現(xiàn)代檢測技術(shù)基礎(chǔ)

1、現(xiàn)代檢測技術(shù)基礎(chǔ)現(xiàn)代檢測技術(shù)基礎(chǔ)Fundamentals of Modern Test & Measurement Technology 自動(dòng)化儀表研究所自動(dòng)化儀表研究所 李新光李新光21 光電檢測技術(shù)光電檢測技術(shù) 雷玉堂主編，葉聲華主審雷玉堂主編，葉聲華主審 中國計(jì)量出版社（第二版），中國計(jì)量出版社（第二版），2009年年6月月(教材教材)2 光電測試技術(shù)光電測試技術(shù) 浦昭邦浦昭邦 主編主編. 機(jī)械工業(yè)出版社，機(jī)械工業(yè)出版社， 2004年年10月月(重要參考教材重要參考教材)3 過程檢測技術(shù)過程檢測技術(shù) 李新光，張華等編著李新光，張華等編著 機(jī)械工業(yè)出版社，機(jī)械工業(yè)出版社，2004年

2、年10月月4 現(xiàn)代檢測技術(shù)現(xiàn)代檢測技術(shù) 周杏鵬，周杏鵬， 仇國富仇國富 等編著等編著 高等教育出版社，高等教育出版社，2004年年7月月5 光電檢測技術(shù)與應(yīng)用郭培源 付揚(yáng) 編著 北京航空航天大學(xué)出版社6 微弱信號檢測微弱信號檢測高晉占 編著. 清華大學(xué)出版社, 2004年年11月第月第1版版, 2007年年3月第月第3次印刷次印刷.教材與參考教材教材與參考教材3第一章第一章 檢測技術(shù)概述檢測技術(shù)概述一、檢測的作用與意義一、檢測的作用與意義二、檢測的基本概念二、檢測的基本概念三、檢測系統(tǒng)構(gòu)成三、檢測系統(tǒng)構(gòu)成四、檢測方法分類四、檢測方法分類五、檢測儀表分類五、檢測儀表分類 六、六、有關(guān)誤差的幾個(gè)基

3、本概念有關(guān)誤差的幾個(gè)基本概念七、現(xiàn)代檢測技術(shù)發(fā)展趨勢七、現(xiàn)代檢測技術(shù)發(fā)展趨勢4歷史時(shí)代：歷史時(shí)代：手工化手工化機(jī)械化機(jī)械化自動(dòng)化自動(dòng)化信息化信息化生產(chǎn)方式：生產(chǎn)方式：人與簡人與簡單工具單工具動(dòng)力機(jī)動(dòng)力機(jī)與機(jī)械與機(jī)械自動(dòng)測自動(dòng)測量控制量控制智能機(jī)智能機(jī)械裝置械裝置第一章第一章 檢測技術(shù)概述檢測技術(shù)概述一、檢測的地位和作用一、檢測的地位和作用1. 信息化是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然信息化是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然5 人與機(jī)器的機(jī)能對應(yīng)關(guān)系人與機(jī)器的機(jī)能對應(yīng)關(guān)系：一、檢測的地位和作用一、檢測的地位和作用62. 信息流是客觀世界的一個(gè)主流信息流是客觀世界的一個(gè)主流 物料流物料流 能流能流 信息流信息流客觀世界客觀世

4、界一、檢測的地位和作用一、檢測的地位和作用7信息流組成信息流組成信息流信息流獲取傳輸處理控制信息獲取是信息流的一環(huán)信息獲取是信息流的一環(huán)一、檢測的地位和作用一、檢測的地位和作用8 獲取信息獲取信息是儀器科學(xué)的基本任務(wù)是儀器科學(xué)的基本任務(wù) 儀器儀表是信息產(chǎn)業(yè)的儀器儀表是信息產(chǎn)業(yè)的重要組成部分重要組成部分 儀器儀表是信息工業(yè)的儀器儀表是信息工業(yè)的源頭源頭一、檢測的地位和作用一、檢測的地位和作用93 檢測儀器儀表的作用檢測儀器儀表的作用一、檢測的地位和作用一、檢測的地位和作用 工業(yè)生產(chǎn)工業(yè)生產(chǎn) 倍增器倍增器 科學(xué)研究科學(xué)研究 先行官先行官 社社 會會 物化法官物化法官 軍軍 事事 戰(zhàn)斗力戰(zhàn)斗力10一

