最新2现代检测系统及其基本特性汇总
检测系统的特征与性能指标
便携性
便携性是指检测系统方便携带和移动的能力。
高便携性的检测系统可以方便地在不同地点进行使用，从而方便用户携带和操作。
便携性对于许多应用来说非常重要，例如在野外或现场使用的检测系统需要高便携 性以保证使用的方便性和效率。
重复性
重复性是指检测系统能够提供一 致的检测结果的能力。
高重复性的检测系统可以提供更 一致的检测结果，从而帮助用户 获得更准确和可靠的判断和决策
幅度分辨率
时间分辨率
衡量检测系统区分不同幅值或强度水平的 能力。
衡量检测系统在时间维度上对快速变化过 程的响应能力。
精度
精度
指检测系统在测量或判断时的准确性。
偏差精度
检测系统相对于理想或标准参考值的表现。
重复精度
检测系统在重复测量相同对象时的一致性程 度。
稳定性
检测系统在长时间运行或多次使用中的稳定 性。
在可控的实验环境下，对检测系统进行测试，以评估其在典型情 况下的性能。
现场验证
将检测系统部署到实际场景中，通过实际使用情况对其进行验证。
对比验证
与现有其他检测系统进行对比，以评估本检测系统的性能优劣。
数据处理与分析
数据预处理
对输入数据进行预处理，包括数据清洗、标准化、归一化等操作， 以提升检测系统的性能。
界面设计
设计用户界面，使得用户可以方便地查看和控制检测 系统。
系统优化
能耗优化
优化硬件和软件设计，降低系统的能 耗，延长电池寿命。
精度优化
通过改进算法和提高传感器精度，提 高系统的检测精度。
稳定性优化
增强系统的稳定性，防止系统在运行 过程中出现故障。
成本优化
在满足性能要求的前提下，尽可能降 低系统的成本。
现代监测技术.第二章(二)
信号检出 信号检出 ┇ 信号检出 信号转换 处理显示 信号转换 信号转换 处理显示 处理显示
接 口 总 线
存储 显示 分析 监控 判断 决策
信号检出：功能 --- 将被测信号的转换为电信号的变化 器件 --- 传感器（sensor, transducer） 信号转换：功能 --- 将传感器的输出信号转换为便于处理的形式 器件 --- 信号调理电路（signal conditioning circuit） 处理显示：功能 --- 分析、处理、显示
非接触式测温具有以下特点： （1）由于被计量物体与计量温度元件 不直接接触，所以可用来计量较高温 度，理论上辐射计量温度的方法是无 上限的。实际上，亮温法、色温法或 全辐射法的计量温度上限常在4000K左 右。光谱法往往可计量到几万开，甚 至几十万开。
（2）间接计量温度方法中常采用光电 元件作为接收器，其响应时间可达到毫 秒级或微秒级。 （3）可对物体温度场进行快速扫描，能 给出精细的热图像和物体的温度分布。 （4）可计量热容量小的物体，如金属薄 片等。间接计量温度的方法不会干扰被 计量对象的原来热状态，更不会引起温 度场的畸变，因此它的示值能够反应实 际热状态。
2.2.2 热电偶
(1) 工作原理: 两种不同导体构成闭合回路 两个节点（1、2）温度不同 热电势
接触电势： 不同导体→自由电子密度不同→扩散→电势 k-波尔兹曼常数 e-电子电荷 kT N A E AB (T ) ln NA,NB-导体AB的自由电子密度→材料 e NB T-节点绝对温度 温差电势： 同一导体→两端温度不同→电子迁移（高→ 低） →电势
其它环节：通讯接口/总线接口(RS232、RS485、GPIB、PCI、· · · · · · ) 存储、监控、决策
检测系统的基本特性
§2 动态特性及性能指标
2、线性系统不失真条
件
y(t) K0 x(t )即 Y ( j) K0e j X ( j)
故系统的频率响应H( jw)应满
足
