现代监测技术.第二章(一)
第2章 检测方法及技术-现代检测技术及仪表-许秀-清华大学出版社
2.3 参数检测基本概念
1. 开环型检测与闭环型检测 开环型检测系统一般由传感器、信号放大器、转换电
路、显示器等串联组成，进入仪表的信息和变换只沿一个 方向传递。
闭环型（反馈型）检测系统信息传递有两个通道，一 个是正向通道，另一个是反馈（反向）通道。正向通道中 的变换器通常是将被测信号转换成电信号，反向通道的反 向变换器则将电信号转换成非电信号。平衡式仪表及检测 系统一般采用这种伺服机构。
由于系统误差的存在，当把被测物与标准比较物的主 次或先后顺序置换过来时，可以排除测量过程中因顺序所 造成的误差影响。 8. 能量变换与能量控制型检测元件 9. 主动探索与信息反馈型检测
2.4 检测系统模型与结构
检测系统的基本功能可总结为信号转换与信号选 择、基准保持与比较和显示与操作三大部分。测量是把 被测量与同种类单位量进行比较，以数值表示被测量大 小的过程，因此，检测仪表中必须具有基准保持部分。 2.4.1 信号转换模型与信号选择性 1. 信号转换的数学模型 2. 信号选择性
第2章 检测方法及技术
2.1 参数检测过程 2.2 参数检测方法 2.3 参数检测基本概念 2.4 检测系统模型与结构 2.5 提高检测精度的方法 2.6 多元化检测技术
2.1 参数检测过程
一般来说，检测的过程就是用敏感元件将被测参数的信 息转换成另一种形式的信息，通过显示或其他形式被人们所 认识。
2.5.2 频域信号选择方法 1. 滤波放大与调频放大方法 2. 陷波放大方法 3. 锁定放大方法
2.6 多元化检测技术
信号转换是检测系统的最前端部分，在复杂的检测系统 中，往往是检测信号里已包含了所需要的信息，但并不能直 接反映所需要的信息。而且在检测精度要求高的情况下，作 为信号转换的传感器往往不止一个。使用多个传感器或不同 类型的传感器群，实现高度智能检测功能，是检测技术发展 的必然趋势。
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。
(2014春版)《现代检测技术》实验指导书
《现代检测技术》实验指导书李学聪冯燕编广东工业大学自动化学院二０一四年二月实验一 热电偶测温及校验一、 实验目的1.了解热电偶的结构及测温工作原理；2.掌握热电偶校验的基本方法；3.学习如何定期检验热电偶误差，判断是否及格。
二、 实验内容和要求观察热电偶，了解温控电加热器工作原理; 通过对K 型热电偶的测温和校验，了解热电偶的结构及测温工作原理；掌握热电偶的校验的基本方法；学习如何定期检验热电偶误差，判断是否合格。
三、 实验主要仪器设备和材料1. CSY2001B 型传感器系统综合实验台(下称主机) 1台2. 温度传感器实验模块 1块3. 热电偶镍铬 ― 镍硅热电偶(K，作被校热电偶) 1支 镍铬 ― 锰白铜热电偶(E，作控温及标准热电偶) 1支4. 213位数字万用表 1只四、 实验方法、步骤及结果测试1.观察热电偶，了解温控电加热器工作原理。
①拿起热电偶并握紧黑柄，然后旋开热电偶的金属保护套，缓慢抽出，观察热电偶的外形。
观察完后，将其旋紧并注意不可以让热电偶和金属保护套接触。
②温控器：作为热源的温度指示、控制、定温之用。
温度调节方式为时间比例式，绿灯亮时表示继电器吸合电炉加热，红灯亮时加热炉断电。
2.仪器连线（如图1所示）① 首先将综合实验台的电源开关置“关”， 然后将电源插头（实验桌前面）和加热炉电源插座插入综合实验台面板上的“220V 加热电源出”处；② 将热电偶工作端插进温度传感器实验模块上的加热炉炉膛内， E 和K 分度热电偶的冷端按极性（注意区分“+”和“—”）分别接在“温控”和“测试”端。
3.开启电源 将综合实验台和加热炉的电源开关打“开”。
4.设定温度和测量数据将功能开关置“设定”，调节旋钮设定温度为50℃， 然后将开关拨至“测量”位置；当炉温达到设定值时， 等待3―5分钟炉温恒定后，分别测量“温控”和“测试”的电压（开关保持在“温控”状态），交互测量四次，把输出的热电势记录于表2中。
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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22
