檢測技術(shù)-緒論課件

1、檢測技術(shù)與自動(dòng)化儀表課程性質(zhì)：專業(yè)課總學(xué)時(shí)40（32+8）課程教學(xué)目的與基本要求：1、掌握常見傳感器的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、特性、測量電路、應(yīng)用及信號(hào)調(diào)理技術(shù)。2、了解新型傳感器的發(fā)展和應(yīng)用情況以及自動(dòng)檢測系統(tǒng)的組成和基本的設(shè)計(jì)方法。2022/10/711檢測技術(shù)與自動(dòng)化儀表課程性質(zhì)：專業(yè)課2022/10/311考核方式：閉卷考試平時(shí)成績30分（作業(yè)、考勤10分，實(shí)驗(yàn)20分）考試成績70分1、過程控制與自動(dòng)化儀表，潘永湘等編著，機(jī)械工業(yè) 出版社，2007年；2、檢測技術(shù)卜云峰編，機(jī)械工業(yè)出版社，2005年；3、非電量電測技術(shù)（第2版），嚴(yán)鐘豪等編著，機(jī)械工 業(yè)出版社，2001年 參考書：2考核方

2、式：閉卷考試1、過程控制與自動(dòng)化儀表，潘永湘等編著課程概述主要內(nèi)容檢測技術(shù)概述測量概論（誤差理論與數(shù)據(jù)處理）傳感器基本特性應(yīng)變式電感式電容式壓電式磁電式熱電式光電式（光電檢測技術(shù)）半導(dǎo)體（氣敏、濕敏）超聲波紅外輻射數(shù)字式信號(hào)調(diào)理數(shù)據(jù)采集抗干擾技術(shù)等3課程概述主要內(nèi)容檢測技術(shù)概述32022/10/74第一章 緒 論 檢測（Detection）定義： 利用各種物理、化學(xué)效應(yīng)，選擇合適的方法與裝置，將生產(chǎn)、科研、生活等各方面的有關(guān)信息通過檢查與測量的方法，賦予定性或定量結(jié)果的過程稱為檢測技術(shù)。42022/10/34第一章 緒 論 2022/10/75例：曹沖稱象方法：比較法；裝置：船、石頭、小秤；檢

3、查、測量，從而得到：定性、定量的結(jié)果。52022/10/35例：曹沖稱象方法：比較法；裝置：船、石頭1.1 檢測技術(shù)的工程應(yīng)用 檢測技術(shù)是人類認(rèn)識(shí)和改造客觀世界的基礎(chǔ)；檢測技術(shù)的水平，在相當(dāng)程度上影響科學(xué)技術(shù)發(fā)展的速度和深度；先進(jìn)的檢測技術(shù)已成為生產(chǎn)系統(tǒng)不可缺少的組成部分。 661.1 檢測技術(shù)的工程應(yīng)用 檢測技術(shù)是人類1、機(jī)電工程中的應(yīng)用 a)機(jī)械手、機(jī)器人中的傳感器 轉(zhuǎn)動(dòng)/移動(dòng)位置傳感器、力傳感器、視覺傳感器、聽覺傳感器、接近距離傳感器、觸覺傳感器、熱覺傳感器、嗅覺傳感器。 在各種自動(dòng)控制系統(tǒng)中，檢測環(huán)節(jié)起著系統(tǒng)感官的作用，是其重要組成部分。密歇根大學(xué)的機(jī)械手裝配模型廣州中鳴數(shù)碼的機(jī)器狗7

4、71、機(jī)電工程中的應(yīng)用 a)機(jī)械手、機(jī)器人中的傳感器 b) AGV自動(dòng)送貨車 超聲波測距傳感器、判斷建筑物內(nèi)人和物所在位置；紅外線色彩傳感器控制運(yùn)動(dòng)軌跡和AGV小車位置識(shí)別；條形碼傳感器，貨品識(shí)別。香港理工AGV模型88b) AGV自動(dòng)送貨車 超聲波測距傳感器、切削力傳感器，加工噪聲傳感器，超聲波測距傳感器、紅外接近開關(guān)傳感器等。密歇根大學(xué)數(shù)字化工廠9c) 生產(chǎn)加工過程監(jiān)測 9切削力傳感器，密歇根大學(xué)數(shù)字化工廠9c) 生產(chǎn)加工過程監(jiān)測 2、流程工業(yè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控 在電力、冶金、石化、化工等流程工業(yè)中，生產(chǎn)線上設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)關(guān)系到整個(gè)生產(chǎn)線流程。通常建立24小時(shí)在線監(jiān)測系統(tǒng)。 石化企業(yè)輸油管道、

