检测技术—绪论 PPT课件

检测技术—绪论 PPT课件
考核方式：
闭卷考试 平时成绩30分（作业、考勤10分，实验20分） 考试成绩70分
参考书：
1、《过程控制与自动化仪表》，潘永湘等编著，机械工业 出版社，2007年；
2、《检测技术》卜云峰编，机械工业出版社，2005年； 3、《非电量电测技术》（第2版），严钟豪等编著，机械工
这样，信息采集的主要含义就是测量, 取得测量 数据。
2.1.1 测量
测量是以确定量值为目的的一系列操作。 所以测量也就是将被测量与同种性质的标准量 进行比较, 确定被测量对标准量的倍数。
测量过程就是传感器从被测对象获取被测量 的信息, 建立起测量信号, 经过变换、传输、处理, 从而获得被测量的量值。
超声波测距传感器、判断建筑物内人和物所在位置； 红外线色彩传感器控制运动轨迹和AGV小车位置识别； 条形码传感器，货品识别。
香港理工AGV模型
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c) 生产加工过程监测
切削力传感 器， 加工噪声传 感器， 超声波测距 传感器、 红外接近开 关传感器等。
密歇根大学数字化工厂
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2、流程工业设备运行状态监控
办公商务：扫描仪：文档扫描---线阵CCD 红外传输数据：红外检测---光敏二极管、光敏三极管
医疗卫生：数字体温计：接触式---热敏电阻，非接触式---红外传感器 电子血压计：血压检测 --- 压力传感器 血糖测试仪、胆固醇检测仪 --- 离子传感器
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6、其他应用
航天
农业
交通
医学
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7、PC机中的检测技术应用
电工量（U、I、f、R、Z、E、B ……在电工、电子等课
程中讲授，大多数不属于本课程的范围。）
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三、自动检测系统的组成
不带微处理器时
自动检测技术系统原理框图
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一种典型的自动检测系统
（检测系统在发电厂的应用）
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传感器：在本教材中是指一个能将被 测的非电量变换成电量的器件
温度t（℃ 、K、℉ ） 例：0 ℃等于32 ℉ ， 20 ℃等于68 ℉ ， 100 ℃等于212
℉ 压力（压强）p（Pa）、压差Δ p 、真空度、流量q（t、m 3
）、流速v（m/s）、物位、液位h（m）
机械量：
直线位移x（m）、角位移α、速度、加速度a（ m/s2） 、
转速n（r/min）、应变 ε （m/m ）、力矩T（Nm）、
图示为汽车出厂检验原理框图，测量参数 包括润滑油温度、冷却水温度、燃油压力 及发动机转速等。通过对抽样汽车的测试， 工程师可以了解产品质量。
汽车扭距测量
机床加工精度测量
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检测技术在汽车中的应用日新月异
汽车传感器：汽车电子控制系统的信息源，关键部件，核心技术内容 普通轿车：约安装几十到近百只传感器， 豪华轿车：传感器数量可多达二百余只。
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执行机构
所谓执行机构通
常是指各种继电器， 电磁铁、电磁阀门、 电磁调节阀、伺服电 动机等，它们在电路 中是起通断、控制、 调节、保护等作用的 电器设备。
继电器插座
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各种继电器
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电磁铁—能产生机械力
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在电力、冶金、石化、化工等流程工业中，生产线上 设备运行状态关系到整个生产线流程。通常建立24小时在 线监测系统。
石化企业输 油管道、储 油罐等压力 容器的破损 和泄露检测。
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检测技术在工业生产领域的应用
在线检测：零件尺寸、产品缺陷、装配定位….