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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16
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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2
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
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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7
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1
3
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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
新型微生物检测技术及其应用
新型微生物检测技术及其应用第一章引言在现代生物技术领域，微生物检测技术一直是研究的前沿。
传统的微生物检测方法通常采用培养方法，需要数天乃至数周的时间才能够得出结果。
而现代的微生物检测技术则可以更快速、精准地检测出各种微生物，大大提高了检测效率和准确性。
新型微生物检测技术在医疗卫生、食品、环境卫生等领域具有广泛应用前景。
第二章新型微生物检测技术2.1 基于PCR技术的微生物检测聚合酶链式反应（PCR）技术是一种分子生物学手段，可以通过扩增微生物DNA序列来检测微生物的存在。
该技术具有检测速度快、灵敏度高等特点，已经成为现代微生物检测的重要手段。
利用PCR技术，可以检测出各种微生物，如病毒、细菌、真菌、寄生虫等，可以在数小时内得到结果。
2.2 基于荧光定量PCR技术的微生物检测荧光定量PCR技术是一种高分辨率的PCR技术，通过在扩增过程中监测荧光信号的变化来定量测定微生物。
该技术操作简便，检测时间短，同时可以实现对微生物的高通量检测。
荧光定量PCR技术在药品监管、食品安全、环境卫生等领域有广泛应用。
2.3 基于质谱技术的微生物检测质谱技术可以精确地测定微生物组分成分，有利于确定微生物的特性和进行分类。
该技术可以通过样品中微生物的代谢产物或蛋白质质量谱图来检测微生物的存在。
质谱技术用于检测微生物的快速性和高灵敏度已经得到相应的证明，并已经开始用于临床诊断、食品安全和各种微生物检测领域。
第三章新型微生物检测技术在医疗卫生领域的应用3.1 临床微生物检测新型微生物检测技术在临床微生物检测中的应用非常广泛，可以用于病原体分析，药物敏感性检测，疾病诊断等方面。
例如，PCR技术可以快速检测出各种病原菌，如肺结核杆菌、腺病毒等，准确率高、检测时间短，可以为医院的病原菌防控工作提供有效支持。
3.2 医疗设备的微生物检测新型微生物检测技术可以用于医院内部医疗设备的微生物检测。
例如，荧光PCR技术可以对医用内窥镜管、手术刀等医疗设备进行密闭状态下的微生物污染检测，有助于确保医疗设施的无菌状态，并有效防止医院内交叉感染的发生。
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
14
(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．
9
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
现代测控技术(1)
(2) ．信号调理电路
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，以方便检测系统后 续环节处理或显示。由于信号中往往夹杂着50HZ工频等 噪声电压，故其信号调理电路通常包括滤波、放大、线性 化等环节。 对信号调理电路的一般要求是： (a)能精确转换、稳定放大、可靠地传输信号