5、儲(chǔ)油罐等壓力容器的破損和泄露檢測。10102、流程工業(yè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控 在電力、冶金、石化、化11檢測技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用在線檢測：零件尺寸、產(chǎn)品缺陷、裝配定位.1111檢測技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用在線檢測：零件尺寸、產(chǎn)品缺陷3、產(chǎn)品質(zhì)量測量 在汽車、機(jī)床等設(shè)備，電機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)等零部件出廠時(shí)，必須對(duì)其性能質(zhì)量進(jìn)行測量和出廠檢驗(yàn)。 圖示為汽車出廠檢驗(yàn)原理框圖，測量參數(shù)包括潤滑油溫度、冷卻水溫度、燃油壓力及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速等。通過對(duì)抽樣汽車的測試，工程師可以了解產(chǎn)品質(zhì)量。汽車扭距測量機(jī)床加工精度測量12123、產(chǎn)品質(zhì)量測量 在汽車、機(jī)床等設(shè)備，電機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)13檢測技術(shù)在汽車中的應(yīng)用日新月異發(fā)動(dòng)機(jī)：向發(fā)

6、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， 對(duì)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 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 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。 底 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 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 身：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 1313檢測技術(shù)在汽車中的應(yīng)用日新月異發(fā)動(dòng)機(jī)：向發(fā)動(dòng)機(jī)的電子控制141414144、樓宇控制與安全防護(hù) 為使

7、建筑物成為安全、健康、舒適、溫馨的生活、工作環(huán)境，并能保證系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和管理的智能化。在樓宇中應(yīng)用了許多檢測技術(shù)，如闖入監(jiān)測、空氣監(jiān)測、溫度監(jiān)測、電梯運(yùn)行狀況。 圖示為某公司樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)。該系統(tǒng)分為：電源管理、安全監(jiān)測、照明控制、空調(diào)控制、停車管理、水/廢水管理和電梯監(jiān)控。煙霧傳感器亮度傳感器紅外人體探測器15154、樓宇控制與安全防護(hù) 為使建筑物成為安全、健5、家庭與辦公自動(dòng)化 在家電產(chǎn)品和辦公自動(dòng)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，人們大量的應(yīng)用了傳感器和檢測技術(shù)來提高產(chǎn)品性能和質(zhì)量。全自動(dòng)洗衣機(jī)中的傳感器：衣物重量傳感器，衣質(zhì)傳感器，水溫傳感器，水質(zhì)傳感器，透光率光傳感器(洗凈度) 液位傳感器，電阻傳感

8、器(衣物烘干檢測)。指紋傳感器透光率傳感器溫濕度傳感器溫度傳感器16165、家庭與辦公自動(dòng)化 在家電產(chǎn)品和辦公自動(dòng)化產(chǎn)品設(shè)17檢測技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用與日俱增 家用電器：數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)：自動(dòng)對(duì)焦-紅外測距傳感器數(shù)字體溫計(jì)：接觸式-熱敏電阻，非接觸式-紅外傳感器自動(dòng)感應(yīng)燈：亮度檢測-光敏電阻空調(diào)、冰箱、電飯煲：溫度檢測-熱敏電阻、熱電偶電話、麥克風(fēng)：話音轉(zhuǎn)換-駐極電容傳感器遙控接收：紅外檢測-光敏二極管、光敏三極管辦公商務(wù)：可視對(duì)講、可視電話：圖像獲取-面陣CCD掃描儀：文檔掃描-線陣CCD紅外傳輸數(shù)據(jù)：紅外檢測-光敏二極管、光敏三極管醫(yī)療衛(wèi)生：電子血壓計(jì)：血壓檢測 - 壓力傳感器血糖測