H
(
j)
Y ( j) X ( j)
K0e
j
(1) K() H(即j幅) 频 K特0性应当是水平直线，否则产生“幅度失真”；
,
0
a0 , a1
a2
2 a0a2
上式改写为
通用形式
式中：
1
02
d2y dt 2
2 0
dy dt
y
K0x
0——系统的固有角频率
固有频率ω0,（决定系统 振荡频率、二阶系统的 截止频率 ）。
— —阻尼比系数，主宰振荡情况
—K— 0 静态灵敏度，直流放大倍数
§2 动态特性及性能指标
检测系统的基本特性
§1 静态特性及性能指标 §2 动态特性及性能指标
§1 静态特性及性能指标
一、检测系统的静态特性
1、静态测量和静态特性
静态测量：指在测量过程中被测量保持恒定不变时的测量。 动态测量：被测量本身随时间变化，而测量系统又能准确
地跟随被测量变化而变化。
在静态测量中，输入信号不随时间变化或随时间变化缓慢 以至于可以忽略时，测量系统输入与输出之间呈现的关系 就是系统的静态特性(标度特性)。
§1 静态特性及性能指标
§1 静态特性及性能指标
静态特性——测量系统输入与输出对时间的各阶 导数为零，二者之间呈现的关系
y a0 a1x a2 x2 an xn
a0, a1,……an 称为标定系数 静态特性的获取：在标准工作条件下，由高精度输入量发
现代检测技术 (2)
H(S) K
Y (S )
1 S
L1[Y (S )]
x(t)
t
第二章 检测装置基本特性
现代检测技术
L u（t）
R C
v（t）
图2-7（b）电感-电容-电阻RLC电路 电感-电容-电阻RLC电路回路方程 （KVL）
dv2 (t)
dv(t)
LC dt2 RC dt v(t) u(t)
(2-25)
第二章 检测装置基本特性
现代检测技术
等效为二阶系统微分方程
(2-26)
（1）零点 x 0 y的值（a0）
（2）灵敏度
k dy dx
(2-8)
思考：线性与非线性检测装置K的特点？
第二章 检测装置基本特性
现代检测技术
（3）分辨力 反映检测装置能够有效辨别最小输入变化量的能力。 温度检测装置显示器显示温度变化最小值为0.01℃ 水表最小显示水量为0.001m3。 （4）量程 反映检测装置能够有效测量最大输入变化量的能力。
（1）非线性误差。
（2）设传感器为线性传感器，求灵敏度。
L
518 515 100% 1000
0.3%
K 1000mV 10mV / kpa 100kpa
第二章 检测装置基本特性
现代检测技术
（5）稳定性和可靠性 稳定性：在规定的工作条件下，在规定的时间内， 装置性能保持不变的能力。 装置的稳定性取决于其内部元器件的稳定性。
例：压电加速度传感器动态特性用微分方程描述
d 2q dt 2
3.0 10 3
dq dt
2.25
1010
q
11.0 1010
a
Q：输出电荷（PC） a：输入加速度(m/s2)。 求
测量系统的基本特性
外界影响
冲击与振动 电磁场 输入 温度 供电
传感器
输出
线性 滞后
各种干扰稳定性 温漂 稳定性(零漂) 分辨力
重复性 灵敏度
衡量传感器特 性的主要技术 指标
误差因素
传感器输入输出作用图
一、静态特性技术指标
1．线性度
传感器的输出输入关系或多或少地存在非线性。在不 考虑迟滞、蠕变、不稳定性等因素的情况下，其静态 特性可用下列多项式代数方程表示： y=a0+a1x+a2x2+a3x3+…+anxn 式中：y—输出量； x—输入量； a0—零点输出； a1—理论灵敏度； a2、a3、 … 、 an—非线性项系数。 各项系数不同，决定了特性曲线的具体形式。 静态特性曲线可实际测试获得。在获得特性曲线之后， 可以说问题已经得到解决。但是为了标定和数据处理 的方便，希望得到线性关系。这时可采用各种方法， 其中也包括硬件或软件补偿，进行线性化处理。
