《检测技术 教学课件 ppt 作者 卜云峰 主编 第一 二 章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《检测技术 教学课件 ppt 作者 卜云峰 主编 第一 二 章（122页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、检 测 技 术,主编:卜云峰,第一章 检测技术理论基础 第二章 电阻应变式传感器 第三章 电容式传感器 第四章 电感式传感器 第五章 压电式传感器 第六章 光电传感器 第七章 热电式传感器,第八章 气敏传感器 第九章 湿敏传感器 第十章 磁场传感器 第十一章 数字式传感器 第十二章 新型传感器 第十三章 传感器的标定与校准 第十四章 检测信号的加工调理 第十五章 自动化仪表 第十六章 虚拟仪器,第一章 检测技术理论基础 第二章 电阻应变式传感器 第十六章 虚 拟 仪 器,第一章 检测技术理论基础,第一节 检测技术概论 第二节 检测系统的测量误差 第三节 检测系统的测量方法 第四节 检测系统的基
2、本特性 第五节 理想的检测系统,第二章 电阻应变式传感器,第一节 电阻应变式传感器的工作原理 第二节 电阻应变式传感器的测量电路 第三节 电阻应变片式传感器的应用,第三章 电容式传感器,第一节 电容式传感器的工作原理及结构 第二节 电容式传感器的性能及改善 第三节 电容式传感器的测量电路 第四节 电容式传感器的应用,第四章 电感式传感器,第一节 自感式传感器 第二节 互感式传感器(差动变压器) 第三节 涡流式传感器,第五章 压电式传感器,第一节 压电式传感器的工作原理 第二节 压电材料 第三节 压电元件的常用结构形式 第四节 压电式传感器的等效电路 第五节 压电式传感器的测量电路 第六节 压电
3、式传感器的应用,第六章 光电传感器,第一节 光电效应及光电元件 第二节 光的产生和常见光源 第三节 光电传感器的类型及应用 第四节 CCD图像传感器概述 第五节 电荷耦合器件(CCD) 第六节 CCD的主要特性 第七节 CCD应用举例,第七章 热电式传感器,第一节 概述 第二节 热电偶 第三节 热电阻传感器 第四节 半导体温度传感器,第八章 气敏传感器,第一节 概述 第二节 半导体气敏传感器 第三节 气敏传感器的应用,第九章 湿敏传感器,第一节 概述 第二节 湿敏传感器的主要参数 第三节 湿敏元件 第四节 湿敏传感器的应用,第十章 磁场传感器,第一节 霍尔传感器 第二节 磁敏电阻 第三节 磁敏
4、二极管和磁敏三极管,第十一章 数字式传感器,第一节 光栅传感器 第二节 旋转角编码器 第三节 感应同步器 第四节 磁栅,第十二章 新型传感器,第一节 光纤传感器 第二节 其他新型传感器,第十三章 传感器的标定与校准,第一节 静态标定 第二节 动态标定 第三节 传感器的校准,第十四章 检测信号的加工调理,第一节 检测信号的放大 第二节 滤波 第三节 非线性校正 第四节 信号变换,第十五章 自动化仪表,第一节 自动化仪表概述 第二节 自动化仪表的设计思想和研制 第三节 自动化仪表的监控程序设计 第四节 自动化仪表中的干扰抑制技术,第十六章 虚拟仪器,第一节 概述 第二节 虚拟仪器硬件构成 第三节
5、虚拟仪器软件的开发平台及应用 第四节 虚拟仪器的应用,第一章 检测技术理论基础,第一节 检测技术概论 第二节 检测系统的测量误差 第三节 检测系统的测量方法 第四节 检测系统的基本特性 第五节 理想的检测系统,第一节 检测技术概论,一、检测技术与自动化技术的关系 二、检测技术的应用范围 三、检测技术的发展趋势,一、检测技术与自动化技术的关系,图1-1 液压元件检测实验台系统的组成框图,一、检测技术与自动化技术的关系,图1-2 电炉控制系统的组成框图,一、检测技术与自动化技术的关系,图1-3 一般的检测与控制系统,二、检测技术的应用范围,(一)工业生产 (二)能源工业 (三)交通管理 (四)军事
