现代检测技术PPT课件
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《现代检测技术,》课件
声学检测技术
利用声波传播，通过检测回波分 析材料性质。
无损检测技术
使用X射线、射线、火烧等无损 手段检测材料缺陷。
质谱检测技术
利用化学方法将物质分离并分析 物质结构。
应用领域
1 医学领域
疾病检测、医疗影像等。
3 环境保护
水、空气等环保领域。
2 制造业
质量控制、产品检测等。
4 野外探测
矿产勘探、灾害救援等。
现代检测技术
现代检测技术是一种综合性的技术体系，涵盖了各种物理、化学、生物、信 息技术等领域，具有极高的精确度和稳定性，广泛应用于各行各业。
定义
涵盖广泛
包括了物理、化学、生物、信息技术等多个领域。
应用广泛
广泛应用于生产、研发、检测等领域。
特点鲜明
精度高、结果稳定、效率快。
分类
光学检测技术
通过光学原理进行观测、分析、 检测。
全面升级
市场需求将不断推动行业全 面升级，技术将更加成熟、 应用将更加广泛。
多元化
与其他领域的融合将解决更 多需求，将出现更多创新应 用方向。
行业整合
行业市场将逐步实现整合， 市场格局可能发生变化，主 流企业竞争将更为激烈。
优势和不足
优势
• 高精度、高效率 • 非破坏性检测 • 多领域应用
不足
• 高昂成本、设备复杂 • 专业性较强 • 部分技术仍处于初级阶段
市场前景
ห้องสมุดไป่ตู้
1
市场需求
各个领域对于检测精度与效率不断提高，对现代检测技术的市场需求日益增长。
2
市场规模
预计2025年全球现代检测技术市场规模将超过1000亿美元，具有良好的发展前 景和广阔的市场空间。
现代检测技术
压电陶瓷在制造时如添加杂质可变化居里温度。加杂质后，晶体其他性能也变化了。
17
§2.2 压电换能器－探头
§2.2.1探头旳种类
压电换能器主要由压电晶片构成。
（2）稳定性好(时间稳定性和温度稳定性)。材料进行老化处理老化。 （3）在换能过程中，波形不失真。机械Q值太大，频带宽度窄，产生波形畸变； （4）对振动方式有特殊旳要求，以便在传声媒质中得到所须波型旳超声波(如纵波、
横波、表面波、板波、弯曲波等) 。 （5）使用条件方面旳特殊要求，如防爆、防腐蚀、防辐射、 防漏、
(一) 压电应变常数(发射敏捷度) d33
施加电压 Ua，使厚度增长 ta ，则
d33
ta Ua
[米 伏]
(二) 压电应力常数(接受敏捷度) g33
厚度t 长a
施加压力 P ，晶体产生电压为 U p ，则
g33
Up P
[米 伏2 牛顿]
(三)压电形变常数 h33
施加一定压力，厚度增长ta ，
h33
Up ta
直流电场E
剩余极化强度
电场作用下旳伸长 (a)极化处理前
制作过程： 配料 混合
(b)极化处理中 粉碎 预烧
剩余伸长 (c)极化处理后 成型 烧成 上电极
极化
测试
电极：陶瓷上镀旳一层金属（银、铜、金和镍）薄膜．
极化：在压电陶瓷上加一种强直流电场，使陶瓷中旳电轴沿电场方向取向排列． 未极化旳压电陶瓷因为其中旳电轴取向杂乱排列，不具有压电效应．
如: 锆钛酸铅PZT—5值 Qm <100。
Qm∝ Ra R0
(六) 自然频率
} Ra
R0
：压电体反谐振时旳阻抗 ：谐振时旳阻抗
相差愈大， Qm 愈高。
现代分析测试技术PPT课件
气相色谱分析法 高效液相色谱分析
分子质谱分析 原子质谱分析
现代分析测试技术
热分析法 放射化学分析法
14
概
述
按仪器的用途可分为：
1.成分分析类（原子、离子、分子、基团） 如：原子吸收光谱、
红外光谱、X射线衍射等。
2.结构分析类（原子结构、分子结构、晶体结构、微观结构）如：
红外光谱、X射线衍射、透射电镜等。
现代分析测试技术
19
概述部分的要求
1. 了解现代物质分析、仪器分析的概念 2. 掌握现代物质分析有哪几大类分析方法 3. 掌握物相、元素、微观分析的区别 4. 了解现代物质分析的特点、应用范围
现代分析测试技术
20
课堂复习
