检测与传感技术 教学课件 作者 冯柏群 祁和义 (第1章)检测与传感技术基础.ppt

第1章 检测与传感技术基础 1.1 检测技术基础 1.1.1 检测技术的概念与作用 1、概念 检测技术是人们为了对被测对象所包含的信息进行定性了解和定量掌握所采取的一系列技术措施，它是产品检验和质量控制的重要手段。 2、作用 对产品进行质量评价；保证大型设备安全经济运行；对多种参数进行长期动态检测，以便及时发现异常情况，加强故障预防，达到早期诊断的目的，可以避免严重的突发事故，保证设备和人员的安全，提高经济效益；可采用计算机来处理检测信息，进行分析、判断，及时诊断出故障并自动报警或采取相应的对策；也是自动化系统中不可缺少的组成部分。 1.1.2 检测系统的基本组成 一个完整的检测系统或装置通常是由传感器、测量电路和显示记录装置等几部分组成，分别完成信息获取、转换、显示和处理等功能。 1．传感器 传感器是把被测量转换成电化学量的装置。是检测系统最重要的环节。从传感器研究的目的出发，着眼于变换过程的特征，可以将传感器按输入量的性质分为以下两种。 （1）参量型传感器。它的输出量是电阻、电感、电容等无源电参量，相应的有电阻式传感器、电感式传感器、电容式传感器等。 （2）发电型传感器。它的输出是电压或电流，相应的有热电偶传感器、光电传感器、磁电传感器、压电传感器等。 2．测量电路 测量电路的作用是将传感器的输出信号转换成易于传输的电压或电流信号。通常传感器输出信号微弱时，就需要由测量电路加以放大，以满足显示记录装置的要求。 3．显示记录装置 显示记录装置是检测人员和监测系统联系的主要环节，其主要作用是使人们了解被测量的大小或变化的过程。常用的有模拟显示、数字显示和图像显示3种。 模拟显示是利用指针对标尺的相对位置来表示被测量的大小，。 数字显示则直接以十进制数字形式来显示读数，它可以附加打印机，打印记录测量数值；并且易于和计算机连机。 图像显示，如果被测量处于动态变化之中，可以将输出信号送至记录仪，从而描绘出被测量随时间变化的曲线。常用的自动记录仪器有笔式记录仪、光线示波器、磁带记录仪等。 1.1.3 检测技术的发展趋势 科学技术的迅猛发展，为检测技术的现代化创造了条件，主要表现在以下两个方面。 （1）人们研究新原理、新材料和新工艺所取得得的成果，将产生更多品质优良的新型传感器。 （2）检测系统或检测装置目前正迅速地由模拟式、数字式向智能化方向发展。 1.2 测量方法及其分类 1.2.1 概述 测量是在有关理论的指导下，用专门的仪器或设备，通过实验和必要的数据处理，求得被测量的值。 测量方法的正确与否十分重要，必须根据不同测量任务的要求，找出切实可行的测量方法，然后根据测量方法选择合适的测量工具，组成测量装置，进行实际测量。 测量方法的分类多种多样，例如，根据在测量过程中，被测量是否随时间变化，可分为静态测量和动态测量；根据测量手段分类，可分为直接测量、间接测量和组合测量；按测量方式分类，可分为偏差式测量、零位式测量和微差式测量等。 1.2.2 直接测量、间接测量和组合测量 1．直接测量 用按已知标准标定好的测量仪器，对某一未知量直接进行测量，这类测量称为直接测量。 直接测量的优点是测量过程简单且迅速，是工程技术中采用较为广泛的测量方法。 2．间接测量 对几个被测量有确切函数关系的物体物理量进行直接测量，然后通过已知函数关系的公式、曲线或表格，求出该未知量，这类测量称为间接测量。 间接测量方法手段较麻烦，多用在实验室，工程中有时也用。 3．组合测量 在测量中，使各个未知量以不同的组合形式出现，根据直接测量和间接测量所得到的数据，通过解一组联立方程而求出未知量的数值，这类测量称为组合测量，又称联立测量。 组合测量的测量过程比较复杂，但易达到较高的精度，一般适用于科学实验和特殊场合。 1.2.3 偏差式测量法、零位式测量法和微差式测量法 1．偏差式测量法 在测量过程中，用仪表指针相对于刻度线的位移（偏差）来直接表示被测量，这种方法称为偏差式测量法，广泛应用于工程测量。 2．零位式测量法 零位式测量法是在测量过程中，用指零仪表的零位指示来检测测量系统是否处于平衡状态，当测量系