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1、第一章第一章 自动检测的基础知识自动检测的基础知识 1.1 检测的基本概念检测的基本概念1.2 传感器的组成、分类及基本特性传感器的组成、分类及基本特性1.3 常用弹性敏感元件常用弹性敏感元件1.1检测的基本概念检测的基本概念检测概念：检测概念：检测是利用各种物理、化学效应，选择合适的方检测是利用各种物理、化学效应，选择合适的方法与装置，将生产、科研、生活等各个方面的有关信息通过法与装置，将生产、科研、生活等各个方面的有关信息通过检查检查 与测量的方法赋子定性分析或定量计算的过程。能够自与测量的方法赋子定性分析或定量计算的过程。能够自动地完成整个检测处理过程的技术称为自动检测与转换技术。动地完
2、成整个检测处理过程的技术称为自动检测与转换技术。检测的意义检测的意义：检测技术是现代化领域中很有发展前景的技术，检测技术是现代化领域中很有发展前景的技术，它在国民经济中起着极其重要的作用，是产品检验和质量控它在国民经济中起着极其重要的作用，是产品检验和质量控制的重要手段。制的重要手段。下一页返回1.1检测的基本概念检测的基本概念1.测量及测量方法测量及测量方法 测量是借助于专门的技术与设备，采用一定的方法，取得测量是借助于专门的技术与设备，采用一定的方法，取得某一客观事物定量数据资料的认识过程。某一客观事物定量数据资料的认识过程。测量方法，从不同的角度出发有不同的分类方法。测量方法，从不同的角
3、度出发有不同的分类方法。1）静态测量和动态测量静态测量和动态测量 2）直接测量与间接测量直接测量与间接测量 3）模拟式测量和数字式测量模拟式测量和数字式测量 4）接触式测量和非接触式测量接触式测量和非接触式测量 5）在线测量和离线测量在线测量和离线测量 上一页 下一页返回1.1检测的基本概念检测的基本概念2.测量误差测量误差 在检测过程中，被测对象、检测系统、检测方法和检测在检测过程中，被测对象、检测系统、检测方法和检测人员都会受到各种因索的影响。而且，对被测量的转换有时人员都会受到各种因索的影响。而且，对被测量的转换有时也会改变被测对象原有的状态信息，这就造成了检测结果也会改变被测对象原有的
4、状态信息，这就造成了检测结果（测量值）与真值之间存在一定的差值，这个差值就称为测（测量值）与真值之间存在一定的差值，这个差值就称为测量误差。量误差。测量误差的主要来源可以概括为工具误差、环境误差、测量误差的主要来源可以概括为工具误差、环境误差、方法误差和人员误差等。方法误差和人员误差等。所谓真值，是指在一定条件下被测量客观存在的实际值。所谓真值，是指在一定条件下被测量客观存在的实际值。真值有理论真值、约定真值、相对真值之分。真值有理论真值、约定真值、相对真值之分。上一页 下一页返回1.1检测的基本概念检测的基本概念3.3.测量误差的分类测量误差的分类 为了便于对误差进行分析与处理，人们通常对测
5、量误差为了便于对误差进行分析与处理，人们通常对测量误差从不同的角度进行分类。从不同的角度进行分类。按照误差的表示方法，可分为绝对误差和相对误差；按照误差的表示方法，可分为绝对误差和相对误差；按照误差出现的规律，可分为系统误差、随机误差和粗按照误差出现的规律，可分为系统误差、随机误差和粗大误差；大误差；按照被测量与时间的关系，可分为静态误差和动态误差按照被测量与时间的关系，可分为静态误差和动态误差等。等。上一页 下一页返回1.1检测的基本概念检测的基本概念3.3.测量误差的分类测量误差的分类 1）绝对误差与相对误差绝对误差与相对误差 绝对误差绝对误差是指测量值是指测量值Ax与真值与真值A0，之间