1. 现代物质分析常用方法（按照原理）有_________、 __________、
• 《仪器分析原理》何金兰等，21教材，科学出版社（2002）
现代分析测试技术
3
其它参考书
物相、元素分析与微观分析的区别
重要
劣质食盐
NaCl KCl Na2SO4 K2SO4
物相
NaCl、KCl、Na2SO4、K2SO4
元素
Na、K、 Cl、 S、O
微观
现代分析测试技术
4
元素分析结果的表征形式:
10
概
述
重要
2. 现代分析测试技术的分析方法
按仪器的工作 原理可分为：
分析方法 （工作原理）
光学分析法 电化学分析法 色谱分析法 质谱分析法 其现代它分分析测析试技方术法 （如：热分析法） 11
光学分析法----按原理分类
重要
光谱法：测量的信号是物质内部能级跃迁所产生的发射、吸收、散
《现代分析测试技术》PPT课件
现代分析测试技术概述
现代分析测试技术概述
２００２年诺贝尔化学奖表彰一是约翰·芬恩与田中耕一“发明了对生物大分 子进行确认和结构分析的方法”和“发明了对生物大分子的质谱分析法”，二 是库尔特·维特里希“发明了利用核磁共振技术测定溶液中生物大分子三维结 构的方法”。
现代分析测试技术概述
分析测试技术的发展史
现代分析测试技术概述
显微技术
透射电镜技术（TEM）
利用电子在磁场中的运动与光线在介质中的传播相似的原理 研制的显微技术。
扫描显微技术
扫描电子显微镜（SEM）
扫描探针显微镜
➢ 扫描隧道显微镜（STM）
➢ 原子力显微镜（AFM） ➢ 弹道电子显微镜（BEEM）
➢ 激光力显微镜（LFM） ➢ 光子扫描隧道显微镜（PSTM）
h0 + h
E0基态， E1振动激发态； E0 + h0 ， E1 + h0 激发虚态；
获得能量后，跃迁到激发虚态.
（1928年印度物理学家Raman C V 发现；1960年快速发展）
现代分析测试技术概述
红外光谱：基团； 拉曼光谱：分子骨架测定；
现代分析测试技术概述
内转换
振动弛豫 内转换
S
现代分析测试技术概述
ICP-AES的原理
现代分析测试技术概述
现代分析测试技术概述
分子中的能级跃迁： 电子能级间跃迁的
同时，总伴随有振动 和转动能级间的跃迁 。即电子光谱中总包 含有振动能级和转动 能级间跃迁产生的若 干谱线而呈现宽谱带
。
现代分析测试技术概述
紫外—可见吸收光谱（UV-vis）
紫外-可见分光光度计
普通蒸馏水的电导率 210-6 S· cm-1 离子交换水的电导率 510-7 S· cm-1 纯水的电导率 510-8 S· cm-1
《现代检测技术》课件
02
电学检测技术如电导率法、伏安 法等，可以检测出食品中的农药 残留、重金属含量等有害物质， 保障食品安全。
化学检测技术在环境监测中的应用
化学检测技术利用化学反应原理，可以对环境中的污染物 进行定性和定量分析。
化学检测技术如分光光度法、色谱法等，可以对大气、水 体、土壤等环境中的有害物质进行监测，为环境保护提供 科学依据。
质勘探等领域。
声学检测技术包括超声检测、声发 射检测和次声检测等。
声学检测技术的发展趋势是高精度 、高分辨率和高灵敏度，如超声相 控阵技术和激光超声技术的应用。
电学检测技术
01
电学检测技术是指利用电学原 理对被检测对象进行测量和检
验的技术。
02
电学检测技术具有测量精度高 、稳定性好和可靠性高等优点 ，广泛应用于电子元器件和集 成电路的缺陷检测等领域。
总结词
现代检测技术的应用涉及数据安全、设备安全和人身安全等问题。
详细描述
数据泄露、设备损坏和人身伤害等安全问题给现代检测技术的应用 带来了风险和挑战。
解决方案
建立完善的安全管理制度，加强数据加密、设备维护和人员安全培 训等工作，确保技术应用的安全可靠。
技术人才培养问题
总结词
现代检测技术需要高素质的技术人才进行研发和应用。
技术应用成本问题
总结词
现代检测技术的应用成本较高，给企 业带来经济压力。
详细描述
解决方案
政府和企业可以共同投资研发，降低 技术应用成本；同时，可以通过租赁 、共享设备等方式降低企业一次性投 入成本。