5、、檢測的地位和作用一、檢測的地位和作用n工業(yè)生產(chǎn)倍增器工業(yè)生產(chǎn)倍增器檢測技術(shù)是帶動(dòng)國民經(jīng)濟(jì)增長的一個(gè)檢測技術(shù)是帶動(dòng)國民經(jīng)濟(jì)增長的一個(gè) 關(guān)鍵領(lǐng)域關(guān)鍵領(lǐng)域在美國：檢測技術(shù)占在美國：檢測技術(shù)占4%，拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長，拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長66%11檢測技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用檢測技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用一、檢測的地位和作用一、檢測的地位和作用在線檢測：零件尺寸、產(chǎn)品缺陷、裝配定位在線檢測：零件尺寸、產(chǎn)品缺陷、裝配定位.122022-6-111313應(yīng)用舉例：應(yīng)用舉例：五機(jī)架冷連軋機(jī)所用檢測儀表五機(jī)架冷連軋機(jī)所用檢測儀表13測厚儀；測厚儀； 413測速儀；測速儀； 1418輥縫儀；輥縫儀； 1920軋制力測軋制力測

6、量儀；量儀；2125壓力測量壓力測量儀；儀； 2629張力測量張力測量儀；儀；30開卷機(jī)；開卷機(jī)； 31卷取機(jī)卷取機(jī)14TRT發(fā)電煤氣清洗減壓閥組脫水器分配器噴吹煤煤粉倉干燥煤粉煤場棄渣場水渣沉淀池水渣裝車干渣罐送鋼廠鐵水鑄鐵機(jī)成品庫鐵水罐返礦槽下篩分槽下稱重料車或皮帶返回?zé)Y(jié)廠雜礦倉焦炭倉燒結(jié)礦倉塊礦倉助燃風(fēng)機(jī)燃?xì)饪諝鈸Q熱器熱風(fēng)爐煙氣預(yù)熱器煤氣預(yù)熱器富氧站風(fēng)機(jī)煙囪燒結(jié)廠鐵礦焦炭溶劑制氧廠高爐噴煤渣口出鐵口風(fēng)口重力除塵梅山生產(chǎn)過程煉鐵15一、檢測技術(shù)的作用和地位一、檢測技術(shù)的作用和地位檢測技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用檢測技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用離線檢測：零件參數(shù)、離線檢測：零件參數(shù)、 尺寸與形位公

7、差、尺寸與形位公差、 品質(zhì)參數(shù)品質(zhì)參數(shù)作作 用：現(xiàn)代工程裝備中，用：現(xiàn)代工程裝備中， 檢測環(huán)節(jié)的成本約占檢測環(huán)節(jié)的成本約占 5070%16檢測技術(shù)在汽車中的應(yīng)用日新月異檢測技術(shù)在汽車中的應(yīng)用日新月異一、檢測技術(shù)的作用和地位一、檢測技術(shù)的作用和地位發(fā)動(dòng)機(jī)：發(fā)動(dòng)機(jī)：向發(fā)動(dòng)機(jī)的電子控制單元（向發(fā)動(dòng)機(jī)的電子控制單元（ECU）提供發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀況信息，）提供發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀況信息， 對發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀況進(jìn)行精確控制對發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀況進(jìn)行精確控制 溫度、壓力、位置、轉(zhuǎn)速、流量、氣體濃度和爆震傳感器等溫度、壓力、位置、轉(zhuǎn)速、流量、氣體濃度和爆震傳感器等 汽車傳感器：汽車電子控制系統(tǒng)的信息源，關(guān)鍵部件，核心技術(shù)內(nèi)容汽

8、車傳感器：汽車電子控制系統(tǒng)的信息源，關(guān)鍵部件，核心技術(shù)內(nèi)容 普通轎車：約安裝幾十到近百只傳感器，普通轎車：約安裝幾十到近百只傳感器， 豪華轎車：傳感器數(shù)量可多達(dá)二百余只。豪華轎車：傳感器數(shù)量可多達(dá)二百余只。 底底 盤：盤：控制變速器系統(tǒng)、懸架系統(tǒng)、動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動(dòng)防抱死系統(tǒng)等控制變速器系統(tǒng)、懸架系統(tǒng)、動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動(dòng)防抱死系統(tǒng)等 車速、踏板、加速度、節(jié)氣門、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、水溫、油溫車速、踏板、加速度、節(jié)氣門、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、水溫、油溫 車車 身：身：提高汽車的安全性、可靠性和舒適性等提高汽車的安全性、可靠性和舒適性等 溫度、濕度、風(fēng)量、日照、加速度、車速、測距、圖象等溫度、濕度、風(fēng)量、日照、加速