6、的差值。公，之间的差值。公式为：式为：绝对误差是有符号和单位的量，其单位与被测量相同。绝对误差是有符号和单位的量，其单位与被测量相同。绝对误差越小，说明测量值越接近真值，即测量精度越高。绝对误差越小，说明测量值越接近真值，即测量精度越高。这一结论只适用于被测量值相同的情况，而不能说明不这一结论只适用于被测量值相同的情况，而不能说明不同值的测量情况。同值的测量情况。相对误差可以准确反映出测量值偏离真值的程度。相对误差可以准确反映出测量值偏离真值的程度。相对误差用百分数来表示，一般多取正值。相对误差用百分数来表示，一般多取正值。0AAx上一页 下一页返回1.1检测的基本概念检测的基本概念 相对误差
7、可分为实际相对误差、示值相对误差和满度相对误相对误差可分为实际相对误差、示值相对误差和满度相对误差等。差等。实际相对误差实际相对误差 示值相对误差示值相对误差 满度相对误差满度相对误差:对于测量下限为零的仪表对于测量下限为零的仪表 对于测量下限不为零的仪表对于测量下限不为零的仪表%10000A%100 xxA%100MMA%100MMAS上一页 下一页返回1.1检测的基本概念检测的基本概念2)2)系统误差、随机误差和粗大误差系统误差、随机误差和粗大误差 系统误差系统误差 在相同的条件下，多次测量同一量时，误差的大小和符在相同的条件下，多次测量同一量时，误差的大小和符号保持不变或按照一定的规律变
8、化，这种误差称为系统误差。号保持不变或按照一定的规律变化，这种误差称为系统误差。系统误差又称装置误差，它反映了测量值偏离真值的程度。系统误差又称装置误差，它反映了测量值偏离真值的程度。系统误差是有规律性的，一般可以通过实验的方法或系统误差是有规律性的，一般可以通过实验的方法或引人修正值的方法计算修正，也可以重新调整测量仪表的有引人修正值的方法计算修正，也可以重新调整测量仪表的有关部件子以消除。关部件子以消除。上一页 下一页返回1.1检测的基本概念检测的基本概念随机误差随机误差 在相同的条件下，多次测量同一量时，误差的大小和符在相同的条件下，多次测量同一量时，误差的大小和符号以不可预见的方式变化
9、，这种误差称为随机误差。号以不可预见的方式变化，这种误差称为随机误差。随机误差的大小表明测量结果重复一致的程度，即测量随机误差的大小表明测量结果重复一致的程度，即测量结果的分散性。结果的分散性。随机误差是测量过程中许多独众的、微小的、偶然的因随机误差是测量过程中许多独众的、微小的、偶然的因素引起的综合结果，是不可避免的，既不能用实验的方法消素引起的综合结果，是不可避免的，既不能用实验的方法消除，也不能修正。除，也不能修正。上一页 下一页返回1.1检测的基本概念检测的基本概念粗大误差粗大误差 明显偏离真值的误差称为粗大误差，也叫过失误差。明显偏离真值的误差称为粗大误差，也叫过失误差。粗大误差主要
10、是由于测量人员的粗心大意及测量仪器受粗大误差主要是由于测量人员的粗心大意及测量仪器受到突然强大干扰所引起的。如测错、读错、记错、外界干扰到突然强大干扰所引起的。如测错、读错、记错、外界干扰等造成的误差。就数值大小而言，粗大误差明显超过正常条等造成的误差。就数值大小而言，粗大误差明显超过正常条件下的误差。件下的误差。一般发现粗大误差，都子以剔除。一般发现粗大误差，都子以剔除。上一页 下一页返回1.1检测的基本概念检测的基本概念3）静态误差和动态误差静态误差和动态误差 当被测量不随时间变化或变化很缓慢时，所产生的误差当被测量不随时间变化或变化很缓慢时，所产生的误差称为静态误差。称为静态误差。当被测
11、量随时间迅速变化时，输出量在时间不不能与被当被测量随时间迅速变化时，输出量在时间不不能与被测量的变化精确吻合，这种误差称为动态误差。测量的变化精确吻合，这种误差称为动态误差。动态误差是在动态测量时产生的，动态测量的优点是检测动态误差是在动态测量时产生的，动态测量的优点是检测效率高和环境影响小。效率高和环境影响小。上一页 下一页返回1.1检测的基本概念检测的基本概念1.1.2 自动检测系统的组成自动检测系统的组成 在自动检测系统中，各组成部分通常以信息流来划分，主在自动检测系统中，各组成部分通常以信息流来划分，主要包括信息的获取、转换、显示和处理。要包括信息的获取、转换、显示和处理。一个完整的自
