第1章 檢測(cè)技術(shù)緒論_第1頁
第1章 檢測(cè)技術(shù)緒論_第2頁
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第1章 檢測(cè)技術(shù)緒論_第4頁
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文檔簡介

檢測(cè)技術(shù)電氣與信息工程學(xué)院自動(dòng)化教研室32102013年9月饒激云l周杏鵬

教授,博士生導(dǎo)師●東南大學(xué)檢測(cè)技術(shù)與自動(dòng)化裝置研究所所長●檢測(cè)技術(shù)與自動(dòng)化裝置學(xué)科帶頭人●東南大學(xué)教學(xué)委員會(huì)委員●國家精品課程《檢測(cè)技術(shù)》課程負(fù)責(zé)人●江蘇省智能化儀器專業(yè)委員會(huì)主任●國家一級(jí)核心期刊《測(cè)控技術(shù)》編委●國務(wù)院學(xué)位辦學(xué)位授權(quán)通信評(píng)審、人事部博士后基金評(píng)審、教育部博士點(diǎn)基金評(píng)審、教育部推薦國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)評(píng)審專家教材:參考資料一:參考教材:1.傳感器原理與應(yīng)用黃賢武主編電子科技大學(xué)出版社2.傳感器與檢測(cè)技術(shù)(第2版)徐科軍主編電子工業(yè)出版社二:精品課程:1.上海交通大學(xué):/jc/2.東南大學(xué):/jpkc/2008jpkc/2008jcjs/apply/kcms_1c.html三:參考網(wǎng)站[1]傳感器資訊網(wǎng)[2]儀表技術(shù)與傳感器[3]傳感器世界[4]中國傳感器[5]傳感器技術(shù)[6]21IC中國電子網(wǎng)[7]傳感技術(shù)學(xué)報(bào)網(wǎng)

[8]中國傳感器科技網(wǎng):8000/index.htm課程內(nèi)容:本課程主要介紹工業(yè)自動(dòng)化、環(huán)境監(jiān)測(cè)、樓宇控制、交通、日常生活等領(lǐng)域中常見物理量(壓力、應(yīng)變、位移、速度、溫度、流量、物位等)的檢測(cè)原理、方法和技術(shù),及這些方法和技術(shù)的特點(diǎn)、適用場(chǎng)合等。學(xué)習(xí)方法:檢測(cè)技術(shù)是一門與材料科學(xué)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)密切相關(guān)的快速發(fā)展的學(xué)科。學(xué)習(xí)時(shí)既要掌握常用傳感器原理及測(cè)試電路,更要側(cè)重于實(shí)際應(yīng)用,不受教材局限。本課程是培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際工程測(cè)量問題能力的專業(yè)基礎(chǔ)課,具有很強(qiáng)實(shí)踐性。學(xué)習(xí)時(shí)應(yīng)充分利用網(wǎng)絡(luò)相關(guān)資源及課程所開設(shè)實(shí)驗(yàn)。第一章

緒論l緒論1.1檢測(cè)技術(shù)的地位與作用1.2現(xiàn)代檢測(cè)系統(tǒng)的組成1.3現(xiàn)代檢測(cè)系統(tǒng)的分類1.4檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)1.1檢測(cè)技術(shù)的地位與作用1檢測(cè)的概念檢測(cè)是指在生產(chǎn)、科研、試驗(yàn)及服務(wù)等各個(gè)領(lǐng)域,為及時(shí)獲得被測(cè)、被控對(duì)象的有關(guān)信息而實(shí)時(shí)或非實(shí)時(shí)地對(duì)一些參量進(jìn)行定性檢查和定量測(cè)量。2檢測(cè)與計(jì)量的不同“計(jì)量”是指用精度等級(jí)更高的標(biāo)準(zhǔn)量具、器具或標(biāo)準(zhǔn)儀器,對(duì)被測(cè)樣品、樣機(jī)進(jìn)行考核性質(zhì)的測(cè)量。特點(diǎn):非實(shí)時(shí)、離線、標(biāo)定。“檢測(cè)”是指在生產(chǎn)、實(shí)驗(yàn)等現(xiàn)場(chǎng),利用某種合適的檢測(cè)儀器或綜合測(cè)試系統(tǒng)對(duì)被測(cè)對(duì)象進(jìn)行在線、連續(xù)的測(cè)量。

3檢測(cè)的應(yīng)用檢測(cè)技術(shù)與信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)并列成為支撐整個(gè)信息產(chǎn)業(yè)的三大支柱。檢測(cè)技術(shù)是自動(dòng)化和信息化的基礎(chǔ)與前提。1.1檢測(cè)技術(shù)的地位與作用應(yīng)用領(lǐng)域主要有:石化行業(yè)的自動(dòng)化控制。如右圖,有液位、溫度、壓力等檢測(cè)。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(yùn)行狀態(tài)關(guān)系到整個(gè)生產(chǎn)線流程。通常建立24小時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