高昂的设备购置成本、维护成本和人 员培训成本使得一些企业在应用现代 检测技术时犹豫不决。
技术应用安全问题
详细描述
目前市场上高素质的技术人才供不应求，成为制约现代检 测技术发展的瓶颈。
电学检测技术如电导率法、伏安 法等，可以检测出食品中的农药 残留、重金属含量等有害物质， 保障食品安全。
化学检测技术在环境监测中的应用
化学检测技术利用化学反应原理，可以对环境中的污染物 进行定性和定量分析。
化学检测技术如分光光度法、色谱法等，可以对大气、水 体、土壤等环境中的有害物质进行监测，为环境保护提供 科学依据。
质勘探等领域。
声学检测技术包括超声检测、声发 射检测和次声检测等。
声学检测技术的发展趋势是高精度 、高分辨率和高灵敏度，如超声相 控阵技术和激光超声技术的应用。
电学检测技术
01
电学检测技术是指利用电学原 理对被检测对象进行测量和检
验的技术。
02
电学检测技术具有测量精度高 、稳定性好和可靠性高等优点 ，广泛应用于电子元器件和集 成电路的缺陷检测等领域。
总结词
现代检测技术的应用涉及数据安全、设备安全和人身安全等问题。
详细描述
数据泄露、设备损坏和人身伤害等安全问题给现代检测技术的应用 带来了风险和挑战。
解决方案
建立完善的安全管理制度，加强数据加密、设备维护和人员安全培 训等工作，确保技术应用的安全可靠。
技术人才培养问题
总结词
现代检测技术需要高素质的技术人才进行研发和应用。
技术应用成本问题
总结词
现代检测技术的应用成本较高，给企 业带来经济压力。
详细描述
解决方案
政府和企业可以共同投资研发，降低 技术应用成本；同时，可以通过租赁 、共享设备等方式降低企业一次性投 入成本。
高昂的设备购置成本、维护成本和人 员培训成本使得一些企业在应用现代 检测技术时犹豫不决。
技术应用安全问题
详细描述
目前市场上高素质的技术人才供不应求，成为制约现代检 测技术发展的瓶颈。
现代检测技术教程
33
2、 按检测方法来分
RP
R1
E
R
R2 Us
V Ux
微差法原理图
34
2、按检测方法来分
2）间接测量
不直接测量待求量x的值，而是对与待求量x 有确定性函数的其他若干物理量 （y1,y2,…yn）进行直接检测，然后通过已 知的函数关系求出该待求量x的值，即x=f （y1,y2,…yn） 间接测量要复杂些，只有对于那些用直接检 测不方便时，或直接检测误差较大时，或没 有相应的仪表来直接检测时，才采用间接检 测。
对象进行检出、变换、分析、处理、 判断、控制、显示等环节的有机统 一的综合过程。
6
一、检测的定义
7
二、检测技术的发展
检测技术是一门古老的技术 学科，也是一门迅速发展的新兴 学科。
8
二、检测技术的发展
9
二、检测技术的发展
10
二、检测技术的发展
11
二、检测技术的发展
经历了四代检测仪 器，…… 直 观 检 测 量
虚拟仪器技术
什么是虚拟仪器？
虚拟仪器是在以通用计算机为 核心的硬件平台上，由用户设计定 义、具有虚拟面板、其测试功能由 测试软件实现的一种计算机仪器系 统。
17
虚拟仪器系统
Hardware & Driver Software
GPIB Serial DAQ VXI
Application • Measurement Software Studio
2、按检测方法来分
例如：铂电阻温度计，其电阻值与温度间存在 函数关系：
式中：Rt—在t℃时铂电阻值（Ω） R0—在0℃时铂电阻值（Ω） a、b—铂电阻的温度系数（Ω/℃）
【优秀版】现代测试技术与系统PPT
CPU可选单片机、DSP或其他微处理器。
2）以个人计算机为核心的个人仪器测试 系统，如图1-5、1-6所示。
具有测量功能的模块或仪器卡直接与个人 计算机的系统总线相连。仪器的测试功能由在 个人计算机上开发的测试应用程序实现。
2013年10月22日星期二
17
2013年10月22日星期二
18
2013年10月22日星期二
智能仪器：采用专门的微处理器、存储器 和接口芯片，与仪器测量部分融合在一起。
