《自动检测技术及应用》绪论.ppt(全集)
《自动检测技术及应用》(全套课件361P)上
l l R 2 A r 当沿金属丝的长度方向作用均匀拉力（或压力） 时，上式中 、 r 、 l 都将发生变化，从而导致电阻 值R发生变化。
例如金属丝受拉时，l将变长、r变小，均导致R变大； 又如，某些半导体受拉时，将变大，导致R变大。
实验证明，电阻丝及应变片的电阻相对变化量 R/R与材料力学中的轴向应变x（x= l/l）的关 系在很大范围内是线性的，即
自动检测技术及应用
一、课程简介：
• 课程性质：专业应用技术学科
• 主要内容：传感器技术，检测方法，误差
理论，抗干扰技术等。
• 主要任务：获得传感器的基本知识和自动
检测方法，抗干扰技术等方面
的基本技能。
二、教学安排
• 时间:1~14周,共14周，56学时
• 建议：1）不迟到、旷课，课堂纪律好（个人修养） 2）端正学习态度，注意学习方法 要有一个良好的学习心态 养成一个良好的学习习惯（学习能力）
x＝F/AE
而 R/R＝Kx
故：R/R＝KF/AE
(E为弹性模量)
如果应变片的灵敏度K和试件的横截面积A以及弹 性模量E均为已知，则只要设法测出R/R的数值 ，即可获知试件受力F的大小。
R K x R K—电阻应变片的灵敏度
2-1
对于不同的金属材料，K略微不同，一般为2左右。 而对半导体材料而言，由于其感受到应变时，电阻率 会产生很大的变化，所以灵敏度比金属材料大几十倍。
在材料力学中， x =l/l 称为电阻丝的轴向应变，
也称纵向应变。x通常很小，常用10-6表示之。
传感器
微机
执行器 机 器
2、现代信息技术的三大基础：
信息采集 信息传输 信息处理
传感器技术
《自动检测技术及应用》第4章 电容式传感器及其应用
4
两平行板组成的平行板电容器，电容传感 器的基本理想公式为：
C A 0r A
dd
请思考：上式中，哪几个参量是变量？可
以做成哪几种类型的电容传感器？
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C A 0r A
dd
改变A、d、 三个参量中的任意一个量，均可 使平板电容的电容量C 改变。
固定三个参量中的两个，可以做成三种类型的 电容传感器。
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变面积式电容传感器的特性
变面积式电容传感器的输出特性是线性的， 灵敏度是常数。这一类传感器多用于检测直线位 移、角位移、尺寸等参量。
你能否画出变面积式电容传感器的输出特性 曲线??
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2、变极距（d）式电容传感器
当动极板受被测物体作用引起位移时，改变了两
极板之间的距离d，从而使电容量发生变化。
成差动形式后，能使灵敏度提高一倍。
请思考：我们已经学习了哪些差动形式？
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休息一下
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§4.2 电容式传感器的 测量转换电路
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被测非电量
电容式 传感器
转换电路
电容变化
电量
转换电路实现将微小的电容变化转换为电压、 电流或频率等信号。
电容转换电路有电桥电路、调频电路、运算 放大器式电路、二极管双T型交流电桥等。
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4、差动电容传感器
在实际应用中，为了提高传感器的灵敏度，减 小非线性，常常把传感器做成差动形式。
变极距式差 动电容器
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旋转形差 动电容器
圆柱形差 动电容器
自动检测技术ppt课件
特点： 综合性（机、光、电一体）,先进性（学科发展）, 广泛性,传成性 软硬件结合
应用： 1、产品检测和质量控制 2、安全经济运行监测 3 、自动化技术四个支柱之一 4、推动科技发展
检测技术在国民经济中的地位和作用
一目了然
数字式仪表
数字式仪表 的特点： 准确，但最 后一位经常 跳动不止。
热敏电阻
LED、LCD的特点：
LED亮度高、耐振动；LCD耗电省、集成度高， 但不利于夜间观察。
带背光板的LCD可以在夜间观看
特点——
能显示复杂的 图形和曲线，
但价格昂贵。
图像显示
图像显示（续）
带RS-232接口的万用表及图像显示
工业检测涉及的内容（续）
物体的性质和成分量： 空气的湿度（绝对、相对）、气体的化学成分、浓度、
液体的粘度、浊度、透明度、物体的颜色 状态量：
工作机械的运动状态（启停等）、生产设备的异常状态 （超温、过载、泄漏、变形、磨损、堵塞、断裂等）
电工量（U、I、f、R、Z、E、B ……在电工、电子等课程
一种典型的自动检测系统
（检测系统在发电厂的应用） .
