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1、高等院校自动化新编系列教材高等院校自动化新编系列教材现代检测技术现代检测技术第一章第一章 绪论绪论第1章 绪论1、检测技术概念，检测系统组成各组成部分作用2、传感器概念，传感器组成各组成部分作用3、对学过的传感器，知道传感器组成和各部分作用。教学要求高等院校自动化新编系列教材高等院校自动化新编系列教材现代检测技术现代检测技术第一章第一章 绪论绪论1、检测、检测装置、检测技术第1章 思考题与习题检测:生产工艺流程中含有检查、测量、测试等比较 宽广意义的参数测量。如刚件质量检查，温度测量 ，汽车性能参数测试等。检测装置（系统）：为实现参数检测组建的系统或 装置。检测技术：以研究信息的获取、转换及信
2、息处理等 理论和技术为主要内容的一门应用型学科。高等院校自动化新编系列教材高等院校自动化新编系列教材现代检测技术现代检测技术第一章第一章 绪论绪论2、传感器概念、组成及各组成部分功能。概念： 能够感受规定的被测量并按一定规律转换 成可用输出信号的器件或装置。组成：敏感元件、转换元件、转换电路。敏感元件：直接感受被测量，按一定关系将其转换 为易于被转换元件接收的另一种非电量。如应变传感 器中的悬臂梁、柱体，将力转变为应变。转换元件：将敏感元件输出的非电量或直接将被测 非电量信号转换为电量的元件。如应变片将应变转换为 电阻的变化。高等院校自动化新编系列教材高等院校自动化新编系列教材现代检测技术现代
3、检测技术第一章第一章 绪论绪论3、基本型检测系统与控制型检测系统组成框图。 各环节的作用。转换电路：将转换元件的输出电量信号转换为便 于后续处理电路处理的电信号。如应变传感器中的电 桥电路。将电阻的变化转换为电压或电流输出。A/D微机对象传感器输出信号调理基本型检测系统组成框图高等院校自动化新编系列教材高等院校自动化新编系列教材现代检测技术现代检测技术第一章第一章 绪论绪论传感器：信号提取。信号调理：弱信号的转换、放大、滤波、补偿等。A/D转换：信号采集（离散）。微机：信号处理。计算出被测量。输出：信号显示、打印、传输、报警等。高等院校自动化新编系列教材高等院校自动化新编系列教材现代检测技术现
4、代检测技术第一章第一章 绪论绪论给定值A/D微机对象传感器D/A信号调理控制型检测系统组成框图单回路闭环控制系统。传感器位于测控系统的反 馈通道，负责将被控参数提取并转换为电量（实 际测量值）。高等院校自动化新编系列教材高等院校自动化新编系列教材现代检测技术现代检测技术第一章第一章 绪论绪论4、图1热电偶、光电池、压电传感器、热敏电阻 原理图画出它们的组成框图。mVT T0BA（a）热电偶IhfG(b)光电池热电偶光电池高等院校自动化新编系列教材高等院校自动化新编系列教材现代检测技术现代检测技术第一章第一章 绪论绪论f +Q(c)压电传感器RRTR0RU0Ui (d)热敏电阻传感器压电传感器热
5、敏电阻电桥高等院校自动化新编系列教材高等院校自动化新编系列教材现代检测技术现代检测技术第一章第一章 绪论绪论5、由图2上水箱液位控制系统工艺流图画出其单 回路控制系统组成框图。给定单元调节器电动调节阀上水箱液位变送器XRX iX e扰动控制型组成框图L高等院校自动化新编系列教材高等院校自动化新编系列教材现代检测技术现代检测技术第一章第一章 绪论绪论LTLT液 位 调 节 器液位变送 器电动调节阀泵储水 箱上水 箱下水 箱水箱液位控制（过程控制）高等院校自动化新编系列教材高等院校自动化新编系列教材现代检测技术现代检测技术第一章第一章 绪论绪论第2章 检测装置基本特性 教学要求1、检测装置的静态特