9、試儀、膽固醇檢測儀 - 離子傳感器1717檢測技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用與日俱增 家用電器：數(shù)碼相機(jī)、6、其他應(yīng)用航天農(nóng)業(yè)交通醫(yī)學(xué)18186、其他應(yīng)用航天農(nóng)業(yè)交通醫(yī)學(xué)1818鼠標(biāo):光電位移傳感器攝象頭:CCD傳感器麥克風(fēng):電容傳聲器聲卡:A/D卡 + D/A卡軟驅(qū):速度,位置伺服7、PC機(jī)中的檢測技術(shù)應(yīng)用1919鼠標(biāo):光電位移傳感器攝象頭:CCD傳感器麥克風(fēng):電容傳聲器聲檢測技術(shù)在軍事上的應(yīng)用美軍研制的未來單兵作戰(zhàn)武器-OICW 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20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)間。

10、20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-OIC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 火箭測控 - 檢測火箭狀況、姿態(tài)、軌跡 檢測技術(shù)在航天領(lǐng)域舉足輕重21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 “阿波羅10”：火箭部分-2077個(gè)傳感器飛船部分-1218個(gè)傳感器，檢測參數(shù)-加速度、溫度、壓力、 振動(dòng)、流量、應(yīng)變、 聲學(xué)、神州飛船：185臺(tái)（套）儀器裝置22“阿波羅10”：火箭部分-2077個(gè)傳感器飛船部分-2022/10/723232022/10/32323檢測技術(shù)在衛(wèi)星中的應(yīng)用紅外掃描區(qū)域人造衛(wèi)星24檢測技術(shù)在衛(wèi)星中的應(yīng)用紅外掃描區(qū)域人造衛(wèi)星2

11、4檢測技術(shù)在海嘯預(yù)報(bào)中的應(yīng)用海浪振動(dòng)檢測系統(tǒng)浮標(biāo)深海地溝25檢測技術(shù)在海嘯預(yù)報(bào)中的應(yīng)用海浪振動(dòng)檢測系統(tǒng)浮標(biāo)深海地溝252022/10/726檢測技術(shù)在飛行器中的應(yīng)用262022/10/326檢測技術(shù)在飛行器中的應(yīng)用26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、涵蓋 吃穿用、農(nóng)輕重、海陸空27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、涵2022/10/728二、工業(yè)檢測技術(shù)涉及的內(nèi)容 ：熱工量：溫度t（ 、K、 ）例：0 等于32 ， 20 等于68 ， 100 等于212 壓力（壓強(qiáng)）p（Pa）、壓差 p 、真空度、流量q（t、m 3 ）、流速v（m/s）、物位、液位h（m）機(jī)

12、械量：直線位移x（m）、角位移、速度、加速度a（ m/s2） 、轉(zhuǎn)速n（r/min）、應(yīng)變 （m/m ）、力矩T（Nm）、振動(dòng)、噪聲、質(zhì)量（重量）m（kg、t）幾何量 長度、厚度、角度、直徑、間距、形狀、粗糙度、 硬度、材料缺陷等282022/10/328二、工業(yè)檢測技術(shù)涉及的內(nèi)容 ：熱工量：2022/10/729工業(yè)檢測涉及的內(nèi)容（續(xù)）物體的性質(zhì)和成分量：空氣的濕度（絕對(duì)、相對(duì)）、氣體的化學(xué)成分、濃度、液體的粘度、濁度、透明度、物體的顏色狀態(tài)量： 工作機(jī)械的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（啟停等）、生產(chǎn)設(shè)備的異常狀態(tài)（超溫、過載、泄漏、變形、磨損、堵塞、斷裂等）電工量（U、I、f、R、Z、E、B 在電工、電子等課

13、程中講授，大多數(shù)不屬于本課程的范圍。）292022/10/329工業(yè)檢測涉及的內(nèi)容（續(xù)）物體的性質(zhì)和成2022/10/730三、自動(dòng)檢測系統(tǒng)的組成 不帶微處理器時(shí) 自動(dòng)檢測技術(shù)系統(tǒng)原理框圖302022/10/330三、自動(dòng)檢測系統(tǒng)的組成 不帶微處理器時(shí)2022/10/731一種典型的自動(dòng)檢測系統(tǒng)（檢測系統(tǒng)在發(fā)電廠的應(yīng)用）312022/10/331一種典型的自動(dòng)檢測系統(tǒng)（檢測系統(tǒng)在發(fā)電2022/10/732傳感器：在本教材中是指一個(gè)能將被測的非電量變換成電量的器件 玻璃溫度計(jì)不屬于本教材所講授的傳感器范圍。322022/10/332傳感器：在本教材中是指一個(gè)能將被測的非2022/10/733 能