石化企業(yè)輸油管道、儲(chǔ)油罐等壓力容器的破損和泄露檢測(cè)。揚(yáng)子石化50MW熱電機(jī)組監(jiān)測(cè)系統(tǒng)陽邏電廠300MW汽輪機(jī)組監(jiān)測(cè)系統(tǒng)荊門電廠200MW機(jī)組監(jiān)測(cè)系統(tǒng)青山熱電廠生產(chǎn)信息實(shí)時(shí)查詢系統(tǒng)沙角電廠生產(chǎn)信息實(shí)時(shí)查詢系統(tǒng)寶鋼30KW以上風(fēng)機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)寶鋼精軋F(tuán)2軋機(jī)網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)寶鋼冷軋帶鋼振動(dòng)紋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)武鋼風(fēng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用在線檢測(cè):零件尺寸、產(chǎn)品缺陷、裝配定位….離線檢測(cè):零件參數(shù)、尺寸與形位公差、品質(zhì)參數(shù)作用:現(xiàn)代工程裝備中,檢測(cè)環(huán)節(jié)的成本約占

50~70%城市生活污水處理主要有流量檢測(cè)和成分量檢測(cè)。1.1檢測(cè)技術(shù)的地位與作用新型武器和裝備的研制與測(cè)試定位與導(dǎo)航1.1檢測(cè)技術(shù)的地位與作用“阿波羅10”:火箭部分---2077個(gè)傳感器飛船部分---1218個(gè)傳感器,神州飛船:185臺(tái)(套)儀器裝置檢測(cè)參數(shù)---加速度、溫度、壓力、振動(dòng)、流量、應(yīng)變、聲學(xué)、先進(jìn)醫(yī)療檢測(cè)儀

成分量檢測(cè),可測(cè)試項(xiàng)目為生化、離子檢測(cè)、微免疫、腫瘤標(biāo)志物、毒品檢測(cè)、同工酶測(cè)定、脂類、糖尿病診斷等。1.1檢測(cè)技術(shù)的地位與作用生活中化學(xué)成分的檢測(cè)利用化學(xué)反應(yīng)機(jī)理檢測(cè)成分,上圖為酒精檢測(cè)儀,右圖為空氣質(zhì)量檢測(cè)儀。1.1檢測(cè)技術(shù)的地位與作用防火防盜和見用電器安全檢測(cè)左圖為漏電報(bào)警器,上圖為煙霧報(bào)警器。1.1檢測(cè)技術(shù)的地位與作用PC機(jī)中的測(cè)試技術(shù)應(yīng)用鼠標(biāo):光電位移傳感器攝象頭:CCD傳感器聲位筆:超聲波傳感器麥克風(fēng):電容傳聲器聲卡:A/D卡+D/A卡軟驅(qū):速度,位置伺服檢測(cè)技術(shù)的作用和地位科學(xué)研究的先行官諾貝爾獎(jiǎng)獲得者R.R.Ernst說“現(xiàn)代科學(xué)的進(jìn)步越來越依靠尖端儀器的發(fā)展”俄國化學(xué)家門捷列夫指出“科學(xué)是從測(cè)量開始的”近80年來,與科學(xué)儀器密切相關(guān)的諾貝爾獎(jiǎng)獲得者達(dá)38人軍事戰(zhàn)斗力

1991年海灣戰(zhàn)爭精確制導(dǎo)炸彈和導(dǎo)彈占8%

2003年伊拉克戰(zhàn)爭90%

1994年美國防部建立自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)執(zhí)行局立體作戰(zhàn)涵蓋吃穿用、農(nóng)輕重、海陸空l1.1檢測(cè)技術(shù)的地位與作用1.2現(xiàn)代檢測(cè)系統(tǒng)的組成1.3現(xiàn)代檢測(cè)系統(tǒng)的分類1.4檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)1.2現(xiàn)代檢測(cè)系統(tǒng)的組成1.2現(xiàn)代檢測(cè)系統(tǒng)的組成由圖可知:由各種傳感器將非電被測(cè)物理或化學(xué)成分參量轉(zhuǎn)換成電參量信號(hào),然后經(jīng)信號(hào)調(diào)理(信號(hào)轉(zhuǎn)換、信號(hào)檢波、信號(hào)濾波、信號(hào)放大等)、數(shù)據(jù)采集、信號(hào)處理(處理器)后,進(jìn)行顯示、輸出;加上系統(tǒng)所需的交、直流穩(wěn)壓電源和必要的輸入設(shè)備,便構(gòu)成了一個(gè)完整的現(xiàn)代檢測(cè)系統(tǒng)。1.2現(xiàn)代檢測(cè)系統(tǒng)的組成1傳感器定義及作用傳感器是檢測(cè)系統(tǒng)與被測(cè)對(duì)象直接發(fā)生聯(lián)系的器件或裝置,有敏感元件和轉(zhuǎn)換部分組成。作用是感受指定被測(cè)參量的變化并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成一個(gè)相應(yīng)的便于傳遞的輸出信號(hào)。1.2現(xiàn)代檢測(cè)系統(tǒng)的組成傳感器分類按被測(cè)參量分類:溫度傳感器、濕度傳感器、位移傳感器、加速度傳感器、荷重傳感器等。按傳感器轉(zhuǎn)換機(jī)理分類:電阻式、電容式、電感式、壓電式、超聲波式、霍爾式等。按輸出信號(hào)分類:模擬式傳感器和數(shù)字式傳感器兩大類。1.2現(xiàn)代檢測(cè)系統(tǒng)的組成傳感器性能要求準(zhǔn)確性

