现代检测技术--检测技术概述
现代检测技术-图文
现代检测技术-图文第一章1、检测系统通常由哪几个部分组成？各类检测系统对传感器及信号调理电路的一般要求是？答：传感器要求准确性、稳定性、灵敏性、耐腐蚀性好、低能耗等。
信号调理要求能准确转换、稳定放大、可靠的传输信号，信噪比高、抗干扰能力要好。
2、试述信号调理和信号处理的主要功能和区别，并说明信号调理单元和信号处理单元通常由哪些部分组成？答：信号调理在检测系统中的作用是对传感器输出的微弱信号进行检波，转换，滤波，放大等，以便检测系统后续处理或显示。
信号处理模块是自动检测仪表，检测系统进行数据处理和各种控制的中枢环节，其作用和大脑相类似。
信号调理电路通常包括滤波、放大、线性化等环节。
信号处理模块通常以各种型号的嵌入式微控制器、专用高速处理器（DSP）和大规模可编程集成电路，或直接采用工业控制计算机来构建。
第二章1、什么是绝对误差？什么是相对误差？什么是引用误差？答:（1）绝对误差是测量结果与真值之差，绝对误差＝测量值－真值（2）相对误差是绝对误差与被测量值之比，常用绝对误差与仪表示值之比，以百分数表示，相对误差＝（绝对误差／仪表示值）某100%（3）引用误差是绝对误差与量程之比，以百分数表示。
引用误差＝（绝对误差／量程）某100%仪表的精度等级是根据引用误差来划分的。
2、工业仪表常用的精度等级是如何定义的？精度等级与测量误差是什么关系？答：人为规定：取最大引用误差百分数的分子作为检测仪器（系统）精度等级的标志，即用最大引用误差去掉正负号的数字来表示精度等级。
精度等级常用符号G表示。
0.1,0.2,0.5,1.0,1.5,2.5,5.0七个等级是我国工业检测仪器（系统）常用精度等级。
检测仪器（系统）的精度等级由生产商根据其最大引用误差的大小并以选大不选小的原则就近套用上述精度等级得到。
3、已知被测电压范围为0~5V，现有（满量程）20V、0.5级和150V、0.1级两只电压表，应选用哪只电表进行测量？答：A表20某0.5/100=0.1B表150某0.1/100=0.15两者比较，通常选用A表进行测量所产生的测量误差较小。
现代检测技术
《现代检测技术》综述前言:随着现代科学技术的不断发展、社会的日益进步，现代化生产的规模越来越大，管理的形式和方式趋于多样性，管理也更加科学，人们对产品的产量和质量的要求也越来越高，这就导致常规的检测参数、检测手段、检测仪表难以满足现代生产和生活的需求。
从一般的单参数测量到相关多参数的综合自动检测，从一般的参数的量值测量到参数的状态估计，从确定性的测量到模糊的判断等等，已成为当前检测领域中的发展趋势，正受到越来越广泛的关注，从而形成了各种新的检测技术和新的检测方法，这些技术和方法统称为现代检测技术。
检测的发展和现代检测技术：检测是指在各类生产、科研、试验及服务等各个领域，为及时获得被测、被控对象的有关信息而实时或非实时地对一些参量进行定性检查和定量测量，而工业化的发展则对传统的检测提出了更高的要求，为了保证生产过过程能正常、高效、经济的运行，严格控制生产过程中某些重要的工艺参数（如温度、压力、流量等）进行严格的控制，基于这样的理念现代检测呼之欲出。
1 检测的发展：检测技术是20世纪六十年代发展起来的一门具有广泛应运价值的交叉学科，发展过程经历了三个阶段。
(1)第一阶段是依靠人工为主。
通过专家现场获取设备运行时的感观状态，感知异常的震动、噪声、温度等信息，凭经验确定可能存在何种故障或故障隐患。
(2)第二阶段是信号分析监测与诊断阶段。
随着传感器技术、测量技术以及分析技术的发展，状态监测逐步发展为依靠传感器和测量仪器获取设备的工作参数(如频率、振幅、速度、加速度、温度等参数)，通过与正常工作状态下的参数进行对比，确定故障点或故障隐患点。
(3)第三阶段是现代化状态监测与故障诊断阶段。
随着信号处理技术、软测量技术、计算机技术和网络技术的发展，状态监测与故障诊断技术也发展到计算机时代，数据采集工作站采集现场的各种传感器信号，通过计算机网络将数据发送到远程的监测与诊断工作站，利用各种信号处理技术和分析软件对设备状态进行监测。
现代检测技术1
测量中存在累进性系统误差。
用阿卑－赫梅特准则判断，得：
＝0.485
求出均方根误差的平均值：
≈0.076
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1.4.3 随机误差
1）随机误差的统计特性
随机误差的分布规律，可以在大量重复测量数据的 基础上，运用统计学方法得出统计规律
变差型系统误差。
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1 系统误差的发现
1）恒定系统误差
校准和对比 改变测量条件 理论计算及分析