14、將溫度轉(zhuǎn)換為電壓的傳感器熱電偶332022/10/333 能將溫度轉(zhuǎn)換為電壓的傳感器熱電2022/10/734目前常用的顯示器有四類：模擬顯示、數(shù)字顯示、圖象顯示及記錄儀等 模擬顯示的特點(diǎn)：直觀342022/10/334目前常用的顯示器有四類：模擬顯示、數(shù)字2022/10/735光柱也屬于模擬顯示光柱顯示的特點(diǎn)：一目了然352022/10/335光柱也屬于模擬顯示光柱顯示的特點(diǎn)：352022/10/736數(shù)字式儀表數(shù)字式儀表的特點(diǎn)： 準(zhǔn)確，但最后一位經(jīng)常跳動(dòng)不止。熱敏電阻362022/10/336數(shù)字式儀表熱敏電阻362022/10/737 LED亮度高、耐振動(dòng)；LCD耗電省、集成度高，但不利

15、于夜間觀察。 LED、LCD的特點(diǎn)：372022/10/337 LED亮度高、耐振動(dòng)；LCD耗2022/10/738 圖像顯示 特點(diǎn)能顯示復(fù)雜的圖形和曲線382022/10/338 圖像顯示 特點(diǎn)32022/10/739 圖像顯示（續(xù)）392022/10/339 圖像顯示（續(xù)）392022/10/740帶RS-232接口的萬用表及圖像顯示特點(diǎn) 能在計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)測量到的波形及數(shù)據(jù)，可隨時(shí)重放，價(jià)格適中。402022/10/340帶RS-232接口的萬用表及圖像顯示特2022/10/741無紙記錄儀 主要用來記錄和存儲(chǔ)被檢測對(duì)象的動(dòng)態(tài)變化過程。412022/10/341無紙記錄儀 主要用來記錄20

16、22/10/742數(shù)據(jù)處理裝置 數(shù)據(jù)處理裝置主要是指計(jì)算機(jī)，將復(fù)雜的系統(tǒng)用到頻譜分析儀。422022/10/342數(shù)據(jù)處理裝置 數(shù)據(jù)處理裝2022/10/743執(zhí)行機(jī)構(gòu)繼電器插座 所謂執(zhí)行機(jī)構(gòu)通常是指各種繼電器，電磁鐵、電磁閥門、電磁調(diào)節(jié)閥、伺服電動(dòng)機(jī)等，它們?cè)陔娐分惺瞧鹜〝唷⒖刂?、調(diào)節(jié)、保護(hù)等作用的電器設(shè)備。432022/10/343執(zhí)行機(jī)構(gòu)繼電器插座 所謂2022/10/744各種繼電器442022/10/344各種繼電器442022/10/745 電磁鐵能產(chǎn)生機(jī)械力 452022/10/345 電磁鐵能產(chǎn)生機(jī)械力 452022/10/746電磁閥門的控制線圈 加上額定電壓后，電磁閥門導(dǎo)通

17、，被控對(duì)象可以是液體或氣體。 電磁閥門 電磁閥門只有通斷兩種狀態(tài)。 流體462022/10/346電磁閥門的控制線圈 2022/10/747電磁調(diào)節(jié)閥 用于控制流量的大小 加上控制信號(hào)，電磁調(diào)節(jié)閥在電動(dòng)機(jī)的控制下，可以逐漸開合472022/10/347電磁調(diào)節(jié)閥 用于控制流量的大小 2022/10/748伺服電動(dòng)機(jī)可以正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、快轉(zhuǎn)、慢轉(zhuǎn)。伺服是使物體的位置、方位、狀態(tài)等輸出被控量能夠跟隨輸入目標(biāo)（或給定值）的任意變化的自動(dòng)控制系統(tǒng)。伺服型雷達(dá)天線482022/10/348伺服電動(dòng)機(jī)可以正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、快轉(zhuǎn)、慢轉(zhuǎn)2022/10/749報(bào)警器報(bào)警燈及喇叭492022/10/349報(bào)警器報(bào)警燈及喇叭