迟滞误差的另一名称叫回程误差。回程误差常用 绝对误差表示。检测回程误差时，可选择几个测试点。 对应于每一输入信号，传感器正行程及反行程中输出 信号差值的最大者即为回程误差。
3．重复性
重复性是指传感器在输入按 同一方向连续多次变动时所 得特性曲线不一致的程度。 重复性误差可用正反行程的最 大偏差表示，即
一般来说，这些办法都比较复杂。所以在非线性误差不 太大的情况下，总是采用直线拟合的办法来线性化。 在采用直线拟合线性化时，输出输入的校正曲线与其拟 合曲线之间的最大偏差，就称为非线性误差或线性度 通常用相对误差γL表示： γL=±(ΔLmax/yFS)×100% ΔLmax一最大非线性误差； yFS—量程输出。 非线性偏差的大小是以一定的拟合直线为基准直线而得 出来的。拟合直线不同，非线性误差也不同。所以，选 择拟合直线的主要出发点，应是获得最小的非线性误差。 另外，还应考虑使用是否方便，计算是否简便。
现代检测技术资料整理
一. 测试系统的组成测试系统的组成通常以信号传递的流程来划分。
通常由各种传感器将非电被测量转换成电信号，然后经信号调理（信号放大、信号滤波、信号转换等）、数据采集、信号处理后显示并输出。
以上设备加上系统所必需的交、直流稳压电源和必要的输入设备（如开关、按钮、拨盘、键盘等）便组成一个完整的检测系统。
(1) 传感器是测试系统与被测对象直接发生联系的器件或装置。
作用：感受指定被测参量的变化，并按一定的规律转换成一个相应的便于传递的输出信号。
（2）信号调理作用：对传感器输出微弱信号进行再加工，以便显示或供进一步处理。
对信号调理电路的一般要求是：(1)能准确转化、稳定放大、可靠地传输信号；(2)信噪比高（信噪比越高说明混在信号里的噪声越小），抗干扰性能要好。
（3）数据采集作用：对信息调理后的连续模拟信号进行离散化并转换成与模拟信号电压幅度相对应的一系列数值信息，同时以一定的方式把这些转换数据及时传递给微处理器或依次自动存储。
数据采集系统的主要性能指标是：(1)输入模拟电压信号范围；(2)转换速率；(3)分辨率，通常以模拟信号输入为满度时的转换值的倒数来表征；(4)转换误差，通常指实际转换数值与理想A/D转换器理论转换值之差。
（4）数据处理信号处理模块是现代测试仪表、测试系统和各类控制的中枢环节，其作用和人的大脑相似。
信号处理模块通常以各种型号的单片机、微处理器为核心来构建，对高频信号和复杂信号的处理有时需增加数据传输和运算速度快、处理精度高的专用高速数据处理器（DSP）或直接采用工业控制计算机。
（5）信号显示作用：显示被测参量的瞬时值、累积值或其随时间的变化情况（6）信号输出作用：把测量值及时传送给控制计算机、可编程控制器（PLC）或其它执行器、打印机、记录仪等，从而构成闭环控制系统或实现打印（记录）输出。
二.电参量测量技术（1）频率的测量方法可以分为：对于频率的测量,常用的方法有直接测频法和测周法.a.直接测频法是通过测量标准闸门时间内待测信号的脉冲数而计算出待测信号频率的,由于闸门时间通常不是待测信号周期的整数倍,因此存在最大±1的待测信号脉冲误差,只能在信号频率较高时采用b.测周法是通过测量待测信号的周期并求其倒数而求得其频率的,在待测信号的一个周期内也存在最大±1的标准信号脉冲误差,只能在信号频率较低时采用.这两种频率测量方法都存在局限性,并难以实现宽频带、高精度测量三.力学检测技术压力是垂直而均匀地作用在单位面积上的力，即物理学中常称的压强。
检测系统基本特性
图 2.2
理论线性度与最小二乘法线性度的拟合直线