9、度、車速、測距、圖象等 1718檢測技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用與日俱增檢測技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用與日俱增一、檢測技術(shù)的作用和地位一、檢測技術(shù)的作用和地位 家用電器：家用電器：數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)：自動(dòng)對焦數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)：自動(dòng)對焦-紅外測距傳感器紅外測距傳感器數(shù)字體溫計(jì)：接觸式數(shù)字體溫計(jì)：接觸式-熱敏電阻，非接觸式熱敏電阻，非接觸式-紅外傳感器紅外傳感器自動(dòng)感應(yīng)燈：亮度檢測自動(dòng)感應(yīng)燈：亮度檢測-光敏電阻光敏電阻空調(diào)、冰箱、電飯煲：溫度檢測空調(diào)、冰箱、電飯煲：溫度檢測-熱敏電阻、熱電偶熱敏電阻、熱電偶電話、麥克風(fēng)：話音轉(zhuǎn)換電話、麥克風(fēng)：話音轉(zhuǎn)換-駐極電容傳感器駐極電容傳感器遙控接收：紅外檢測遙控

10、接收：紅外檢測-光敏二極管、光敏三極管光敏二極管、光敏三極管辦公商務(wù)：辦公商務(wù)：可視對講、可視電話：圖像獲取可視對講、可視電話：圖像獲取-面陣面陣CCDCCD掃描儀：文檔掃描掃描儀：文檔掃描-線陣線陣CCDCCD紅外傳輸數(shù)據(jù)：紅外檢測紅外傳輸數(shù)據(jù)：紅外檢測-光敏二極管、光敏三極管光敏二極管、光敏三極管醫(yī)療衛(wèi)生：醫(yī)療衛(wèi)生：電子血壓計(jì)：血壓檢測電子血壓計(jì)：血壓檢測 - - 壓力傳感器壓力傳感器血糖測試儀、膽固醇檢測儀血糖測試儀、膽固醇檢測儀 - - 離子傳感器離子傳感器19一、檢測技術(shù)的作用和地位一、檢測技術(shù)的作用和地位n科學(xué)研究的先行官科學(xué)研究的先行官 諾貝爾獎(jiǎng)獲得者諾貝爾獎(jiǎng)獲得者R. R. E

11、rnst說說“現(xiàn)代科學(xué)的進(jìn)現(xiàn)代科學(xué)的進(jìn)步越來越依靠尖端儀器的發(fā)展步越來越依靠尖端儀器的發(fā)展” 俄國化學(xué)家門捷列夫指出俄國化學(xué)家門捷列夫指出“科學(xué)是從測量開始科學(xué)是從測量開始的的” 近近80年來，與科學(xué)儀器密切相關(guān)的諾貝爾獎(jiǎng)獲得年來，與科學(xué)儀器密切相關(guān)的諾貝爾獎(jiǎng)獲得者達(dá)者達(dá)38人人20一、檢測技術(shù)的作用和地位一、檢測技術(shù)的作用和地位n軍事戰(zhàn)斗力軍事戰(zhàn)斗力 1991年海灣戰(zhàn)爭年海灣戰(zhàn)爭 精確制導(dǎo)炸彈和導(dǎo)彈占精確制導(dǎo)炸彈和導(dǎo)彈占8% 2003年伊拉克戰(zhàn)爭年伊拉克戰(zhàn)爭 90% 1994年美國防部建立自動(dòng)測試系統(tǒng)執(zhí)行局年美國防部建立自動(dòng)測試系統(tǒng)執(zhí)行局立體作戰(zhàn)立體作戰(zhàn)21一、檢測技術(shù)的作用和地位一、檢測技

12、術(shù)的作用和地位檢測技術(shù)在軍事上的應(yīng)用檢測技術(shù)在軍事上的應(yīng)用美軍研制的未來單兵作戰(zhàn)武器美軍研制的未來單兵作戰(zhàn)武器-OICW 夜視瞄準(zhǔn)機(jī)系統(tǒng)：非冷卻紅外傳感器技術(shù)夜視瞄準(zhǔn)機(jī)系統(tǒng)：非冷卻紅外傳感器技術(shù)激光測距儀：可精確的定位目標(biāo)。在發(fā)射激光測距儀：可精確的定位目標(biāo)。在發(fā)射2020毫米高爆彈時(shí)，激光測距儀可毫米高爆彈時(shí)，激光測距儀可將目標(biāo)的距離信息自動(dòng)傳輸至高爆彈的爆炸引信，以便精確的設(shè)定引爆時(shí)將目標(biāo)的距離信息自動(dòng)傳輸至高爆彈的爆炸引信，以便精確的設(shè)定引爆時(shí)間。間。22美國國家導(dǎo)彈防御計(jì)劃美國國家導(dǎo)彈防御計(jì)劃-NMD一、檢測技術(shù)的作用和地位一、檢測技術(shù)的作用和地位檢測技術(shù)在國防領(lǐng)域的應(yīng)用檢測技術(shù)在國防

