自动检测技术及应用
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模块一 非电量检测与传感器技术基础
任源自文库一 任务二 任务三 任务四
概述—了解课程内容 掌握检测技术的误差 了解传感器的定义、组成、分类 掌握传感器基本特性
生物机电
任务一 概述—了解课程内容
1 检测技术的概念 2 检测技术的作用 3 自动检测系统的组成 4 自动检测技术的发展趋势
生物机电
1 检测技术的概念
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。
生物机电
2 检测技术的作用
检测技术在工业生产领域的应用：倍增器
生物机电
在线检测：零件尺寸、产品缺陷、装配定 位…… 离线检测：零件参数、 尺寸与形位公差、 品质参数…… 作 用：现代工程装备中， 检测环节的成 本约占50~70%
生物机电
静态测量和动态测量
生物机电
直接测量与间接测量
电子卡尺
生物机电
接触式测量与非接触式测量
测体温
雷达测速
生物机电
在线测量和离线测量
生物机电
2 测量误差及分类
测量误差：测量值与真实值之间的误差。 分类：绝对误差和相对误差。
生物机电
绝对误差
绝对误差是测量值Ax与真实值A0之间的差值， 即：
生物机电
2 检测技术的作用
生物机电
检测技术的作用
检测技术在军事上的应用：战斗力
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。
生物机电
检测技术的作用
检测技术在国防领域的应用：先行官
美国国家导弹防御计划---NMD
1.地基拦截器
2.早期预警系统
根据给出的准确度等级S及满度值Am，可 以推算出该仪表可能出现的最大绝对误差、 示值相对误差等。
生物机电
仪表的准确度等级和基本误差
例：某指针式电压表的精度为2.5 级，用它来测量电压时可能产生的满度 相对误差为2.5% 。
生物机电
误差产生的因素：
粗大误差 系统误差 随机误差
生物机电
粗大误差
检测技术的作用
智能电子警察监测系统
生物机电
检测技术的作用
号
生物机电
检测技术的作用
自动收费系统
生物机电
检测技术的作用
社会：“物化法官”
• 检查产品质量
• 监测环境污染 • 查服违禁药物 • 识别指纹假钞 • 侦破刑事案件
其它应用：
机械制造业 化工行业 烟草行业 环境保护 现代物流行业 产品开发 文物保护领域 ……
明显偏离真值的误差称为粗大误差，也 叫过失误差。粗大误差主要是由于测量人员 的粗心大意及电子测量仪器受到突然而强大 的干扰所引起的。如测错、读错、记错、外 界过电压尖峰干扰等造成的误差。就数值大 小而言，粗大误差明显超过正常条件下的误 差。当发现粗大误差时，应予以剔除。
生物机电
系统误差：
系统误差也称装置误差，它反 映了测量值偏离真值的程度。凡误 差的数值固定或按一定规律变化者， 均属于系统误差。
将量程切换到 2V时，最小显 示值为1μV
生物机电
提高可靠性
承受剧烈振动
生物机电
发展微型化、集成化、智能化、虚拟化的传感器 智能化
面部识别技术
单片机芯片
生物机电
集成化
可拍照的手机
生物机电
应用新技术和新的物理效应，扩大检测领域 火星车
生物机电
应用新技术和新的物理效应，扩大检测领域 月球车
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
生物机电
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
模拟显示：直观
数字显示：准确，但最后一位经常
跳动不止。
生物机电
图像显示：能显示复杂的图形和曲线，但价格昂贵。
生物机电
记录仪：主要用来记录被检测对象的动态变化过程
生物机电
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。
生物机电
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。
生物机电
3 自动检测系统的组成
自动检测系统原理框图
生物机电
传感器：
指一个能将被测的非电量变换成电量的器件。
将温度转换为电压的传感器—热电偶
生物机电
信号处理电路： 把传感器输出的电量变成具有一定驱动和传 输能力的信号，以推动后级的显示电路、数据 处理装置及执行机构。
生物机电
显示器：
模拟显示、数字显示、图象显示及记录仪等。
系统误差是有规律性的，因此 可以通过实验的方法或引入修正值 的方法计算修正，也可以重新调整 测量仪表的有关部件予以消除。
生物机电
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
生物机电
检测技术的作用
生物机电
检测技术的作用
检测技术在日常生活中的应用：与日俱增
生物机电
海啸预报
生物机电
Ax A0
生物机电
相对误差
相对误差用百分比的形式表示。一般多取正值。 相对误差有以下表现形式：
示值相对误差 ：用绝对误差Δ与被测量Ax的百
分比表示
x
Ax
100 %
满度（引用）相对误差 ：绝对误差Δ与仪器满
度值Am的百分比。
rn A m 100 %
生物机电
准确度等级
当取仪表的最大绝对误差时，常用引用误 差来表示仪表的准确度等级S，即：
生物机电
应用新技术和新的物理效应，扩大检测领域
安全检查
生物机电
网络化传感器及检测技术逐步发展
生物机电
生物机电
任务二掌握检测技术的误差
1 测量的分类 2 测量误差及分类 3 自动检测系统的组成
生物机电
1 测量的分类
静态测量和动态测量 直接测量与间接测量 接触式测量与非接触式测量 在线测量和离线测量
继电器
生物机电
执行机构：
固态继电器
电磁阀门
生物机电
执行机构：
电磁铁
电磁调节阀
生物机电
执行机构：
伺服型雷达天线
报警器
生物机电
4 自动检测技术的发展趋势
智能化 虚拟化 网络化 微型化 集成化
生物机电