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3、产品质量测量
在汽车、机床等设备，电机、发动机等零部件 出厂时，必须对其性能质量进行测量和出Hale Waihona Puke Baidu检验。
指纹传感器
透光率传感器
温湿度传感器
温度传感器 16
检测技术在日常生活中的应用与日俱增
家用电器：数码相机、数码摄像机：自动对焦---红外测距传感器 自动感应灯：亮度检测---光敏电阻 空调、冰箱、电饭煲：温度检测---热敏电阻、热电偶 电话、麦克风：话音转换---驻极电容传感器 遥控接收：红外检测---光敏二极管、光敏三极管 可视对讲、可视电话：图像获取---面阵CCD
离线测量
产品质量检验
在线测量
在流水线上，边加工，边 检验，可提高产品的一致性和 加工精度。
鼠标:光电位移传感器 摄象头:CCD传感器 软驱:速度,位置伺服
麦克风:电容传声器
声卡:A/D卡 + D/A卡
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检测技术在军事上的应用
美军研制的未来单兵作战武器---OICW
夜视瞄准机系统：非冷却红外传感器技术 激光测距仪：可精确的定位目标。在发射20毫米高爆弹时，激光测距仪可 将目标的距离信息自动传输至高爆弹的爆炸引信，以便精确的设定引爆时 间。
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4、楼宇控制与安全防护
为使建筑物成为安全、健康、舒适、温馨的生活、工 作环境，并能保证系统运行的经济性和管理的智能化。在 楼宇中应用了许多检测技术，如闯入监测、空气监测、温 度监测、电梯运行状况。
图示为某公司楼宇自动化系 统。该系统分为：电源管理、 安全监测、照明控制、空调 控制、停车管理、水/废水管 理和电梯监控。
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思考题：
1. 列出你身边的检测技术应用的例子。 2. 画出检测系统的组成框图。
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第2章 测量与误差
2.1 测量的基本概念 2.2 测量误差及分类 2.3 测量误差的分析与处理
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2.1 测量的基本概念
在工程实践和科学实验中提出的检测任务是正 确及时地掌握各种信息, 大多数情况下是要获取被测 对象信息的大小, 即被测量的大小。
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带RS-232接口的万用表及图像显示
特点——
能在 计算机中 存储测量 到的波形 及数据， 可随时重 放，价格 适中。
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无纸记录仪
主要用 来记录和存 储被检测对 象的动态变 化过程。
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数据处理装置
数据 处理装置 主要是指 计算机， 将复杂的 系统用到 频谱分析 仪。
伺服型 雷达天线
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报警器
报警灯及喇叭
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四、检测技术的发展趋势 ：
1.不断提高检测系统的测量精度、量程范 围、延长使用寿命、提高可靠性：
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提高测量精度
将量程 切换到2V时 ，最小显示 值为1μV
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[数字电压、欧姆表]
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2 .1.2测量方法
实现被测量与标准量比较得出比值的方法, 称为测量方法。
对于测量方法, 从不同角度, 有不同的分类 方法。
1.根据获得测量值的方法可分为直接测量、间接测 量和组合测量;
2.据测量方式可分为偏差式测量、零位法测量与微 差法测量;
3.根据被测量变化快慢可分为静态测量与动态测量;
4.根据测量敏感元件是否与被测介质接触可分为接 触测量与非接触测量;
烟雾传感器
亮度传感器 红外人体探测器
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5、家庭与办公自动化
在家电产品和办公自动化产品设计中，人们大量的应用 了传感器和检测技术来提高产品性能和质量。
全自动洗衣机中的传感器： 衣物重量传感器，衣质传 感器，水温传感器，水质 传感器，透光率光传感器 (洗净度) 液位传感器，电 阻传感器(衣物烘干检测)。
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1、机电工程中的应用 在各种自动控制系统中，检测环节起着系统
感官的作用，是其重要组成部分。
a)机械手、机器人中的传感器
转动/移动位置传感器、力传感器、视觉传感器、听觉传感器、
接近距离传感器、触觉传感器、热觉传感器、嗅觉传感器。
密歇根大学的机械手装配模型
7 广州中鸣数码的机器狗
b) AGV自动送货车
玻璃 温度计不 属于本教 材所讲授 的传感器 范围。
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能将温度转换为电压的传感器—热电偶
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目前常用的显示器有四类：模拟显示、 数字显示、图象显示及记录仪等
模拟显示 的特点：
直观
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光柱也属于模拟显示
光柱显示 的特点：
一目了然
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5.根据测量系统是否向被测对象施加能量可分为主 动式测量与被动式测量等。