2）变值系统误差
累进性系统误差的特点是其数值随着某种因素的变化而不断 增加或减小
累进性系统误差的检查：马利科夫准则，适用于判断、发
现和确定线性系统误差。此准则的实际操作方法是将在同一条
件下顺序重复测量得到的一组测量值
，按序排
列，求得：
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式中：Xi——第i次测量值； n——测量次数； ——全部n次测量值的算术平均值，简称测量均值； νi——第i次测量的残差。
求出它们相应的残差ν1,ν2,…νn, 并将这些残差序列以中 间νk为界分为前后两组分别求和，然后把两组残差和相减， 即
1
教学大纲
1.绪论（2学时） 2.先进传感技术（8学时） 3.红外检测技术（10学时） 4.专家系统（4学时） 5.软测量技术（4学时） 6.计算机视觉检测技术（8学时）
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第一章 绪论
1.1 检测的概念
定义：检测是指利用敏感元件或其他获取 手段得到被测量的信息。
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①由被测对象本身引起的误差：性质、状态、条件以及被测
现代检测技术应用实训报告
现代检测技术应用实训报告一、引言现代检测技术是指利用先进的仪器设备和方法，对物质的组成、结构、性质、形态等进行分析和检测的技术。
它在工业生产、环境保护、食品安全等领域发挥着重要作用。
本文将重点介绍现代检测技术应用实训的相关内容。
二、实训目的现代检测技术应用实训旨在培养学生对现代检测技术的实际操作能力，提高其分析和解决问题的能力，为其未来的工作做好充分准备。
三、实训内容1. 仪器设备的认识与操作在实训中，学生首先需要了解和熟悉各种常用的检测仪器设备，如质谱仪、光谱仪、色谱仪等。
通过实际操作，学生可以掌握这些仪器设备的使用方法和操作流程。
2. 样品的制备与处理对于不同的检测项目，需要对样品进行不同的制备和处理工作。
学生需要学习如何正确地采集样品，并进行预处理以提高检测的准确性和可靠性。
3. 数据分析与结果解读实训过程中，学生要学会对实验数据进行分析，并能够准确地解读实验结果。
他们需要掌握统计学方法和数据处理软件的使用，以便从海量数据中提取有用信息。
4. 仪器维护与故障排除在实际工作中，仪器设备常常会出现故障或需要进行维护。
学生需要学习如何排除仪器设备的故障，并学会对仪器进行维护和保养，以确保其正常运行。
四、实训过程1. 实验前的准备工作在进行实验之前，学生需要对实验内容和流程进行充分的了解和准备。
他们需要查阅相关文献，了解实验的目的和方法，并制定实验计划和安全防护措施。
2. 实验的具体操作在实验过程中，学生需要按照实验计划和操作规程，仔细进行实验操作。
他们需要注意实验条件的控制和操作方法的正确性，确保实验结果的准确性和可靠性。
3. 数据处理和结果分析实验结束后，学生需要对实验数据进行处理和分析。
他们可以使用各种数据处理软件，如Excel、Origin等，对数据进行统计和绘图，从中获取有用的信息和结论。
4. 实验报告的撰写与展示实验结束后，学生需要按照规定的格式和要求，撰写实验报告。
报告内容包括实验目的、原理、实验步骤、数据处理和结果分析等。
现代食品检测技术
第一章 人工嗅觉、人工味觉检测技术
第一节 人工嗅觉、人工味觉检测技术概述 人工嗅觉系统－－电子鼻 人工味觉系统－－电子舌
它得到的不是被测样品中某个或某几种成分的 定性与定量结果，而是样品的整体信息，也 称“指纹”数据。 涉及传感器融合技术、计算机技术和应用数学 以及食品科学技术等
一、生物嗅觉与味觉
短波近红外：780-1100nm 长波近红外：1100-2526nm
第一节 近红外光谱分析技术简介
一、近红外光谱的采集方法
近红外光谱主要是由物质吸收光能使分子振动从基态向高能级 跃迁时产生的。
红外光线的能量要被分子基团吸收，必须满足两个条件： （1）光辐射的能力恰好满足分子振动能级跃迁所需的能量，
用 五、近红外光谱分析技术在食品生产线上的应用 六、近红外光谱分析技术在食品其他方面的应用
第三章 PCR基因扩增技术
第一节 PCR技术的检测原理 一、PCR的基本原理
模版DNA
变性和退火
引物延伸
长产物片段 短产物片段
二、PCR技术的特点
（一）特异性强 （二）灵敏度高 （三）简便快速 （四）对标本的纯度要求低
技术特点： （1）分析速度块，测量过程大多在1min中完成 （2）分析效率高 （3）适用的样品范围 （4）样品一般无需预处理 （5）分析成本较低 （6）测量重现性好 （7）对样品无损伤 （8）便于在线分析 （9）对操作人员要求低
