第1章-檢測(cè)技術(shù)與檢測(cè)系統(tǒng)概述課件

第一章檢測(cè)技術(shù)與檢測(cè)系統(tǒng)概述第一章主要內(nèi)容：1.1檢測(cè)技術(shù)的基本概念1.2檢測(cè)技術(shù)的作用與地位1.3檢測(cè)系統(tǒng)及其構(gòu)成1.4檢測(cè)方法分類(lèi)1.5現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)主要內(nèi)容：1.1檢測(cè)技術(shù)的基本概念檢測(cè)技術(shù)：也稱(chēng)測(cè)試技術(shù)，是具有試驗(yàn)性質(zhì)的測(cè)量，它包含測(cè)量和試驗(yàn)兩個(gè)內(nèi)容。1.1檢測(cè)技術(shù)的基本概念檢測(cè)技術(shù)：也稱(chēng)測(cè)試技術(shù)，是具有試驗(yàn)性質(zhì)的測(cè)量，它包含測(cè)量和試全部操作：被測(cè)量:被測(cè)對(duì)象的屬性量值一個(gè)完整的檢測(cè)過(guò)程包括信息的提取、信號(hào)的轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)與傳輸、信號(hào)的顯示記錄、信號(hào)處理和分析。物理量（光、電、力、熱、磁、聲、…）被測(cè)對(duì)象：宇宙萬(wàn)物（固液氣體、動(dòng)物、植物、天體……）化學(xué)量（PH、成份…）生物量（酶、葡萄糖、…）……全部操作：被測(cè)量:一個(gè)完整的檢測(cè)過(guò)程包括信息的提取、信號(hào)的轉(zhuǎn)測(cè)量：也就是將被測(cè)量與同種性質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較,確定被測(cè)量對(duì)標(biāo)準(zhǔn)量的倍數(shù)的過(guò)程。它可由下式表示:

式中：

x——被測(cè)量；

q——標(biāo)準(zhǔn)量，即測(cè)量單位；

n——比值（純數(shù)）

比值和單位結(jié)合在一起稱(chēng)為量值?；颍?/p>

確定某人的身高測(cè)量：也就是將被測(cè)量與同種性質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較,確定被測(cè)量物理量名稱(chēng)?單位名稱(chēng)?單位符號(hào)?長(zhǎng)度?米?m?質(zhì)量?千克（公斤）?kg?時(shí)間?秒?s?電流?安【培】?A?熱力學(xué)溫度?開(kāi)【爾文】K?發(fā)光強(qiáng)度?坎【德拉】?cd?物質(zhì)的量?摩【爾】?mol

國(guó)際單位制（SI）的基本單位SI導(dǎo)出單位是由SI基本單位按定義式導(dǎo)出的。物理量名稱(chēng)?單位名稱(chēng)?單位符號(hào)?長(zhǎng)度?米?m?質(zhì)量?千克（公試驗(yàn)：是通過(guò)某種人為的方法，把被測(cè)對(duì)象所包含的某種信息，通過(guò)專(zhuān)門(mén)的裝置，人為地把它激發(fā)出來(lái)并加以測(cè)量。

例二、汽車(chē)乘坐舒適性的臺(tái)架試驗(yàn)

試驗(yàn)：是通過(guò)某種人為的方法，把被測(cè)對(duì)象所包含的某種信息，通過(guò)檢測(cè)技術(shù)研究的主要內(nèi)容：1.1檢測(cè)技術(shù)的基本概念1、發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用新的測(cè)量原理，從事相應(yīng)傳感器的開(kāi)發(fā)研究；2、選擇合適的測(cè)量原理，確定測(cè)量方法；電測(cè)法和非電測(cè)法、直接測(cè)量與間接測(cè)量、絕對(duì)測(cè)量與相對(duì)測(cè)量、開(kāi)環(huán)測(cè)量與閉環(huán)測(cè)量等。3、設(shè)計(jì)或選用各類(lèi)裝置組成測(cè)試系統(tǒng)；4、測(cè)量數(shù)據(jù)的分析處理，得出符合客觀實(shí)際的結(jié)論。檢測(cè)技術(shù)研究的主要內(nèi)容：1.1檢測(cè)技術(shù)的基本概念1、發(fā)現(xiàn)和測(cè)量原理：實(shí)現(xiàn)測(cè)量所依據(jù)的物理、化學(xué)、生物等現(xiàn)象及有關(guān)定律的總體。測(cè)量方法：是指測(cè)量原理確定后，根據(jù)測(cè)量任務(wù)的具體要求所采用的不同策略。測(cè)試系統(tǒng)：包含對(duì)被測(cè)量進(jìn)行檢出、變換、傳輸、分析、處理、判斷和顯示等不同功能環(huán)節(jié)所構(gòu)成的一個(gè)總體。

簡(jiǎn)單的測(cè)試系統(tǒng)可以只有一個(gè)模塊，如玻璃管溫度計(jì)。它直接將被溫度變化轉(zhuǎn)化液面示值。測(cè)量原理：實(shí)現(xiàn)測(cè)量所依據(jù)的物理、化學(xué)、生物等現(xiàn)象及有關(guān)定律1.2檢測(cè)技術(shù)的作用與地位