2．最小二乘法 设拟合直线方程通式为 y b kx ，最小二乘法的原则是系数 b 和 k 的值要使得 yi y 的 平方和为最小。 这里系数 b 和 k 值的确定是关键， 第 i 个标定点的标定值 yi 与拟合直线上相应 值的偏差为 Li (b kx i ) yi ，根据最小二乘法，就要使 N 个标定点的均方差
y （ ，从而获得由 （x i ,yi） 系列值得出的数表、曲线或所求得的数学表达式表征的被 i i 1,2, ,n）
（ 2.2）
校检测系统的输入与输出关系。 若实际检测时的工作条件偏离了标定时的标准条件，将产生附加误差，必要时需对检测 系统的读数进行修正。
第2章
检测系统基本特性
13
2.2.2 线性度 线性度又称非线性误差，是被测量处于稳定状态时，表征系统输出与输入之间关系的曲 线（标定或校准曲线）对选定拟合直线的接近程度。它用非线性引用误差形式来表示，即 L （ 2.3） L m 100% y FS 式中
y a 0 a1 x a 2 x 2 a n x n
（ 2.1）
式中 x——输入量； y——输出量； a 0，a1，a 2， ，a n ——常量。 通常希望输出与输入之间的关系呈线性，这时系统的数学模型为： y a 0 a1 x 当系统的特性为非线性时，必须采取线性化措施。 静态特性是通过在使用前对系统进行标定或定期校验获得的，即在规定的标准工作条件 下（如温度、大气压力、湿度等） ，由高精度输入量发生器给出一系列数值已知的、准确的、 不随时间变化的输入量 x （ ，用高精度测量系统测定被校检测系统对应输出量 i i 1,2,,n）
现代检测技术-特性
• 1) 广义动态误差 •
这里所说的广义动态误差的含义是指一个测量 系统的频率特性为 W(jω ), 它所要执行的功能用理 想频率特性表示为 WN(jω ), 二者之间存在的误差。 动态幅值误差表达式为:
W ( j ) W N ( j ) 100 % W N ( j )
其中
γ 一一动态幅值误差 ; |W(jω )| 一一测量系统频率特性的模; |WN(jω )| 一一一理想频率特性的模。
H ( )
1 1 ( )2
Y ( ) X ( )
相频特性
arctg
一阶系统频率特性的特点 : · <1/τ 时 ,|H( ω )| 接近于 1, 输入输出幅值几乎相等, L=20lg|H( 当ω ω )|≈0。 · 当ω增大时,|H( ω )| 减小, ω =10/τ处的模|H( 10/τ )|是|H( 1/τ )|的1/10 ；ω 〉1/τ 时 工作频率ω增大 10 倍 |H( ω )| 减小 20dB 。 1/τ 点称为转折频率。可见时间常数τ 是反映一阶系统特性 的重要参数。
·
当ω =1/τ,|H( ω )|=0.707(-3dB),
450
(2). 二阶系统的频率特性与图示
当 K=1 时
二阶系统频率特性的重要参数是ζ、ω0 ，特性的特点是： 低频段：ω/ω0<1，L≈0dB 高频段：ω/ω0>1，L≈-40lg(ω/ω0 )
信号频率ω 每增大 10 倍，模 |H( ω )| 或输出正弦信号的模 |Y( ω )|下降 40dB。
(0-50)
• 式中 |W(0)| 是ω =0 时, 一阶测量系统的直流放大倍数, 为一 常量。 • 可得一阶系统动态幅值误差表达式为
现代检测技术
现代检测技术姓名：周慧慧学号：2012124056任课老师：冯晓明现代检测技术一、概述随着现代科学技术的不断发展、社会的日益进步，现代化生产的规模越来越大，管理的形式和方式趋于多样性，管理也更加科学，人们对产品的产量和质量的要求也越来越高，这就导致常规的检测参数、检测手段、检测仪表难以满足现代生产和生活的需求。
