检测技术与控制工程-1.1 检测技术概述
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1.1 检测技术的概述
一、检测技术的地位 1. 信息化是科学技术发展的必然
历史时代： 手工化
机械化
自动化 信息化 …
生产方式：
人与简 单工具
动力机 与机械
自动测 量控制
智能机 械装置
…
1
2.信息获取即检测
…
信息
获取 传输 处理 控制
• 获取信息 是控制系统信息源头
二、检测技术的作用
• 检测技术是科学研究的先行官
7
b) 流程工业设备运行状态监控
在电力、冶金、石化、化工等流程工业中，生产线上设备运行状态 关系到整个生产线流程。通常建立24小时在线监测系统。
基于设备的检查和 检测，通过计算机 处理数据，掌握和 评估设备状态、预 测故障。
c) 在汽车中的应用日新月异
汽车传感器：汽车电子控制系统的信息源，关键部件，核心技术内容 普通轿车：约安装几十到近百只传感器， 豪华轿车：传感器数量可多达二百余只。
13
防非典首都机场三秒测体温（非接触式） B超
非接触式红 外测温
14
智能电子警察监测系统
15
16
自动收费系统
17
检测技术与环境保护
NO2
O2
SO2
CO
CO2
H2S H2O
HCl HF NH3
dust
18
三、现代检测技术的发展趋势
• 提高检测系统的检测分辨率、精度、稳定性和可靠性 • 利用新技术新原理研制新型传感器，以组成新型的自动检测 系统和填补自动检测系统的空白； • 微电子技术、微型计算机技术与传感器技术相结合构成新一 代的智能化自动检测系统； • 采用多传感器去探索检测线的、面的和体的空间参数及综合 参数，以构成特殊的自动检测系统。
绝对误差：
Δ =Ax－Ａ0
(1-1)
某采购员分别在三家商店购买100kg大米、 10kg苹果、1kg巧克力，发现均缺少约0.5kg，但 该采购员对卖巧克力的商店意见最大，是何原因？
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% 。
33
例：某指针式万用
表的面板如图所示， 问：用它来测量直流 、交流（~）电压时， 可能产生的满度相对 误差分别为多少？
例：用指针式万用 表的10V量程测量 一只1.5V干电池的 电压，示值如图所 示，问：选择该量 程合理吗？
用2.5V量程测 量同一只1.5V干 电池的电压，与 上图比较，问示 值相对误差哪一
动态测量
地震测量 振动波形
直接测量
电子卡尺
间接测量
对多个被测量进行测量，经过计算求得被 测量（阿基米德测量皇冠的比重）。
接触式测量
27
非接触式测量
例：雷达测速
车载电子警察
28
离线测量
产品质量检验
29
在线测量
在流水线上，边加工，边检验，可提高产品的 一致性和加工精度。
30
测量误差及分类
20
检测的分类
* 按被测量值的物理属性分类： 电量、非电量 * 按检测原理分类（物理的、化学的、生物学的）： 电磁法、光学法、超声法、核辐射法、电化学分析等 * 按检测方法分类：
动态和静态、主动和被动、直接与间接、 接触式与非接触式、
21
静态测量
22
对缓慢变化的对象进 行测量亦属于静态测量。
最高、最低 温度计
Hale Waihona Puke Baidu
(1) 检测技术在工业生产领域的应用
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%
6
各种自控系统中，测试环节起系统感官的作用，是其重要组成部分。
a) 生产加工过程参数监测
切削力测量，机床振动测量、加 工噪声测量，转速、扭矩测量、 温度测量、机架及受力件的应力 测量、电机参数测量等。
3
检测技术的重要性：
产品检验和质量控制的重要手段 大型设备的安全、经济运行监测 自动化系统中的重要组成部分 检测技术的发展推动着科学技术的发展 （科学技术的发展带动检测技术发展）
地位：
与生产、生活、科技关系密切，在人类的一切活动领域 都占有重要地位。
4
• 工业生产
检测技术是带动国民经济增长的一个 关键领域 在美国：检测技术占4%，拉动经济增长66%
智能化、虚拟化、网络化、微型化、多参数化
四、检测技术的基本概念
检测的基本概念