四、近红外光谱分析技术存在的问题
（1）灵敏度相对较低 （2）需要用标样进行校正对比 （3）检测限易受影响 （4）变动性大 （5）难以用常规方法解析图谱 （6）多个谱峰的重叠
第二节 PCR引物的设计
一、引物的选择 二、引物设计的原则 三、引物合成的质量
现代检测技术
现代检测技术的发展，已经成为工业、医学、食品、环保等领域的关键技术和主要手段。
在很多行业，准确、快速、高效地进行检测和检验，对于保证质量、安全和环保都扮演了至关重要的角色。
本文将从的发展历程、应用领域、优缺点和未来发展趋势等方面进行探讨。
一、的发展历程是建立在物理、化学、生物等多个科学领域基础上的综合性技术，它从传统检测技术中逐步演化而来。
20世纪的50年代至70年代，人类开始全面发展电子技术、计算机技术、光学技术等基础科学技术，为检测技术的发展奠定了坚实的基础。
在此基础上，先进的检测设备和技术得以发展，如红外光谱仪、拉曼光谱仪、质谱仪、核磁共振仪、荧光光谱分析仪等。
这些设备充分利用现代先进技术，在化学、物理等领域拓展了新的研究领域和新的检验手段。
同时，检测技术也开始扩展到新的应用领域，如环保、食品安全、医学检验、制药等。
随着科技的不断发展，已经成为许多领域必不可少的手段，为人类提供了巨大帮助。
二、的应用领域1. 食品安全在食品安全领域中有着广泛的应用。
如常见的农药残留、重金属、细菌、化学物质等污染物质，都需要使用先进的检测技术来进行检测。
此外，食品中成分的检测也需要的支持。
2. 医学检验在医学检验中也发挥着重要的作用。
如医学影像技术、细胞检测技术、分子诊断技术等都是现代医学检验中不可或缺的手段。
3. 环保环保领域中，所解决的问题是环境污染问题。
针对环境中的水、空气、土壤等进行监测和检测，可用于监测污染物浓度、监控跟踪排放源、评估生态环境质量等。
4. 制造业在制造业中，主要用于材料质量检测、生产线的监控和诊断、产品的质量监控等。
如金属疲劳检测、X光检测、红外热成像等技术都被广泛应用于制造业。
三、的优缺点相对于传统检测技术，在准确性、稳定性、快速性等方面优势很明显。
其快速、简便且结果准确，对于检测工作和检验工作都十分方便和快捷。
而传统检测技术有些繁琐、耗时，且没有那样全面、深入。
但是，的设备较贵，使用成本也很高。
现代检测技术
偿电路、基准电源电路等在内的各个单元它使传感器和集成电路融为一体。
热电偶、热电阻的典型应用
金属表面温度的测量 热电偶炉温控制系统 钢水漏钢预报系统 采用集成温度传感器的数字式温度计 电动机保护器
强度随物质的厚度而变,I=I0e-μΗ，Ｉ、Ｉ０射入介质前和通过介质后的射线强度,μ为介质对 射线的吸收系数,H为介质厚度,I0、μ为常数，只要能测知穿过介质后的射线强度I，则介质的 厚度即物位的高度，可求出。放射源和接收器放置在被测容器旁，由放射源放射出的射线强 度I0 穿过设备和被测介质，由探测器接收并把探测出的射线强度I转换成电信号，经放大器放 大送入显示仪表进行显示
光电高温计
热辐射:任何物体,其温度超过绝对零度,以电磁波的形式向周围辐射能量,其中与物体本身温度有关的 传播热能那部分辐射.
辐射式温度计:把能对被测物体热辐射能量进行检测,来确定被测物体温度的仪表. 光电高温计工作原理:
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压力传感器
弹性式压力传感器：当被测压力作用于弹性元件时，弹性元件就产生相应变形，根据变形的 大小，可以知道被测压力的数值。如：弹簧管式压力表。霍尔片式远传压力传感器。
声速受到介质的温度、压力影响，造价高。
探头
电容式液位计
将液位的变化转换成电容量的变化，通过测量电容量的大小，来间接测量液位高低的液位测 量仪表。
电极
绝缘套 管
在液体中插入一根带绝缘套管的电极，金属电极作为一个电极， 容器和液体可视为另一个电极，绝缘套管为中间介质，三者组 成圆筒形电容器
现代检测技术
第二章 超声波换能器
（1）按能量转换的机理和换能材料分： 压电、磁致伸缩、机械型等超声换能器．
（2）按振动模式分：纵向(厚度)振动、剪切振动、弯曲振动等换能器．
（3）按工作介质分： 气介、液体、固体等超声换能器．
（4）按工作状态分： 发射型、接收型、收发两用型超声换能器．
（5）按输入功率和工作信号分： 功率型、检测型、脉冲信号、调制信号和
直流电场E
剩余极化强度
电场作用下的伸长 (a)极化处理前
制作过程： 后 成型 烧成 上电极
极化
测试
电极：陶瓷上镀的一层金属（银、铜、金和镍）薄膜．
极化：在压电陶瓷上加一个强直流电场，使陶瓷中的电轴沿电场方向取向排列． 未极化的压电陶瓷由于其中的电轴取向杂乱排列，不具有压电效应．