传感器简介：
①传感器是测量装置，能完成检测任务；
②输入量是某一被测量，可能是物理量，也可能是化学量、
生物量等；
V、I、F、P
③输出量是某种物理量，便于传输、转换、处理、显示等，
可以是气、光、电物理量，主要是电物理量；
④输出输入有对应关系，且应有一定的精确程度。
检测技术在卫星中的应用 红外扫 描区域
人造卫星
检测技术在海啸预报中的应用
《自动检测技术及应用》第7章 霍尔传感器及应用 (2)42页
• 1879年，美国物理学家霍尔首先在金属材料中 发现了霍尔效应。但真正得到应用是随着半导 体技术发展开始的。
• 基于霍尔效应的霍尔传感器是将被测量（如电 流、磁场、位移、压力、转速等）转换成电动 势输出。
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§7.1 霍尔元件的结构及工作原理
霍尔片一般是矩形半导体单晶薄片，国产霍尔 片的尺寸一般为4mm×2mm×0.1mm。
近年来采用外延及离子注入工艺或采用溅射工 艺制造的产品，尺寸小，性能好，并且生产成本 低。
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§7.2 霍尔元件的特性参数及其误差
一、霍尔元件的主要特性参数
１）输入电阻Ｒi：霍尔元件两控制电流端的直流电阻。
7）寄生直流电势vg：在不加外磁场时，交流控制电 流通过霍尔元件而在霍尔电极之间产生的直流电势。
8）霍尔电动势温度系数α：霍尔电动势变化的百分数 称为霍尔电动势温度系数。
9）电阻温度系数β：电阻温度系数β为温度每变化 1℃霍尔元件材料的电阻变化率。
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二、霍尔元件的误差
１）零位误差 ２）温度误差
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二、霍尔集成电路
• 随着集成技术的发展，用集成电路把霍尔元件 和相关的信号处理部件集成在一个单片上制成 单片集成霍尔元件。
• 按输出信号的类型，霍尔集成电路可分为 线性型和开关型两大类。
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1、霍尔线性传感器 霍尔线形传感器的输出电压与外加磁场强度呈
线性比例关系。
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三、霍尔元件的结构
在长边的两个端面上焊有两根控制电流端引线（图中1， 1′），在元件短边的中间以点的形式焊有两根霍尔电 压输出端引线（图中2，2′）。要求焊接处接触电阻 很小，并呈纯电阻，即欧姆接触（无PN结）。
自动检测技术及应用-检测技术的基本概念精选全文
n
xi / m
解：6个测量值中，2.90m明显是“坏
1
2.2000
值”，给予剔除，将剩下5个带有随机 2
2.2001
误差的测量值求算术平均值x=2.2000m 。 3
可以认为激光干涉测长仪的测量值为 4
相对真值A0=2.204m。
5 6
2.2002 2.1999 2.1998 2.9000
则算术平均值与真值x0之间的误差为系统误差,为负的 0.004m。因此必须在上述校验后,将该磁栅的基准向左调
零位式测量例3：自动平衡电桥
1－滑线电阻 2－电刷 3－指针 4－刻度尺 5－丝杆螺母传动 6－检零放大器 7－伺服电动机
零位式测量例4：
自动平衡电位差计式记录仪表
平衡时间： 小于1s
匀速走纸
微差式测量
微差式测量法是综合了偏位式测量法速度快 和零位式测量法准确度高的优点的一种测量方 法。这种方法预先使被测量与测量装置内部的 标准量取得平衡。当被测量有微小变化时，测 量装置失去平衡。用偏位式仪表指示出其变化 部分的数值。
接触式测量
非接触式测量
例：雷达测速
车载电子警察
离线测量
产品质量的 手工检验
离线测量
产品质量检验
电路板焊接质量检验
.
