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1.检测技术基础11.检测技术基础1.检测技术基础2测体温你看到了什么？1.检测技术基础31.检测技术基础4电子卡尺1.检测技术基础5检测技术在国民经济中的地位和作用1.检测技术基础6检测技术在国民经济中的地位和作用神舟六号回收过程的：测控技术1.检测技术基础7检测技术在卫星中的应用红外扫描区域人造卫星1.检测技术基础8检测技术在海啸预报中的应用海浪振动检测系统浮标深海地沟1.检测技术基础9四川地震中的生命探测仪及其使用1.检测技术基础10奥运会中的电子报靶提高了射击比赛结果的可靠性1.检测技术基础11检测技术在飞行器中的应用1.检测技术基础12一种典型的自动检测系统（检测系统在发电厂的应用）1.检测技术基础13日常生活中的电冰箱、洗衣机、电饭煲、音像设备、电动自行车、空调器、照相机、电热水器、报警器等家用电器都安装了传感器；1.检测技术基础14检测与环境保护•为保护环境，利用传感器制成的各种环境监测仪器正在发挥着积极的作用。1.检测技术基础15烟道气体检测烟雾报警器1.检测技术基础16汽车与传感器1.检测技术基础17汽车与传感器1.检测技术基础18一部现代化汽车需要90多只传感器进行不同的监测1.检测技术基础19红外接收传感器传感器实例1.检测技术基础20一台复印机需要20多只传感器1.检测技术基础21单能机器人—机械手智能机器人—双脚步行机器人机器人通过传感器实现类似于人的知觉作用。传感器被称为机器人的“电五官”。1.检测技术基础22产品质量检验1.检测技术基础23雷达测速-----车载电子警察1.检测技术基础24航空及航天与传感器•使用传感器进行速度、加速度和飞行距离的测量。飞行的方向，飞行姿态、飞行环境、飞行器本身的状态及内部设备的监控也都要通过传感器进行检测。1.检测技术基础25阿波罗10号飞船就使用了数千个传感器对3295个测量参数进行监测。1.检测技术基础26常娥一号1.检测技术基础27神州6号成功发射1.检测技术基础28在兵器领域中，使用了诸如机械式、压电、电容、电磁、光纤、红外、激光、生物、微波等等传感器，以实现对周围环境的监测与目标定位信息的收集，从而更好的解决了安全、可靠的防卫能力。1.检测技术基础29在民用工业生产中，传感器也起着至关重要的作用。如一座大型炼钢厂就需要2万多台传感器和检测仪表炼铁高炉监控与传动系统1.检测技术基础30大型的石油化工厂需要6千台传感器和检测仪表1.检测技术基础31在医学上，人体的体温、血压、心脑电波及肿瘤等的准确诊断与监控都需要借助各种传感器来完成。1.检测技术基础32远望号舰艇1.检测技术基础33教学内容与要求•掌握检测的基本概念、常见的检测分类方法；1.1检测技术的基本概念1.检测技术基础34第一节检测技术的基本概念一、检测：门捷列也夫：检测是认识自然界的主要手段西门子：检测就是去认识从信息论角度：检测就是信息获取举例：用电压表测量电源电压是否正常、用温度计测量一个病人的体温是多少。1.检测技术基础35检测：检测是人们借助于专门设备，通过一定的技术手段和方法，对被测对象收集信息、取得数量概念的过程。检测过程：信息提取、信号转换、存储、传输、显示记录与分析处理。检测技术：研究如何获取被测参数信息的一门学科，涉及众多学科，随这些学科的发展而发展。1.检测技术基础36检测与测量的关系：–测量：确定被测对象量值；–检测：可能是确定量值，也可以是判定被测参数的“有”或“无”，也可以是一种预报、故障分析；–所以，检测是意义更为广泛的测量。1.检测技术基础37二.检测方法•按检测过程分类1.直接测量：2.间接测量：1.检测技术基础38•直接测量（directmeasurement）：利用测量仪器，直接读取被测量的测量结果。与同类基准进行简单的比较以得到被测量。这种情况下，被测参数就是待测参数。线纹尺----物体尺寸、天平----物体重量电子卡尺1.