厚度t 长a
施加压力 P ，晶体产生电压为 U
g 33
Up P
[米伏2 牛顿]
，则
p
(三)压电形变常数 h 3 3
施加一定压力，厚度增加
h33
Up ta
[伏
ta ，
米]
使产生电压 U
p
。则
电压 宽b
压电晶体
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(四) 厚向机电耦合系数 K t
K t 愈大，转换效率愈高，应选取 K t 高的晶片。
缺点：性能与温度有关，机电耦合系数较小，损耗大，介电常数很小，不适合制作发 射型换能器．
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4. 压电复合材料
§2一1压电材料及压电效应
{ } 压电材料 (通常是PZT) 高分子聚合物
按一定的方式相结合的材料 (PVF2—PZT)。
特点 ：低密度、低阻抗、低机械品质因数、高频带、高的抗机械冲击性能和低的横
现代检测技术
5.1 概述
检测领域新技术主要是在微处理器、计算机的硬件、 软件基础上，充分利用适当的数学工具、人工智能、参 数或状态的估计、识别技术而发展起来，有针对性地解 决一些原来难以解决的问题。
新技术
软测量技术、 智能检测技术、 虚拟仪器技术、 模糊传感器技术 多传感器数据融合技术。
基本步骤： ➢确定网络结构 ➢确定训练样本 ➢确定网络变换函数及训练方法 ➢实行网络训练
业务推广部
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➢ 神经网络结构确定 ✓ 选择网络类型：如BP网络，RBF网络，互联网络等 ✓ 确定网络结构：
式中：
Q1：再生器中的反应热，（炭、氢燃烧）kJ / h；
Q2：焦炭的脱附热， kJ / h；
Q3：空气、焦炭和蒸汽的升温热， kJ / h；
Q4：散热损失， kJ / h；
Q5：催化剂升业温务推所广需部要的热量， kJ / h；
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已知：Q5与催化剂循环量存在关系（工艺知识）
Q5 Rtc p
式中：
F：自由度， C：组分数， P：相数
数量确定方法：
一般建议从系统的自由度出发，确定辅助变量的最 小个数，并结合实际对象的特点适当增加辅助变量 个数，以便更好地处理动态特性等问题。
业务推广部
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④ 检测点： 应根据主导变量的测量要求，选择具有强影响力的参 数点作为检测点。
一般情况下，变量数目的选择准则也往往应用于检测 点位置的选择。 辅助变量的数目和位置通常是同时确定的。
以最小二乘原理为基础的一元和多元线性回归技术目 前已相当成熟，常用于线性模型的拟合。
业务推广部
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③ 基于神经网络方法
基于人工神经网络的软测量是近年来研究最多、发展很 快和应用范围很广泛的一种软测量技术。
检测新技术简介
提高生产效率
检测新技术的应用可以大大 提高生产效率，减少生产过 程中的浪费和损失，为企业 节约成本。
保障产品质量
通过检测新技术对产品进行 全面、准确的检测，可以及 时发现并解决潜在问题，提 高产品质量。
促进科学研究
检测新技术的发展和应用为 科学研究提供了强有力的支 持，推动了各领域的科技进 步。
量。
提升社会效益
检测技术的进步可以提升社会效益， 例如在环保、安全等领域的应用可以
改善人们的生产和生活环境。
创造新的商业模式
检测技术的应用可以创造新的商业模 式和机会，例如智能检测服务、在线 监测等。
增强国际竞争力
先进的检测技术可以提升相关产品和 服务的国际竞争力，开拓更广阔的市 场和商机。
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检测新技术案例分析
保障公共安全
在医疗、环保、食品等领域， 检测新技术能够及时发现并 控制潜在的安全风险，保障 公共安全。
检测新技术的历史与发展
历史回顾
检测技术的发展经历了多个阶段，从最初的简单物理检测到现代的高精度、高效率的检测技术，不断推动着各领 域的发展。
发展趋势
随着科技的不断发展，检测新技术正朝着智能化、自动化、高精度、高效率等方向发展，未来将会有更多的创新 和突破。
安全检测中常用的检测新技术包括拉 曼光谱、质谱分析、色谱分析等，这 些技术能够快速、准确地检测出食品 、药品、交通工具等的安全隐患。
安全检测新技术的应用，提高了安全 检测的准确性和效率，为公众安全提 供了更加有力的保障。