18、492022/10/750四、檢測技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) ： 1.不斷提高檢測系統(tǒng)的測量精度、量程范圍、延長使用壽命、提高可靠性： 502022/10/350四、檢測技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) ： 2022/10/751提高測量精度數(shù)字電壓、歐姆表 將量程切換到2V時(shí)，最小顯示值為1V512022/10/351提高測量精度數(shù)字電壓、歐姆表 2022/10/752提高可靠性承受劇烈振動(dòng)522022/10/352提高可靠性承受劇烈振動(dòng)522022/10/753 2.應(yīng)用新技術(shù)和新的物理效應(yīng)，擴(kuò)大檢測領(lǐng)域月球車532022/10/353 2.應(yīng)用新技術(shù)和新的物理效應(yīng)，2022/10/7542.應(yīng)用新技術(shù)和新的物理效應(yīng)，

19、擴(kuò)大檢測領(lǐng)域（續(xù)） 火星車542022/10/3542.應(yīng)用新技術(shù)和新的物理效應(yīng)，擴(kuò)大檢測2022/10/7552.應(yīng)用新技術(shù)和新的物理效應(yīng)，擴(kuò)大檢測領(lǐng)域（續(xù)）“惠更斯”號(hào)登陸土衛(wèi)六的效果圖土衛(wèi)六表面552022/10/3552.應(yīng)用新技術(shù)和新的物理效應(yīng)，擴(kuò)大檢測2022/10/756 2.應(yīng)用新技術(shù)和新的物理效應(yīng)，擴(kuò)大檢測領(lǐng)域（續(xù)） 安全檢查 3.發(fā)展集成化、功能化的傳感器 562022/10/356 2.應(yīng)用新技術(shù)和新的物理效應(yīng)，2022/10/7574.采用計(jì)算機(jī)技術(shù)，使檢測技術(shù)智能化 面部 識(shí)別技術(shù)572022/10/3574.采用計(jì)算機(jī)技術(shù)，使檢測技術(shù)智能化 2022/10/7584

20、.采用計(jì)算機(jī)技術(shù)，使檢測技術(shù)智能化（續(xù)） 單片機(jī)芯片582022/10/3584.采用計(jì)算機(jī)技術(shù)，使檢測技術(shù)智能化（2022/10/759 5.發(fā)展網(wǎng)絡(luò)化傳感器及檢測系統(tǒng)592022/10/359 5.發(fā)展網(wǎng)絡(luò)化傳感器及檢測系統(tǒng)59思考題： 列出你身邊的檢測技術(shù)應(yīng)用的例子。畫出檢測系統(tǒng)的組成框圖。6060思考題： 列出你身邊的檢測技術(shù)應(yīng)用的例子。6060第2章 測量與誤差2.1 測量的基本概念2.2 測量誤差及分類2.3 測量誤差的分析與處理返回主目錄61第2章 測量與誤差2.1 測量的基本概念返回主目錄6 2.1 測量的基本概念 在工程實(shí)踐和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中提出的檢測任務(wù)是正確及時(shí)地掌握各種信息,

21、 大多數(shù)情況下是要獲取被測對(duì)象信息的大小, 即被測量的大小。這樣，信息采集的主要含義就是測量, 取得測量數(shù)據(jù)。 62 2.1 測量的基本概念在工程實(shí)踐和科學(xué)實(shí) 測量是以確定量值為目的的一系列操作。 所以測量也就是將被測量與同種性質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較, 確定被測量對(duì)標(biāo)準(zhǔn)量的倍數(shù)。2.1.1 測量測量過程就是傳感器從被測對(duì)象獲取被測量的信息, 建立起測量信號(hào), 經(jīng)過變換、傳輸、處理, 從而獲得被測量的量值。 63 測量是以確定量值為目的的一系列操作。 所以測 實(shí)現(xiàn)被測量與標(biāo)準(zhǔn)量比較得出比值的方法, 稱為測量方法。 對(duì)于測量方法, 從不同角度, 有不同的分類方法。2 .1.2測量方法642 .1.2測量方法641.根據(jù)獲得測量值的