自动测试系统：是用现成的PC配以一定 的硬件和仪器测量部分组合而成。
虚拟仪器：是将测试仪器软件化和模块 化，并与计算机结合构成的仪器系统。
1. 智能仪器
智能仪器是指包含微计算机或微处理器的 测量或检测仪器。具有对数据进行存储、运 算、逻辑判断及自动化操作等功能。它具有的 软件功能使仪器呈现某种智能作用。
2013年10月22日星期二
9
2013年10月22日星期二
10
智能仪器的特点： （1）操作自动化； （2）具有自测功能； （3）具有数据处理功能； （4）具有友好的人机对话能力； （5）具有可程控操作能力。
2. 自动测试系统 自动测试系统是以PC为核心，在程序控 制下自动完成测试任务的仪器系统。 其发展分为3个阶段：第1代专用型，第 2代积木型，第3代模块化集成型。
2）测量精度高，性能好； （1）第1代自动测试系统 常见的自动测试系统一般由测试控制器、可程控测试仪器、标准数字接口总线、测试软件等组成。
系统中的嵌入式计算机、模块化仪器均以总线插卡的形式出现，插入带有总线插座、插槽、电源的VXI、PXI总线机箱中。 年10月22日星期二 系统中的嵌入式计算机、模块化仪器均以总线插卡的形式出现，插入带有总线插座、插槽、电源的VXI、PXI总线机箱中。 （2）第2代自动测试系统 虚拟仪器是在以通用计算机为核心的硬件平台上，由用户自己定义，具有虚拟面板，测试功能由测试软件实现的一种计算机仪器系统 。
2）以个人计算机为核心的个人仪器测试 系统，如图1-5、1-6所示。
具有测量功能的模块或仪器卡直接与个人 计算机的系统总线相连。仪器的测试功能由在 个人计算机上开发的测试应用程序实现。
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智能仪器：采用专门的微处理器、存储器 和接口芯片，与仪器测量部分融合在一起。
自动测试系统：是用现成的PC配以一定 的硬件和仪器测量部分组合而成。
虚拟仪器：是将测试仪器软件化和模块 化，并与计算机结合构成的仪器系统。
1. 智能仪器
智能仪器是指包含微计算机或微处理器的 测量或检测仪器。具有对数据进行存储、运 算、逻辑判断及自动化操作等功能。它具有的 软件功能使仪器呈现某种智能作用。
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智能仪器的特点： （1）操作自动化； （2）具有自测功能； （3）具有数据处理功能； （4）具有友好的人机对话能力； （5）具有可程控操作能力。
2. 自动测试系统 自动测试系统是以PC为核心，在程序控 制下自动完成测试任务的仪器系统。 其发展分为3个阶段：第1代专用型，第 2代积木型，第3代模块化集成型。
2）测量精度高，性能好； （1）第1代自动测试系统 常见的自动测试系统一般由测试控制器、可程控测试仪器、标准数字接口总线、测试软件等组成。
系统中的嵌入式计算机、模块化仪器均以总线插卡的形式出现，插入带有总线插座、插槽、电源的VXI、PXI总线机箱中。 年10月22日星期二 系统中的嵌入式计算机、模块化仪器均以总线插卡的形式出现，插入带有总线插座、插槽、电源的VXI、PXI总线机箱中。 （2）第2代自动测试系统 虚拟仪器是在以通用计算机为核心的硬件平台上，由用户自己定义，具有虚拟面板，测试功能由测试软件实现的一种计算机仪器系统 。
现代检测技术PPT精品课件
现代检测技术
• 非电量测量技术：将除电量以外的物理量（化学 量）如；温度、压力、振动、化学成分、位移等
用各种手段变换为电量，从而进行准确测量的技 术。
• 现代检测技术近50年发展起来，具有很多技术上 的优点（1）它的反应速度快（2）可以测量微弱
信号，并将转换的电信号进行长距离传输，便于 远距离操作与控制。（3）测量精度高，能自动 连续地进行测量（4）可输出的电信号易与计算 机连接、记录和处理数据。
• 热电偶分度表：使热电偶冷端温度保持不变，将另一端与 被测物体接触，可以通过测量热电势来确定温度数值，把 热电偶的热电势与工作端温度之间的关系制成表格。