其他应用领域
除了上述领域外，检测新技术还广泛应用于农业、能源、科研等领域。
在农业领域，检测新技术可用于土壤养分分析、农产品质量检测等方面； 在能源领域，可用于燃料分析、排放物监测等方面；在科研领域，可用 于材料性能测试、化学分析等方面。
现代分子检测技术是指什么？
现代分子检测技术是指什么？选择权威科普，享受健康生活，欢迎关注医学博士团队。
分子检测技术又叫分子诊断或基因诊断，就是应用分子生物学方法分析被检者体内的遗传物质表达水平或者结构的变化，判断患者是否出现异常基因，携带某些不属于生物体的生物片段或生物成分。
分子检测技术使分子遗传学与分子生物学相结合，并取得巨大进步的产物，是人们认识并深入研究基因结构，基因表达，基因调控等问题的基础上衍生出的更为先进的诊断方法，目前可以用于产前诊断，个体遗传病诊断，致病因素，疾病状态，病情变化等等。
目前分子检测技术主要有聚合酶链反应（PCR），核酸分子杂交，基因芯片技术，基因测序几大类，下面简单介绍一下以上几种检测技术：1. 聚合酶链反应（PCR）PCR技术的基本过程与DNA的天然复制过程很类似，其特异性依赖于与靶序列两端互补的寡核苷酸引物，整个过程由变性-退火-延伸三个基本的反应步骤构成，每一次循环获得的产物都成为下一次循环的模板，所以数小时内扩增至十万甚至上百万倍，便于检测。
PCR技术是体外扩增特定DNA片段的重要手段，目前广泛应用于临床检验领域，例如人b-珠蛋白DNA的扩增及镰刀形红细胞贫血病的产前诊断等。
2. 核酸分子杂交分子杂交指的是利用核酸变性复姓的性质，使具有一定互补序列的核苷酸单链按碱基互补配对的原则相结合形成异质双链的过程。
目前分为Southern印迹杂交、夹心杂交（三明治杂交），原位杂交，点杂交等，目前主要应用于病毒感染检测（尤其有长潜伏期的病毒感染），基因的缺陷等3. 基因芯片技术基因芯片技术主要是通过微加工技术和微电子技术在固体芯片表面构建微型生物化学分析系统，从而实现对DNA、细胞、蛋白质以及其他生物组分的准确、快速与大信息量的检测。
一个小小的芯片涵盖了大量的信息量，通过芯片技术检测可以明确突变发生的具体部位，突变的类型。
得到针对病变的靶序列设计的基因药物，改变靶序列的表达情况从而达到治疗该疾病的目的。
现代食品检测技术 教材介绍
现代食品检测技术教材介绍
现代食品检测技术是一门在食品科学和技术领域中应用的技术，旨在检测、分析和评估食品的质量、安全性和真实性。
现代食品检测技术的内容广泛，包括物理、化学、生物等多个方面。
以下是一些常见的现代食品检测技术：
1. 高效液相色谱仪（HPLC）：用于分析和鉴定食品中的各种
营养成分、添加剂、污染物等物质。
2. 气相色谱仪（GC）：主要用于分析和测定食品中的挥发性
物质、香气成分和有机污染物。
3. 质谱仪（MS）：结合色谱技术，用于对食品中的化学物质
进行定性和定量分析。
4. 光谱学技术：如红外光谱仪（IR）、紫外可见光谱仪（UV-Vis）等，用于分析和鉴定食品中的成分和污染物。
5. 核磁共振技术（NMR）：用于分析和表征食品中的有机化
合物、结构等。
6. 电化学分析技术：如电导法、循环伏安法等，用于测定食品中的离子含量和化学反应过程。
7. 基因检测技术：如PCR、DNA测序等，用于检测食品中的
基因改造、生物污染等情况。
8. 快速检测技术：如免疫层析法、生物传感器等，用于快速检测食品中的致病菌、重金属等有害物质。
教材在介绍现代食品检测技术时，一般会涵盖这些技术的原理、操作方法、应用范围和局限性等内容，并且会结合具体的案例和实验进行说明，以便学生更好地理解和应用这些技术。
第10章 现代检测技术简介-现代检测技术及仪表-许秀-清华大学出版社
场。
10.6 生物传感器简介
10.2.2 软测量技术分类
软测量技术主要依据采用的软测量建模方法进行分 类。根据模型建立方法的不同，可将软测量建模方法大 致分成如下几类。
1. 基于传统方法的软测量模型 2. 基于回归分析的软测量模型 3. 基于智能方法的软测量模型
10.2.3 软测量技术应用
软测量技术是对传统测量手段的补充，在解决与产 品质量、生产效益等相关的关键性生产参数无法直接测 量的问题方面有着很大优势，为提高生产效益、保证产 品质量提供了强有力的手段。
生物传感器（Biosensor）技术是重要的医学检验技术之 一，是现代生物技术与微电子学、化学、光学、热学等多学科 交叉结合的产物。
生物传感器是对生物物质敏感并将其浓度转换为电信号 进行检测的仪器。它是由固定化的生物敏感材料作识别元件( 包括酶、抗体、抗原、微生物、细胞、组织切片、核酸、细胞 膜、生物膜等生物活性物质)，与适当的理化换能器及信号放 大装置构成的分析工具或系统。
10.4 虚拟仪器简介
