄和存儲被檢測對象的動態(tài)變化過程。2023/7/2643數(shù)據(jù)處理裝置

數(shù)據(jù)處理裝置主要是指計算機，將復(fù)雜的系統(tǒng)用到頻譜分析儀。2023/7/2644執(zhí)行機構(gòu)繼電器插座

所謂執(zhí)行機構(gòu)通常是指各種繼電器，電磁鐵、電磁閥門、電磁調(diào)節(jié)閥、伺服電動機等，它們在電路中是起通斷、控制、調(diào)節(jié)、保護等作用的電器設(shè)備。2023/7/2645各種繼電器2023/7/2646電磁鐵—能產(chǎn)生機械力

2023/7/2647電磁閥門的控制線圈

加上額定電壓后，電磁閥門導(dǎo)通，被控對象可以是液體或氣體。電磁閥門

電磁閥門只有通斷兩種狀態(tài)。

流體2023/7/2648電磁調(diào)節(jié)閥——用于控制流量的大小加上控制信號，電磁調(diào)節(jié)閥在電動機的控制下，可以逐漸開合2023/7/2649伺服電動機

可以正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、快轉(zhuǎn)、慢轉(zhuǎn)。

伺服是使物體的位置、方位、狀態(tài)等輸出被控量能夠跟隨輸入目標（或給定值）的任意變化的自動控制系統(tǒng)。伺服型雷達天線2023/7/2650報警器報警燈及喇叭2023/7/2651四、檢測技術(shù)的發(fā)展趨勢：

1.不斷提高檢測系統(tǒng)的測量精度、量程范圍、延長使用壽命、提高可靠性：

2023/7/2652提高測量精度[數(shù)字電壓、歐姆表]

將量程切換到2V時，最小顯示值為1μV2023/7/2653提高可靠性

承受劇烈振動2023/7/2654

2.應(yīng)用新技術(shù)和新的物理效應(yīng)，擴大檢測領(lǐng)域月球車2023/7/26552.應(yīng)用新技術(shù)和新的物理效應(yīng)，擴大檢測領(lǐng)域（續(xù)）

火星車2023/7/26562.應(yīng)用新技術(shù)和新的物理效應(yīng)，擴大檢測領(lǐng)域（續(xù)）“惠更斯”號登陸土衛(wèi)六的效果圖土衛(wèi)六表面2023/7/2657

2.應(yīng)用新技術(shù)和新的物理效應(yīng)，擴大檢測領(lǐng)域（續(xù)）

安全檢查3.發(fā)展集成化、功能化的傳感器

2023/7/26584.采用計算機技術(shù)，使檢測技術(shù)智能化

面部識別技術(shù)2023/7/26594.采用計算機技術(shù)，使檢測技術(shù)智能化（續(xù)）

單片機芯片2023/7/26605.發(fā)展網(wǎng)絡(luò)化傳感器及檢測系統(tǒng)思考題：

列出你身邊的檢測技術(shù)應(yīng)用的例子。畫出檢測系統(tǒng)的組成框圖。61第2章測量與誤差2.1測量的基本概念2.2測量誤差及分類2.3測量誤差的分析與處理返回主目錄

2.1測量的基本概念

在工程實踐和科學實驗中提出的檢測任務(wù)是正確及時地掌握各種信息,大多數(shù)情況下是要獲取被測對象信息的大小,即被測量的大小。

這樣，信息采集的主要含義就是測量,取得測量數(shù)據(jù)。

測量是以確定量值為目的的一系列操作。所以測量也就是將被測量與同種性質(zhì)的標準量進行比較,確定被測量對標準量的倍數(shù)。2.1.1

測量

測量過程就是傳感器從被測對象獲取被測量的信息,建立起測量信號,經(jīng)過變換、傳輸、處理,從而獲得被測量的量值。