检测技术基础39•间接测量（indirectmeasurement）：已知被测量与其他几个量有确定的函数关系，可以分别测出其他几个量,再利用函数关系求出被测量。比如：对多个被测量进行测量，经过计算求得被测量。(F=ρgV)负载电阻功率=电压电流自变量目标变量（直接测量）（关系）1.检测技术基础40•根据传感器是否与被测对象接触分类1.接触式测量2.非接触式测量1.检测技术基础411.接触式测量将仪表的敏感元件与被测对象相接触。例如：热电偶、温度表等。多用于静态或运动速度缓慢的物质参数检测。测体温1.检测技术基础42雷达测速——车载电子警察2.非接触式测量非接触式检测法的敏感元件与被测对象之间无机械接触。多用于高速运动或环境恶劣场合检测。例如：红外探测仪、光电传感器等。1.检测技术基础43•按被测对象的变化特点分类1.静态测量：被测量不随时间变化或变化缓慢，测比较稳定的量值。2.动态测量：被测量随时间变化，测变化过程。1.检测技术基础44静态测量1.检测技术基础45对缓慢变化的对象进行测量——静态测量。1.检测技术基础46动态测量1.检测技术基础47便携式仪表可以显示波形的便携式仪表1.检测技术基础48•按获得测量结果的方式分类1.零位式测量（又称补偿式或平衡式）2.偏差式测量3.微差式测量（这三种测量方法在1.3节详述）1.检测技术基础491.2检测仪表的基本概念教学内容与要求•熟悉检测仪表（系统）基本组成、了解检测系统各部分的主要作用；•了解检测仪表的分类；•熟练掌握检测仪表的基本性能；1.检测技术基础501.2检测仪表的基本概念一、检测仪表的定义•检测仪表敏感元件信号变换处理传输显示装置非线性运算注意：任何一个检测仪表必须要有敏感元件和显示装置。检测仪表组成框图1.检测技术基础51•检测系统：由若干个检测仪表实现一个或多个参数测量的系统。一个检测仪表就是一个检测系统，也可以是检测系统中一个环节。检测系统并不都是由检测仪表组成，比如：敏感元件1敏感元件2敏感元件n…….信号变换处理显示装置由若干个敏感元件组成的检测系统框图1.检测技术基础52•检测装置：检测仪表或系统和必需的辅助设备所构成的总体。二、术语敏感元件（sensor）、传感器（transducer）、变送器（transmitter）、被测参数（measured)、待测参数（parametertobemeasured）、直接测量（directmeasurement）、间接测量（indirectmeasurement）1.检测技术基础53对敏感元件的要求：•敏感元件对所测变量的响应足够灵敏•敏感元件不受或少受环境因素的影响敏感元件的输出响应最好是单值的取决于被测输入变量。•敏感元件（sensor）例：铂电阻总之，敏感元件的输出响应与输入变量最好是线性关系。定义：也称为检测元件，能够灵敏地感受被测变量并作出响应的元件。例：铂电阻、弹性膜盒。1.检测技术基础54•传感器（transducer）：能够把特定的被测量信息（如物理量﹑化学量、生物量等）按一定规律转换成某种可用信号输出的器件或装置。•传感器需要满足两点要求：(1)对被测变量一定要敏感；(2)输出响应必须是易于传送的物理量。1.检测技术基础55四层含义：（1）传感器是一种测量器件或装置测速发电机、发电机测速传感器（2）“特定的被测量信息”：非电量发电机是不是传感器？物理量化学量生物量1.检测技术基础56（3）“某种可用信号输出”狭义定义：把外界非电量信息转换成与之有确定对应关系的电量输出的器件或装置。（4）“转换”：传感器、变换器、变送器、换能器、探测器工业测量标准输出信号能量转换所谓“可用信号”，是指便于传输、便于处理的信号。就目前而言，电信号最为满足便于传输、便于处理的要求。目前绝大多数输出是电量形式。传感器功用：一感二传,即感受被测信息,并传送出去。1.检测技术基础57•变送器（transmitter）：•变送器由传感器发展而来，是能输出标准信号的传感器。