12、动检测系统，主要由传感器、信号处理电一个完整的自动检测系统，主要由传感器、信号处理电路、数据处理装置、记录显示装置、执行机构等五部分构成，路、数据处理装置、记录显示装置、执行机构等五部分构成，其组成框图如其组成框图如图图1-1 所示。所示。上一页 下一页返回1.1检测的基本概念检测的基本概念1 1）传感器传感器 传感器的作用是把被测的物理量转变为电参量，是获取传感器的作用是把被测的物理量转变为电参量，是获取信息的手段，是自动检测系统的首要环节，在自动检测系统信息的手段，是自动检测系统的首要环节，在自动检测系统中占有重要的位置。中占有重要的位置。2）信号处理电路信号处理电路 信号处理电路的作用把
13、传感器输出的电参量转变成具有信号处理电路的作用把传感器输出的电参量转变成具有一定驭动和传输功能的电压、电流和频率信号，以推动后续一定驭动和传输功能的电压、电流和频率信号，以推动后续的记录显示装置、数据处理装置及执行机构。的记录显示装置、数据处理装置及执行机构。3）记录显示装置记录显示装置 记录显示装置是把信号处理电路转换来的电信号进行记录、记录显示装置是把信号处理电路转换来的电信号进行记录、显示，便于人机对话。显示，便于人机对话。上一页 下一页返回1.1检测的基本概念检测的基本概念4）数据处理装置数据处理装置 数据处理装置的作用是把信号处理电路转换来的数据进数据处理装置的作用是把信号处理电路转
14、换来的数据进行处理、运算、逻辑判断、线性变换等，对动态测试的结果行处理、运算、逻辑判断、线性变换等，对动态测试的结果进行分析。进行分析。5）执行机构执行机构 执行机构通常是指各种继电器、电磁铁、电磁阀、伺服执行机构通常是指各种继电器、电磁铁、电磁阀、伺服电动机等，它们在电路中起通断、控制、保护、调节等作用。电动机等，它们在电路中起通断、控制、保护、调节等作用。上一页 下一页返回1.1检测的基本概念检测的基本概念1.1.3 自动检测技术的发展趋势自动检测技术的发展趋势 利学技术特别是微电子技术和微型计算机技术的迅猛发利学技术特别是微电子技术和微型计算机技术的迅猛发展与普及，为传感器与检测技术的发
15、展创造了条件。目前，展与普及，为传感器与检测技术的发展创造了条件。目前，在研究最大限度地提高现有检测系统的精确度、灵敏度、性在研究最大限度地提高现有检测系统的精确度、灵敏度、性价比、可靠性，扩大检测范围的同时，还应寻求传感检测技价比、可靠性，扩大检测范围的同时，还应寻求传感检测技术发展的新途径，主要表现在以下两个方面。术发展的新途径，主要表现在以下两个方面。一、不断研究、开发新型传感器一、不断研究、开发新型传感器 1 1）利用新材料研制新型传感器）利用新材料研制新型传感器 2 2）采用新原理研制新型传感器）采用新原理研制新型传感器 3 3）利用新的加工工艺研制新型传感器）利用新的加工工艺研制新
16、型传感器上一页 下一页返回1.1检测的基本概念检测的基本概念二、检测技术的集成化、智能化、网络化二、检测技术的集成化、智能化、网络化 1）随着半导体集成电路技术的发展，电子元件的高度集）随着半导体集成电路技术的发展，电子元件的高度集成化大量向检测技术领域渗透。成化大量向检测技术领域渗透。2）随着）随着20 世纪世纪70 年代微处理器的出现，人们迅速将计年代微处理器的出现，人们迅速将计算机技术应用到检测技术中，出现了带有微处理器的各种智算机技术应用到检测技术中，出现了带有微处理器的各种智能化仪表。能化仪表。3）随着微电子技术的发展，现在已经可以将十分复杂的）随着微电子技术的发展，现在已经可以将十分复杂的信号处理和控制电路集成到单块芯片中去。信号处理和控制电路集成到单块芯片中去。总之，检测技术的发展适应厂国民经济发展的迫切裔要，总之，检测技术的发展适应厂国民经济发展的迫切裔要，是一门充满希望和活力的新兴技术，已经取得厂十分瞩目的是一门充满希望和活力的新兴技术，已经取得厂十分瞩目的成就，今后还将有更大的飞跃。成就，今后还将有更大的飞跃。上一页 返回1.2 传感器的组成、分类及基本特性传感器的