(b)信噪比高，抗干扰性能要好
(3) ．数据采集（不一定有）
数据采集(系统)在检测系统中的作用是对信号调理 后的连续模拟信号进行离散化并转换成与模拟信号电压幅
度相对应的一系列数值信息，同时以一定的方式把这些转
换数据及时传递给微处理器或依次自动存储。 数据采集系统通常以各类模拟(A／D)转换器为核 心．辅以模拟多路开关、采样保持器、输入缓冲器、输出 锁存器等。
光电式仪表：近年来发展起来的一种新型检测仪表
1.3 检测系统的分类
检测系统按照分类标准不同有不同的分类方法。 （3）按信号的输出（显示）形式分类 模拟式和数字式 （4）按仪表的结构方式分类（图见P9） 开环结构仪表：由若干个环节串联组成 闭环结构仪表：也称反馈式仪表，有两个通道， 一个是正向通道，另一个是反馈通道。
一般的检测系统是由检测环节、变换（非变送） 环节以及显示或输出环节三部分组成的，如图1.1所
示。（P7）
（1）检测环节
（2）变换环节
（3）显示输出环节
1.3 检测系统的分类
检测系统按照分类标准不同有不同的分类方法。
（1）按被测参数分类
机械参数：质量、位移、力等 电气参数：电压、电流、功率等 过程参数：温度、压力、流量、物位、成分等（自动生产过程中） （2）按仪表使用的能源的类型分类 机械式仪表：一般不需要外部能源 电动式仪表：用电源作为仪表能源，其输出信号也是电信号 气动式仪表：用压缩空气作为仪表的能源和信号的传递
现代监测技术.第二章(二)
信号检出 信号检出 ┇ 信号检出 信号转换 处理显示 信号转换 信号转换 处理显示 处理显示
接 口 总 线
存储 显示 分析 监控 判断 决策
信号检出：功能 --- 将被测信号的转换为电信号的变化 器件 --- 传感器（sensor, transducer） 信号转换：功能 --- 将传感器的输出信号转换为便于处理的形式 器件 --- 信号调理电路（signal conditioning circuit） 处理显示：功能 --- 分析、处理、显示
非接触式测温具有以下特点： （1）由于被计量物体与计量温度元件 不直接接触，所以可用来计量较高温 度，理论上辐射计量温度的方法是无 上限的。实际上，亮温法、色温法或 全辐射法的计量温度上限常在4000K左 右。光谱法往往可计量到几万开，甚 至几十万开。
（2）间接计量温度方法中常采用光电 元件作为接收器，其响应时间可达到毫 秒级或微秒级。 （3）可对物体温度场进行快速扫描，能 给出精细的热图像和物体的温度分布。 （4）可计量热容量小的物体，如金属薄 片等。间接计量温度的方法不会干扰被 计量对象的原来热状态，更不会引起温 度场的畸变，因此它的示值能够反应实 际热状态。
2.2.2 热电偶
(1) 工作原理: 两种不同导体构成闭合回路 两个节点（1、2）温度不同 热电势
接触电势： 不同导体→自由电子密度不同→扩散→电势 k-波尔兹曼常数 e-电子电荷 kT N A E AB (T ) ln NA,NB-导体AB的自由电子密度→材料 e NB T-节点绝对温度 温差电势： 同一导体→两端温度不同→电子迁移（高→ 低） →电势
其它环节：通讯接口/总线接口(RS232、RS485、GPIB、PCI、· · · · · · ) 存储、监控、决策
智慧树答案现代检测技术知到课后答案章节测试2022年
第一章1.用以标定的仪器，直接的测量出某一待测未知量的量值称为（）。
答案:直接测量2.下列哪项不是闭环控制型现代测试系统的优点（）。
答案:远距离传输3.下列属于测量过程的是（）。
答案:被测对象;数值和计量单位;测试方法;测量误差4.水银温度计测量体温属于直接式测量。
答案:对5.测试技术与传感技术被称为信息技术系统的（）。
答案:感官第二章1.下列非线性补偿方法中属于软件补偿的是（）。
答案:拟合法2.A类标准不确定度是用非统计方法得到的不确定度。
答案:错3.真值在实际测量中是可以确切获知的。
答案:错4.相对误差是绝对误差与测量仪表量程之比。
答案:错5.将63.73501四舍五入，保留两位小数为（）。
答案:63.74第三章1.直流电桥可以测量电容的变化。
答案:错2.全桥接法的灵敏度是半桥双臂接法的几倍（）。
答案:23.半导体式应变片比金属丝式应变片的灵敏度高。
答案:对4.丝式应变片采用栅状结构是为了获得大的电阻变化量。
