傳感器與自動檢測技術(shù)課件：第1章 傳感器與檢測技術(shù)概論

1、傳感器與自動檢測技術(shù)1.1 檢測技術(shù)概論 1.1.1 檢測的定義 檢測：是利用各種物理、化學(xué)效應(yīng)，選擇合適的方法與裝置，將生產(chǎn)、科研，生活等各方面的有關(guān)信息通過檢查與測量的方法賦予定性或定量結(jié)果的過程。自動檢測技術(shù)：是能夠自動地完成整個檢測處理過程的檢測技術(shù)。檢測技術(shù)的發(fā)展水平：決定了科學(xué)技術(shù)的發(fā)展水平?？茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展：又為檢測技術(shù)的進(jìn)步提供了有力的手段。1.1 檢測技術(shù)概論 1.1.2 檢測技術(shù)的作用 檢測技術(shù)是科學(xué)研究和生產(chǎn)實踐的基礎(chǔ)。在機械制造行業(yè)中檢測技術(shù)的應(yīng)用，圖1.1。在電力行業(yè)中檢測技術(shù)的應(yīng)用，圖1.2。在交通領(lǐng)域中檢測技術(shù)的應(yīng)用，圖1.3。在智能家居中檢測技術(shù)的應(yīng)用，圖1.4。

2、在智能樓宇中檢測技術(shù)的應(yīng)用，圖1.5。在環(huán)境監(jiān)測中檢測技術(shù)的應(yīng)用，圖1.6。在水源安全遠(yuǎn)程監(jiān)測中檢測技術(shù)的應(yīng)用，圖1.7。在滑坡遠(yuǎn)程監(jiān)測中檢測技術(shù)的應(yīng)用，圖1.8。在遠(yuǎn)程會議系統(tǒng)中檢測技術(shù)的應(yīng)用，圖1.9。1.1 檢測技術(shù)概論 1.1.3 工業(yè)檢測技術(shù)的類型和內(nèi)容 熱工量：溫度、熱量、比熱容、熱流、熱分布、壓強等。機械量：直線位移、角位移、速度、加速度、轉(zhuǎn)速、應(yīng)力等。幾何量：長度、厚度、角度、直徑、間距、形狀、平行度等。物體的性質(zhì)和成分：氣體、液體、固體的化學(xué)成分、濃度等。狀態(tài)量：機器的啟和停運行狀態(tài)、設(shè)備的過載和超溫等異常狀態(tài)等。電工量：電壓、電流、功率、電阻、頻率、電場強度、磁場強度等。本

3、課程主要內(nèi)容是非電量的檢測。1.1 檢測技術(shù)概論 1.1.4 檢測系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)顯示、記錄、分析、判斷、決策、監(jiān)控通信接口和總線底層顯示分析處理信號調(diào)理電路傳感器底層顯示分析處理信號調(diào)理電路傳感器1.2 傳感器概論 1.2.1 傳感器及其組成 傳感器：是能感受或響應(yīng)規(guī)定的被測量的量，并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置。傳感器的組成：是敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、信號調(diào)理與轉(zhuǎn)換電路敏感元件輔助電源電路轉(zhuǎn)換元件信號調(diào)理電路被測信號輸出信號1.2傳感器概論 1.2.2 傳感器分類 按被測量分類：壓力傳感器、速度傳感器等。按測量原理分類：電阻式傳感器、電感式傳感器等。按信號特征分類：結(jié)構(gòu)變化型

4、傳感器、物性變化型傳感器。按能量關(guān)系分類：能量轉(zhuǎn)換型傳感器、能量控制型傳感器。按輸出信號分類：模擬式傳感器、數(shù)字式傳感器。按測量方式分類：接觸式傳感器、非接觸式傳感器。1.3 傳感器與檢測技術(shù)的發(fā)展動向測量儀器向高精度和多功能方向發(fā)展。參數(shù)測量與數(shù)據(jù)處理向自動化方向發(fā)展。傳感器向智能化、集成化、微型化網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。傳感器向量子化極微弱信號測量方向發(fā)展。開展超高溫、超低溫等極端情況下的測量。1.4 檢測系統(tǒng)的靜態(tài)特性與性能指標(biāo) 1.4.1 測量范圍、靈敏度、非線性度 測量范圍：是檢測系統(tǒng)能夠測量的最小與最大輸入量之間的范圍。靈敏度：是檢測系統(tǒng)輸出增量與輸入增量之比。非線性度：標(biāo)定曲線與擬合直線