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。
提高测量精度
任源自文库一 任务二 任务三 任务四
概述—了解课程内容 掌握检测技术的误差 了解传感器的定义、组成、分类 掌握传感器基本特性
生物机电
任务一 概述—了解课程内容
1 检测技术的概念 2 检测技术的作用 3 自动检测系统的组成 4 自动检测技术的发展趋势
生物机电
1 检测技术的概念
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。
生物机电
2 检测技术的作用
检测技术在工业生产领域的应用：倍增器
生物机电
在线检测：零件尺寸、产品缺陷、装配定 位…… 离线检测：零件参数、 尺寸与形位公差、 品质参数…… 作 用：现代工程装备中， 检测环节的成 本约占50~70%
生物机电
静态测量和动态测量
生物机电
直接测量与间接测量
电子卡尺
生物机电
接触式测量与非接触式测量
测体温
雷达测速
生物机电
在线测量和离线测量
生物机电
2 测量误差及分类
测量误差：测量值与真实值之间的误差。 分类：绝对误差和相对误差。
生物机电
绝对误差
绝对误差是测量值Ax与真实值A0之间的差值， 即：
生物机电
2 检测技术的作用
生物机电
检测技术的作用
检测技术在军事上的应用：战斗力
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。
生物机电
检测技术的作用
检测技术在国防领域的应用：先行官
美国国家导弹防御计划---NMD
1.地基拦截器
2.早期预警系统
根据给出的准确度等级S及满度值Am，可 以推算出该仪表可能出现的最大绝对误差、 示值相对误差等。
生物机电
仪表的准确度等级和基本误差
例：某指针式电压表的精度为2.5 级，用它来测量电压时可能产生的满度 相对误差为2.5% 。
生物机电
误差产生的因素：
粗大误差 系统误差 随机误差
生物机电
粗大误差
检测技术的作用
智能电子警察监测系统
生物机电
检测技术的作用
号
生物机电
检测技术的作用
自动收费系统
生物机电
检测技术的作用
社会：“物化法官”
• 检查产品质量
• 监测环境污染 • 查服违禁药物 • 识别指纹假钞 • 侦破刑事案件
其它应用：
机械制造业 化工行业 烟草行业 环境保护 现代物流行业 产品开发 文物保护领域 ……
明显偏离真值的误差称为粗大误差，也 叫过失误差。粗大误差主要是由于测量人员 的粗心大意及电子测量仪器受到突然而强大 的干扰所引起的。如测错、读错、记错、外 界过电压尖峰干扰等造成的误差。就数值大 小而言，粗大误差明显超过正常条件下的误 差。当发现粗大误差时，应予以剔除。
生物机电
系统误差：
系统误差也称装置误差，它反 映了测量值偏离真值的程度。凡误 差的数值固定或按一定规律变化者， 均属于系统误差。
将量程切换到 2V时，最小显 示值为1μV
生物机电
提高可靠性
承受剧烈振动
生物机电
发展微型化、集成化、智能化、虚拟化的传感器 智能化
面部识别技术
单片机芯片
生物机电
集成化
可拍照的手机
生物机电
应用新技术和新的物理效应，扩大检测领域 火星车
生物机电
应用新技术和新的物理效应，扩大检测领域 月球车
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
生物机电
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
模拟显示：直观
数字显示：准确，但最后一位经常
跳动不止。
生物机电
图像显示：能显示复杂的图形和曲线，但价格昂贵。
生物机电
记录仪：主要用来记录被检测对象的动态变化过程
生物机电
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。
生物机电
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。
生物机电
3 自动检测系统的组成
自动检测系统原理框图
生物机电
传感器：
指一个能将被测的非电量变换成电量的器件。
将温度转换为电压的传感器—热电偶
生物机电
信号处理电路： 把传感器输出的电量变成具有一定驱动和传 输能力的信号，以推动后级的显示电路、数据 处理装置及执行机构。
生物机电
显示器：
模拟显示、数字显示、图象显示及记录仪等。
系统误差是有规律性的，因此 可以通过实验的方法或引入修正值 的方法计算修正，也可以重新调整 测量仪表的有关部件予以消除。
生物机电
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
生物机电
检测技术的作用
生物机电
检测技术的作用
检测技术在日常生活中的应用：与日俱增
生物机电
海啸预报
生物机电
Ax A0
生物机电
相对误差
相对误差用百分比的形式表示。一般多取正值。 相对误差有以下表现形式：
示值相对误差 ：用绝对误差Δ与被测量Ax的百
分比表示
x
Ax
100 %
满度（引用）相对误差 ：绝对误差Δ与仪器满
度值Am的百分比。
rn A m 100 %
生物机电
准确度等级
当取仪表的最大绝对误差时，常用引用误 差来表示仪表的准确度等级S，即：
生物机电
应用新技术和新的物理效应，扩大检测领域
安全检查
生物机电
网络化传感器及检测技术逐步发展
生物机电
生物机电
任务二掌握检测技术的误差
1 测量的分类 2 测量误差及分类 3 自动检测系统的组成
生物机电
1 测量的分类
静态测量和动态测量 直接测量与间接测量 接触式测量与非接触式测量 在线测量和离线测量
继电器
生物机电
执行机构：
固态继电器
电磁阀门
生物机电
执行机构：
电磁铁
电磁调节阀
生物机电
执行机构：
伺服型雷达天线
报警器
生物机电
4 自动检测技术的发展趋势
智能化 虚拟化 网络化 微型化 集成化
生物机电
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。
提高测量精度