• 2.偏差法、零位法和微差法
偏差法： 利用测量仪表的指针相对于刻度的偏差位移直接表示测量的数值
零位法： 利用指零机构的作用，使用被测量和已知标准量两者达到平衡， 根据指零机构示值为零来确定被测量等于标准量值
微差法： 偏差法和零位法的结合 被偿测量大值与标准量大体平衡
业出版社，2001年
例：曹冲称象
方法：比较法；
装置：船、石头、小秤； 检查、测量，从而得到： 定性、定量的结果。
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1.1 检测技术的工程应用
检测技术是人类认识和改造客观世界的基础； 检测技术的水平，在相当程度上影响科学技术发展 的速度和深度；先进的检测技术已成为生产系统不 可缺少的组成部分。
被偿测量被测量余数
静态测量
对缓慢变化的对象进 行测量亦属于静态测量。
最高、最低 温度计
动态测量
地震测量 振动波形
便携式仪表
可以显示波 形的便携式 仪表
直接测量
电子卡尺
间接测量
对多个被测量进行测量，经过计 算求得被测量（阿基米德测量皇冠的比 重）。
接触式测量
非接触式测量
例：雷达测速
车载电子警察
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检测技术在卫星中的应用
红外扫 描区域
人造卫星
检测技术在海啸预报中的应用
深海地沟
海浪振动 检测系统
浮标
检测技术在飞行器中的应用
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……教学实验、气象预报、大地测 绘、灾情预报、交通指挥、……
涵盖 吃穿用、农轻重、海陆空
二、工业检测技术涉及的内容 ：
热工量：
土卫六表面
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2.应用新技术和新的物理效应， 扩大检测领域（续）
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安全检查
3.发展集 成化、功能化 的传感器
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4.采用计算机技术，使检测技术智能化
面部 识别技术
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4.采用计算机技术，使 检测技术智能化（续）
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单片机芯片
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5.发展网络化传感器及检测系统
电磁阀门 电磁阀门的 控制线圈
加上额定电压 后，电磁阀门导通 ，被控对象可以是液 体或气体。
电磁阀门只有通 断两种状态。
流体 46
电磁调节阀 ——用于控制流量的大小
加上控 制信号，电 磁调节阀在 电动机的控 制下，可以 逐渐开合
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伺服电动机 可以正转、反转、 快转、慢转。
伺服是使物体的位置、 方位、状态等输出被控 量能够跟随输入目标 （或给定值）的任意变 化的自动控制系统。
检测技术在航天领域举足轻重
火箭测控 --- 检测火箭状况、姿态、轨迹 飞行器测控 --- 检测飞行器姿态、发电机工况，控制与操纵
“阿波罗10”：
火箭部分---2077个传感器 飞船部分---1218个传感器，
神州飞船：
185台（套）仪器装置
检测参数---加速度、温度、压力、 振动、流量、应变、 声学、
发动机：向发动机的电子控制单元（ECU）提供发动机的工作状况信息， 对发动机工作状况进行精确控制 温度、压力、位置、转速、流量、气体浓度和爆震传感器等
底 盘：控制变速器系统、悬架系统、动力转向系统、制动防抱死系统等 车速、踏板、加速度、节气门、发动机转速、水温、油温
车 身：提高汽车的安全性、可靠性和舒适性等 温度、湿度、风量、日照、加速度、车速、测距、图象等
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数字式仪表
数字式仪表 的特点： 准确，但最 后一位经常 跳动不止。
热敏电阻
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LED、LCD的特点：
LED亮度高、耐振动；LCD耗电省、集成 度高，但不利于夜间观察。
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图像显示
特点—— 能显示复杂的 图形和曲线
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图像显示（续）
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振动、噪声、质量（重量）m（kg、t）
几何量
长度、厚度、角度、直径、间距、形状、粗糙度、 硬度、材料缺陷等
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工业检测涉及的内容（续）
物体的性质和成分量：
空气的湿度（绝对、相对）、气体的化学成分、浓度、 液体的粘度、浊度、透明度、物体的颜色
状态量：
工作机械的运动状态（启停等）、生产设备的异常状态 （超温、过载、泄漏、变形、磨损、堵塞、断裂等）
提高可靠性
承受剧烈振动
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2.应用新技术和新的物理效 应，扩大检测领域
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月球车
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2.应用新技术 和新的物理效 应，扩大检测 领域（续）
火星车
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2.应用新技术和新的物理效 应，扩大检测领域（续）
“惠更斯”号登陆土卫六 的效果图
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