虚拟仪器是计算机技术在仪器仪表技术领域发展的产物。 虚拟仪器是继模拟仪表、数字仪表以及智能仪表之后的又一个 新的仪器概念。它是指将计算机与功能硬件模块（信号获取、 调理和转换的专用硬件电路等）结合起来，通过开发计算机应 用程序，使之成为一套多功能的可灵活组合的并带有通信功能 的测试技术平台，它可以替代传统的示波器、万用表、动态频 谱分析仪器、数据记录仪等常规仪器，也可以替代信号发生器 、调节器、手操器等自动化装置。使用虚拟仪器时，用户可以 通过操作显示屏上的“虚拟”按钮或面板，完成对被测量的采 集、分析、判断、调节和存储等功能。
检测技术与自动化装置 一级学科
检测技术与自动化装置一级学科一、引言随着科技的不断进步，检测技术与自动化装置在我国经济建设中发挥着越来越重要的作用。
本文将从检测技术与自动化装置的定义、发展历程、应用领域等方面进行介绍，并探讨它们在一级学科建设和未来发展中的重要性。
二、检测技术概述1.定义与分类检测技术是指通过各种物理、化学和生物方法，对被测对象的状态、性能、参数等进行检测、测量、分析和评价的技术。
根据检测原理和应用领域，检测技术可分为物理检测技术、化学检测技术、生物检测技术、电气检测技术等。
2.发展历程检测技术在我国经历了从传统检测到现代检测的演变。
早期，我国检测技术主要以光学、机械等传统方法为主。
随着电子技术、计算机技术、物联网技术等的发展，现代检测技术逐渐形成，并广泛应用于各个领域。
3.应用领域检测技术在众多领域发挥着重要作用，如工业生产、航空航天、环境保护、医疗卫生、食品安全等。
通过检测技术，可以确保产品质量、提高生产效率、降低成本、保障人民生活水平。
三、自动化装置概述1.定义与分类自动化装置是指能够自动完成特定任务的设备或系统。
根据功能和应用领域，自动化装置可分为生产自动化装置、过程自动化装置、智能家居自动化装置等。
2.发展现状近年来，我国自动化装置产业发展迅速，市场规模不断扩大。
随着智能制造、工业互联网等战略的实施，自动化装置在工业生产、交通运输、能源等领域得到广泛应用。
3.应用场景自动化装置的应用场景包括生产线、机器人、智能工厂、无人驾驶等。
通过自动化装置，企业可以提高生产效率、降低人力成本、提高产品质量，从而提升竞争力。
四、检测技术与自动化装置的关系1.技术融合检测技术与自动化装置在技术上相互渗透、融合，共同推动各个领域的技术创新。
如智能制造中的生产过程监控、机器人技术、智能传感器等。
2.互补作用检测技术用于实时监测、评价被测对象的状态，为自动化装置提供控制依据；自动化装置则根据检测结果进行自动调节、控制，实现生产过程的优化。
1现代光电检测技术概述
0.78 • 紫 蓝绿 黄橙红
3.光的单位
◎光强度：光源产生光的强弱。 频率为540×1012 （λ＝0.555μm）的单色光在给定方向上产生的 辐射功率为1/680 W/Sr（球面度）定为光强度 单位。称坎德拉cd
衍射计量 扫描计量 散斑计量 光纤计量
莫尔与拓扑法 图像计测法 共路干涉计量
全息计量 光谱计量 纳米计量
3.方法选择小结 以上选择的依据是初步的，测量方法的最终确定应
有具体设计方案，综合考虑以上各方面的因素。测量方 法的确定往往是测量是否取得成功的关键。
§1.3 光电检测技术的现代发展
1.技术特色
◎光通量：具有1cd均匀光源在一个球面内产生的 光的辐射量，定为光通量单位 称流明lm
◎光照度：物体表面被光照亮的程度。1lm的光通 量在1㎡的平面上产生的照度，单位为勒克斯lx
§1.5 光在介质表面的反射和折射
一、光在两透明介质分界面上的反射和折射
实质上是光波的电磁场与物质的相互作用， 反射光和折射光的传播方向与入射光入射角的关 系就是我们熟知的反射定律和折射定律。那么入 射波、反射波ห้องสมุดไป่ตู้折射波的能量关系是与反射率（R）
第1章 概述
❖掌握内容
光电检测技术的研究内容、系统基本构成、工作原理及 基本结构形式；
❖理解内容 光的本质及相关知识；辐射度与光度学的基本概念。 ❖了解内容
了解光电检测技术的优缺点；光电检测技术的展望
第1章 主要内容
§1.1引言 §1.2光电检测系统的基本构成和基本
工作原理 §1.3光电检测技术的现代发展
技术现状（光学测量技术主要原理分类）
现代检测技术
简介：远程检测技术是指通过远程 通信技术对设备进行实时监测和故 障诊断的技术。
技术手段：通过传感器、无线通信 等技术手段实现远程监测和故障诊 断。
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应用领域：广泛应用于工业自动化、 智能家居、医疗设备等领域。
优势：可以实现远程实时监测，减 少现场维护成本，提高设备运行效 率。