檢測(cè)技術(shù)是應(yīng)人類(lèi)文明生活的需求而產(chǎn)生，起著人類(lèi)的感官的作用。1、檢測(cè)技術(shù)的出現(xiàn)是人類(lèi)社會(huì)發(fā)展的必然……社會(huì)發(fā)展歷程：手工化機(jī)械化自動(dòng)化信息化對(duì)應(yīng)生產(chǎn)方式：人與簡(jiǎn)單工具動(dòng)力機(jī)與機(jī)械自動(dòng)測(cè)量控制智能機(jī)電裝置1.2檢測(cè)技術(shù)的作用與地位檢測(cè)技術(shù)是應(yīng)人類(lèi)文明生活的需2.檢測(cè)技術(shù)是科學(xué)研究的耳目和先行官基礎(chǔ)科學(xué)尖端技術(shù)體積：大---上千光年的宇宙小---10-3cm的粒子時(shí)間：長(zhǎng)---數(shù)十億年天體演化短---10-24s的瞬間反應(yīng)溫度：高---104~108°C的高溫低---0.01K的超低溫磁場(chǎng)：強(qiáng)---25T的超強(qiáng)磁場(chǎng)弱---10-11T的超弱磁場(chǎng)科學(xué)僅僅是在人們懂得了測(cè)量才開(kāi)始的。

——門(mén)捷列夫結(jié)論：檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)科學(xué)/高新技術(shù)進(jìn)步2.檢測(cè)技術(shù)是科學(xué)研究的耳目和先行官基礎(chǔ)科學(xué)體積：大---

1991年海灣戰(zhàn)爭(zhēng)精確制導(dǎo)炸彈和導(dǎo)彈占8%2003年伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)90%“阿波羅10”：火箭部分---2077個(gè)傳感器飛船部分---1218個(gè)傳感器航天測(cè)控網(wǎng)是完成運(yùn)載火箭、航天器跟蹤測(cè)軌、遙測(cè)信號(hào)接收與處理、遙控信號(hào)發(fā)送任務(wù)的綜合電子系統(tǒng)。在軍事上，儀器儀表是“戰(zhàn)斗力”。儀器儀表的測(cè)量控制精度決定了武器系統(tǒng)的打擊精度，儀器儀表的測(cè)試速度、診斷能力決定了武器的反應(yīng)能力。現(xiàn)代武器裝備幾乎都配備相關(guān)的測(cè)量控制儀器儀表。神州5號(hào)：185套科學(xué)儀器1991年海灣戰(zhàn)爭(zhēng)精確制導(dǎo)炸彈和導(dǎo)彈占8%“阿波羅10在電力、冶金、石油、化工等流程工業(yè)中，生產(chǎn)線上設(shè)備的運(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(cè)系統(tǒng)。

基于設(shè)備的檢查和檢測(cè)，通過(guò)計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)，掌握和評(píng)估設(shè)備狀態(tài)、預(yù)測(cè)故障。4.檢測(cè)技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用4.1工業(yè)過(guò)程監(jiān)測(cè)

在電力、冶金、石油、化工等流程工業(yè)中，生產(chǎn)線上設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)

在產(chǎn)品出廠時(shí)，必須對(duì)其性能質(zhì)量進(jìn)行測(cè)量和出廠檢驗(yàn)。

圖示為汽車(chē)出廠檢驗(yàn)原理框圖，測(cè)量參數(shù)包括潤(rùn)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(guò)對(duì)抽樣汽車(chē)的測(cè)試，工程師可以了解產(chǎn)品質(zhì)量。汽車(chē)扭距測(cè)量4.檢測(cè)技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用4.2產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)

在產(chǎn)品出廠時(shí)，必須對(duì)其性能質(zhì)量進(jìn)行測(cè)量和出廠檢驗(yàn)。5、檢測(cè)技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用與日俱增在家電產(chǎn)品和辦公自動(dòng)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，大量的應(yīng)用了傳感器和測(cè)試技術(shù)來(lái)提高產(chǎn)品性能和質(zhì)量。

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(cè)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(cè)---光敏電阻空調(diào)、冰箱、電飯煲：溫度檢測(cè)---熱敏電阻、熱電偶電話(huà)、麥克風(fēng)：話(huà)音轉(zhuǎn)換---駐極電容傳感器遙控接收：紅外檢測(cè)---光敏二極管、光敏三極管辦公商務(wù)：可視對(duì)講、可視電話(huà)：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(cè)---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(cè)---壓力傳感器血糖測(cè)試儀、膽固醇檢測(cè)儀---離子傳感器5、檢測(cè)技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用與日俱增在家電產(chǎn)品和辦公自動(dòng)化

檢測(cè)技術(shù)廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究、航空航天、交通運(yùn)輸、醫(yī)療衛(wèi)生及日常生活的每一個(gè)領(lǐng)域，是人類(lèi)科學(xué)地認(rèn)知客觀世界必不可少的手段，起著人的感官的作用。1.2檢測(cè)技術(shù)的作用與地位

檢測(cè)技術(shù)廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究、航空航天、交通1.3檢測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)成