6、领域,(一)工业生产,在工业生产中，检测技术在生产过程自动化、运行数据采集、质量检查与控制、故障诊断等方面得到广泛的应用，例如，根据设备的频谱，能够发现设备潜在的问题并进行相应的预防性维修，使潜在故障得到及时排除。在生产铝合金的过程中，借助检测技术可选出正确的配方，对铝合金成品进行分析，也可根据加料计算，对配方进行合理的调整。,(二)能源工业,检测技术在能源技术领域中得到广泛应用。例如，在能源分配领域可对能源进行最佳分配计算，它可以根据精确测到的动态负荷进行计算，也可以利用检测技术对尖峰负荷进行监视，采用这种措施可以达到合理利用能源的目的。,(三)交通管理,先进的交通管理系统可以对车流和人流进
7、行监测，使红绿灯的交替时间间隔根据实际情况改变，实现车辆和行人的平均等待时间最短，从而达到运行最佳化。据报道：上海已研制出汽车自主导航系统，只要在带有电子地图的液晶显示屏上输入目的地，地图上就会显示出一条最佳路线。车辆在行驶中若前方路堵，该系统会自动提示绕道，并立即提供一条最优路径；若发生意外事故，还可自动报警求救。,(四)军事领域,目前，世界上成功地研制出了电子哨兵，它配有多种传感器和在黑暗中监视物体运动的远红外摄像机，执勤时可提供24小时图像监视和周围环境信息，能够较好地完成警戒任务，为未来战争解决了站岗放哨的难题。,三、检测技术的发展趋势,(一)集成化与综合化 (二)多功能化与智能化 (
8、三)系统化及标准化 (四)仪器虚拟化 (五)网络化,(一)集成化与综合化,电子测量仪器、自动化仪表、智能检测系统、数据采集和控制系统过去分属于不同的学科领域，并各自独立发展。由于生产自动化的需求，使它们在发展中相互靠近，功能相互覆盖，差异缩小，体现为一种“信息流”综合管理与控制系统。,(二)多功能化与智能化,智能化仪表或系统能随外界条件的变化，具有确定正确行动的能力。例如，智能化检测仪表能在被测参数变化时，自动选择测量方案，进行自校正、自补偿、自检测、自诊断，还能进行远程设定、状态组合、信息存储、网络连接等，以获取最佳的测试结果。如采用实时动态建模技术、在线辨识技术等，根据专家系统中知识库、决
9、策控制模式和控制策略，可取得优良的控制性能，能解决常规控制中不易实现的问题。,(三)系统化及标准化,现代检测的任务，更多地涉及到系统的特征。所谓系统是指若干个相互间具有内在关联的要素构成的一个整体，由它来完成规定的功能，以达到某一特定的目标。例如作为采集检测与控制用的前端机或仪表，它需要与生产设备的主机、辅机合成一体，相互建立通信联系。由此形成分布式数据采集系统，以适应系统开放、复杂工程及大系统的需要。在向系统化发展的同时，还涉及系统部件接口的标准化、系列化与模块化，以便形成通用的整体。,(四)仪器虚拟化,随着微电子技术与计算机技术的飞速发展，检测技术与计算机深层次的结合正引起检测仪器领域里一
10、场新的革命，一种全新的仪器结构概念导致新一代仪器虚拟仪器的出现并走向实用。虚拟仪器VI(Virtual Instrument)是随着计算机技术和现代测量技术的发展而产生的一种新型高科技产品，代表着当今仪器发展的新方向。VI是利用现有的微型计算机，加上特殊设计的仪器硬件和专用软件，形成既有普通仪器的基本功能，又有一般仪器所没有的特殊功能的新型计算机仪器系统。VI的主要工作是把传统仪器的控制面板移植到普通计算机上，利用计算机的资源，实现相关的测控需求。性能价格比高，可广泛的应用于试验、科研、生产、军工等方面的检测与控制。,(五)网络化,将一个智能检测和控制系统接入计算机网络，无疑会进一步增强其功能
11、和活力。例如，一个设备工程师出差在外地的时候，突然接到厂里的电话，说正在监测的一台机器出现了异常声响和振动，亟待解决。他打开随身带的计算机，通过互联网与另一城市的专家交换了看法，在20min内解决了问题。因此，网络化也是智能检测技术的一个重要发展方向。,第二节 检测系统的测量误差,一、测量误差的基本概念 二、测量误差的分类,一、测量误差的基本概念,1.误差公理 2.真值,1.误差公理,在实际测量中，由于测量设备的精确度有限、测量方法的不完善、测量程序的不规范及测量环境因素的影响，都会造成测量结果与被测量的真实值不一致。测量结果与被测量真实值之差就是测量误差。它反映了测量质量的好坏，所有测量都具