在线测量
在流水线上， 边加工，边检 测，可提高产 品的一致性和 加工准确度。
例：安装有直 线光栅的数控 机床，一边加 工一边测量直 径和螺纹,到 达设定值时自 动退刀。
防护罩内为测量行程的传感器
2）可能出现的最大绝对误差Δm为多少千帕？ 3）测量结果显示为0.70MPa时，可能出现的最大 示值相对误差γx。
解: 1）可能出现的最大满度相对误差可以从
自动检测技术及应用其他类型传感器PPT课件
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压电式超声波传感器利用压电材料的压电效应。 压电逆效应将高频电振动转换成同频机械振动， 从而产生超声波，作为超声波的发射探头。 压电正效应则将接收的超声振动转换成电信号, 作为超声波的接收探头。
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超声波探头又分为直探头、斜探头、双探头、 表面波探头、聚焦探头、水浸探头、高温探头、 空气传导探头等。
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3.交通监测
将高分子压电电缆埋在公路上，可以获取车型 分类信息、车速监测、收费站地磅、闯红灯拍照、 停车区域监控、交通数据信息采集（道路监控）及 机场滑行道等。
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高分子压电 电缆的应用 演示
将两根高分子压电电缆相距若干米，平行埋设于公路的 路面下约5cm，可以用来测量车速及汽车的载重量，并根据 存储在计算机内部的档案数据，判定汽车的车型。
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2）声压
当超声波在介质中传播时，质点所受交变 压强与质点静压强之差称为声压p。声压与介
质密度、声速C、质点的振幅X及振动的角频
率成正比，即： p＝ρCXω 3）声强
单位时间内，在垂直于声波传播方向上的单位面
积A内所通过的声能称为声强I，声强与声压的平方
成正比。
I=
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石英晶体的压电效应演示
当力的方向改变时，电荷的极性随之改变，输出电 压的频率与动态力的频率相同；当动态力变为静态力时， 电荷将由于表面漏电而很快泄漏、消失。
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石英晶体 为例:
硅离子有4个正电荷，氧离子有2个负电荷，一个硅 离子和两个氧离子交替排列。如图示出了它们在一个 平面上的投影。
自动检测技术及其应用梁森第二版课后标准解答
随着科技的不断进步和应用需求的不断提高，自动检测技术将朝 着更高精度、更高速度、更高可靠性、更低成本的方向发展，同 时还将与人工智能、大数据等先进技术相结合，实现更加智能化 、自动化的检测和分析。
教材结构与内容安排
教材结构
《自动检测技术及其应用》第二版教材共分为绪论、自动检测技术基础、传感器技术、测量仪表与电路、计算机 测控技术、自动检测系统设计及应用实例等六章内容。
根据检测目标、测量范围、精度要求等因素选择合适的传感器型号。
信号调理电路配置
根据传感器输出信号的特点和实际需求，选择合适的运算放大器、 滤波器、模数转换器等器件，并设计相应的电路。
数据采集与处理系统配置
根据实际需求选择合适的数据采集卡、计算机等设备，并配置相应 的数据处理软件。
实际应用案例分析
温度检测系统
高精度、高灵敏度、高可靠性 、高适应性等。
典型传感器原理剖析
电容式传感器
将被测物理量的变化转换成电容 值的变化。具有灵敏度高、动态
响应好、结构简单等优点。
电感式传感器
利用电磁感应原理，将被测物理 量的变化转换成线圈自感或互感 系数的变化。具有测量精度高、
稳定性好等优点。
电阻式传感器
利用电阻应变效应，将被测物理 量的变化转换成电阻值的变化。 具有结构简单、测量范围广、精
传感器作用
传感器是实现自动检测和自动控制的 首要环节，其性能直接影响整个系统 的精度和稳定性。
传感器分类与特点
01
02
03
04
按被测物理量分类
如温度传感器、压力传感器、 位移传感器等。
按工作原理分类
如电阻式传感器、电容式传感 器、电感式传感器等。
按输出信号分类
自动检测技术及应用资料(收集的完全版)
自动检测技术及应用第一章 检测技术的基本知识检测技术的主要组成部分之一是测量，人们采用测量手段来获取所研究对象在数量上的信息，从而通过测量所得到的是定量的结果。
现代社会要求测量必须达到高准确度、误差极小、速度更快、可靠性强等。
1.1测量的基本概念1.测量是借助专用的技术和设备，通过实验和计算等方法取得被测对象的某个量的大小和符号；或者取得一个变量与另一个变量之间的关系，如变化曲线等，从而掌握被测对象的特性、规律或控制某一过程等等。
测量是获取被测对象量值的惟一手段，它是将被测量与同性质的标准量通过专用的技术和设备进行比较，获得被测量对比标准量的倍数。
标难量是由国际上或国家计量部门所指定的，其特性是足够稳定的。
2. 测量的分类按测量方法，测量分为直接测量和间接测量。