檢測(cè)過(guò)程：一個(gè)完整的檢測(cè)過(guò)程一般包括信息的提取、信號(hào)的轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)與傳輸、信號(hào)的顯示記錄和信號(hào)的分析處理。

檢測(cè)系統(tǒng)：包含對(duì)被測(cè)量進(jìn)行檢出、變換、傳輸、分析、處理、判斷和顯示等不同功能環(huán)節(jié)所構(gòu)成的一個(gè)總體。1.3檢測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)成檢測(cè)過(guò)程：一個(gè)完整的檢測(cè)過(guò)程一般包信息提取信號(hào)轉(zhuǎn)換顯示和處理（信號(hào)檢出部分）（分析處理部分）傳輸

檢測(cè)系統(tǒng)的一般構(gòu)成信息提取信號(hào)轉(zhuǎn)換顯示和處理（信號(hào)檢出部分）（分析處理部分）1.3.1信號(hào)檢出部分傳感器（Sensor）----具有檢出功能的器件，能把被測(cè)信息按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成某種可用信號(hào)輸出的器件或裝置。作用：負(fù)責(zé)把被測(cè)量作為信號(hào)提取出來(lái)并傳輸?shù)叫盘?hào)變換部分。敏感元件(sensingelement)：直接感受被測(cè)量，并輸出與被測(cè)量成確定關(guān)系的某一物理量的元件；轉(zhuǎn)換元件(transductionelement)：將敏感元件的輸出轉(zhuǎn)換成電路參量。

傳感器的組成：1.3.1信號(hào)檢出部分傳感器（Sensor）----具有氣體壓力傳感器氣體壓力傳感器傳感器輸出信號(hào)的特點(diǎn)：（1）輸出量為電壓、電流、頻率的變化（2）輸出的電信號(hào)一般較微弱：電壓----毫伏級(jí)、微伏級(jí)；電流----毫安級(jí)、納安級(jí)電阻、電容、電感

兩種：數(shù)字量、模擬量（3）輸出信號(hào)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(hào)弱----信號(hào)淹沒(méi)在噪聲中；（4）傳感器的輸出特性呈線性或非線性；（5）外界環(huán)境的變化會(huì)影響傳感器的輸出特性；傳感器輸出信號(hào)的特點(diǎn)：（1）輸出量為電壓、電流、頻率的變化傳感器的選擇：根據(jù)測(cè)量精度要求、被測(cè)量變化范圍、被測(cè)對(duì)象所處的環(huán)境條件以及對(duì)傳感器體積和整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)的成本等因素來(lái)選擇。檢出部分是檢測(cè)系統(tǒng)中形式最多樣、與被測(cè)對(duì)象關(guān)聯(lián)最密切的部分。傳感器的選擇：檢出部分是檢測(cè)系統(tǒng)中形式最多樣、與被測(cè)對(duì)象1.3.2信號(hào)變換部分信號(hào)調(diào)理電路類(lèi)型：阻抗變換----輸出阻抗很高時(shí)；電壓/電流（V/A）轉(zhuǎn)換----需要電流輸出時(shí)；目的：4）簡(jiǎn)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(wú)用信號(hào);3）提高測(cè)量、分析的準(zhǔn)確度;信號(hào)放大----輸出信號(hào)微弱時(shí)；噪聲抑制----信號(hào)淹沒(méi)在噪聲中；模擬/數(shù)字（A/D）轉(zhuǎn)換----需要輸出數(shù)字信號(hào)時(shí)。1）將傳感器的輸出量變換成易于處理或放大的量;檢出信號(hào)適合于分析和處理的信號(hào)作用：1.3.2信號(hào)變換部分信號(hào)調(diào)理電路類(lèi)型：阻抗變換---不斷注入新內(nèi)容----現(xiàn)代檢測(cè)理論要解決的問(wèn)題計(jì)算機(jī)系統(tǒng)----強(qiáng)大問(wèn)題分析能力、復(fù)雜系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制真正實(shí)現(xiàn)檢測(cè)的自動(dòng)化、智能化1.3.3分析處理部分功能：管理不同系統(tǒng)或模塊之間的數(shù)據(jù)、狀態(tài)和控制信息的傳輸和交換；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)USB、RS-232（串行）總線：傳送數(shù)字信號(hào)的公共通道，是各種信號(hào)線的集合。RS-232C、VXI、PXI、GPIB總線標(biāo)準(zhǔn)（技術(shù)規(guī)范）更多的是指一種規(guī)范、一種結(jié)構(gòu)形式，接口多指完成通信的硬件系統(tǒng)。接口---分系統(tǒng)和上位機(jī)之間或分系統(tǒng)之間交換信息的硬件系統(tǒng)；1.3.4通信接口與總線部分（硬件系統(tǒng)）不斷注入新內(nèi)容----現(xiàn)代檢測(cè)理論要解決的問(wèn)題計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1.4測(cè)量方法的分類(lèi)

