3-检测技术及方法分析
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2020/6/12
检测技术的作用
2020/6/12
智能电子警察监测系统
检测技术的作用
号
2020/6/12
ห้องสมุดไป่ตู้
检测技术的作用
2020/6/12
2020/6/12
自动收费系统
自动检测或自动控制系统与外界的信息 界面关系有三种情况：
•获取检测对象所处 状态的传感器，以及 控制并调节对象状态 的执行器。
•监控仪器与其他系 统之间的信息往来。
•操作人员与仪器装 置之间的界面。
图3-1 检测与控制仪器与外界 环境之间的三种界面
2020/6/12
传感器是所有被测对象信息的输入端口。
传感器的作用——
感受被测量的变化，直接从对象中提取被测量的信息， 并转换成相应的输出信号，即完成信号的检测与转换，是整 个系统中的关键。 相当于人体的感觉器官，可以把非电量转换成电信号。 如温度计：温度→位移。
实际使用时还应考虑的有体积小、价廉、易于维修更换等
2020/6/12
传感器的种类千差万别，传感器的分类方法有很多种：
1. 根据检测对象分类，如温度、压力、位移等。 2. 从传感器原理或反应效应分类，如光电、压电等。 3. 根据传感器的材料分类，如导电体、半导体等。 4. 按应用领域分类，如化工、纺织、造纸、环保等 5. 5. 按输出信号形式分类，如模拟和数字式等。 6. 6. 按反应形式或能量供给方式分类，如能动型和被动型、
热电偶
电流 热电势
• 热流和电流虽不是输入输出变量，但它们都对检测系统有影响
。
• 强度变量与容量变量是在检测系统的输入输出端共轭存在的变 量。一方传递信息的同时，另一方总是直接或间接地与误差有
2020/6/12
六、微差法 此方法是测量被测量与已知量的差值。差值通常
第三章 检测技术及方法分析
检测（Detection）定义： 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、生活等各方面的有关 信息通过检查与测量的方法，赋予定性或定量 结果的过程称为检测技术。
2020/6/12
检测技术的作用
2020/6/12
检测技术的作用
检测技术在国防领域的应用：先行官
能量变换型和能量控制型等。
2020/6/12
传感器定义及组成
• 定义：传感器是一种以测量为目的，以一定的精度把被 测量转换为与之有确定关系的，便于处理的另一种物理 量的测量器件，其输出多为易处理的电量，如电流、电 压、频率等。
• 组成：传感器由敏感元件、传感元件和转换电路三部分 组成。
非电量 敏感元件 非电量 传感元件 电参量 测量转换电路 电量 （被测量）
2020/6/12
传感器的好坏直接影响仪表的质量，对它的要求有： 准确性：输出准确反映输入，输出、输入之间是严格的
单值关系，即只有被测量才对传感器有作用。 稳定性：输入和输出之间的单值关系不随时间和温度变
化，受外界其它因素干扰的影响小。 灵敏性：较小的输入量就有较大的输出信号。 其它：经济性、耐腐蚀性、低能耗等。
2020/6/12
一、开环型检测与闭环型检测
开环型检测系统如图 (a)所示。一般由传感器、信号放大 器、转换电路、显示器等串联组成。
(a) 对象
传感器
输出 信息处理器
闭环型检测系统如图 (b)所示。正向通道中的变换器通常 是将被测信号转换成电信号，反向变换器则将电信号变为 非电信号。
被测量 +
(b)
如用水银压力计测压力
比较检测方法——与同种类量值进行比较而决定测 量值的方法。
如用弹簧管压力计测量压力
2020/6/12
四、偏差法与零位法
偏差法——也叫非零检测法。一般都是开环型结构， 增益大。结构简单，测量结果直观。如弹簧秤称重.