2021/3/1
7
常用热电偶种类
• 贵13金00属℃（，1短）期铂可铑测10-温--铂16热0电0℃偶（S）长期测温可测 （2）铂铑13—铂（R）（3）铂铑30—铂铑6 廉金属：1、铜—康铜（T）2、铁—康铜（J）3、镍铬—
• 压磁元件受力作用后，磁弹性体的磁阻（或磁导率）发生与 作用力成正比的变化，测出磁阻变化即间接测定了力值。
• 压磁元件及工作原理：
2021/3/1
15
• 由若干形状相同的硅钢片叠合而成,孔1、2间的绕 组W12为励磁绕组，用于接入励磁电源；孔3、4 间的绕组W34用于产生感应电势。当压磁元件无外 力作用时，由于铁心磁性的各相同性，四个区域的 磁导率相同，磁力线呈轴对称分布，绕1、2孔闭 合，不与绕组W34交链， W34不会产生感应电动 势，输出为零。当压磁元件受外力F作用时，A、 B区域受到较大应压力，磁导率下降，磁阻增大； C、D区域基本处于自由状态，磁导率基本不变， 此时部分磁力线不再通过A、B区域，而是绕过C、 D区域闭合，并与绕组W34交链，从而在二次侧绕 组中感应出电动势E。作用力F越大。转移磁通越 多，E也越大，F和电流I或电压U呈线性关系
• 非电量测量技术：将除电量以外的物理量（化学 量）如；温度、压力、振动、化学成分、位移等
用各种手段变换为电量，从而进行准确测量的技 术。
• 现代检测技术近50年发展起来，具有很多技术上 的优点（1）它的反应速度快（2）可以测量微弱
信号，并将转换的电信号进行长距离传输，便于 远距离操作与控制。（3）测量精度高，能自动 连续地进行测量（4）可输出的电信号易与计算 机连接、记录和处理数据。
• 热电偶分度表：使热电偶冷端温度保持不变，将另一端与 被测物体接触，可以通过测量热电势来确定温度数值，把 热电偶的热电势与工作端温度之间的关系制成表格。
2021/3/1
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常用热电偶种类
• 贵13金00属℃（，1短）期铂可铑测10-温--铂16热0电0℃偶（S）长期测温可测 （2）铂铑13—铂（R）（3）铂铑30—铂铑6 廉金属：1、铜—康铜（T）2、铁—康铜（J）3、镍铬—
• 压磁元件受力作用后，磁弹性体的磁阻（或磁导率）发生与 作用力成正比的变化，测出磁阻变化即间接测定了力值。
• 压磁元件及工作原理：
2021/3/1
15
• 由若干形状相同的硅钢片叠合而成,孔1、2间的绕 组W12为励磁绕组，用于接入励磁电源；孔3、4 间的绕组W34用于产生感应电势。当压磁元件无外 力作用时，由于铁心磁性的各相同性，四个区域的 磁导率相同，磁力线呈轴对称分布，绕1、2孔闭 合，不与绕组W34交链， W34不会产生感应电动 势，输出为零。当压磁元件受外力F作用时，A、 B区域受到较大应压力，磁导率下降，磁阻增大； C、D区域基本处于自由状态，磁导率基本不变， 此时部分磁力线不再通过A、B区域，而是绕过C、 D区域闭合，并与绕组W34交链，从而在二次侧绕 组中感应出电动势E。作用力F越大。转移磁通越 多，E也越大，F和电流I或电压U呈线性关系
《现代测试技术》课件
信号发生器能够产生各种波形信号，如正 弦波、方波、三角波等，并且可以调节信 号的幅度、频率和相位等参数。
详细描述
信号发生器通常采用晶体振荡器或合成技 术，能够产生高精度和高稳定性的信号， 并且具有低噪声和低失真的特点。
05
现代测试技术的应用实例
在通信领域的应用实例
信号完整性测试
无线通信测试
利用先进的测试设备和技术，对通信 设备的信号质量和传输性能进行全面 检测，确保信号在传输过程中保持完 整。
频谱分析仪广泛应用于通信、雷达、电子对抗、频谱管理等领 域。
频谱分析仪通常采用快速傅里叶变换技术，能够实现快速和准 确的频谱分析，并且具有高灵敏度和宽动态范围的特点。
网络分析仪
总结词
网络分析仪是一种用于测量电子设备网络特性的仪器。
详细描述