13、領(lǐng)域的應(yīng)用1.地基攔截器地基攔截器2.早期預(yù)警系統(tǒng)早期預(yù)警系統(tǒng)3.前沿部署前沿部署(如雷達(dá)）如雷達(dá)）4.管理與控制系統(tǒng)管理與控制系統(tǒng)5. 衛(wèi)星紅外線監(jiān)測系統(tǒng)衛(wèi)星紅外線監(jiān)測系統(tǒng) 監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng): 探測和發(fā)現(xiàn)探測和發(fā)現(xiàn)敵人導(dǎo)彈的發(fā)射并追蹤敵人導(dǎo)彈的發(fā)射并追蹤導(dǎo)彈的飛行軌道；導(dǎo)彈的飛行軌道； 攔截器：能識別真假攔截器：能識別真假彈頭，敵友方彈頭，敵友方23檢測技術(shù)在航天領(lǐng)域舉足輕重檢測技術(shù)在航天領(lǐng)域舉足輕重一、檢測技術(shù)的作用和地位一、檢測技術(shù)的作用和地位飛行器測控飛行器測控 - 檢測飛行器姿態(tài)、發(fā)電機(jī)工況，控制與操縱檢測飛行器姿態(tài)、發(fā)電機(jī)工況，控制與操縱 火箭測控火箭測控 - 檢測火箭狀況、姿態(tài)、

14、軌跡檢測火箭狀況、姿態(tài)、軌跡 24一、檢測技術(shù)的作用和地位一、檢測技術(shù)的作用和地位“阿波羅阿波羅10”：火箭部分火箭部分-2077個(gè)傳感器個(gè)傳感器飛船部分飛船部分-1218個(gè)傳感器，個(gè)傳感器，檢測參數(shù)檢測參數(shù)-加速度、溫度、壓力、加速度、溫度、壓力、 振動(dòng)、流量、應(yīng)變、振動(dòng)、流量、應(yīng)變、 聲學(xué)、聲學(xué)、神州飛船：神州飛船：185臺（套）儀器裝置臺（套）儀器裝置25一、檢測技術(shù)的作用和地位一、檢測技術(shù)的作用和地位n“物化法官物化法官” 檢查產(chǎn)品質(zhì)量檢查產(chǎn)品質(zhì)量 監(jiān)測環(huán)境污染監(jiān)測環(huán)境污染 識別指紋假鈔識別指紋假鈔 查服違禁藥物查服違禁藥物 偵破刑事案件偵破刑事案件26一、檢測技術(shù)的作用和地位一、檢測

15、技術(shù)的作用和地位教學(xué)實(shí)驗(yàn)、氣象預(yù)報(bào)、大地測教學(xué)實(shí)驗(yàn)、氣象預(yù)報(bào)、大地測繪、災(zāi)情預(yù)報(bào)、交通指揮、繪、災(zāi)情預(yù)報(bào)、交通指揮、涵蓋涵蓋 吃穿用、農(nóng)輕重、海陸空吃穿用、農(nóng)輕重、海陸空27定義定義：被測信息被測信息：傳感器、檢測儀器、檢測裝置、檢測系統(tǒng)傳感器、檢測儀器、檢測裝置、檢測系統(tǒng)全部操作全部操作：檢測過程：檢測過程：確定被測對象的確定被測對象的屬性屬性和和量值量值為目的的全部操作為目的的全部操作二、檢測的基本概念二、檢測的基本概念信號采集、信號處理、信號顯示、信號輸出信號采集、信號處理、信號顯示、信號輸出物理量（光、電、力、熱、磁、聲、物理量（光、電、力、熱、磁、聲、）被測對象被測對象： 宇宙萬物（

16、固液氣體、動(dòng)物、植物、天體宇宙萬物（固液氣體、動(dòng)物、植物、天體 ）檢測器具：檢測器具：化學(xué)量（化學(xué)量（PH、成份、成份）生物量（酶、葡萄糖、生物量（酶、葡萄糖、） 28例：空調(diào)機(jī)測量控制室溫例：空調(diào)機(jī)測量控制室溫二、檢測的基本概念二、檢測的基本概念空氣空氣被測對象被測對象：被測信息被測信息：檢測器具檢測器具：操作過程操作過程：室內(nèi)空氣室內(nèi)空氣溫度溫度溫度傳感器溫度傳感器 - 熱電阻、熱電偶熱電阻、熱電偶 熱敏電阻熱敏電阻 電信號電信號 處理處理 顯示顯示空調(diào)機(jī)空調(diào)機(jī)29三、檢測系統(tǒng)的構(gòu)成三、檢測系統(tǒng)的構(gòu)成接接口口總總線線存儲存儲顯示顯示分析分析監(jiān)控監(jiān)控判斷判斷決策決策一般構(gòu)成：一般構(gòu)成：信號檢