利用各种物理、化学效应，选择合适的方法与装置，通过测量 的方式获得生产、科研、生活等各方面的有关信息。 检测过程： 信息提取、信号转换存储与传输、显示记录、分析处理
检测技术： 检测方法、检测结构、检测信号处理 --- 综合性技术
个大？
误差产生的因素：1.粗大误差
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。
发动机：向发动机的电子控制单元（ECU）提供发动机的工作状况信息， 对发动机工作状况进行精确控制 温度、压力、位置、转速、流量、气体浓度和爆震传感器等
底 盘：控制变速器系统、悬架系统、动力转向系统、制动防抱死系统等 车速、踏板、加速度、节气门、发动机转速、水温、油温
车 身：提高汽车的安全性、可靠性和舒适性等 温度、湿度、风量、日照、加速度、车速、测距、图象等
诺贝尔奖获得者R. R. Ernst说“现代科学的进步越来越依靠尖 端仪器的发展”
俄国化学家门捷列夫指出“科学是从测量开始的，没有 测量就没有科学”
近80年来，与科学仪器密切相关的诺贝尔奖获得者达38人
检测是科学地认识各种现象的基础性的方法和手段。从这种意义上 讲，检测技术是所有科学技术的基础，是知识的起点，也是你进入科学 殿堂的开端。
检测技术在日常生活中的应用：与日俱增
家用电器：
数码相机、数码摄像机：自动对焦---红外测距传感器 自动感应灯：亮度检测---光敏电阻 空调、冰箱、电饭煲：温度检测---热敏电阻、热电偶 遥控接收：红外检测---光敏二极管、光敏三极管 可视对讲、可视电话：图像获取---面阵CCD
10
家用电器检测技术
液化气烟雾报警器 摄像机
遥控器
智能洗衣机
空调
11
检测技术在日常生活中的应用：与日俱增
医疗卫生：
体温计：接触式---水银，非接触式---红外传感器 电子血压计：血压检测 --- 压力传感器 血糖测试仪、胆固醇检测仪 --- 离子传感器
12
检测技术在医疗及人体医学上的应用
胎儿心电图仪 心电监护仪 监测血压、心律、呼吸、血氧饱和度等各种生命体征
一、检测技术的地位 1. 信息化是科学技术发展的必然
历史时代： 手工化
机械化
自动化 信息化 …
生产方式：
人与简 单工具
动力机 与机械
自动测 量控制
智能机 械装置
…
1
2.信息获取即检测
…
信息
获取 传输 处理 控制
• 获取信息 是控制系统信息源头
二、检测技术的作用
• 检测技术是科学研究的先行官
7
b) 流程工业设备运行状态监控
在电力、冶金、石化、化工等流程工业中，生产线上设备运行状态 关系到整个生产线流程。通常建立24小时在线监测系统。
基于设备的检查和 检测，通过计算机 处理数据，掌握和 评估设备状态、预 测故障。
c) 在汽车中的应用日新月异
汽车传感器：汽车电子控制系统的信息源，关键部件，核心技术内容 普通轿车：约安装几十到近百只传感器， 豪华轿车：传感器数量可多达二百余只。
13
防非典首都机场三秒测体温（非接触式） B超
非接触式红 外测温
14
智能电子警察监测系统
15
16
自动收费系统
17
检测技术与环境保护
NO2
O2
SO2
CO
CO2
H2S H2O
HCl HF NH3
dust
18
三、现代检测技术的发展趋势
• 提高检测系统的检测分辨率、精度、稳定性和可靠性 • 利用新技术新原理研制新型传感器，以组成新型的自动检测 系统和填补自动检测系统的空白； • 微电子技术、微型计算机技术与传感器技术相结合构成新一 代的智能化自动检测系统； • 采用多传感器去探索检测线的、面的和体的空间参数及综合 参数，以构成特殊的自动检测系统。
绝对误差：
Δ =Ax－Ａ0
(1-1)
某采购员分别在三家商店购买100kg大米、 10kg苹果、1kg巧克力，发现均缺少约0.5kg，但 该采购员对卖巧克力的商店意见最大，是何原因？
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% 。
33
例：某指针式万用
表的面板如图所示， 问：用它来测量直流 、交流（~）电压时， 可能产生的满度相对 误差分别为多少？
例：用指针式万用 表的10V量程测量 一只1.5V干电池的 电压，示值如图所 示，问：选择该量 程合理吗？