傳感器的輸出與輸入關(guān)系必須是嚴(yán)格的單值函數(shù)關(guān)系,最好是線性關(guān)系;穩(wěn)定性傳感器的輸入、輸出的單值函數(shù)關(guān)系最好不隨時(shí)間和溫度而變化;靈敏度

要求被測(cè)參量較小的變化就可使傳感器獲得較大的輸出信號(hào);其他要求耐腐蝕性要好、低能耗、輸出阻抗小和售價(jià)相對(duì)較低等。1.2現(xiàn)代檢測(cè)系統(tǒng)的組成2調(diào)理電路信號(hào)調(diào)理在檢測(cè)系統(tǒng)中的作用是對(duì)傳感器輸出的微弱信號(hào)進(jìn)行檢波、轉(zhuǎn)換、濾波、放大等,以方便檢測(cè)系統(tǒng)后續(xù)處理或顯示。對(duì)調(diào)理電路要求是:能準(zhǔn)確轉(zhuǎn)換、穩(wěn)定放大、可靠地傳輸信號(hào);信噪比高,抗干擾性能要好。1.2現(xiàn)代檢測(cè)系統(tǒng)的組成3數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集的作用是對(duì)信號(hào)調(diào)理后的連續(xù)模擬信號(hào)離散化并轉(zhuǎn)換成與模擬信號(hào)電壓幅度相對(duì)應(yīng)的數(shù)值信息,同時(shí)把數(shù)據(jù)及時(shí)傳遞給微處理器或自動(dòng)存儲(chǔ)。性能指標(biāo)如下:輸入模擬電壓信號(hào)范圍單位V;轉(zhuǎn)換速度單位次/秒;分辨率以模擬信號(hào)輸入為滿度時(shí)的轉(zhuǎn)換值的倒數(shù)來表征;轉(zhuǎn)換誤差實(shí)際轉(zhuǎn)換數(shù)值與理想A/D轉(zhuǎn)換器理論轉(zhuǎn)換值之差。1.2現(xiàn)代檢測(cè)系統(tǒng)的組成4信號(hào)處理信號(hào)處理模塊以各種型號(hào)的單片機(jī)、微處理器為核心,對(duì)高頻信號(hào)和復(fù)雜信號(hào)的處理需增加數(shù)據(jù)傳輸和運(yùn)算速度快、處理精度高的專用高速數(shù)據(jù)處理器(DSP)或直接采用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。除了以上比較核心的功能模塊以外,作為一個(gè)完整的現(xiàn)在檢測(cè)系統(tǒng)來說,還必須有信號(hào)顯示、信號(hào)輸出、輸入設(shè)備和穩(wěn)壓電源組成。1.2現(xiàn)代檢測(cè)系統(tǒng)的組成l1.1檢測(cè)技術(shù)的地位與作用1.2現(xiàn)代檢測(cè)系統(tǒng)的組成1.3現(xiàn)代檢測(cè)系統(tǒng)的分類1.4檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)1.3現(xiàn)代檢測(cè)系統(tǒng)的分類隨著科技和生產(chǎn)的迅速發(fā)展,現(xiàn)代檢測(cè)系統(tǒng)(儀表)的種類不斷增加,其分類方法也很多,工程上常用的幾種分類法如下:按被測(cè)參量分類按被測(cè)參量的檢測(cè)轉(zhuǎn)換方法分類按使用性質(zhì)分類1.3現(xiàn)代檢測(cè)系統(tǒng)的分類1

按被測(cè)參量分類

電工量電壓、電流、電功率、電阻、電容、頻率、磁場(chǎng)強(qiáng)度、磁通密度等;熱工量

溫度、熱量、比熱、熱流、熱分布、

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