17、出信號檢出信號檢出信號檢出信號檢出信號檢出信號轉(zhuǎn)換信號轉(zhuǎn)換信號轉(zhuǎn)換信號轉(zhuǎn)換信號轉(zhuǎn)換信號轉(zhuǎn)換處理顯示處理顯示處理顯示處理顯示處理顯示處理顯示信號檢出：信號檢出：功能功能 - 將被測信號的轉(zhuǎn)換為電信號的變化（將被測信號的轉(zhuǎn)換為電信號的變化（detection）器件器件 - 傳感器（傳感器（sensor, transducer）信號轉(zhuǎn)換：信號轉(zhuǎn)換：功能功能 - 將傳感器的輸出信號轉(zhuǎn)換為便于處理的形式（將傳感器的輸出信號轉(zhuǎn)換為便于處理的形式（conversion）器件器件 - 信號調(diào)理電路（信號調(diào)理電路（signal conditioning circuit）處理顯示：處理顯示：功能功能 - 分析（分

18、析（analysis）、處理（）、處理（processing）、顯示（）、顯示（display）通訊接口通訊接口/總線接口總線接口(RS232、RS485、GPIB、PCI、 ) 其它環(huán)節(jié)：其它環(huán)節(jié)：存儲、監(jiān)控、決策存儲、監(jiān)控、決策 30檢測系統(tǒng)構(gòu)成力力位移位移 速度速度 加速度加速度 壓力壓力流量流量溫度溫度電阻式電阻式電容式電容式電感式電感式 壓電式壓電式熱電式熱電式 光電式光電式磁電式磁電式電橋電橋 放大器放大器濾波器濾波器調(diào)制器調(diào)制器解調(diào)器解調(diào)器運(yùn)算器運(yùn)算器 阻抗變換器阻抗變換器 筆式記錄儀筆式記錄儀光線示波器光線示波器 磁帶記錄儀磁帶記錄儀 電子示波器電子示波器 半導(dǎo)體存儲器半導(dǎo)體存

19、儲器 顯示器顯示器 磁卡磁卡 數(shù)據(jù)處理器數(shù)據(jù)處理器 頻譜分析儀頻譜分析儀 FFT 實(shí)時(shí)信號分析儀實(shí)時(shí)信號分析儀 電子計(jì)算機(jī)電子計(jì)算機(jī) 被測對象被測對象 傳感器傳感器 中間變換中間變換測量裝置測量裝置 顯示及顯示及 記錄裝置記錄裝置 實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理裝置處理裝置 激發(fā)裝置激發(fā)裝置 31四、檢測方法分類n1. 直接測量直接測量 （絕對測量、相對測量）（絕對測量、相對測量） 間接測量間接測量n2. 開環(huán)測量與閉環(huán)測量開環(huán)測量與閉環(huán)測量n3. 偏差法、零位法、微差法偏差法、零位法、微差法32四、檢測方法分類n1、直接測量與間接測量 直接測量：直接將直接測量：直接將被測量被測量與與標(biāo)準(zhǔn)量標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比

20、較進(jìn)行比較標(biāo)準(zhǔn)量標(biāo)準(zhǔn)量標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量單位（如米尺、光柵尺、標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量單位（如米尺、光柵尺、激光、激光、） 絕對測量絕對測量定值標(biāo)準(zhǔn)量（如某一固定尺寸）定值標(biāo)準(zhǔn)量（如某一固定尺寸） 相對測量相對測量33四、檢測方法分類四、檢測方法分類- 絕對測量：絕對測量：采用儀器、設(shè)備、手段測量被測量，直接得到測量值采用儀器、設(shè)備、手段測量被測量，直接得到測量值測量結(jié)果：測量結(jié)果：20.1 mm- 相對測量：相對測量：將被測量直接與基準(zhǔn)量比較，得到偏差值將被測量直接與基準(zhǔn)量比較，得到偏差值特點(diǎn)：特點(diǎn)：簡單、直觀、明了；簡單、直觀、明了； 測量精度不高測量精度不高基準(zhǔn)量：基準(zhǔn)量：20.00 mm測量值：測量值：+0.0