应用领域：工业自 动化、安全监控、 医疗诊断、智能交 通等
技术手段：特征提 取、图像分类、目 标跟踪等
优势：非接触式检 测、高精度、高效 率、自动化等
定义：传感器是一种检测装置，能感受 到被测量的信息，并能将感受到的信息 按一定规律变换成为电信号或其他所需 形式的信息输出
应用领域：工业自动化、智能家居、医疗 健康、环境监测等领域
网络化传输：将检测设备与互联网连接，实现检测数据的实时传输、远程监控和数据分析， 提高检测的效率和便利性。
汇报人：
微型化检测设备的 优势：提高检测效 率、降低检测成本 、改善用户体验
微型化检测设备的 发展趋势：技术不 断创新、应用领域 不断拓展
远程检测：通过网 络技术实现远程监 控和故障诊断
大数据分析：利用大 数据技术对检测数据 进行处理和分析，提 高检测精度和效率
物联网技术：将检测 设备与物联网技术相 结合，实现智能化、 自动化的检测
工作原理：基于物理、化学、生物等效应， 将被测量转换为电信号或其他所需形式的 信息输出
发展趋势：高精度、高可靠性、微型化、 智能化
定义：利用自动化设备对产品进行检测，无需人工操作 优势：高效、准确、可靠，可大幅提高生产效率和产品质量 应用领域：广泛应用于制造业、医药行业、食品行业等领域 技术手段：包括机器视觉检测、激光检测、红外线检测等
现代检测技术及仪表现代检测理论与技术
现代检测技术及仪表现代检测理论与技术现代检测理论与技术检测技术是将自动化、电子、计算机、控制工程、处理、机械等多种学科、多种技术融合为一体并综合运用的符合技术，广泛应用于交通、电力、冶金、化工、建材等各领域自动化装备及生产自动化过程。
1. 常用算法在现代检测理论与技术这门学科中介绍了几种经典的算法，其中遗传算法是最常应用到的。
遗传算法（Geic Algorithm）是模拟达尔文生物进化论的自然选择和遗传学机理的生物进化过程的计算模型，是一种通过模拟自然进化过程搜索最优解的方法，它最初由美国Michigan 大学J.Holland 教授于1975年首先提出来的。
遗传算法是从代表问题可能潜在的解集的一个种群开始的，而一个种群则由经过基因编码的一定数目的个体组成。
每个个体实际上是染色体带有特征的实体。
染色体作为遗传物质的主要载体，即多个基因的集合，其内部表现（即基因型）是某种基因组合，它决定了个体的形状的外部表现，如黑头发的特征是由染色体中控制这一特征的某种基因组合决定的。
因此，在一开始需要实现从表现型到基因型的映射即编码工作。
由于仿照基因编码的工作很复杂，我们往往进行简化，如二进制编码，初代种群产生之后，按照适者生存和优胜劣汰的原理，逐代演化产生出越来越好的近似解，在每一代，根据问题域中个体的适应度大小选择个体，并借助于自然遗传学的遗传算子进行组合交叉和变异，产生出代表新的解集的种群。
这个过程将导致种群像自然进化一样的后生代种群比前代更加适应于环境，末代种群中的最优个体经过解码，可以作为问题近似最优解。
遗传算法是解决搜索问题的一种通用算法，对于各种通用问题都可以使用。
搜索算法的共同特征为：①首先组成一组候选解；②依据某些适应性条件测算这些候选解的适应度；③根据适应度保留某些候选解，放弃其他候选解；④对保留的候选解进行某些操作，生成新的候选解。
在遗传算法中，上述几个特征以一种特殊的方式组合在一起：基于染色体群的并行搜索，带有猜测性质的选择操作、交换操作和突变操作。
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自适应能力 改变传感器的工作温度 传感器的灵敏度 自学习能力 --- 神经网络模拟某种非线性映射 信号特征辨析 通过学习不断调整连接强度 问题最优解 调整对象的位置、姿态使检测结果具有确定性
五、检测技术的发展趋势
检测技术 重要手段 科学研究
相关学科：物理、化学、数学、生物学、材料科学等等
例：天平称量物体
3、差分式测量
结构：对称结构的两个传感器，
被测量反对称作用在两个传感器上 作用：消除干扰的影响
测量原理线性化、 提高灵敏度 （常见检测结构形式）
2
4、随动跟踪测量
--- 基于零位法的测量 高精度测量 例：高精度电子秤、 伺服加速度计、 高精度压力传感器
5、主动探索与信息反馈型检测
--- 智能化检测的标志之一
传感器（Sensor）---- 检出功能的器件 信号提取（被测量）、传输（信号变换部分） 特点： 1）输出量为电压、电流、频率 电阻、电容、电感
两种：数字量、模拟量 2）输出的电信号一般较微弱：
电压 ---- 毫伏级、微伏级；电流 ---- 毫安级、纳安级 3）输出信号与噪声混杂在一起 ---- 传感器内部噪声
3）传感器向着高精度小型化和集成化方向发展 ① 集成化： 微电子技术 --- 多个同类型传感器集成在一个芯片或阵列上 特点：点测量 平面/空间测量 例：电荷耦合器件（CCD）---- 光敏元阵列 数码相机