6、性及静态特性指标（概念、公式、计算）2、一阶检测装置的动态特性及动态特性指标3、检测装置的标定及标定方法高等院校自动化新编系列教材高等院校自动化新编系列教材现代检测技术现代检测技术第一章第一章 绪论绪论第2章 思考题与习题 1、静态特性概念及其性能指标（线性度、重复性、迟滞、 灵敏度） 性能指标的概念、公式、计算。线性度：检测装置的输出与输入之间数量关系的线 性程度。 校准曲线与拟合直线之间的最大偏差与传感器满量 程输出之比，称为传感器的非线性误差线性度的计算公式高等院校自动化新编系列教材高等院校自动化新编系列教材现代检测技术现代检测技术第一章第一章 绪论绪论重复性：指传感器在输入量按同一方向
7、（增大或减小）作 全量程连续多次变化时, 所得特性曲线不一致的程度。重复性误差的计算公式迟滞：检测装置在正（输入量增大）反（输入量减小） 行程期间其输出-输入特性曲线不重合的现象称为迟滞。滞差计算式灵敏度：输出变化量与输入变化量比值。灵敏度计算式高等院校自动化新编系列教材高等院校自动化新编系列教材现代检测技术现代检测技术第一章第一章 绪论绪论2、压力传感器，测量压力范围为0 100 k Pa,输出电压范围 为0 1000mV, 实测压力值，传感器输出电压为512mV，标 准传感器 输出电压为510 mV。假设此点测量误差最大。 （1）非线性误差。（2）若重复10次测量，最大误差为3 mV。重复
8、性误差。（3）若正反行程各10次测量，正反形成间最大误差为4 mV ，求迟滞。（4）设传感器为线性传感器，求灵敏度。非线性误差高等院校自动化新编系列教材高等院校自动化新编系列教材现代检测技术现代检测技术第一章第一章 绪论绪论重复性误差迟滞灵敏度高等院校自动化新编系列教材高等院校自动化新编系列教材现代检测技术现代检测技术第一章第一章 绪论绪论高等院校自动化新编系列教材高等院校自动化新编系列教材现代检测技术现代检测技术第一章第一章 绪论绪论4、何为检测装置的标定，标定的目的及方法。静态标定的目的 确定检测装置的输入和输出关系。确定静态性能 指标（线性度、迟滞、重复性、灵敏度等）,检测 检测装置的质
9、量。在标准条件下，由标准器具给出一系列已知输入量 ，对待测装置输入输出关系进行测量处理过程。标定高等院校自动化新编系列教材高等院校自动化新编系列教材现代检测技术现代检测技术第一章第一章 绪论绪论对测试数据进行处理，根据处理结果就确定传感器的 线性度、灵敏度、滞后和重复性等静态特性指标。静态特性标定的方法5、传感器动态特性及其研究方法。定义 传感器输出对随时间变化的输入量的响应特性。 对检测装置进行正、反行程全量程多点测试，将 得到多对输出输入测试数据。将数据用表格列出或画成曲线。高等院校自动化新编系列教材高等院校自动化新编系列教材现代检测技术现代检测技术第一章第一章 绪论绪论研究方法 时域瞬态
10、响应法，标准的输入信号阶跃输入。频域频率响应法，标准的输入信号正弦输入。6、说明为何一阶检测装置只能用于测量慢变或 低频信号？高等院校自动化新编系列教材高等院校自动化新编系列教材现代检测技术现代检测技术第一章第一章 绪论绪论7、为何检测装置输入阻抗越大，输出阻抗越小 越好？检测系统可看作是多个环节串联，当检测装置 作为中间环节时，检测装置输入阻抗越大，前 级的输出信号衰减越小；其输出阻抗越小，带 负载能力越强，输出信号不衰减。高等院校自动化新编系列教材高等院校自动化新编系列教材现代检测技术现代检测技术第一章第一章 绪论绪论高等院校自动化新编系列教材高等院校自动化新编系列教材现代检测技术现代检测
11、技术第一章第一章 绪论绪论第3章 电参量检测装置 1、各种电参量传感器的结构、组成、工作原理、特性、转 换电路及应用。2、电阻应变传感器工作原理（电阻丝应变片和半导体应变片 ）、结构、特性（横向效应、温度效应及补偿）、测量电路 （单臂电桥、差动电桥、全等臂桥输出），针对柱式和悬臂 梁式电阻应变传感器，能够正确布片接桥。教学要求3、铂电阻传感器工作原理、热电特性，测量电路（两线、 三线、四线制）及输入输出关系。高等院校自动化新编系列教材高等院校自动化新编系列教材现代检测技术现代检测技术第一章第一章 绪论绪论4、热敏电阻传感器工作原理、热电特性，测量电路、应用。5、光敏电阻传感器工作原理、特性，应