网络分析仪能够测量电子设备的阻抗、导纳、增益、相位 等参数，并且可以分析网络的频率响应和传输特性。
信号的预处理
对采集到的信号进行滤波、放大 、去噪等处理，以提高信号质量 。
数字信号处理
离散傅里叶变换（DFT）
将时域信号转换为频域信号，便于分析信号的频率成分。
数字滤波器
通过设定滤波器参数，对信号进行滤波处理，以提取特定频率范围的信号或抑制噪声。
频谱分析
频谱分析方法
包括傅里叶分析、小波分析等，用于 研究信号的频率特性。
精度和准确性
测试系统应具备高精度和准确性，以减小测 量误差。
实时性
测试系统应具备快速响应能力，能够实时采 集和处理数据。
可扩展性
测试系统应具备良好的可扩展性，方便后续 升级和功能扩展。
测试系统的优化设计
模块化设计
将测试系统划分为多个模块，每个模 块具有独立的功能和接口，便于维护 和升级。
详细描述
信号发生器通常采用晶体振荡器或合成技 术，能够产生高精度和高稳定性的信号， 并且具有低噪声和低失真的特点。
05
现代测试技术的应用实例
在通信领域的应用实例
信号完整性测试
无线通信测试
利用先进的测试设备和技术，对通信 设备的信号质量和传输性能进行全面 检测，确保信号在传输过程中保持完 整。
频谱分析仪广泛应用于通信、雷达、电子对抗、频谱管理等领 域。
频谱分析仪通常采用快速傅里叶变换技术，能够实现快速和准 确的频谱分析，并且具有高灵敏度和宽动态范围的特点。
网络分析仪
总结词
网络分析仪是一种用于测量电子设备网络特性的仪器。
详细描述
网络分析仪能够测量电子设备的阻抗、导纳、增益、相位 等参数，并且可以分析网络的频率响应和传输特性。
信号的预处理
对采集到的信号进行滤波、放大 、去噪等处理，以提高信号质量 。
数字信号处理
离散傅里叶变换（DFT）
将时域信号转换为频域信号，便于分析信号的频率成分。
数字滤波器
通过设定滤波器参数，对信号进行滤波处理，以提取特定频率范围的信号或抑制噪声。
频谱分析
频谱分析方法
包括傅里叶分析、小波分析等，用于 研究信号的频率特性。
精度和准确性
测试系统应具备高精度和准确性，以减小测 量误差。
实时性
测试系统应具备快速响应能力，能够实时采 集和处理数据。
可扩展性
测试系统应具备良好的可扩展性，方便后续 升级和功能扩展。
测试系统的优化设计
模块化设计
将测试系统划分为多个模块，每个模 块具有独立的功能和接口，便于维护 和升级。
《现代测量技术》课件
01
学习重点
02 掌握各种现代测量技术的基本原理和应用领域；
03
熟悉测量误差分析和数据处理方法；
学习重点与难点解析
• 了解现代测量技术的发展趋势和前沿技术 。
学习重点与难点解析
学习难点
测量误差的来源和减小误 差的方法；
各种现代测量技术的实际 应用和集成；
数据处理和分析的复杂性 和技巧性。
学习方法与技巧分享
05
现代测量技术在各领 域的应用前景
工业生产领域
自动化生产
工业物联网
现代测量技术能够实现生产过程中的 精确测量和实时监控，提高生产效率 和产品质量。
测量技术是实现工业物联网的重要基 础，能够实时监测设备的运行状态和 生产过程，提高工业安全和可靠性。
智能制造
通过测量技术对生产过程中的各种参 数进行精确控制，实现智能制造和个 性化生产。
医疗卫生
在医学领域，现代测量技术用 于诊断、治疗和监测病情等。
军事侦察
在军事领域，现代测量技术用 于侦察和监测敌情，保障国家 安全。
02
现代测量技术的基本 原理
测量系统的基本构成
传感器
负责将待测物理量转换为可测量的电 信号。
信号调理器
对传感器输出的电信号进行放大、滤 波、线性化等处理，以适应后续的测 量设备。
遥感测量技术
遥感测量技术是一种利用卫星、飞机 等平台搭载的传感器对地球表面进行 观测和测量的技术。它具有大面积覆 盖、高分辨率、多光谱等特点，广泛 应用于资源调查、环境监测、城市规 划等领域。
VS
遥感测量技术的基本原理是通过传感 器接收地球表面反射或发射的电磁波 信号，然后对这些信号进行处理和分 析，提取出有关地表特征的信息。随 着遥感技术的不断发展，其观测范围 、分辨率和准确性不断提高，已经成 为现代测量技术的重要补充。