信号转换需要的能量要从被测对象上获得。 这种开环检测对排除干扰很不利。
• 一般在传感器的输入输出端分别存在成对的强度变量 与容量变量，它们的乘积分别表示传感器的输入、输 出能量。
2020/6/12
容量变量对测量的影响
• 以热电偶测温为例，温度差即强度变量是输入信号，输出信号 是热电势，也是强度变量。输入端的容量变量是热流，输出端 的容量变量是电流,如图所示
热流 温度差
2020/6/12
3.1.检测方法及基本概念
只有传感器并不等于具有完备的检测技术或方法。除 了传感器之外还需要一定的检测结构，用于有选择地实现 信号转换。
检测技术理论就是针对复杂问题的检测方法、检测结 构以及检测信号处理等方面进行研究的一门综合性科学。
检测技术与方法中有许多基本概念。为比较起见，下 面分别解释成对的一些概念。
美国国家导弹防御计划---NMD
1.地基拦截器 2.早期预警系统 3.前沿部署(如雷达） 4.管理与控制系统 5. 卫星红外线监测系统
监测系统: 探测和发现 敌人导弹的发射并追踪 导弹的飞行轨道；
拦截器：能识别真假 弹头，敌友方
2020/6/12
检测技术的作用
检测技术在航天领域应用：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
2020/6/12
检测技术的作用
“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
2020/6/12
检测技术的作用
2020/6/12
检测技术的作用
检测技术在日常生活中的应用：与日俱增
零位法——是反馈型闭环检测方法。采取与同类的已 知量取平衡的方法进行测量。如用天平测量质量。
零位法的平衡操作绝大多数已经完全自动化。电位
差计、平衡电桥等。
2020/6/12
五、强度变量检测与容量变量检测
• 强度变量：压力、温度、电压等表示作用的大小，与 体积、质量无关。
• 容量变量：长度、重量、热量、电流等与占据空间相 关，与体积、质量成比例。
-
变换器
放大器
反变换器
输出
平衡式仪表及检测系统一般采用这种结构
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二、直接检测与间接检测
直接检测——与同类基准进行简单的比较，就能 得到测量值的检测方法。
间接检测——就是测量与被测量有一定关系的2 个或2个以上物理量，然后再推算出被测量。
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三、绝对检测与比较检测
绝对检测——是指由基本物理量测量而决定被测量 的方法。
检测技术的作用
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智能电子警察监测系统
检测技术的作用
号
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ห้องสมุดไป่ตู้
检测技术的作用
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2020/6/12
自动收费系统
自动检测或自动控制系统与外界的信息 界面关系有三种情况：
•获取检测对象所处 状态的传感器，以及 控制并调节对象状态 的执行器。
•监控仪器与其他系 统之间的信息往来。
•操作人员与仪器装 置之间的界面。
图3-1 检测与控制仪器与外界 环境之间的三种界面
2020/6/12
传感器是所有被测对象信息的输入端口。
传感器的作用——
感受被测量的变化，直接从对象中提取被测量的信息， 并转换成相应的输出信号，即完成信号的检测与转换，是整 个系统中的关键。 相当于人体的感觉器官，可以把非电量转换成电信号。 如温度计：温度→位移。
实际使用时还应考虑的有体积小、价廉、易于维修更换等
2020/6/12
传感器的种类千差万别，传感器的分类方法有很多种：
1. 根据检测对象分类，如温度、压力、位移等。 2. 从传感器原理或反应效应分类，如光电、压电等。 3. 根据传感器的材料分类，如导电体、半导体等。 4. 按应用领域分类，如化工、纺织、造纸、环保等 5. 5. 按输出信号形式分类，如模拟和数字式等。 6. 6. 按反应形式或能量供给方式分类，如能动型和被动型、
热电偶
电流 热电势
• 热流和电流虽不是输入输出变量，但它们都对检测系统有影响
。
• 强度变量与容量变量是在检测系统的输入输出端共轭存在的变 量。一方传递信息的同时，另一方总是直接或间接地与误差有