从一般的单参数测量到相关多参数的综合自动检测，从一般的参数量值测量到参数的状态估计，从确定性测量到模糊的判断等，已成为当前检测领域中的发展趋势，正受到越来越广泛的关注，从而形成了各种新的检测技术和新的检测方法，这些技术和方法统称为现代检测技术。
二、传感器的基本原理及检测技术的特点利用某种转换功能，将物理的、化学的、生物的等外界信号变成可直接测量的信号的器件称为传感器。
由于电信号易于放大、反馈、滤波、微分、存储和远距离传输，加上计算机只能处理电信号，所以，从狭义上说，传感器又可以定义为可唯一而重视性好的将外界信号转换成电信号的元器件；从广义上讲，传感器就是能感知外界信息并能按一定规律将这些信息转换成可用信号的装置；简单说传感器是将外界信号转换为电信号的装置。
所以它由敏感元器件（感知元件）和转换器件两部分组成，有的半导体敏感元器件可以直接输出电信号，本身就构成传感器。
敏感元器件品种繁多，就其感知外界信息的原理来讲，可分为：①物理类，基于力、热、光、电、磁和声等物理效应。
②化学类，基于化学反应的原理。
③生物类，基于酶、抗体、和激素等分子识别功能。
通常据其基本感知功能可分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类。
检测技术的特点可以归纳为：(1)从待测参数的性质看，现代检测技术主要用于非常见的参数的测量，对于这些参数的测量目前还没有合适的传感器对应，难以实现常规意义的“一一对应”的测量；另一种情况是待测参数虽已有传感器，但测量误差比较大，受各种因素的影响比较大，不能满足测量要求。
《现代检测技术》-系统特性
2.4.2 传感器的动态特性分析
1．一阶系统
一阶系统的微分方程：
传递函数形式：
H
s
Y X
s s
k
1s
频率响应函数为:
y(t)为系统的输出函数； x(t)为系统的输入函数； τ为系统的时间常数；
H
j
Y X
j j
1
k j
k为系统的放大倍数，也即灵敏度。
2.4.2 一阶和二阶系统的数学模型
其幅频特性为
H
H max YFS
100%
δH为最大迟滞引用误差； Δhmax为正反行程输出之间的最大绝对偏差； YFS为测量系统满量程输出值。
2.3 检测系统静态特性的主要参数
5.重复性(repeatability)
重复性表示检测系统 在输入量按同一方向(同为 正行程或同为反行程)作全 量程连续多次变动时所得特 性曲线的不一致程度。如右 图所示。可以用单向最大输 出误差与满量程输出值的比 值的百分数来表示。
xi
yi
2.3 检测系统静态特性的主要参数
4.迟滞(hysterisis)
迟滞，又称滞环， 回滞，它指的是检测系 统在正向(输入量增大) 和反向(输入量减少)输 入时输出数据的不一致 程度。
2.3 检测系统静态特性的主要参数
迟滞误差通常用最大迟滞引用误差来表示，即
f a0，a1 0
a0
f a0，a1 0
a1
整理可得到最小二乘拟合直线的待定系数a0和a1的两个表达式：
a0
N i 1
xi 2
N
yi
i1
N
N
xi2
i 1
N
i 1 N
i 1
xi xi
[精品]2现代检测系统及其基本特性
![[精品]2现代检测系统及其基本特性](https://img.taocdn.com/s3/m/9f3a834b783e0912a2162a47.png)
(b）智能仪器对检测数据具有很强的处理能力
智能仪器对检测的数据能快速在线进行处理，采用软件方式处
理可执行多种算法，既可实现各种误差的计算与补偿，且能校准检测
仪器的非线性，从而降低检测误差，提高检测精度。 由于智能仪器对检测结果能再加工，从而能提供表征被检测对象
各种特征的信息参数，如，在模式识别、语音分析、故障诊断、生物