答案:对5.下列哪项不是半导体应变片的优点（）。
答案:温度稳定性能好第四章1.下列哪项是电容式传感器的缺点（）。
答案:电缆分布电容影响大2.电容式传感器灵敏度最高的是（）。
答案:极距变化型3.电涡流传感器是利用（）材料的电涡流效应工作的。
答案:金属导体4.互感型传感器接入任何电路均可以测量位移的大小和方向。
答案:错5.相敏解调法只能回复被测信号的幅值，而不能恢复相位。
答案:错第五章1.恒磁通式传感器中线圈和磁铁之间没有相对运动。
答案:错2.压电式传感器有较好的低频特性。
答案:错3.固态传感器线性范围宽、参数离散型小。
答案:错4.霍尔元件多采用P型半导体材料。
答案:错5.磁敏三极管具有正反磁灵敏度，而磁阻器件没有。
答案:对第六章1.光电效应按原理又分为哪几种？答案:光生伏特效应;外光电效应;内光电效应2.光电管的光照特性：通常指当光电管的阳极和阴极之间所加电压一定时，光通量与光电流之间的关系。
现代检测技术复习资料整理
A表：
第四章 阻抗型传感器
1.电位器主要是把机械位移转换为与其成一定函数关系的电阻（或电压）输出。
2.电位器传感器的工作原理:电位器式传感器是由电阻器和电刷组成，当电刷触点C在电阻器 上移动时，A、C间的电阻就会发生变化，而且阻值 与触点的位移或角位移x成一定的函数关系。
3.按输入-输出特性，电位器传感器可分为线性电位器和非线性电位器两类。按结构形式，可分为线绕电位器和非线绕电位器两类。在线绕式电位器的电阻器与电刷相接处的部分，将导线表面的绝缘层去掉，然后加以抛光，形成一个电刷可在其上滑动的光滑而平整的接触道。
4.绕线电位器的优点：精度高、性能稳定、易于达到较高的线性度和实现各种非线性特性。缺点：如阶梯误差、分辨力低、耐磨性差、寿命较低等。
传感器和敏感器虽然都是对被测非电量进行转换，但敏感器是把被测非电量转换为可用非电量，而传感器是把非电量转换成电量。
5.常见的测量仪表有哪几种类型？画出其框图，简述其工作原理？
答：常见的测量仪表有三种类型：普通模拟式检测仪表a、普通数字式检测仪表b、微机化检测系统c。
框图及（工作原理）：a、模拟式传感器、模拟测量电阻、模拟显示器。（在整个过程中，只是模数之间发生转换。测量结果用指针相对标尺的位置来表示。）b、（模数转换式）模拟式传感器、模拟测量电路、A/D转换器、数字显示器。（模拟测量电路传感器输出的电量转换成直流电压信号，模数转换器把直流电压转换成数字量，最后由数字显示器显示测量结果。）或（脉冲计数式）数字式传感器、放大整形电路、计数器、数字显示器（准数字式传感器输出的频率或时间信号，放大整形后，由计数器进行计数，计数结果由数字显示器显示出来）.c、传感器、测量通道、微机、（数字显示器、数据记录仪、报警器）。（微机化检测系统通常为多路数据采集系统，能巡回检测多个测量点或多种被测参数的静态量或动态量。每个测量对象都通过一路传感器和测量通道与微机相连，测量通道由模拟量电路和数字测量电路组成。[传感器将被测非电量转换成电量，测量通道对传感器信号进行信号调理和数据采集，转换成数字信号，送入微机进行必要的处理后，由显示器显示出来，并由记录仪记录下来。]）
现代分析测试技术
通过分子对不同偏正光吸收的差异作手性分子检测的分析 技术。
14
现代分析测试技术概述
• X－射线光谱技术
• X—射线荧光光谱
检测分子受X—射线照射后产生的荧光谱线的分析技术。
• X—射线衍射法
检测由不同晶格结构对X—射线所产生的不同衍射角的分析技术。
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现代分析测试技术概述
41
现代分析测试技术概述
晶体特性： 原子、离子、分子在空间周期性排列而构成的固态物称晶体，晶体结构
的最小单位是晶胞，晶胞由晶轴a、b、c，及夹角、、 ，以及晶面h
液相色谱（LC）
利用物质在流动相（液相）和固定相（液相或固相）中的分配比不 同原理的分离技术。
毛细管电泳（CE）
以高压电场为驱动力，以毛细管为分离通道，根据样品中各组分间 的趟度或分配行为上的不同进行分离的技术。
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现代分析测试技术概述
联用技术
