檢測技術(shù)概述教學(xué).pptVIP

第一章 檢測技術(shù)概述,一、檢測的基本概念,1、檢測與測量：,測量：,以確定被測對象的屬性和量值為目的的全部操作,檢測技術(shù)：,檢測過程：,測量,+,信號檢出（極為重要）,信息提取、信號轉(zhuǎn)換存儲與傳輸、顯示記錄、分析處理,檢測技術(shù)：,檢測方法、檢測結(jié)構(gòu)、檢測信號處理,2、檢測的分類,被測量值的物理屬性：,電量、非電量,檢測原理（物理的、化學(xué)的、生物學(xué)的）：,檢測方法：,主動和被動、直接與間接、接觸式與非接觸式、 動態(tài)和靜態(tài),電磁法、光學(xué)法、微波法、超聲法、核輻射法、電化學(xué)分析、色譜分析、質(zhì)譜分析等,檢測是意義更為廣泛的測量,- 綜合性技術(shù),3、測量單位,被測量 基準(zhǔn)量,避免混亂 - 國際單位制（SI）：,長度 質(zhì)量 時間 電流 熱力學(xué)溫度 物質(zhì)的量 光量,實物單位-千克標(biāo)準(zhǔn)原器,米,-光在真空中1s時間內(nèi)傳播距離的1/299792485,能量（J）=力 距離,大得多/小得多-詞頭：mm、m、nm（10-9m）； kHz、MHz（106Hz）、GHz（109Hz）,單位,測量：,SI 基本單位：,倍數(shù)（結(jié)果）,SI 組合單位：,七個物理量單位 - 相互獨立,由基本單位導(dǎo)出,=質(zhì)量 加速度 距離,J = kg（m/s2）m = m2kg/s2,能量 - 焦（耳）：長度、質(zhì)量、時間,（m）,（kg）,（s）,（A）,（K）,（mol）,（cd）,（科學(xué)家）,1、產(chǎn)品檢驗和質(zhì)量控制的重要手段,二、檢測技術(shù)的作用與意義,被動檢測,主動檢測（在線檢測）,質(zhì)量控制領(lǐng)域,2、在大型設(shè)備安全經(jīng)濟運行監(jiān)測中得到廣泛應(yīng)用,故障監(jiān)測系統(tǒng),動態(tài)監(jiān)測,保證設(shè)備和人員安全提高經(jīng)濟效益,3、自動化系統(tǒng)中不可缺少的組成部分,生產(chǎn)過程：,“物流”,“信息流”,檢測,獲取信息,分析判斷,自動控制,自動化：,信息獲取、信息轉(zhuǎn)換、信息處理、信息傳送、信息執(zhí)行,4、檢測技術(shù)的完善和發(fā)展推動著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進步,檢測手段水平?jīng)Q定科學(xué)研究的深度和廣度,理論研究成果離不開必要的檢測手段,三、檢測系統(tǒng)構(gòu)成,（信號檢出部分）,（信號變換部分）,（分析處理部分、通信接口及總線）,1、信號檢出部分,傳感器（Sensor）- 檢出功能的器件,信號提取（被測量）、傳輸（信號變換部分）,特點：,1）輸出量為電壓、電流、頻率,2）輸出的電信號一般較微弱：,電壓 - 毫伏級、微伏級；電流 - 毫安級、納安級,3）輸出信號與噪聲混雜在一起 - 傳感器內(nèi)部噪聲 傳感器的信噪比小、輸出信號弱 - 信號淹沒在噪聲中,4）傳感器的輸出特性呈線性或非線性,選擇：測量精度要求、被測量變化范圍、被測對象所處的環(huán)境條件 以及對傳感器體積和整個檢測系統(tǒng)的成本等的限制,電阻、電容、電感,兩種：數(shù)字量、模擬量,5）外界環(huán)境的變化會影響傳感器的輸出特性,檢測系統(tǒng)中形式最多樣、與被測對象關(guān)聯(lián)最密切的部分,2、信號變換部分,檢出信號,適合于分析和處理的信號,信號調(diào)理電路,阻抗變換 - 輸出阻抗很高時；,電壓/電流（V/A）轉(zhuǎn)換 - 需要電流輸出時；,目的：,4）簡化后續(xù)系統(tǒng)的組成,2） 消除或抑制傳感器輸出量中的無用信號,3）提高測量、分析的準(zhǔn)確度,信號放大 - 輸出信號微弱時；,噪聲抑制 - 信號淹沒在噪聲中；,模擬/數(shù)字（A/D）轉(zhuǎn)換 - 需要輸出數(shù)字信號時,1）對傳感器的輸出量變換成易于處理或放大的量,3、分析處理部分,功能：管理不同系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)、狀態(tài)和控制信息的傳輸和交換,不斷注入新內(nèi)容 - 檢測系統(tǒng)的研究中心,通用標(biāo)準(zhǔn)接口 - 不同的系統(tǒng)尤其是不同廠家的產(chǎn)品能夠互聯(lián),4、通信接口與總線部分,計算機系統(tǒng) - 強大問題分析能力、復(fù)雜系統(tǒng)的實時控制,自動化、智能化,USB、 IEEE-488、 RS-232（串行）、并行,總線：傳送數(shù)字信號的公共通道 - 信號線的集合,RS-232C、VXI、Centronics（并行）,（硬件系統(tǒng)）,（規(guī)范、結(jié)構(gòu)形式）,接口 - 分系統(tǒng)和上位機之間/分系統(tǒng)之間交換信息,四、檢測方法,選擇：被測量的性質(zhì)、特點和測量任務(wù)要求,分類：,（1）按測量手續(xù)：直接測量、間接測量,（2）按測量值的獲得方式：偏移法測量、零位法測量、 差分式測量,（3）按傳感器與被測對象是否直接接觸：接觸式測量、 非接觸式測量,（4）根據(jù)對象變化的特點：靜態(tài)測量、動態(tài)測量,1、直接測量與間接測量,直接測量 - 與同類基準(zhǔn)進行簡單的比較以得到被測量,線紋尺 - 物體尺寸、天平 - 物體重量,間接測量 - 被測量無法或不易進行直接測量,自變量,目標(biāo)變量,負(fù)載電阻功率 = 電壓 電流,（直接測量）,2、偏移法與零位法測量,1）偏移法 - 完全從被測量中獲得信號轉(zhuǎn)換所需能量,例：彈簧秤,2）零位法 - 不從信號源獲得能量,作用：,測量原理線性化、 提高靈敏度,結(jié)構(gòu)：對稱結(jié)構(gòu)的兩個傳感器， 被測量反對稱作用在兩個傳感器上,（常見檢測結(jié)構(gòu)形式）,例：天平稱量物體,3、差分式測量,消除干擾的影響,2,4、隨動跟蹤測量,- 基于零位法的測量,例：高精度電子秤、 伺服加速度計、 高精度壓力傳感器,自學(xué)習(xí)能力 - 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模擬某種非線性映射,- 智能化檢測的標(biāo)志之一,5、主動探索與信息反饋型檢測,自適應(yīng)能力,被測對象,通過學(xué)習(xí)不斷調(diào)整連接強度,五、檢測技術(shù)的發(fā)展趨勢,檢測技術(shù),相關(guān)學(xué)科：物理、化學(xué)、數(shù)學(xué)、生物學(xué)、材料科學(xué)等等,新的檢測理論、方法和技術(shù)手段,1、傳感器水平的提高,光纖傳感器、液晶傳感器、壓敏傳感器（以高分子有機材料為敏感元件）,化學(xué)傳感器、 微生物傳感器、 仿生傳感器（代替視覺、嗅覺、味覺和聽覺）以及檢測超高溫、超高壓、超低溫和超高真空等極端參數(shù)的新型傳感器,科學(xué)研究,3）傳感器向著高精度小型化和集成化方向發(fā)展,微電子技術(shù) - 多個同類型傳感器集成在一個芯片或陣列上, 一體化：將傳感器和后續(xù)的處理電路集成一體,例：電荷耦合器件（CCD）- 光敏元陣列,數(shù)碼相機,多功能傳感 - 不同功能的傳