21、8 mm結(jié)結(jié) 果：果：20.08 mm特點(diǎn)：特點(diǎn)：精度高；復(fù)雜、成本高、要求高精度高；復(fù)雜、成本高、要求高34四、檢測方法分類 間接測量間接測量如測導(dǎo)線的導(dǎo)電率如測導(dǎo)線的導(dǎo)電率：測量與被測量有一定函數(shù)關(guān)系的參量，被測量測量與被測量有一定函數(shù)關(guān)系的參量，被測量由計(jì)算獲得由計(jì)算獲得Rdl2435四、檢測方法分類n2、開環(huán)測量與閉環(huán)測量、開環(huán)測量與閉環(huán)測量開環(huán)測量：開環(huán)測量：反饋測量：反饋測量：特點(diǎn)特點(diǎn)：簡單、直觀、明了；：簡單、直觀、明了； 測量精度不高測量精度不高特點(diǎn)特點(diǎn)：精度高；復(fù)雜、成本高、要求高：精度高；復(fù)雜、成本高、要求高傳感器傳感器輸入量輸入量x輸出量輸出量y傳感器傳感器輸入量輸入量x

22、輸出量輸出量y放大放大反饋傳感器反饋傳感器36四、檢測方法分類n3、偏差法、零位法和微差法、偏差法、零位法和微差法偏差法：偏差法：零位法：零位法：利用測量儀表的指針相對于刻度的偏差位移直接表示測量的數(shù)值利用測量儀表的指針相對于刻度的偏差位移直接表示測量的數(shù)值利用指零機(jī)構(gòu)的作用，使用被測量和已知標(biāo)準(zhǔn)量兩者達(dá)到平衡，利用指零機(jī)構(gòu)的作用，使用被測量和已知標(biāo)準(zhǔn)量兩者達(dá)到平衡，根據(jù)指零機(jī)構(gòu)示值為零來確定被測量等于標(biāo)準(zhǔn)量值根據(jù)指零機(jī)構(gòu)示值為零來確定被測量等于標(biāo)準(zhǔn)量值微差法：微差法：偏差法和零位法的結(jié)合偏差法和零位法的結(jié)合測量被測量余數(shù)測量被測量余數(shù)被測量值與標(biāo)準(zhǔn)量大體平衡被測量值與標(biāo)準(zhǔn)量大體平衡37 五

23、檢測儀表分類檢測儀表分類 隨著科技和生產(chǎn)的迅速發(fā)展，檢測系統(tǒng)(儀表)的種類不斷增加，對其分類方法也很多，工程上常用的幾種分類法如下所述。 1 1、按被測參量分類、按被測參量分類2 、按被測參量的檢測轉(zhuǎn)換方法分類、按被測參量的檢測轉(zhuǎn)換方法分類3、按使用性質(zhì)分類、按使用性質(zhì)分類 常見的被測參量可分為以下幾類：38 1、按被測參量分類、按被測參量分類(1)、電工量 電壓、電流、電功率、電阻、電容、頻率、磁場強(qiáng)度、磁通密度等；(2)、熱工量 溫度、熱量、比熱、熱流、熱分布，壓力、壓差、真空度，流量、流速，物位、液位、界面等；(3)、機(jī)械量 位移、形狀，力、應(yīng)力、力矩，重量、質(zhì)量，轉(zhuǎn)速、線速度，振動(dòng)、加

24、速度、噪聲等；(4)、物性和成分量 氣體成分、液體成分、固體成分、酸堿度、鹽度、濃度、粘度、粒度、密度、比重等；(5)、光學(xué)量 光強(qiáng)、光通量、光照度、輻射能量等； (6)、狀態(tài)量 顏色、透明度、磨損量、裂紋、缺陷、泄漏、表面質(zhì)量等。39 嚴(yán)格地說，狀態(tài)量范圍更廣，但是有些狀態(tài)量由于習(xí)慣已分別歸入熱工量、機(jī)械量、成分量中，因此，在這里不再重復(fù)列出。40 2 、按被測參量的檢測轉(zhuǎn)換方法分類、按被測參量的檢測轉(zhuǎn)換方法分類被測參量通常是非電物理或化學(xué)成分量，通常需用某種傳感器把被測參量轉(zhuǎn)換成電量，以便于作后續(xù)處理。被測量轉(zhuǎn)換成電量的方法很多，最主要的有下列幾類提供:(1)、電磁轉(zhuǎn)換 電阻式、應(yīng)變式、壓