多功能传感 ---- 不同功能的传感器集成化 特点：一个传感器可以同时测量不同种类的多个参数 例：测量血液中各种成分的多功能传感器
② 一体化：将传感器和后续的处理电路集成一体 特点：减少干扰，提高灵敏度，方便使用；可实现实时 数据处理（传感器和数据处理电路集成） ③ 微型化：微米/纳米技术、MEMS技术 体积微小、重量轻微
二、检测技术的作用与意义
1、产品检验和质量制的重要手段
被动检测 主动检测（在线检测） 质量控制领域
2、在大型设备安全经济运行监测中得到广泛应用
故障监测系统 动态监测
保证设备和人员安全 提高经济效益
数量 状态 趋向 自动控制
3、自动化系统中不可缺少的组成部分
管理 生产过程： “物流” 控制 检测 获取信息 “信息流” 分析判断
3、测量单位
测量： 被测量
比较
基准量 单位
倍数（结果）
国际单位制（SI） SI 基本单位： 七个物理量单位 --- 相互独立 长度 质量 时间 电流 热力学温度 物质的量 光量 （mol） （cd） （m）（kg） （s） （A） （K） 米 ----光在真空中1s时间内传播距离的1/299792485 实物单位----千克标准原器 SI 组合单位： 由基本单位导出 能量（J）=力 距离 =质量 加速度 距离 J = kg（m/s2）m = m2· kg/s2 能量 --- 焦（耳）：长度、质量、时间 （科学家） 大得多/小得多----词头：mm、m、nm（10-9m）； kHz、MHz（106Hz）、GHz（109Hz）
3、分析处理部分
不断注入新内容 ---- 检测系统的研究中心 计算机系统 ---- 强大问题分析能力、复杂系统的实时控制 自动化、智能化
4、通信接口与总线部分
功能：管理不同系统之间的数据、状态和控制信息的传输和交换
接口 --- 分系统和上位机之间/分系统之间交换信息
通用标准接口 --- 不同的系统尤其是不同厂家的产品能够互联 USB、 IEEE-488、 RS-232（串行）、并行 （硬件系统） 总线：传送数字信号的公共通道 ---- 信号线的集合 RS-232C、VXI、Centronics（并行） （规范、结构形式）
形成
推动实验研究和发展
新的检测理论、方法和技术手段
1、传感器水平的提高
1）新原理、新材料、新工艺 新功能传感器 光纤传感器、液晶传感器、压敏传感器（以高分子有机材料为 敏感元件） 2）新领域、新需求 新型传感器
化学传感器、 微生物传感器、 仿生传感器（代替视觉、嗅觉、 味觉和听觉）以及检测超高温、超高压、超低温和超高真空等 极端参数的新型传感器
四、检测方法
选择：被测量的性质、特点和测量任务要求 分类： （1）按测量手续：直接测量、间接测量
（2）按测量值的获得方式：偏移法测量、零位法测量、 差分式测量 （3）按传感器与被测对象是否直接接触：接触式测量、 非接触式测量 （4）根据对象变化的特点：静态测量、动态测量
1、直接测量与间接测量
直接测量 ---- 与同类基准进行简单的比较以得到被测量
检出信号 适合于分析和处理的信号
信号调理电路
阻抗变换 ---- 输出阻抗很高时； 信号放大 ---- 输出信号微弱时； 噪声抑制 ---- 信号淹没在噪声中； 电压/电流（V/A）转换 ---- 需要电流输出时； 模拟/数字（A/D）转换 ---- 需要输出数字信号时 目的： 1）对传感器的输出量变换成易于处理或放大的量 2） 消除或抑制传感器输出量中的无用信号 3）提高测量、分析的准确度 4）简化后续系统的组成
传感器的信噪比小、输出信号弱 ---- 信号淹没在噪声中
4）传感器的输出特性呈线性或非线性
5）外界环境的变化会影响传感器的输出特性
选择：测量精度要求、被测量变化范围、被测对象所处的环境条件 以及对传感器体积和整个检测系统的成本等的限制 检测系统中形式最多样、与被测对象关联最密切的部分
2、信号变换部分
线纹尺 ---- 物体尺寸、天平 ---- 物体重量 间接测量 ---- 被测量无法或不易进行直接测量 负载电阻功率 = 电压 电流 （关系） 目标变量 自变量 （直接测量）
2、偏移法与零位法测量
1）偏移法 --- 完全从被测量中获得信号转换所需能量 例：弹簧秤 2）零位法 --- 不从信号源获得能量 高精度测量 测量误差
自动化： 信息获取、信息转换、信息处理、信息传送、信息执行
4、检测技术的完善和发展推动着现代科学技术的进步
检测手段水平决定科学研究的深度和广度
理论研究成果离不开必要的检测手段
三、检测系统构成
信息获取
转换
显示和处理
（分析处理部分、 通信接口及总线）
（信号检出部分） （信号变换部分）
1、信号检出部分