缺点：
1）数字表由于采用了大量的电子元件，其结构比模拟式指示仪表复杂
得多，可靠性有待进一步提高。 2) 不便于观察动态过程，不直观。 3) 价格较贵。 4) 需要高水平的技术人员维修。
四、微机化仪器及其自动检测系统
自20世纪70年代微处理器问世以来，微计算机技术发展很快，在其
影响下，检测仪器呈现出了新的活力并取得迅速的进步，相继出现了智
2）智仪器的特点
（a）检测过程控制的软件化
用软件方式控制检测过程，在模拟仪表中一般是通过硬件（电子线路或 器件）才能完成的作用。
例如：可做到：①自稳零放大；②自动极性判断；③自动量程切换； ④自动报警；⑤过载自动保护；⑥非线性补偿；⑦多功能检测（多点巡回 检测）等。
原因：检测仪器功能不断增加，仪器硬件负担越来越重，仪器结构越 来越复杂，体积质量增大，成本上升，要继续发展就比较困难，所以就引 入微机或微处理器使检测过程改为软件控制，使仪器的硬件结构变得简单， 实现了简单人机对话、自检、自诊断、自校准、CRT显示、打印输出及绘 图。 另外，在检测控制方式下，改换仪器功能并不需要更换硬件，仅改 变软件就可实现以上功能，这是传流仪器不能达到的。软件实现的数字化 仪器的自动化程度很高。
优点： 1）准确度高
数字表可以做到±0.0001%，模拟表最高只能达到±0.1%～0.05%
第2章检测系统的基本特性
第２章 检测系统的基本特性2.1 检测系统的静态特性及指标 2.1.1检测系统的静态特性 一、静态测量和静态特性 静态测量：测量过程中被测量保持恒定不变（即dx/dt=0系统处于稳定状态）时的测量。
静态特性（标度特性）：在静态测量中，检测系统的输出－输入特性。
n n x a x a x a x a a y +++++= 332210例如：理想的线性检测系统： x a y 1= 如图2-1-1(a)所示带有零位值的线性检测系统：x a a y 10+= 如图2-1-1(b)所示二、静态特性的校准（标定）条件――静态标准条件。
2.1.2检测系统的静态性能指标 一、测量范围和量程1、 测量范围：（x min ，x max ）x min ――检测系统所能测量到的最小被测输入量（下限） x max ――检测系统所能测量到的最大被测输入量（上限）。
2、量程： min max x x L -= 二、灵敏度Sdxdyx y S x =∆∆=→∆)(lim 0串接系统的总灵敏度为各组成环节灵敏度的连乘积321S S S S =三、分辨力与分辨率1、分辨力：能引起输出量发生变化时输入量的最小变化量min x ∆。
2、分辨率：全量程中最大的min x ∆即min maxx ∆与满量程L 之比的百分数。
四、精度（见第三章）五、线性度e Lmax..100%L L F S e y ∆=±⨯ max L ∆――检测系统实际测得的输出－输入特性曲线（称为标定曲线）与其拟合直线之间的最大偏差..S F y ――满量程（F.S.）输出注意：线性度和直线拟合方法有关。
最常用的求解拟合直线的方法：端点法最小二乘法图2-1-3线性度a.端基线性度；b.最小二乘线性度四、迟滞e H%100..max⨯∆=S F H y H e 回程误差――检测系统的输入量由小增大（正行程），继而自大减小（反行程）的测试过程中，对应于同一输入量，输出量的差值。
传感器、检测系统的基本特性-new2
y
Lmax
拟合直线
Lmax
O
x
图 最佳直线线性度
y
Lmax
拟合 直线
Lmax
O
x
端点平行线法