25、阻式、熱阻式、電感式、互感式(差動(dòng)變壓器)、電容式、阻抗式(電渦流式)、磁電式、熱電式、壓電式、霍爾式、振頻式、感應(yīng)同步器、磁柵；(2)、光電轉(zhuǎn)換 光電式、激光式、紅外式、光柵、光導(dǎo)纖維式；(3)、其它能/電轉(zhuǎn)換 聲/電轉(zhuǎn)換（超聲波式）、輻射能/電轉(zhuǎn)換（X射線式、射線式、r射線式）、化學(xué)能/電轉(zhuǎn)換（各種電化學(xué)轉(zhuǎn)換）。413 3、按使用性質(zhì)分類、按使用性質(zhì)分類 檢測儀表按使用性質(zhì)通常可分為標(biāo)準(zhǔn)表、實(shí)驗(yàn)室表和工業(yè)用表等三種?！皹?biāo)準(zhǔn)表”顧名思義是各級計(jì)量部門專門用于精確計(jì)量、校準(zhǔn)送檢樣品和樣機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)儀表。標(biāo)準(zhǔn)表必須高于被測樣品、樣機(jī)所標(biāo)稱的精度等級；而其本身又根據(jù)量值傳遞的規(guī)定，必須經(jīng)過更高一級法定

26、計(jì)量部門的定期檢定、校準(zhǔn)，由更高精度等級的標(biāo)準(zhǔn)表檢定之，并出具該標(biāo)準(zhǔn)表重新核定的合格證書，方可依法使用。42 “實(shí)驗(yàn)室表”，多用于各類實(shí)驗(yàn)室中，它的使用環(huán)境條件較好，故往往無特殊的防水、防塵措施。對于溫度、相對濕度、機(jī)械振動(dòng)等的允許范圍也較小。這類檢測儀表與系統(tǒng)的精度等級雖較工業(yè)用表為高，但使用條件要求較嚴(yán)，只適于實(shí)驗(yàn)室條件下讀數(shù)、不適于遠(yuǎn)距離觀察及遠(yuǎn)傳信號等。 “工業(yè)用表”是長期安裝使用于實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場上的檢測儀表與檢測系統(tǒng)。這類儀表與系統(tǒng)為數(shù)最多，根據(jù)安裝地點(diǎn)的不同，又有現(xiàn)場安裝及控制室安裝之分。前者應(yīng)有可靠的防護(hù)，43能抵御惡劣的環(huán)境條件，其顯示也應(yīng)醒目。工業(yè)用表的精度一般不很高，但要

27、求能長期連續(xù)工作，并具有足夠的可靠性。在某些場合下使用。還必須保證不因儀表引起事故，如在易燃、易爆環(huán)境條件下使用時(shí)，各種檢測儀表都應(yīng)有很好的防爆性能。 此外，按檢測系統(tǒng)的顯示方式可分為指示式(主要是指針式)顯示，數(shù)字式顯示，屏幕式顯示等幾類。其余還有分成模擬式、數(shù)字式、智能型(以CPU為核心，具有常規(guī)數(shù)字系統(tǒng)所沒有的性能)等等。44六、有關(guān)誤差的幾個(gè)基本概念n儀表指示裝置所顯示的被測值稱為示值示值，它是被測真值的反應(yīng)。n實(shí)際中常將用適當(dāng)精度的儀表測出的或者用特定的方法確定的約定真值約定真值代替真實(shí)。n例如：用國家標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量機(jī)構(gòu)標(biāo)定過的標(biāo)準(zhǔn)儀表進(jìn)行測量，其測量值既可作為約定真值。45絕對誤差n示值

28、與公認(rèn)的約定真值之差成為絕對誤差絕對誤差n絕對誤差 = 示值 約定真值n絕對誤差簡稱為誤差誤差。n誤差為正時(shí)，示值偏大，反之偏小。46相對誤差和引用誤差n絕對誤差與約定真值之比成為相對誤差相對誤差。 相對誤差 =n如果用量程取代約定真值，得到引用誤差引用誤差。 引用誤差 =%100約定真值絕對誤差%100量程絕對誤差47最大引用誤差n考慮整個(gè)量程范圍內(nèi)的最大絕對誤差與量程的比值，則得到最大引用誤差最大引用誤差。最大引用誤差 =n最大引用誤差與儀表的具體示值無關(guān)，可以更好地說明儀表測量的準(zhǔn)確程度。它是儀表基本誤差的主要形式，是儀表的主要性能指標(biāo)之一。%100量程差量程范圍內(nèi)最大絕對誤48允許誤差

29、n儀表出廠時(shí)要規(guī)定引用誤差的允許值，稱為允許誤差允許誤差。n如將允許誤差記為Q，最大引用誤差記為Qmax，那么Q和Qmax在大小上應(yīng)該滿足什么關(guān)系?Qmax Q49基本誤差和附加誤差n任何測量都是與環(huán)境條件相關(guān)的，這些條件包括環(huán)境溫度、相對濕度、電源電壓和安裝方式等多方面的因素。n儀表嚴(yán)格按照規(guī)定的環(huán)境條件（即參比工作條件）工作時(shí)，此時(shí)獲得的誤差稱為基本誤差基本誤差；如果在非參比工作條件進(jìn)行測量，還會產(chǎn)生額外的誤差成為附加誤差附加誤差。n誤差=基本誤差+附加誤差50七、現(xiàn)代檢測技術(shù)發(fā)展趨勢七、現(xiàn)代檢測技術(shù)發(fā)展趨勢n不斷拓展測量范圍和精度不斷拓展測量范圍和精度n重視非接觸式檢測技術(shù)重視非接觸式檢

