现代检测技术教案

绪论

➢教学要求

1．掌握检测等基本概念。

2．了解工业检测技术涉及的内容。

3．掌握自动检测系统的组成。

4．明确本课程的任务。

5．了解检测技术的发展趋势。

➢教学手段多媒体课件，实物演示

➢教学课时1学时

➢教学内容

一．检测（Detection）的定义（联系具体、日常生活的例子，如举“操冲秤象”的例子过程来说明检测的定义）

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。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。

二．检测技术在国民经济中的地位和作用

举例说明：检测技术是现代化领域中很有发展前途的技术，它在国民经济中起着极

其重要的作用。

三．工业检测技术的内容（了解）

四．自动检测系统的组成（掌握）

1. 系统框图(0-1)

2. 传感器（Transducer）及定义

3. 显示器

4. 数据处理装置

5. 执行机构

6. 自动检测系统举例(0-2)

五．检测技术的发展趋势（举例介绍）

当前，检测技术的发展主要表现在以下几个方面：

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

2.应用新技术和新的物理效应，扩大检测领域

3.发展集成化、功能化的传感器

4.采用计算机技术，使检测技术智能化

5.发展网络化传感器及检测系统

六．本课程的任务和学习方法

本课程的任务是：在阐明测量基本原理的基础上，逐一分析各种传感器是如何将非电量转换为电量的，并介绍相应的测量转换电路、信号处理电路及各种传感器在工业中的应用。

本课程的学习方法是：要理论联系实际，要举一反三（演示光电开关，提问和讨论可以哪有几种用途，启发！），富于联想，善于借鉴，关心和观察周围的各种机械、电气等设备，重视实验和实训，这样才能学得活、学得好，才有利于提高今后解决实际问题的能力。

留一个问题给学生回去思考：举出课堂上演示过的光电开关共有哪几种用途，第二次上课时，回答得越多越好。

第一章检测技术的基本概念

➢教学要求

1．掌握测量的基本概念和测量方法。

2．熟悉测量误差的分类和基本概念。

3．了解测量结果的数据统计处理。

4．掌握传感器的组成。

5．熟悉传感器分类。

6．掌握传感器基本特性

➢教学手段多媒体课件、压力表演示

➢教学课时2学时

➢教学内容

第一节测量的一般概念及方法

对于测量方法，从不同的角度出发，有不同的分类方法。（须举例说明）：

1. 静态测量和动态测量

2. 直接测量和间接测量

3. 模拟式测量和数字式测量

4. 接触式测量和非接触式测量

5. 在线测量和离线测量

第二节测量误差及分类

测量值与真值之间的差值称为测量误差（Measuring error）。测量误差可其不同特征进行分类。

一、绝对误差和相对误差

重要公式：

1．绝对误差（Absolute Error）

Δ=A x－Ａ0

2．相对误差（Relative Error）（掌握基本概念！）

(1) 示值（标称）相对误差γx

(2)满度（引用）相对误差γｍ

我国模拟仪表有下列七种等级：0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0。

表1-1 仪表的准确度等级和基本误差

讨论：上表说明什么？在正常工作条件下，可以认为仪表的最大绝对误差是不变的，而示值相对误差γx随示值的减小而增大。

与同学一起做：例1-1：分析讨论仪表精度等级与量程范围及示值相对误差之间的关系。

二、粗大误差、系统误差和随机误差（掌握基本概念）

1．粗大误差（举例）

2．系统误差（举例）

3．随机误差（举例）

分析正态分布的规律：（举例）

（1）有界性（２）对称性（3）集中性

三、静态误差和动态误差

1．静态误差（Static Error）（举例）

2．动态误差（Dynamic Error）（举例）

第三节传感器及基本特性

讨论传感器的组成及框图：传感器由敏感元件，传感元件及测量转换电路三部分组成。

分析：图1-3：传感器的组成框图

结合电位器式压力传感器的工作原理，可将图1-4方框中的内容具体化。

图1-5：电位器式压力传感器原理框图（演示该传感器）

二、传感器分类

1）按被测量分类

2）按测量原理分类

三、传感器基本特性

1.灵敏度（是否越大越好？）

分析：图1-6，用作图法求取传感器的灵敏度（先看多媒体动画）

2.分辨力（举例）

3.线性度（数值大好还是小好？）

图1-7：传感器线性度作图（先看多媒体动画）

4.稳定性（Regulation）（举例说明重要性）

5.电磁兼容性（EMC）（举例说明重要性）

6.可靠性（Reliability）

(1)故障平均间隔时间（MTBF）

(2)平均修复时间（MTTR）

(3)故障率或失效率（ ）

图1-8：故障率变化曲线。

故障率的变化大体上可分成三个阶段：（以人的一生说明）

1）初期失效期

2）偶然失效期

3）衰老失效期

作业P143~7,课堂讨论：8