12、有误差，误差自始至终存在于所有科学实验和检测之中，这就是误差公理。人们研究测量误差的目的就是寻找产生误差的原因，认识误差的规律，找出减小误差的途径与方法，以求获得尽可能接近真值的测量结果。测量的质量应与测量的目的相联系，简单追求愈准愈好的作法是不可取的，要有技术与经济兼顾的意识。,2.真值,(1)理论真值 例如，平面三角形的内角和为180。 (2)约定真值 是指由国家设立的各种尽可能维持不变的实物标准(或基准)，以法令的形式指定其所体现的量值作为计量单位的指定值。 (3)相对真值 实际测量中，不可能都直接与国家基准相比较，所以国家通过一系列的各级实物计量标准构成量值传递网，将国家基准所体现的计
13、量单位逐级比较传递到日常工作仪器或量具上去。,(1)理论真值,例如，平面三角形的内角和为180。,(2)约定真值,是指由国家设立的各种尽可能维持不变的实物标准(或基准)，以法令的形式指定其所体现的量值作为计量单位的指定值。,(3)相对真值,实际测量中，不可能都直接与国家基准相比较，所以国家通过一系列的各级实物计量标准构成量值传递网，将国家基准所体现的计量单位逐级比较传递到日常工作仪器或量具上去。,二、测量误差的分类,(一)测量误差的分析 (二)误差的处理,(一)测量误差的分析,1.按表示方法分析 2.按误差出现的规律分析 3.按误差来源分析 4.按照被测量随时间变化的速度分析 5.按使用条件分
14、析,1.按表示方法分析,1)绝对误差 2)相对误差 3)引用误差 4)满度引用误差 5)容许误差,2.按误差出现的规律分析,(1)系统误差 对同一被测量进行多次重复测量时，若误差固定不变或按照一定规律变化，则把这种误差称为系统误差。系统误差主要由以下几方面因素引起：材料、零部件及工艺缺陷；环境温度、湿度、压力的变化以及其他外界干扰等。其变化规律服从某种已知函数，它表明了一个测量结果偏离真值的程度，系统误差越小，测量就越准确。 (2)随机误差 对同一被测量进行多次重复测量时，若误差的大小不可预知地随机变化，则把这种误差称为随机误差。随机误差是由很多复杂因素的微小变化的总和所引起的，一般无法控制。
15、但是随机误差在一定条件下服从统计规律，因此经过多次测量后，对其总和可以用统计规律来描述，可以从理论上估计对测量结果的影响。 随机误差表现了测量结果的分散性，在误差理论中常用精密度来表明随机误差的大小。随机误差越小，精密度越高。如果某一测量结果的随机误差和系统误差均很小，则表明该测量既精密又正确，简称精确。 (3)粗大误差 测量结果明显地偏离其实际值所对应的误差，称为粗大误差或称为疏忽,3.按误差来源分析,(1)工具误差 工具误差是指由于因测量工具本身不完善引起的误差，主要包括读数误差、内部噪声引起的误差两方面因素。 (2)方法误差 方法误差是指测量时方法不完善，所依据的理论不严密以及对被测量定
16、义不明确等诸因素所产生的误差，有时也称为理论误差。,4.按照被测量随时间变化的速度分析,1)静态误差 静态误差是指在被测量随时间变化很慢的过程中，被测量随时间变化很缓慢或基本不变时的测量误差。 (2)动态误差 动态误差是指在被测量随时间变化很快的过程中，测量所产生的附加误差。动态误差是由于有惯性、滞后，因而不能让输入信号的所有成分全部通过，或者输入信号中不同频率成分通过时受到不同程度衰减时引起的。,5.按使用条件分析,(1)基本误差 基本误差是指测量系统在规定的标准条件下使用时所产生的误差。所谓标准条件，一般是测试系统在实验室标定刻度时所保持的工作条件，如电源电压220(15)V，温度(205)，湿度小于80等。 基本误差是指测试系统在额定条件下工作时所具有的误差，测试系统的精确度是由基本误差决定的。 (2)附加误差 当使用条件偏离规定的标准条件时，除基本误差外还会产生附加误差。例如，由于温度超过标准引起的温度附加误差以及使用电压的非标准而引起的电源附加误差等。,(二)误差的处理,1.系统误差的消除或减小 2.随机误差的消除或减小 3.粗大误差,1.系统误差的消除或