選擇：被測(cè)量的性質(zhì)、特點(diǎn)和測(cè)量任務(wù)要求分類(lèi)：（1）按測(cè)量手續(xù)：直接測(cè)量、間接測(cè)量（2）按測(cè)量值的獲得方式：偏差法測(cè)量、零位法測(cè)量、微差法測(cè)量（3）按測(cè)量結(jié)果的性質(zhì)：絕對(duì)測(cè)量和相對(duì)測(cè)量（4）根據(jù)對(duì)象變化的特點(diǎn)：靜態(tài)測(cè)量、動(dòng)態(tài)測(cè)量（5）測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)成：開(kāi)環(huán)測(cè)量、反饋測(cè)量1.4測(cè)量方法的分類(lèi)選擇：被測(cè)量的性質(zhì)、特點(diǎn)和測(cè)量任務(wù)（關(guān)系）

直接測(cè)量----與同類(lèi)基準(zhǔn)進(jìn)行簡(jiǎn)單的比較以得到被測(cè)量線紋尺----物體尺寸、天平----物體重量

間接測(cè)量----被測(cè)量無(wú)法或不易進(jìn)行直接測(cè)量自變量目標(biāo)變量負(fù)載電阻功率=電壓電流（直接測(cè)量）1.4.1直接測(cè)量與間接測(cè)量比較：直接測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量過(guò)程簡(jiǎn)單而快速，缺點(diǎn)是測(cè)量精度一般不是很高。間接測(cè)量比較復(fù)雜，花費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)，但其測(cè)量精度一般要比直接測(cè)量高。（關(guān)系）直接測(cè)量----與同類(lèi)基準(zhǔn)進(jìn)行簡(jiǎn)單的比較以得到偏移法：零位法：利用測(cè)量?jī)x表的指針相對(duì)于刻度的偏差位移直接表示測(cè)量的數(shù)值。利用指零機(jī)構(gòu)的作用，使用被測(cè)量和已知標(biāo)準(zhǔn)量?jī)烧哌_(dá)到平衡，根據(jù)指零機(jī)構(gòu)示值為零來(lái)確定被測(cè)量等于標(biāo)準(zhǔn)量值。微差法：

它是將被測(cè)量與已知的標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較得到差值后，再用偏差法測(cè)得該差值。用不平衡電橋測(cè)量電阻就是用微差法測(cè)量的例子。偏差法和零位法的結(jié)合被測(cè)量與標(biāo)準(zhǔn)量的余數(shù)被測(cè)量大值與標(biāo)準(zhǔn)量大體平衡1.4.2偏移法、零位法、微差法測(cè)量偏移法：零位法：利用測(cè)量?jī)x表的指針相對(duì)于刻度的偏差位移直接表偏移法非平衡電橋微差法測(cè)電阻偏移法非平衡電橋微差法測(cè)電阻

用偏移法測(cè)量過(guò)程簡(jiǎn)單、迅速，但測(cè)量結(jié)果的精度較低。

零位法測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)是可以獲得比較高的測(cè)量精度，但測(cè)量過(guò)程長(zhǎng)而且復(fù)雜，所以不適用于測(cè)量快速變化的信號(hào)。

反應(yīng)快、測(cè)量精度高是微差法測(cè)量的主要優(yōu)點(diǎn)，特別適用于在線控制參數(shù)的測(cè)量。比較：用偏移法測(cè)量過(guò)程簡(jiǎn)單、迅速，但測(cè)量結(jié)果的精度較低。零位法絕對(duì)測(cè)量：采用儀器、設(shè)備、手段測(cè)量被測(cè)量，直接得到測(cè)量值測(cè)量結(jié)果：20.1mm相對(duì)測(cè)量：將被測(cè)量直接與基準(zhǔn)量比較，得到偏差值特點(diǎn)：簡(jiǎn)單、直觀、明了；測(cè)量精度不高基準(zhǔn)量：20.00mm測(cè)量值：+0.08mm結(jié)果：20.08mm特點(diǎn)：精度高、復(fù)雜、成本高、要求高1.4.3絕對(duì)測(cè)量與相對(duì)測(cè)量絕對(duì)測(cè)量：采用儀器、設(shè)備、手段測(cè)量被測(cè)量，直接得到測(cè)量值測(cè)量開(kāi)環(huán)測(cè)量：反饋測(cè)量：基于零位法的測(cè)量，強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)負(fù)反饋的作用特點(diǎn)：簡(jiǎn)單、直觀、明了；測(cè)量精度不高特點(diǎn)：精度高；復(fù)雜、成本高、要求高測(cè)試系統(tǒng)輸入量x輸出量y傳感器輸入量x輸出量y放大反饋傳感器1.4.4開(kāi)環(huán)測(cè)量與反饋測(cè)量開(kāi)環(huán)測(cè)量：反饋測(cè)量：基于零位法的測(cè)量，強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)負(fù)反饋的作用特力平衡式荷重測(cè)量系統(tǒng)力平衡式荷重測(cè)量系統(tǒng)原理：對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)的兩個(gè)傳感器，被測(cè)量反對(duì)稱(chēng)作用在兩個(gè)傳感器上，干擾量則以同樣方式作用在兩傳感器上。