如用电压表、电流表等测量属于直接测量；若直接测量不方便，或直接测量的仪表不够精确，就利用被测量与某中间量间的函数关系，先测出中间量，然后通过相应的函数关系计算出被测量的数值，此法称之间接测量。
如伏安法测量电阻的阻值。
按测量结果的显示方式，测量分为模拟量测量和数字量测量。
如用示波器测量交流电压属模拟量测量。
按被测量是否随时间变化，测量分为静态测量和动态测量。
如在磨加工中使用无杠杆传动的电触式传感器进行圆工件检测就是动态测量。
按测量时是否与被测量对象接触，测量分为接触式测量和非接触式测量。
从不同角度考察，测量方法有不同的分类，但常用的具体测量方法有零位法、偏差法和微差法等。
1.2 测量误差及其分类1.测量的目的是对被测量求取真值。
测量值与真值之间的差值称为测量误差。
测量误差可用绝对误差表示，也可用相对和引用误差表示。
2.误差的表达方式（1）绝对误差：某量值的测量值x A 与真值0A 之间的差∆为绝对误差。
0A A x -=∆绝对误差可能为正值或负值。
（2）相对误差：绝对误差∆与被测量的真值0A 之比称为相对误差γ，用百分比的形式表示为%1000⨯∆=A γ 对于相同的被测量，绝对误差可以评定其测量精度的高低，但对于不同的被测量及不同的物理量，绝对误差就难以评定其测量精度的高低，而采用相对误差来评定较为确切。
自动检测技术及应用复习资料
绪论1、自动检测系统原理图系统框图：用于表示一个系统各部分和各环节之间的关系，用来描述系统的输入输出、中间处理等基本功能和执行逻辑过程的概念模式。
自动检测系统的组成：传感器、信号调理电路、显示器，数据处理装置、执行机构组成。
（这里会出填空题）2、传感器：只一个能将被测的非电量变换成电量的器件。
3、自动磨削测控系统原理说明：传感器快速检测出工件的直径参数，计算机一方面对直径参数做一系列的运算、比较、判断等操作，然后将有关参数送到显示器显示出来，另一方面发出控制信号，控制研磨盘的径向位移，指导工件加工到规定要求为止。
第一章检测技术的基本概念1、测量：借助专门的技术和仪表设备，采用一定的方法取得某一客观事物定量数据资料的实践过程。
2、测量方法的分类：静态测量、动态测量直接测量、间接测量接触式测量、非接触式测量偏位式测量，零位式测量，微差式测量3、测量误差的表示方法：绝对误差和相对误差（示值相对误差、引用误差）4、测量误差的分类：粗大误差、系统误差、随机误差、静态误差、动态误差。
5、传感器的组成：由敏感元件、传感元件、测量转换电路组成、6、测量转换电路的作用：将传感元件输出的电参量转换成易于处理的电压、电流或频率量。
7、传感器的静态特征：灵敏度：指传感器在稳态下输出变化值与输入变化值之比。
分辨力：指传感器能检测出被测信号的最小变化量。
非线性度：线性度又称非线性误差，指传感器实际特性曲线与拟合直线之间的最大偏差与传感器满量程范围内的输出之百分比。
迟滞误差：传感器的正向特性与反向特性的不一致程度。
稳定性、电磁兼容性、可靠性第二章电阻传感器1、应变效应：导体或半导体材料在外界力的作用下，会产生机械变形、其电阻值也将随着发生变化。
2、压阻效应：单晶硅材料在受到应力作用后，电阻率发生明显变化。
3、投入式液位计的工作原理：压阻式压力传感器安装在不锈钢壳体内，，并用不锈钢支架固定放置在液体底部。
传感器的高压侧的进气孔与液体相通，可读出安装高度处的表压力。
自动检测技术第二章课件
水处理、石油化工、供暖等领域。
优点
高精度、非接触式测量、适用范围广。
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常见的信号处理电路包括放大器、滤波器、运算 放大器、模数转换器等，它们各自具有不同的功 能和特点。
显示与记录装置
显示与记录装置用于将自 动检测系统的测量结果以 直观的方式呈现给操作人 员，并能够将数据记录下 来以便后续分析。
显示方式包括数字显示和 模拟显示，记录装置则通 常采用电子存储介质如硬 盘、SD卡等。
绝对测量
直接给出被测参数的绝对值，不需要 与其他参数进行比较。
按输出信号分类
模拟信号输出
将测量结果转换为连续变化的模拟信号，如电压、电 流等。
数字信号输出
将测量结果转换为离散的数字信号，如脉冲计数、二 进制编码等。
开关量输出
将测量结果转换为开关状态，如高电平或低电平、开 或关等。
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自动检测技术的基本原 理
电阻式传感器的工作原理
电阻式传感器是通过测量电阻值的变化来感知被测量的变化 。其工作原理基于电阻定律，即导体的电阻与导体的长度、 截面积和电阻率有关。当被测量作用于传感器时，会引起传 感器电阻的变化，从而改变电信号的大小。
常见的电阻式传感器有热电阻、湿敏电阻、力敏电阻等。它 们分别通过测量温度、湿度、压力等物理量的变化来感知被 测量的变化。
自动检测技术第二章 课件
contents
目录
• 自动检测技术概述 • 自动检测系统的组成 • 自动检测技术的分类 • 自动检测技术的基本原理 • 自动检测技术的应用实例
01
自动检测技术概述
定义与特点
定义
自动检测技术是指利用电子、光学、 计算机等技术手段，实现产品或生产 过程的自动检测、监控和诊断，以提 高生产效率和产品质量。