30、測技術(shù)n不斷向智能化、微型化、網(wǎng)路化方不斷向智能化、微型化、網(wǎng)路化方向發(fā)展向發(fā)展n軟測量技術(shù)軟測量技術(shù)51 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對檢測儀器和檢測系統(tǒng)的性能要求，尤其是精度、測量范圍、可靠性指標(biāo)要求愈來愈高。以溫度為例，為滿足某些科研實(shí)驗(yàn)的需求，不僅要求研制測溫下限接近絕對零度-273.15、且測溫范圍盡可能達(dá)到15 K(約-258)的高精度超低溫檢測儀表；同時(shí)，某些場合需連續(xù)測量液態(tài)金屬的溫度或長時(shí)間連續(xù)測量25003000的高溫介質(zhì)溫度。目前雖然已能研制和生產(chǎn)最高上限超過2800的熱電偶，但測溫范圍一旦超過2500，其準(zhǔn)確度將下降，而且極易氧化從而嚴(yán)重影響其使用壽命與可靠性；因此，尋找能長時(shí)

31、間連續(xù)準(zhǔn)確檢測上限超過2000被測介質(zhì)溫度的新方法、1 1、不斷拓展測量范圍，努力提高檢測精度和可靠性、不斷拓展測量范圍，努力提高檢測精度和可靠性52 新材料和研制（尤其是適合低成本大批量生產(chǎn)）出相應(yīng)的測溫傳感器是各國科技工作者的許多年來一直努力試圖解決的課題。目前，非接觸式輻射型溫度檢測儀表測溫上限原理上最高可達(dá)100000以上，但與聚核反應(yīng)優(yōu)化控制理想溫度相比還相差3個(gè)數(shù)量級，這就說明超高溫檢測的需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于當(dāng)前溫度檢測所能達(dá)到的技術(shù)水平。僅在十余年前，如果在長度、位移檢測中僅存在幾絲（米）的測量誤差，則一定會被大家認(rèn)為這是高精度測量；但隨著近幾年許多國家大力開展微機(jī)電系統(tǒng)、超精細(xì)加工等高

32、技術(shù)研究，“微米（米）、納米（米）技術(shù)”很快成了人們熟知的詞匯，這就意味著科技的發(fā)展迫切需要有達(dá)到納米級、甚至更高精度檢測技術(shù)和檢測系統(tǒng)。 53 目前，除了超高溫、超低溫度檢測仍有待突破外，諸如混相流量檢測、脈動(dòng)流量檢測，微差壓(幾十個(gè)帕)、超高壓檢測，高溫高壓下物質(zhì)成分檢測，分子量檢測，高精度(0.02以上)、大噸位重量檢測等都是需要盡早攻克的檢測課題。 54 各行各業(yè)隨著自動(dòng)化程度不斷提高，其高效率的生產(chǎn)更依賴于各種檢測、控制設(shè)備的安全可靠。努力研制在復(fù)雜和惡劣測量環(huán)境下能滿足用戶所需精度要求且能長期穩(wěn)定工作的各種高可靠性檢測儀器和檢測系統(tǒng)將是檢測技術(shù)的一個(gè)長期方向。對于航天、航空和武備系統(tǒng)等特殊用途的檢測儀器的可靠性要求更高。例如，在衛(wèi)星上安裝的檢測儀器，不僅要求體積小、重量輕，而且既要能耐高溫，又要能在極低溫和強(qiáng)輻射的環(huán)境下長期穩(wěn)定工作，因此，所有檢測儀器都應(yīng)有極高的可靠性和盡可能長的使用壽命。 55 鑒于傳感器與信號調(diào)理電路分開，微弱的傳感器信號在通過電纜傳輸?shù)倪^程中容易受到各種電磁干擾信號的影響；以及各種傳感器輸出信號形式眾多，而使檢測儀器與傳感器的接口電路無法統(tǒng)一和標(biāo)準(zhǔn)化，實(shí)施起來頗為不便。隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，采用貼片封裝方式、體積大大縮小的通用和專用集成電路愈來愈普遍；因此，目前已有不少傳感器實(shí)現(xiàn)了敏感元