•标准信号其物理量的形式和数值范围都符合国际标准。如：直流电流4-20mA（Ⅲ型仪表）直流电流0-10mA（Ⅱ型仪表）•注意变送器实际上就是一种传感器1.检测技术基础58•被测参数（measured)：也称被测量，是指用敏感元件直接感受的测量参数。如用铜电阻测温度。•待测参数（parametertobemeasured）：也称待测量，是指需要获取的测量参数。大多数情况下，被测参数就是待测参数。如用铜电阻测温度。1.检测技术基础59三、检测仪表的分类•按被测参数分类温度、压力、流量、物位检测仪表•按被测参数的响应形式分类连续式检测仪表和开关式检测仪表•按使用的能源分类机械式、电式、气式、光式1.检测技术基础60•按是否具有信号远传功能分类就地显示仪表和远传式仪表•按信号的输出形式分类模拟式和数字式•按应用的领域场所分类普通型、隔爆型和本安型1.检测技术基础61•按仪表结构分类–开环结构仪表K1K2K3Kn……yx–闭环结构仪表（平衡变换式仪表）K0KβXyxxsxxf—＋1.检测技术基础62四、检测仪表的基本性能1.测量范围和量程•测量范围：仪表能正常工作（满足准确度要求）的可测的被测量的上限和下限的范围。•上下限：测量范围的最低值和最高值分别叫做“范围下限”和“范围上限”，简称“下限”和“上限”。•量程：上下限值的代数差。例如：测量范围为0～+10N，量程为10N；测量范围为-20～+20℃，量程为40℃；测量范围为-5～+10g，量程为15g；测量范围为100～1000Pa，量程为900Pa；1.检测技术基础632.输入―输出特性–灵敏度–分辨率（分辨力）和閾值（死区、不灵敏区、灵敏限、失灵区）–回差–线性度–漂移（补充）1.检测技术基础64•灵敏度：传感器在稳态下输出增量△Y与引起此变化的输入增量的比值。YSX如，位移传感器，当位移量x为lmm，输出量y为0.2mV时，灵敏度为0.2mV/mm。传感器的灵敏度思考：灵敏度是不是越高越好呢1.检测技术基础65分辨力和阈值yx阈值0minx•分辨力(率)和阈值分辨率（分辨力）：仪表输出能响应和可分辨的最小输入量，也是仪表在规定测量范围内能检测出的被测量的最小变化量△Xmin（有量纲）。当被测量的变化小于分辨力时，传感器对输入量的变化无任何反应。有时也用该值相对满量程输入值的百分数表示（无量纲）。*灵敏度越高，分辨率越好。*灵敏度太高，影响测量范围。1.检测技术基础66模拟仪表的分辨率=最小刻度分格值/2对于数字仪表而言，指示数字的最后一位数字所代表的值就是它的分辨率。当被测量的变化小于分辨率时，仪表的最后一位数字保持不变。•分辨力(率)和阈值1.检测技术基础67阈值：又称为死区、失灵区、灵敏限、灵敏阈、钝感区，是指检测仪表的输入量由零变化到使输出量开始发生可察觉变化的有限区间，在该区间内，灵敏度为0。如图中的值。yx阈值0minx•分辨力(率)和阈值1.检测技术基础68•回差：也称变差（迟滞），是指检测仪表对于同一被测量在其上升和下降时所对应输出值之间的最大误差。该指标反映了传感器的机械部件和结构材料等存在的问题，如轴承摩擦、灰尘积塞、间隙不适当、螺钉松动、元件磨损（或碎裂）以及材料的内部摩擦等。迟滞的大小通常由整个检测范围内的最大迟滞值max与仪表量程之比的百分数表示，即020406080100100806040200xymax迟滞1.5％FS00max100量程变差1.检测技术基础69线性度曲线为检测系统的实际输入输出关系。直线为理论上的输入输出关系，称为拟合直线。线性度表示仪表的输入—输出特性曲线对拟合直线的偏离程度。表示：用非线性误差表示，即实际值与理论值之间的最大绝对误差与仪表量程比的百分数表示，即：mFSY00100量程非线性误差m1.检测技术基础70•漂移：漂移是指系统的被测量不变，而其输出量却发生了不希望有的改变。•漂移包括零点漂移与灵敏度漂移。•特性曲线2相对于特性曲线1既发生了零点漂移又发生了灵敏度漂移。1.检测技术基