二．迟滞（Hysteresis）误差（回差） 传感器或检测装置的输入量由小增大 （正行程），继而自大减小（反行程） y 的测试过程中，对应于同一输入量，输 出量往往有差别，这种现象称为迟滞。 迟滞是由于装置内的弹性元件、磁性 元件以及机械部分的摩擦、间隙、积塞 O 灰尘等原因而产生。迟滞大小常用全量 程中最大迟滞 H max 与满量程输出平均值 y F .S . 之比的百分数（引用误差）表示：
冲击振动 电磁场 温度
外界影响
供电
输入
传感器
误差因素
输出 各种环境干扰 稳定性的因素 温漂 零点漂移 分辨率
线性 滞后 重复性 灵敏度
影响传感器性能的因素
2. 传感器静态的特性
2.1 数学模型 一．静态模型 静态时，可分析非线性系统，即有： x ——输入量； y ——输出量； a0 ——传感器的零位误差； a1 ——传感器的灵敏度，常用K或S表示。 a2,a3,„,an——待定常数（非线性项的系数）。
2
（7）
（8）
（7）-（8）得
b
x y x x y
i 1 2 i i 1 n i i 1 i
n
n
n
n
n n x xi i 1 i 1
2 i
i 1 2
i
i
此外，拟合直线的斜率k和截距b也可由以下二式求得：
k
x
n i 1 n
i
x yi y
dny d n 1 y dy d mx d m 1 x a n n a n 1 n 1 a1 a 0 y bm m bm 1 m 1 dt dt dt dt dt dx b1 b0 x dt
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
(b）智能仪器对检测数据具有很强的处理能力
智能仪器对检测的数据能快速在线进行处理，采用软件方式处 理可执行多种算法，既可实现各种误差的计算与补偿，且能校准检测 仪器的非线性，从而降低检测误差，提高检测精度。
2现代检测系统及其基本特性
二、检测系统基本类型和结构
自动检测系统是：自动测量系统、自动计量系统、自动保护系统、自 动诊断系统、自动信号系统等诸多系统的总称。
1、基本组成：
被测量
传感器
变送器（转换器）
பைடு நூலகம்
显示器（输出单元）
[注]： 1）输出单元如果是显示（记录），则构成自动测量系统 2）输出单元如果是计数器（累加器），则构成自动计量系统 3）输出单元如果是报警器，则构成自动保护系统或自动诊断系统 4）输出单元如果是处理器（处理电路），则构成数据分析系统或自动管理系统
被测参数
传感器
测量电路
指示机构
3、数字式检测仪表及检测
将被测参数（对象）离散化，数据处理后以数字形式显示的仪表——
数字式仪表。
被测量
传感器
变送器 模拟量 A/D
显示
特点
数字技术的引入，使检测技术领域得以扩大，随着电子技术与计算机技术 的飞速发展，数字式仪表与数字检测技术获得了迅速的发展。
从模拟向数字，从单一通道向综合的多通道检测发展，从单个仪表向检测 信息系统过渡，将各种电学量和非电学量变换成流量（如：时间、频率、直 流电压）后进行检测，是近几十年来检测技术发展的主要趋势。
例如：可做到：①自稳零放大；②自动极性判断；③自动量程切换； ④自动报警；⑤过载自动保护；⑥非线性补偿；⑦多功能检测（多点巡回 检测）等。
原因：检测仪器功能不断增加，仪器硬件负担越来越重，仪器结构越 来越复杂，体积质量增大，成本上升，要继续发展就比较困难，所以就引 入微机或微处理器使检测过程改为软件控制，使仪器的硬件结构变得简单， 实现了简单人机对话、自检、自诊断、自校准、CRT显示、打印输出及绘 图。
6）检测过程自动化
无论是对被测信号的极性判断，量程选择，结果显示和记录，还是送至 计算机做运算处理，都可自动进行。
7）操作简单 使用人员无需经过特殊训练，即可用数字表完成检测工作。
缺点：
1）数字表由于采用了大量的电子元件，其结构比模拟式指示仪表复杂 得多，可靠性有待进一步提高。