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图库
4.1 概述
4.1.1 智能传感器的概念 4.1.2 智能传感器和普通传感器的区别 4.1.3 智能传感器的特点
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3
图库
4.1.1 智能传感器的概念
智能传感器这一名称虽然至今未有确切含义，但从 字面上看，意味着这种传感器具有一定人工智能， 即是使用电路代替一部分脑力劳动。近年来传感器 越来越多地和微处理机相结合，使传感器不仅有视、 嗅、味和听觉的功能，还具有存储、思维和逻辑判 断、数据处理、自适应能力等功能，从而使传感器 技术提高到一个新水平。
图4-5 模糊传感器的简单结构示意图
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10
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4.2.2 集成化实现
▪ 这种智能传感器系统是采用微机加工技术和大规模 集成电路工艺技术，利用硅作为基本材料来制作敏 感元件、信号调理电路、微处理器单元，并把它们 集成在一块芯片上而构成的。故又可称为集成智能 传感器（IntegratedSmart/IntelligentSensor）其 外形如图4-6所示。 图4-6 集成智能传感器示意图
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4.1.2 智能传感器的功能
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
概括而言，智能传感器的主要功能是：
▪ 具有自校零、自标定、自校正功能；
▪ 具有自动补偿功能；
▪ 能够自动采集数据，并对数据进行预处理；
▪ 能够自动进行检验、自选量程、自寻故障；
▪ 具有数据存储、记忆与信息处理功能；
▪ 具有双向通讯、标准化数字输出或者符号输出功能；
▪ 具有判断、决策处理功能。
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4.1.3 智能传感器的特点
与传统传感器相比，智能传感器的特点是：
▪ 精度高 ▪ 高可靠性与高稳定性 ▪ 高信噪比与高的分辨力 ▪ 强的自适应性 ▪ 低的价格性能比
由此可见，智能化设计是传感器传统设计中的一次革 命，是世界传感器的发展趋势。
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4.1.1 智能传感器的概念
图4-1 智能压力传感器结构图 图4-2 集成一体化的智能传感器 图4-3 智能传感器的组成框图 ▪ 将传感器和微处理机制作在一起构成智能传感器，美、 英、法、日等国均投入极大力量进行研究。典型的实例 如美国Honeywell公司的DSTJ3000型硅压阻式智能传 感器和ParScientific公司的400系列数字式石英智能传 感器。
初级形式
▪ 初级形式就是组成环节中没有微处理器单元，只有敏感 单元与（智能）信号调理电路，二者被封装在一个外壳 里。这是智能传感器系统最早出现的商品化形式，也是 最广泛使用的形式，也被称为"初级智能传感器" （SmartSensor）
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4.2.4 集成化智能传感器的几种模式
中级形式/自立形式
里。 ▪ 图4-8(a)(c)中的（智能）信号调理电路，具有部分智
能化功能，如自校零、自动进行温度补偿，这是因为 这种电路带有零点校正电路和温度补偿电路才获得了 这种简单的智能化功能的。
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4.2.4 集成化智能传感器的几种模式