作用：測(cè)量原理線性化提高靈敏度（常見(jiàn)的檢測(cè)結(jié)構(gòu)形式）消除干擾的影響1.4.5差分式測(cè)量差分結(jié)構(gòu)原理：對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)的兩個(gè)傳感器，被測(cè)量反對(duì)稱(chēng)作用在兩個(gè)傳感器上，1.5現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

提高檢測(cè)系統(tǒng)的分辨率、精度、穩(wěn)定性和可靠性；微型計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)與傳感器技術(shù)相結(jié)合可以構(gòu)成新一代的智能化自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，具有自校準(zhǔn)、自診斷、自動(dòng)量程切換能力；利用新技術(shù)新原理研制新型傳感器，以組成新型的自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)和填補(bǔ)自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的空白，如納米技術(shù)、超導(dǎo)技術(shù)、仿生技術(shù)等。精密化、智能化、虛擬化、網(wǎng)絡(luò)化、微型化1.5現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)提高檢測(cè)系統(tǒng)的分辨率、虛擬測(cè)試系統(tǒng)：基于PC機(jī)的自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)?！败浖磧x器”的概念逐漸得到認(rèn)同和采用，獲得實(shí)時(shí)的原始數(shù)據(jù)后，利用軟件來(lái)設(shè)計(jì)自己的用戶(hù)界面并自定義測(cè)量任務(wù)，獲得所需的測(cè)量結(jié)果。網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試系統(tǒng)：通過(guò)嵌入式TCP/IP協(xié)議軟件，使智能化儀器成為網(wǎng)絡(luò)中的獨(dú)立節(jié)點(diǎn)，在局域網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下對(duì)分布于網(wǎng)絡(luò)各端口的數(shù)據(jù)或信息在任何時(shí)間任何地點(diǎn)均能加以采集的測(cè)量系統(tǒng)。1.5現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

虛擬測(cè)試系統(tǒng)：基于PC機(jī)的自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)。“軟件即儀器”的第1章-檢測(cè)技術(shù)與檢測(cè)系統(tǒng)概述課件第1章-檢測(cè)技術(shù)與檢測(cè)系統(tǒng)概述課件本章結(jié)束語(yǔ)：通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，希望同學(xué)們能做到：（1）掌握測(cè)試技術(shù)的基本概念；（2）掌握各種常見(jiàn)物理量的檢測(cè)原理和方法；（3）掌握測(cè)試系統(tǒng)的特性，具有測(cè)試系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)能力；（4）具有測(cè)試數(shù)據(jù)處理和誤差計(jì)算能力。

第1章-檢測(cè)技術(shù)與檢測(cè)系統(tǒng)概述課件第一章檢測(cè)技術(shù)與檢測(cè)系統(tǒng)概述第一章主要內(nèi)容：1.1檢測(cè)技術(shù)的基本概念1.2檢測(cè)技術(shù)的作用與地位1.3檢測(cè)系統(tǒng)及其構(gòu)成1.4檢測(cè)方法分類(lèi)1.5現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)主要內(nèi)容：1.1檢測(cè)技術(shù)的基本概念檢測(cè)技術(shù)：也稱(chēng)測(cè)試技術(shù)，是具有試驗(yàn)性質(zhì)的測(cè)量，它包含測(cè)量和試驗(yàn)兩個(gè)內(nèi)容。1.1檢測(cè)技術(shù)的基本概念檢測(cè)技術(shù)：也稱(chēng)測(cè)試技術(shù)，是具有試驗(yàn)性質(zhì)的測(cè)量，它包含測(cè)量和試全部操作：被測(cè)量:被測(cè)對(duì)象的屬性量值一個(gè)完整的檢測(cè)過(guò)程包括信息的提取、信號(hào)的轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)與傳輸、信號(hào)的顯示記錄、信號(hào)處理和分析。物理量（光、電、力、熱、磁、聲、…）被測(cè)對(duì)象：宇宙萬(wàn)物（固液氣體、動(dòng)物、植物、天體……）化學(xué)量（PH、成份…）生物量（酶、葡萄糖、…）……全部操作：被測(cè)量:一個(gè)完整的檢測(cè)過(guò)程包括信息的提取、信號(hào)的轉(zhuǎn)測(cè)量：也就是將被測(cè)量與同種性質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較,確定被測(cè)量對(duì)標(biāo)準(zhǔn)量的倍數(shù)的過(guò)程。它可由下式表示:

式中：

x——被測(cè)量；

q——標(biāo)準(zhǔn)量，即測(cè)量單位；

n——比值（純數(shù)）

比值和單位結(jié)合在一起稱(chēng)為量值。或：

確定某人的身高測(cè)量：也就是將被測(cè)量與同種性質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較,確定被測(cè)量物理量名稱(chēng)?單位名稱(chēng)?單位符號(hào)?長(zhǎng)度?米?m?質(zhì)量?千克（公斤）?kg?時(shí)間?秒?s?電流?安【培】?A?熱力學(xué)溫度?開(kāi)【爾文】K?發(fā)光強(qiáng)度?坎【德拉】?cd?物質(zhì)的量?摩【爾】?mol