用2.5V量程测 量同一只1.5V干 电池的电压，与 上图比较，问示 值相对误差哪一
动态测量
地震测量 振动波形
直接测量
电子卡尺
间接测量
对多个被测量进行测量，经过计算求得被 测量（阿基米德测量皇冠的比重）。
接触式测量
27
非接触式测量
例：雷达测速
车载电子警察
28
离线测量
产品质量检验
29
在线测量
在流水线上，边加工，边检验，可提高产品的 一致性和加工精度。
30
测量误差及分类
20
检测的分类
* 按被测量值的物理属性分类： 电量、非电量 * 按检测原理分类（物理的、化学的、生物学的）： 电磁法、光学法、超声法、核辐射法、电化学分析等 * 按检测方法分类：
动态和静态、主动和被动、直接与间接、 接触式与非接触式、
21
静态测量
22
对缓慢变化的对象进 行测量亦属于静态测量。
最高、最低 温度计
Hale Waihona Puke Baidu
(1) 检测技术在工业生产领域的应用
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%
6
各种自控系统中，测试环节起系统感官的作用，是其重要组成部分。
a) 生产加工过程参数监测
切削力测量，机床振动测量、加 工噪声测量，转速、扭矩测量、 温度测量、机架及受力件的应力 测量、电机参数测量等。
3
检测技术的重要性：
产品检验和质量控制的重要手段 大型设备的安全、经济运行监测 自动化系统中的重要组成部分 检测技术的发展推动着科学技术的发展 （科学技术的发展带动检测技术发展）
地位：
与生产、生活、科技关系密切，在人类的一切活动领域 都占有重要地位。
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• 工业生产
检测技术是带动国民经济增长的一个 关键领域 在美国：检测技术占4%，拉动经济增长66%
智能化、虚拟化、网络化、微型化、多参数化
四、检测技术的基本概念
检测的基本概念
利用各种物理、化学效应，选择合适的方法与装置，通过测量 的方式获得生产、科研、生活等各方面的有关信息。 检测过程： 信息提取、信号转换存储与传输、显示记录、分析处理
检测技术： 检测方法、检测结构、检测信号处理 --- 综合性技术
个大？
误差产生的因素：1.粗大误差
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。
发动机：向发动机的电子控制单元（ECU）提供发动机的工作状况信息， 对发动机工作状况进行精确控制 温度、压力、位置、转速、流量、气体浓度和爆震传感器等
底 盘：控制变速器系统、悬架系统、动力转向系统、制动防抱死系统等 车速、踏板、加速度、节气门、发动机转速、水温、油温
车 身：提高汽车的安全性、可靠性和舒适性等 温度、湿度、风量、日照、加速度、车速、测距、图象等
诺贝尔奖获得者R. R. Ernst说“现代科学的进步越来越依靠尖 端仪器的发展”
俄国化学家门捷列夫指出“科学是从测量开始的，没有 测量就没有科学”
近80年来，与科学仪器密切相关的诺贝尔奖获得者达38人
检测是科学地认识各种现象的基础性的方法和手段。从这种意义上 讲，检测技术是所有科学技术的基础，是知识的起点，也是你进入科学 殿堂的开端。
检测技术在日常生活中的应用：与日俱增
家用电器：
数码相机、数码摄像机：自动对焦---红外测距传感器 自动感应灯：亮度检测---光敏电阻 空调、冰箱、电饭煲：温度检测---热敏电阻、热电偶 遥控接收：红外检测---光敏二极管、光敏三极管 可视对讲、可视电话：图像获取---面阵CCD
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家用电器检测技术
液化气烟雾报警器 摄像机
遥控器
智能洗衣机
空调
11
检测技术在日常生活中的应用：与日俱增
医疗卫生：
体温计：接触式---水银，非接触式---红外传感器 电子血压计：血压检测 --- 压力传感器 血糖测试仪、胆固醇检测仪 --- 离子传感器
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检测技术在医疗及人体医学上的应用
胎儿心电图仪 心电监护仪 监测血压、心律、呼吸、血氧饱和度等各种生命体征