5、的偏離程度。輸入x輸出y標(biāo)定曲線擬合直線xyBAO1.4 檢測系統(tǒng)的靜態(tài)特性與性能指標(biāo) 1.4.2 回程誤差、穩(wěn)定度、漂移回程誤差（滯后或變差）：是在相同測量條件下，同一個輸入量的兩個不同輸出量之差。同一個輸入量有兩個不同輸出量是輸入量由小變大或由大變小所致。穩(wěn)定度：是在規(guī)定的條件下，測量特性保持不變的能力。漂移：是在規(guī)定的條件下，測量特性發(fā)生變化的大小。零點漂移和靈敏度漂移時間漂移和溫度漂移輸入x輸出yhmaxAO1.4 檢測系統(tǒng)的靜態(tài)特性與性能指標(biāo) 1.4.3 重復(fù)性、分辨力重復(fù)性：是在相同測量條件下，多次測量的不一致性。分辨力：是被測量能夠檢測的最小變化量的能力，以最小量程的單位值表示。

6、輸入x輸出ymaxYFSOXFS1.4 檢測系統(tǒng)的靜態(tài)特性與性能指標(biāo) 1.4.4 精確度（精度）精密度-精確度指標(biāo)之1：對某一穩(wěn)定的對象，短時間連續(xù)多次測量的分散度。精密度越小，測量越精密（對應(yīng)隨機誤差）。正確度-精確度指標(biāo)之2：測量結(jié)果偏離真值大小的程度，即示值有規(guī)則偏離真值的程度，正確度越小，測量值與真值符合程度越高（對應(yīng)系統(tǒng)誤差）。精確度-精確度指標(biāo)之3：精確度 =精密度 +正確度 （常用相對值）精度等級：表示測量結(jié)果的可靠程度，是測量系統(tǒng)的最大允許誤差。1.5 檢測系統(tǒng)的動態(tài)特性與性能指標(biāo) 1.5.1 微分方程理想測量系統(tǒng)：輸出能及時跟隨輸入變化而變化。實際測量系統(tǒng)：輸出不能及時跟隨輸

7、入變化而變化。測量系統(tǒng)的微分方程：實際測量系統(tǒng)的輸入與輸出的關(guān)系不是代數(shù)關(guān)系是微分關(guān)系，即微分方程。線性定常系統(tǒng)的微分方程為線性常系數(shù)微分方程。1.5 檢測系統(tǒng)的動態(tài)特性與性能指標(biāo) 1.5.2 傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)：是在零初始條件下，輸出拉氏函數(shù)與輸入拉氏函數(shù)之比。傳遞函數(shù)的特點：它與輸入和輸出無關(guān)，與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)無關(guān)，只與系統(tǒng)動態(tài)特性有關(guān)。傳遞函數(shù)的階：是輸出量的最高微分階n，也是傳遞函數(shù)分母的最高次方n1.5 檢測系統(tǒng)的動態(tài)特性與性能指標(biāo) 1.5.3 頻率響應(yīng)函數(shù)頻率響應(yīng)函數(shù)：輸出傅氏函數(shù)與輸入傅氏函數(shù)之比。頻率響應(yīng)函數(shù)：它與輸入和輸出無關(guān)，與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)無關(guān)，只與系統(tǒng)動態(tài)特性有關(guān)。頻率響應(yīng)函數(shù)的階：是輸出量的最高微分階n。1.5 檢測系統(tǒng)的動態(tài)特性與性能指標(biāo) 1.5.4 一階系統(tǒng)傳遞函數(shù)：頻率響應(yīng)函數(shù)：1.5 檢測系統(tǒng)的動態(tài)特性