色谱—质谱联用技术 色谱—核磁共振波谱联用技术 色谱—红外吸收光谱联用技术
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现代分析测试技术概述
现代分析测试技术的分类
电化学技术 光分析技术 质谱与能谱技术 色谱技术 联用技术 显微技术 热分析技术
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现代分析测试技术概述
电化学技术
应用电化学的基本原理和实验技术，依据物质电化学性质来测定物质组成及含量。
电导技术 利用物体、溶液电导率变化的检测技术。
电位分析 根据物质电位变化和电极反应过程中电位变化的检测技术。
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
《现代食品检测技术》 习题及参考答案
5．答案：氟核大，因为氟核的核磁矩小
6．三个不同质子 A、B 和 C，它们的屏蔽系数大小次序为 场强度下，共振频率的大小次序为何？
。问它们在一样磁
6．答案：
。
7．在下列化合物中，比较 Ha 和 Hb，哪个具有较大的 δ 值？为什么？
(Ⅰ)
(Ⅱ)
7．答案：(I)
(II)
。
8．某化合物的化学式为 C9H13N，其 1H NMR 谱为下图所示，试推断其结构。
9．指出下列各种振动形式中，哪些是红外活性振动，哪些是非红外活性振动。
分子结构
振动形式
（1） CH3－CH3 （2） CH3—CCl3 （3） SO2
γ（C－C） γ（C－C） γs,γas
（4） H2C CH2
(a) υ (CH)
H
C
H
H
C H
H
C (b) υ (CH) H
H C
H
+
H
C
(c) W(CH) + H
（4）H2C CH2 中的(a) υ (CH)、(d)τ (CH)，（3）SO2 γs（伸缩振动）
(c) W(CH)
红外非活性的有：(a) CH3－CH3 υ (CH) 4）H2C CH2 中的(b) υ (CH)
10．
OH 和
O 是同分异构体，试分析两者红外光谱的差异。
10．答案：由于
OH 中含有一个－OH 基团，因此在红外光谱中有一强吸收峰在
µ=
m1m2
=
12 ×16
其中 (m1 + m2 ) × L (12 + 16) × 0.02 × 1023 =1.14×10－23g=1.14×10－26Kg
现代检测技术试卷及答案
现代检测技术试卷及答案一. 填空（填在试卷上，共25分，每空1分）1.测量系统的静态特性是。
2.电阻应变效应是指金属导体在外力作用下发生机械变形时，的现象。
3.测量误差按性质分为误差、误差和误差。
4.在光照作用下，物体内电子逸出物体表面，在回路中形成光电流的现象称为效应；在光照作用下，物体导电性能发生改变的现象称为效应。
5.在图像处理中有两种常见的颜色模型，分别是和。
6.现代测试系统基本型结构包括、、数据采集、及输出显示、打印等环节。
7.常用的位移传感器有和。
8.一阶系统的动态参数是，二阶系统的动态参数是和。
9.光栅的位移放大作用可以用栅距W、主光栅和指示光栅夹角θ以及莫尔条纹间距B表示为。
10.在工程应用中，常用检测淹没在随机噪声中的周期信号，用检测两个信号在时移中的相关性。
11.请列举2个超声波传感器可以测量的物理量：。
12.面积变化型电容传感器的优点是输出与输入成关系，但与极板变化型相比，灵敏度较低，适用于测量。
13.为利用电桥的和差特性，提高系统的灵敏度，应使相邻桥臂上电阻应变极性，相对桥臂上电阻应变极性。
二. 选择题（共10分，每题1分）1.准周期信号的频谱是（）。
A.离散的B.连续的C.不确定的2.概率密度函数是（）域上来描述随机信号的。
A.时间B.空间C.幅值D.频率3.减小随机误差影响的主要办法是（）。
A.采取恒温B.改换测量仪器C.增加测量次数4.电涡流传感器是利用（）材料的电涡流效应工作的。
A.金属导体B.半导体C.非金属材料5.压电材料按一定方向放置在交变电场中，其几何尺寸将随之发生变化，这称之为（）效应。
A.压电B.压阻C.压磁D.逆压电6.为消除压电传感器联接电缆分布电容变化对输出灵敏度的影响，可采用（）。
A.电压放大器B.电荷放大器C.相敏检波器7.下列传感器中，能量转换型传感器是（）和（）。