若按具有的智能化程度来分类，集成化智能传感器有三 种存在形式:
▪ 中级形式是在组成环节中除敏感单元与信号调理电路外， 必须含有微处理器单元，即一个完整的传感器系统封装 在一个外壳里的形式。
高级形式
▪ 高级形式是集成度进一步提高，敏感单元实现多维阵列 化时，同时配备了更强大的信息处理软件，从而具有更 高级的智能化功能的形式。
第4章 智能传感器
4.1概述 4.2智能传感器实现的途径 4.3智能传感器输出信号的预处理 4.4数据采集 4.5智能传感器的数据处理技术 4.6智能传感器的硬件设计 本章要点
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4.1 概述
传感器在经历了模拟量信息处理和数字量交换这 两个阶段后，正朝着智能化、集成一体化、小型 化方向发展，利用微处理机技术使传感器智能化 是80年代新型传感器的一大进展，通常称之为智 能传感器（IntellingentSensor）。在美国还有 一个通俗的名称SmartSensor，含有聪明、伶俐、 精明能干的意思。
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4.2 智能传感器实现的途径
4.2.1 非集成化实现 4.2.2 集成化实现 4.2.3 混合实现 4.2.4 集成化智能传感器的几种模式
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4.2.1 非集成化实现
▪ 非集成化智能传感器是将传统的经典传感器（采 用非集成化工艺制作的传感器，仅具有获取信号 的功能）、信号调理电路、带数字总线接口的微 处理器组合为一整体而构成的一个智能传感器系 统。其框图如图4-4所示。
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4.2.3 混合实现
▪ 根据需要与可能，将系统各个集成化环节， 如：敏感单元、信号调理电路、微处理器单 元、数字总线接口，以不同的组合方式集成 在两块或三块芯片上，并装在一个外壳里， 如图4-7中所示的几种方式
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4.2.3 混合实现
图4-7 在一个封装中可能的混合集成实现方式 ▪ 在图（a）中，是三块集成化芯片封装在一个外壳里。 ▪ 在图(b),(c),(d)中，是两块集成化芯片封装在一个外壳
图4-4 非集成式智能传感器外壳
▪ 这种非集成化智能传感器是在现场总线控制系统 发展形势的推动下一步迅速发展起来的。
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4.2.1 非集成化实现
模糊传感器
▪ 近4年来发展极为迅速的模糊传感器也是一种非集成 化的新型智能传感器。模糊传感器是在经典数值测 量的基础上，经过模糊推理和知识合成，以模拟人 类自然语言符号描述的形式输出测量结果。显然， 模糊传感器的核心部分就是模拟人类自然语言符号 的产生及其处理。
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4.2.2 集成化实现
智能传感器的特点是： ▪ 微型化 ▪ 结构一体化 ▪ 精度高 ▪ 多功能 ▪ 阵列式 ▪ 全数字化 ▪ 使用极其方便，操作极其简单
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4.2.2 集成化实现
根据以上特点可以看出：通过集成化实现的智能传感器， 为达到高自适应性、高精度、高可靠性与高稳定性，其 发展主要有以下两种趋势： ▪ 其一是：多功能化阵列化，及强大的软件信息处理功能 ▪ 其二是：发展谐振式传感器，加软件信息处理功能所示 的集成智能传感器，是智能传感器的最终期望形式。如 果再具有图像处理功能则是智能传感器的最高级形式。