國(guó)際單位制（SI）的基本單位SI導(dǎo)出單位是由SI基本單位按定義式導(dǎo)出的。物理量名稱(chēng)?單位名稱(chēng)?單位符號(hào)?長(zhǎng)度?米?m?質(zhì)量?千克（公試驗(yàn)：是通過(guò)某種人為的方法，把被測(cè)對(duì)象所包含的某種信息，通過(guò)專(zhuān)門(mén)的裝置，人為地把它激發(fā)出來(lái)并加以測(cè)量。

例二、汽車(chē)乘坐舒適性的臺(tái)架試驗(yàn)

試驗(yàn)：是通過(guò)某種人為的方法，把被測(cè)對(duì)象所包含的某種信息，通過(guò)檢測(cè)技術(shù)研究的主要內(nèi)容：1.1檢測(cè)技術(shù)的基本概念1、發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用新的測(cè)量原理，從事相應(yīng)傳感器的開(kāi)發(fā)研究；2、選擇合適的測(cè)量原理，確定測(cè)量方法；電測(cè)法和非電測(cè)法、直接測(cè)量與間接測(cè)量、絕對(duì)測(cè)量與相對(duì)測(cè)量、開(kāi)環(huán)測(cè)量與閉環(huán)測(cè)量等。3、設(shè)計(jì)或選用各類(lèi)裝置組成測(cè)試系統(tǒng)；4、測(cè)量數(shù)據(jù)的分析處理，得出符合客觀實(shí)際的結(jié)論。檢測(cè)技術(shù)研究的主要內(nèi)容：1.1檢測(cè)技術(shù)的基本概念1、發(fā)現(xiàn)和測(cè)量原理：實(shí)現(xiàn)測(cè)量所依據(jù)的物理、化學(xué)、生物等現(xiàn)象及有關(guān)定律的總體。測(cè)量方法：是指測(cè)量原理確定后，根據(jù)測(cè)量任務(wù)的具體要求所采用的不同策略。測(cè)試系統(tǒng)：包含對(duì)被測(cè)量進(jìn)行檢出、變換、傳輸、分析、處理、判斷和顯示等不同功能環(huán)節(jié)所構(gòu)成的一個(gè)總體。

簡(jiǎn)單的測(cè)試系統(tǒng)可以只有一個(gè)模塊，如玻璃管溫度計(jì)。它直接將被溫度變化轉(zhuǎn)化液面示值。測(cè)量原理：實(shí)現(xiàn)測(cè)量所依據(jù)的物理、化學(xué)、生物等現(xiàn)象及有關(guān)定律1.2檢測(cè)技術(shù)的作用與地位

檢測(cè)技術(shù)是應(yīng)人類(lèi)文明生活的需求而產(chǎn)生，起著人類(lèi)的感官的作用。1、檢測(cè)技術(shù)的出現(xiàn)是人類(lèi)社會(huì)發(fā)展的必然……社會(huì)發(fā)展歷程：手工化機(jī)械化自動(dòng)化信息化對(duì)應(yīng)生產(chǎn)方式：人與簡(jiǎn)單工具動(dòng)力機(jī)與機(jī)械自動(dòng)測(cè)量控制智能機(jī)電裝置1.2檢測(cè)技術(shù)的作用與地位檢測(cè)技術(shù)是應(yīng)人類(lèi)文明生活的需2.檢測(cè)技術(shù)是科學(xué)研究的耳目和先行官基礎(chǔ)科學(xué)尖端技術(shù)體積：大---上千光年的宇宙小---10-3cm的粒子時(shí)間：長(zhǎng)---數(shù)十億年天體演化短---10-24s的瞬間反應(yīng)溫度：高---104~108°C的高溫低---0.01K的超低溫磁場(chǎng)：強(qiáng)---25T的超強(qiáng)磁場(chǎng)弱---10-11T的超弱磁場(chǎng)科學(xué)僅僅是在人們懂得了測(cè)量才開(kāi)始的。

——門(mén)捷列夫結(jié)論：檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)科學(xué)/高新技術(shù)進(jìn)步2.檢測(cè)技術(shù)是科學(xué)研究的耳目和先行官基礎(chǔ)科學(xué)體積：大---

1991年海灣戰(zhàn)爭(zhēng)精確制導(dǎo)炸彈和導(dǎo)彈占8%2003年伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)90%“阿波羅10”：火箭部分---2077個(gè)傳感器飛船部分---1218個(gè)傳感器航天測(cè)控網(wǎng)是完成運(yùn)載火箭、航天器跟蹤測(cè)軌、遙測(cè)信號(hào)接收與處理、遙控信號(hào)發(fā)送任務(wù)的綜合電子系統(tǒng)。在軍事上，儀器儀表是“戰(zhàn)斗力”。儀器儀表的測(cè)量控制精度決定了武器系統(tǒng)的打擊精度，儀器儀表的測(cè)試速度、診斷能力決定了武器的反應(yīng)能力?，F(xiàn)代武器裝備幾乎都配備相關(guān)的測(cè)量控制儀器儀表。神州5號(hào)：185套科學(xué)儀器1991年海灣戰(zhàn)爭(zhēng)精確制導(dǎo)炸彈和導(dǎo)彈占8%“阿波羅10在電力、冶金、石油、化工等流程工業(yè)中，生產(chǎn)線上設(shè)備的運(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(cè)系統(tǒng)。