12、用。6、简单、差动电感传感器的工作原理、原理式。 差动电感传感器优点？对电桥电路、带相敏检波的电桥电路 会分析。7、互感传感器的工作原理、原理式。对电压输出型差动整 流电路会分析。8、高频反射式涡流传感器的工作原理。知道定频调幅法测距 电路的工作原理。高等院校自动化新编系列教材高等院校自动化新编系列教材现代检测技术现代检测技术第一章第一章 绪论绪论9、低频透射涡流传感器的工作原理。影响感生电动势的因素10、简单、差动电容传感器的工作原理、原理式。 差动电容传感器优点？对电桥电路、双T型电桥电路、脉冲 调宽电路会分析。高等院校自动化新编系列教材高等院校自动化新编系列教材现代检测技术现代检测技术第
13、一章第一章 绪论绪论敏感元件结结构功能转换转换 关系要求柱式将被测测量转转 换为应变换为应变将应变应变 片接到产产生应变应变 最 大处处，且两只应变应变 片（受拉 ）接到电桥对电桥对 角线线，另外 两只应变应变 片（受压压）接到 电桥电桥 另外对对角线线上。悬悬臂梁环环式轮辐轮辐 式高等院校自动化新编系列教材高等院校自动化新编系列教材现代检测技术现代检测技术第一章第一章 绪论绪论转换转换 元件类类型功能结结构组组成转换转换 原理（关系式）电电阻丝丝式将应变转换应变转换 为电为电 阻变变化电电阻丝丝、基 片、覆盖层层 、引线线、粘 合剂剂（功能 ）电电阻应变应变 效应应压压阻效应应半导导体式 半
14、导导体、基 片、粘合剂剂 高等院校自动化新编系列教材高等院校自动化新编系列教材现代检测技术现代检测技术第一章第一章 绪论绪论转换电转换电 路-电桥电桥功能 结结构类类型 原理式 要求将电电阻的 变变化转换转换 为电桥为电桥 输输出电压电压单单 臂 桥桥为为了产产生最大 输输出电压电压 ,应应使 一个对对角线应线应 变变片受拉,另一 对对对对 角线应变线应变 片受压压。差动动 半桥桥全桥桥高等院校自动化新编系列教材高等院校自动化新编系列教材现代检测技术现代检测技术第一章第一章 绪论绪论1、金属电阻应变片与半导体应变片的工作原理有何 区别？ 各自有何优点和缺点？第3章 思考题与习题 解答： 相同点
15、：都是将被测力转换为应变片的电阻变化。 不同点：金属应变片是利用电阻应变效应，在外力 的作用下发生机械变形，其电阻值发生变化。半导 体应变片是利用压阻效应，受到作用力后其电阻率 发生变化。半导体应变片的灵敏系数远大于电阻丝 应变片的灵敏系数。高等院校自动化新编系列教材高等院校自动化新编系列教材现代检测技术现代检测技术第一章第一章 绪论绪论优点：灵敏系数大，可测量微小应变，无横向效应 。 缺点：灵敏系数受温度影响较大，需要温度补偿。半导体应变片相对电阻丝应变片高等院校自动化新编系列教材高等院校自动化新编系列教材现代检测技术现代检测技术第一章第一章 绪论绪论2、一直流应变电桥。 U=4V，R1=R
16、2=R3=R4=120，试求： （1）R1为金属应变片，其余为外接电阻。当R1的 增量为R=1.2时,电桥输出电压U。 （2）R1、R2都是金属应变片，且特性一致，感受 应变的极性和大小相同，其余为外接电阻，电桥的 输出电压U0为多少？ （3）第（2）问中，如果R2与R1的极性相反，且 R1=1.2，R2=-1.2电桥的输出电压U0为多少 ？高等院校自动化新编系列教材高等院校自动化新编系列教材现代检测技术现代检测技术第一章第一章 绪论绪论CR1R2AADR3R4U0B高等院校自动化新编系列教材高等院校自动化新编系列教材现代检测技术现代检测技术第一章第一章 绪论绪论高等院校自动化新编系列教材高等院校自动化新编系列教材现代检测技术现代检测