A.光电式B.应变片C.电容式D.压电式8.（）材料适合于作霍尔元件。
A.金属B.半导体C.绝缘体9.测量熔化的铁水的温度可以使用（）。
传感器和检测技术复习参考2023年修改整理
《传感器与现代检测技术》复习参考前言知识点第一章 概论1、检测的定义2、传感器的定义、组成、分类传感器(狭义):能感应被测量的变化并将其转换为其他物理量变化的器件.传感器(广义):是信号检出器件和信号处理部分的总称.传感器的分类：按测量的性质划分:位移传感器,压力传感器,温度传感器等.按工作的原理划分:电阻应变式,电感式,电容式,压电式,磁电式传感器等.按测量的转换特征划分:结构型传感器和物性型传感器.按能量传递的方式划分:能量操纵型传感器和能量转换型传感器.3、检测系统的静、动态性能指标静态特性可用下列多项式代数方程表示：y=a0+a1x+a2x2+a3x3+…+anx n式中：y—输出量；x—输入量；a0—零点输出；a1—理论灵敏度；a2、a3、… 、an—非线性项系数。
1）线性度：指输出量与输入量之间的实际关系曲线偏离直线的程度,又叫非线性误差.2）灵敏度：指传感器的输出量增量与引起输出量增量的输入量的比值.3）迟滞：指传感器在正向行程和反向行程期间,输出-输入曲线不重合的现象.4）重复性：指传感器在输入量按同一方向做全量程多次测试时,所得特性曲线不一致性的程度.5）分辨率：指传感器在规定测量范围内所能检测输入量的最小变化量.6）稳定性：指传感器在室温条件下,通过相当长的时刻间隔,传感器的输出与起始标定时的输出之间的差异.7）漂移：指传感器在外界的干扰下,输出量发生与输入量无关的变化,包括零点漂移和灵敏度漂移等.4、 传感器的动态特性1）瞬态响应法2）频率响应法第二章 常用传感器1、电阻式传感器（1）基本原理：将被测物理量的变化转换成电阻值的变化，再经相应的测量电路显示或记录被测量值的变化。
（2）电阻应变片结构（3）应变效应电阻应变片满足线性关系：，S即为应变片灵敏系数，或用K表示，K=1+2μ。
半导体应变片满足： （4）测量电路A ．直流电桥 （电桥形式（单臂、双臂、全桥）、输出电压表达式、电压灵敏度、应变片的位置安放）见课后习题P242 3.5 B ．交流电桥（5）温度误差缘由及补偿方法2、 电容式传感器（1） 结构、原理（2） 类型：变极距型：非线性误差大，适用于微小位移量测量变极板面积型：面积变化型电容传感器的优点是输出与输入成线性关系，但与极板变化型相比，灵敏度较低，适用于较大角位移及直线位移的测量。
现代检测技术-特性
• 1) 广义动态误差 •
这里所说的广义动态误差的含义是指一个测量 系统的频率特性为 W(jω ), 它所要执行的功能用理 想频率特性表示为 WN(jω ), 二者之间存在的误差。 动态幅值误差表达式为:
W ( j ) W N ( j ) 100 % W N ( j )
其中
γ 一一动态幅值误差 ; |W(jω )| 一一测量系统频率特性的模; |WN(jω )| 一一一理想频率特性的模。
H ( )
1 1 ( )2
Y ( ) X ( )
相频特性
arctg
一阶系统频率特性的特点 : · <1/τ 时 ,|H( ω )| 接近于 1, 输入输出幅值几乎相等, L=20lg|H( 当ω ω )|≈0。 · 当ω增大时,|H( ω )| 减小, ω =10/τ处的模|H( 10/τ )|是|H( 1/τ )|的1/10 ；ω 〉1/τ 时 工作频率ω增大 10 倍 |H( ω )| 减小 20dB 。 1/τ 点称为转折频率。可见时间常数τ 是反映一阶系统特性 的重要参数。
·
当ω =1/τ,|H( ω )|=0.707(-3dB),
450
(2). 二阶系统的频率特性与图示
当 K=1 时
二阶系统频率特性的重要参数是ζ、ω0 ，特性的特点是： 低频段：ω/ω0<1，L≈0dB 高频段：ω/ω0>1，L≈-40lg(ω/ω0 )
信号频率ω 每增大 10 倍，模 |H( ω )| 或输出正弦信号的模 |Y( ω )|下降 40dB。
(0-50)
• 式中 |W(0)| 是ω =0 时, 一阶测量系统的直流放大倍数, 为一 常量。 • 可得一阶系统动态幅值误差表达式为
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