基于設(shè)備的檢查和檢測(cè)，通過(guò)計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)，掌握和評(píng)估設(shè)備狀態(tài)、預(yù)測(cè)故障。4.檢測(cè)技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用4.1工業(yè)過(guò)程監(jiān)測(cè)

在電力、冶金、石油、化工等流程工業(yè)中，生產(chǎn)線上設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)

在產(chǎn)品出廠時(shí)，必須對(duì)其性能質(zhì)量進(jìn)行測(cè)量和出廠檢驗(yàn)。

圖示為汽車(chē)出廠檢驗(yàn)原理框圖，測(cè)量參數(shù)包括潤(rùn)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(guò)對(duì)抽樣汽車(chē)的測(cè)試，工程師可以了解產(chǎn)品質(zhì)量。汽車(chē)扭距測(cè)量4.檢測(cè)技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用4.2產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)

在產(chǎn)品出廠時(shí)，必須對(duì)其性能質(zhì)量進(jìn)行測(cè)量和出廠檢驗(yàn)。5、檢測(cè)技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用與日俱增在家電產(chǎn)品和辦公自動(dòng)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，大量的應(yīng)用了傳感器和測(cè)試技術(shù)來(lái)提高產(chǎn)品性能和質(zhì)量。

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(cè)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(cè)---光敏電阻空調(diào)、冰箱、電飯煲：溫度檢測(cè)---熱敏電阻、熱電偶電話(huà)、麥克風(fēng)：話(huà)音轉(zhuǎn)換---駐極電容傳感器遙控接收：紅外檢測(cè)---光敏二極管、光敏三極管辦公商務(wù)：可視對(duì)講、可視電話(huà)：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(cè)---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(cè)---壓力傳感器血糖測(cè)試儀、膽固醇檢測(cè)儀---離子傳感器5、檢測(cè)技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用與日俱增在家電產(chǎn)品和辦公自動(dòng)化

檢測(cè)技術(shù)廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究、航空航天、交通運(yùn)輸、醫(yī)療衛(wèi)生及日常生活的每一個(gè)領(lǐng)域，是人類(lèi)科學(xué)地認(rèn)知客觀世界必不可少的手段，起著人的感官的作用。1.2檢測(cè)技術(shù)的作用與地位

檢測(cè)技術(shù)廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究、航空航天、交通1.3檢測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)成

檢測(cè)過(guò)程：一個(gè)完整的檢測(cè)過(guò)程一般包括信息的提取、信號(hào)的轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)與傳輸、信號(hào)的顯示記錄和信號(hào)的分析處理。

檢測(cè)系統(tǒng)：包含對(duì)被測(cè)量進(jìn)行檢出、變換、傳輸、分析、處理、判斷和顯示等不同功能環(huán)節(jié)所構(gòu)成的一個(gè)總體。1.3檢測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)成檢測(cè)過(guò)程：一個(gè)完整的檢測(cè)過(guò)程一般包信息提取信號(hào)轉(zhuǎn)換顯示和處理（信號(hào)檢出部分）（分析處理部分）傳輸

檢測(cè)系統(tǒng)的一般構(gòu)成信息提取信號(hào)轉(zhuǎn)換顯示和處理（信號(hào)檢出部分）（分析處理部分）1.3.1信號(hào)檢出部分傳感器（Sensor）----具有檢出功能的器件，能把被測(cè)信息按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成某種可用信號(hào)輸出的器件或裝置。作用：負(fù)責(zé)把被測(cè)量作為信號(hào)提取出來(lái)并傳輸?shù)叫盘?hào)變換部分。敏感元件(sensingelement)：直接感受被測(cè)量，并輸出與被測(cè)量成確定關(guān)系的某一物理量的元件；轉(zhuǎn)換元件(transductionelement)：將敏感元件的輸出轉(zhuǎn)換成電路參量。

傳感器的組成：1.3.1信號(hào)檢出部分傳感器（Sensor）----具有氣體壓力傳感器氣體壓力傳感器傳感器輸出信號(hào)的特點(diǎn)：（1）輸出量為電壓、電流、頻率的變化（2）輸出的電信號(hào)一般較微弱：電壓----毫伏級(jí)、微伏級(jí)；電流----毫安級(jí)、納安級(jí)電阻、電容、電感