2) 不便于观察动态过程，不直观。 3) 价格较贵。 4) 需要高水平的技术人员维修。
2、模拟式检测仪表及检测
用模拟式指示仪表实现对被测对象检测，可分为直读检测法和比较检测法。
1）模拟式直读检测法：
利用电磁感应原理，使被测参数转换为指针或光标位移，在刻度盘上指 示出被测量值。
2）模拟式比较检测法：
借助比较仪器（或比较电路）将被测量与标准量进行比较，从而测量被测 对象大小的方法。如天平称量物体质量。
是智能仪器与其他仪器（微机）相互联系的一种公共接口总线 已被国际电器与电子工程师协会（ IEEE）定为通用的外部接口总线标 准IEEE—488，称为IEEE—488接口总线。该总线应用很广泛，通过它可 以把多台仪器连接起来。
2）智仪器的特点
（a）检测过程控制的软件化
用软件方式控制检测过程，在模拟仪表中一般是通过硬件（电子线路或 器件）才能完成的作用。
2）输入阻抗高
数字表输入阻抗可高达1000M以上，基本上不取电流，消耗被测信号的功 率极小，也就是对被测电路工作状态的影响很小。
3）灵敏度高
如现代的积分式数字电压表的分辨率可达到1以下。
4）数字形式显示
显示方便，无读数误差。
5）检测速度快
1秒钟可测量多次，有的可高达1秒钟上万次的检测速度，而模拟表测一次 需要几秒。
由于智能仪器对检测结果能再加工，从而能提供表征被检测对象 各种特征的信息参数，如，在模式识别、语音分析、故障诊断、生物 医学信号检测等方面应用智能信号分析仪器，不仅可实时采集时域信 号波形在CRT复现，且能将其在CRT上做时间轴方向的展开或压缩，还 可计算信号的有效值，平均值、最大值、最小值，也能对采集的信号 进行滤波和频谱分析。
1）智能仪器的原理结构
[说明] ①CPU—中央处理单元，是智能仪器的核心，指挥整个检测系统运转，通过
内部总线与外设相连（接口电路、输入/出通道、仪表面板、内存等）。 ②内存—EPROM（只读存储器）、RAM（读写存储器）保存监控程序、应用程
序、数据等。 ③RS-232C—串行通信接口总线，与微机或其他外部仪器设备连接。 ④GPIB—通用接口总线 （General Purpose Interface Bus)
（C）智能仪器多功能化
检测功能； 多参数检测，各种显示各能；
控制功能； 管理功能； 通信功能；
２、PC仪器系统（模块式仪器）
把传统式独立仪器中的（由生产厂家定义的、一般用户无法改变的） 检测电路部分和接口部分集合在一起——制成仪器卡。
①智能仪器(在传统仪器基础上增加微处理器，增强其功能) ②pc仪器（微机化仪器） ③虚拟仪器（总线仪器系统）
1、智能仪器的特点与基本结构
智能仪器——内置微机或微处理器，具有控制、存储、运算、逻 辑判断及自动操作的智能性能。
具有检测准确度高，灵敏度高，可靠性好，自动化程度高等特点。 由于微机进入了仪器内部，将计算机技术移值，渗透到仪器仪表技 术领域，这样使智能仪器具有很多优秀的特点。
四、微机化仪器及其自动检测系统
自20世纪70年代微处理器问世以来，微计算机技术发展很快，在其 影响下，检测仪器呈现出了新的活力并取得迅速的进步，相继出现了智 能仪器，pc仪器（系统）和虚拟仪器（系统）等崭新的微机化仪器及其 自动检测系统。从利用微机功能的方式数量来看，可将近二十年检测仪 器的发展分为三个阶段：
检测技术对数字仪表提出了越来越高的要求。同时，数字表的不断更新又 促进检测技术水平的提高。随着检测技术的发展和进步，数字仪表表现出了 准确度高，灵敏度高，体积小，质量轻，耗能低，检测参数广，量值范围宽 等特点。
优点：
1）准确度高
数字表可以做到±0.0001%，模拟表最高只能达到±0.1%～0.05%