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定义： 传感器是一种把特定的被测信息量按照一定规律转换成为可用
2
一、传感器的组成 举例：测量压力的电位器式压力传感器
1-弹簧管 2-电位器
2014-9-3
传感器 组成框图
3
弹性敏感元件（弹簧管）
敏感元件在传感器中直接感受被测量， 并转换成与被测量有确定关系、更易于转换 的非电量。
第二章 安全监测用传感器
2014-9-3
1
2.1 概述
人的五官：眼睛 耳朵 鼻子 舌头 皮肤 传感器 功 能
感觉：视觉、听觉、嗅觉、味觉、触觉
信号输出的器件或装置。 被测量：物理量、化学量、生物量 …… 可用信号：便于处理和传输的电信号、光信号…… 规律：确定规律，可以重复（线性、非线性、周期） 传感器：传--传递信息；感--感受被测量；器--器件
2014-9-3
14
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
接地
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测量转换电路的作用是将传感元件输出 的电参量转换成易于处理的电压、电流或频 率量。 在左图中，当电 位器的两端加上电源 后，电位器就组成分 压比电路，它的输出 量是与压力成一定关 系的电压Uo 。
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11
分压比电路的计算公式如下：
直滑电位器式传感器的 输出电压 Uo与滑动触点 C的位 移量x成正比：
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4
弹性敏感元件（弹簧管）
在下图中，弹簧管将压力转换为角位移α
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5
弹簧管放大图
当被测压力p增大时，弹簧管撑直，通过齿 条带动齿轮转动，从而带动电位器的电刷产生 角位移。
2014-9-3
6
其他各种弹性敏感元件
在上图中的各种弹性元件也能将压力转 换为角位移或直线位移。
2014-9-3 7
2014-9-3
15
采用物理效应进行转换 采用化学效应进行转换 采用生物效应进行转换 以转换元件结构参数变化实现信号转换 以转换元件物理特性变化实现信号转换 传感器输出量直接由被测量能量转换而来 传感器输出量能量由外部能源提供，但受 输入量控制 利用电阻参数变化实现信号转换 利用电容参数变化实现信号转换 利用电感参数变化实现信号转换 利用压电效应实现信号转换 利用电磁感应原理实现信号转换 利用热电效应实现信号转换 利用光电效应实现信号转换 利用光纤特性参数变化实现信号转换
压力传感器的外形及内部结构
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8
被测量通过敏感元件转换后，再经传感元件转
换成电参量
在右图 中， 电位器 为传感元件， 它将角位移 转换为电参 量-----电阻 的变化（ΔR）
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360度圆盘形电位器
右图所 示的360度圆 盘形电位器 的中间焊片 为滑动片， 右边焊片接 地，左边焊 片接电源。
以被测量命名（即按用途分类） 输出量为模拟信号（电压、电流、……） 13 输出量为数字信号（脉冲、编码、……）
三、传感器发展趋势
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
x Uo Ui L对圆盘式电位器来说，Uo 与滑动臂的旋转角度成正比：
Uo
2014-9-3
360
Ui
12
二、传感器的分类
按基本效应分类 按构成原理分类 按能量关系分类
物理型 化学型 生物型 结构型 物性型 能量转换型 能量控制型
电阻式 电容式 电感式 压电式 按工作原理分 磁电式 热电式 光电式 光纤式 长度、角度、振动、位 按输入量分类 移、压力、温度、流量、 距离等 按输出量分类 2014-9-3 模拟式 数字式