兩種：數(shù)字量、模擬量（3）輸出信號(hào)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(hào)弱----信號(hào)淹沒(méi)在噪聲中；（4）傳感器的輸出特性呈線性或非線性；（5）外界環(huán)境的變化會(huì)影響傳感器的輸出特性；傳感器輸出信號(hào)的特點(diǎn)：（1）輸出量為電壓、電流、頻率的變化傳感器的選擇：根據(jù)測(cè)量精度要求、被測(cè)量變化范圍、被測(cè)對(duì)象所處的環(huán)境條件以及對(duì)傳感器體積和整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)的成本等因素來(lái)選擇。檢出部分是檢測(cè)系統(tǒng)中形式最多樣、與被測(cè)對(duì)象關(guān)聯(lián)最密切的部分。傳感器的選擇：檢出部分是檢測(cè)系統(tǒng)中形式最多樣、與被測(cè)對(duì)象1.3.2信號(hào)變換部分信號(hào)調(diào)理電路類(lèi)型：阻抗變換----輸出阻抗很高時(shí)；電壓/電流（V/A）轉(zhuǎn)換----需要電流輸出時(shí)；目的：4）簡(jiǎn)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(wú)用信號(hào);3）提高測(cè)量、分析的準(zhǔn)確度;信號(hào)放大----輸出信號(hào)微弱時(shí)；噪聲抑制----信號(hào)淹沒(méi)在噪聲中；模擬/數(shù)字（A/D）轉(zhuǎn)換----需要輸出數(shù)字信號(hào)時(shí)。1）將傳感器的輸出量變換成易于處理或放大的量;檢出信號(hào)適合于分析和處理的信號(hào)作用：1.3.2信號(hào)變換部分信號(hào)調(diào)理電路類(lèi)型：阻抗變換---不斷注入新內(nèi)容----現(xiàn)代檢測(cè)理論要解決的問(wèn)題計(jì)算機(jī)系統(tǒng)----強(qiáng)大問(wèn)題分析能力、復(fù)雜系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制真正實(shí)現(xiàn)檢測(cè)的自動(dòng)化、智能化1.3.3分析處理部分功能：管理不同系統(tǒng)或模塊之間的數(shù)據(jù)、狀態(tài)和控制信息的傳輸和交換；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)USB、RS-232（串行）總線：傳送數(shù)字信號(hào)的公共通道，是各種信號(hào)線的集合。RS-232C、VXI、PXI、GPIB總線標(biāo)準(zhǔn)（技術(shù)規(guī)范）更多的是指一種規(guī)范、一種結(jié)構(gòu)形式，接口多指完成通信的硬件系統(tǒng)。接口---分系統(tǒng)和上位機(jī)之間或分系統(tǒng)之間交換信息的硬件系統(tǒng)；1.3.4通信接口與總線部分（硬件系統(tǒng)）不斷注入新內(nèi)容----現(xiàn)代檢測(cè)理論要解決的問(wèn)題計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1.4測(cè)量方法的分類(lèi)

選擇：被測(cè)量的性質(zhì)、特點(diǎn)和測(cè)量任務(wù)要求分類(lèi)：（1）按測(cè)量手續(xù)：直接測(cè)量、間接測(cè)量（2）按測(cè)量值的獲得方式：偏差法測(cè)量、零位法測(cè)量、微差法測(cè)量（3）按測(cè)量結(jié)果的性質(zhì)：絕對(duì)測(cè)量和相對(duì)測(cè)量（4）根據(jù)對(duì)象變化的特點(diǎn)：靜態(tài)測(cè)量、動(dòng)態(tài)測(cè)量（5）測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)成：開(kāi)環(huán)測(cè)量、反饋測(cè)量1.4測(cè)量方法的分類(lèi)選擇：被測(cè)量的性質(zhì)、特點(diǎn)和測(cè)量任務(wù)（關(guān)系）

直接測(cè)量----與同類(lèi)基準(zhǔn)進(jìn)行簡(jiǎn)單的比較以得到被測(cè)量線紋尺----物體尺寸、天平----物體重量

間接測(cè)量----被測(cè)量無(wú)法或不易進(jìn)行直接測(cè)量自變量目標(biāo)變量負(fù)載電阻功率=電壓電流（直接測(cè)量）1.4.1直接測(cè)量與間接測(cè)量比較：直接測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量過(guò)程簡(jiǎn)單而快速，缺點(diǎn)是測(cè)量精度一般不是很高。間接測(cè)量比較復(fù)雜，花費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)，但其測(cè)量精度一般要比直接測(cè)量高。（關(guān)系）直接測(cè)量----與同類(lèi)基準(zhǔn)進(jìn)行簡(jiǎn)單的比較以得到偏移法：零位法：利用測(cè)量?jī)x表的指針相對(duì)于刻度的偏差位移直接表示測(cè)量的數(shù)值。利用指零機(jī)構(gòu)的作用，使用被測(cè)量和已知標(biāo)準(zhǔn)量?jī)烧哌_(dá)到平衡，根據(jù)指零機(jī)構(gòu)示值為零來(lái)確定被測(cè)量等于標(biāo)準(zhǔn)量值。微差法：

它是將被測(cè)量與已知的標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較得到差值后，再用偏差法測(cè)得該差值。用不平衡電橋測(cè)量電阻就是用微差法測(cè)量的例子。偏差法和零位法的結(jié)合被測(cè)量與標(biāo)準(zhǔn)量的余數(shù)被測(cè)量大值與標(biāo)準(zhǔn)量大體平衡1.4.2偏移法、零位法、微差法測(cè)量偏移法：零位法：利用測(cè)量?jī)x表的指針相對(duì)于刻度的偏差位移直接表偏移法非平衡電橋微差法測(cè)電阻偏移法非平衡電橋微差法測(cè)電阻

用偏移法測(cè)