2020/6/12
六、微差法 此方法是测量被测量与已知量的差值。差值通常
第三章 检测技术及方法分析
检测（Detection）定义： 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、生活等各方面的有关 信息通过检查与测量的方法，赋予定性或定量 结果的过程称为检测技术。
2020/6/12
检测技术的作用
2020/6/12
检测技术的作用
检测技术在国防领域的应用：先行官
能量变换型和能量控制型等。
2020/6/12
传感器定义及组成
• 定义：传感器是一种以测量为目的，以一定的精度把被 测量转换为与之有确定关系的，便于处理的另一种物理 量的测量器件，其输出多为易处理的电量，如电流、电 压、频率等。
• 组成：传感器由敏感元件、传感元件和转换电路三部分 组成。
非电量 敏感元件 非电量 传感元件 电参量 测量转换电路 电量 （被测量）
2020/6/12
传感器的好坏直接影响仪表的质量，对它的要求有： 准确性：输出准确反映输入，输出、输入之间是严格的
单值关系，即只有被测量才对传感器有作用。 稳定性：输入和输出之间的单值关系不随时间和温度变
化，受外界其它因素干扰的影响小。 灵敏性：较小的输入量就有较大的输出信号。 其它：经济性、耐腐蚀性、低能耗等。
2020/6/12
一、开环型检测与闭环型检测
开环型检测系统如图 (a)所示。一般由传感器、信号放大 器、转换电路、显示器等串联组成。
(a) 对象
传感器
输出 信息处理器
闭环型检测系统如图 (b)所示。正向通道中的变换器通常 是将被测信号转换成电信号，反向变换器则将电信号变为 非电信号。
被测量 +
(b)
如用水银压力计测压力
比较检测方法——与同种类量值进行比较而决定测 量值的方法。
如用弹簧管压力计测量压力
2020/6/12
四、偏差法与零位法
偏差法——也叫非零检测法。一般都是开环型结构， 增益大。结构简单，测量结果直观。如弹簧秤称重.
信号转换需要的能量要从被测对象上获得。 这种开环检测对排除干扰很不利。
• 一般在传感器的输入输出端分别存在成对的强度变量 与容量变量，它们的乘积分别表示传感器的输入、输 出能量。
2020/6/12
容量变量对测量的影响
• 以热电偶测温为例，温度差即强度变量是输入信号，输出信号 是热电势，也是强度变量。输入端的容量变量是热流，输出端 的容量变量是电流,如图所示
热流 温度差
2020/6/12
3.1.检测方法及基本概念
只有传感器并不等于具有完备的检测技术或方法。除 了传感器之外还需要一定的检测结构，用于有选择地实现 信号转换。
检测技术理论就是针对复杂问题的检测方法、检测结 构以及检测信号处理等方面进行研究的一门综合性科学。
检测技术与方法中有许多基本概念。为比较起见，下 面分别解释成对的一些概念。
美国国家导弹防御计划---NMD
1.地基拦截器 2.早期预警系统 3.前沿部署(如雷达） 4.管理与控制系统 5. 卫星红外线监测系统
监测系统: 探测和发现 敌人导弹的发射并追踪 导弹的飞行轨道；
拦截器：能识别真假 弹头，敌友方
2020/6/12
检测技术的作用
检测技术在航天领域应用：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
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检测技术的作用
“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
2020/6/12
检测技术的作用
2020/6/12
检测技术的作用
检测技术在日常生活中的应用：与日俱增
零位法——是反馈型闭环检测方法。采取与同类的已 知量取平衡的方法进行测量。如用天平测量质量。
零位法的平衡操作绝大多数已经完全自动化。电位
差计、平衡电桥等。
2020/6/12
五、强度变量检测与容量变量检测
• 强度变量：压力、温度、电压等表示作用的大小，与 体积、质量无关。
• 容量变量：长度、重量、热量、电流等与占据空间相 关，与体积、质量成比例。
-
变换器
放大器
反变换器
输出
平衡式仪表及检测系统一般采用这种结构
2020/6/12
二、直接检测与间接检测
直接检测——与同类基准进行简单的比较，就能 得到测量值的检测方法。
间接检测——就是测量与被测量有一定关系的2 个或2个以上物理量，然后再推算出被测量。
2020/6/12
三、绝对检测与比较检测
绝对检测——是指由基本物理量测量而决定被测量 的方法。