檢測技術(shù)概述課件

第1章檢測技術(shù)概述1.1檢測的地位與作用1.2檢測的基本概念1.3檢測系統(tǒng)的構(gòu)成1.4

一般檢測方法1.5

檢測系統(tǒng)的發(fā)展趨勢1第1章檢測技術(shù)概述1.1檢測的地位與作用111.1檢測的地位和作用1.1.1信息化是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然1.1.2信息流是客觀世界的一個主流1.1.3檢測儀器儀表的作用21.1檢測的地位和作用1.1.1信息化是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然221.1檢測的地位和作用1.1.1信息化是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然歷史時代：手工化機械化自動化信息化生產(chǎn)方式：人與簡單工具動力機與機械自動測量控制智能機械裝置……晶體管集成電路計算機工業(yè)革命蒸汽機內(nèi)燃機電機石器木器計算機網(wǎng)絡(luò)人工智能31.1檢測的地位和作用1.1.1信息化是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然歷3

測控系統(tǒng)中人與機器的機能對應(yīng)關(guān)系1.1檢測的地位和作用4測控系統(tǒng)中人與機器的機能對應(yīng)關(guān)系1.1檢測的地位和作用44檢測系統(tǒng)中人與機器的相互參與程度1.1檢測的地位和作用100%100%？！人力機器遠古社會發(fā)展時間軸未來5檢測系統(tǒng)中人與機器的相互參與程度1.1檢測的地位和作用10051.1.2信息流是客觀世界的一個主流物料流能量流信息流客觀世界1.1檢測的地位和作用61.1.2信息流是客觀世界的一個主流物料流客觀世界1.16信息流組成信息流獲取傳輸處理控制…信息獲取是信息流的一環(huán)1.1檢測的地位和作用傳感器儀器儀表通信計算機自動化7信息流組成信息流獲取傳輸處理控制…信息獲取是信息流的一環(huán)1.7

獲取信息是儀器科學(xué)的基本任務(wù)儀器儀表是信息產(chǎn)業(yè)的重要組成部分儀器儀表是信息工業(yè)的源頭1.1檢測的地位和作用8獲取信息是儀器科學(xué)的基本任務(wù)1.1檢測的地位和作用881.1.3檢測儀器儀表的作用工業(yè)生產(chǎn)倍增器科學(xué)研究先行官社會生活物化法官軍事斗爭戰(zhàn)斗力1.1檢測的地位和作用91.1.3檢測儀器儀表的作用工業(yè)生產(chǎn)倍增器科學(xué)研9工業(yè)生產(chǎn)倍增器檢測技術(shù)是帶動國民經(jīng)濟增長的一個關(guān)鍵領(lǐng)域在美國：檢測技術(shù)占4%，拉動經(jīng)濟增長66%1.1檢測的地位和作用10工業(yè)生產(chǎn)倍增器檢測技術(shù)是帶動國民經(jīng)濟增長的一個關(guān)鍵領(lǐng)域1.10檢測技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用在線檢測：零件尺寸、產(chǎn)品缺陷、裝配定位、過程控制….1.1檢測的地位和作用11檢測技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用在線檢測：零件尺寸、產(chǎn)品缺陷、裝111.1檢測的地位和作用121.1檢測的地位和作用1212檢測技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用離線檢測：零件參數(shù)、尺寸與形位公差、品質(zhì)參數(shù)現(xiàn)代工程裝備中，檢測環(huán)節(jié)的成本約占50~70%1.1檢測的地位和作用13檢測技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用1.1檢測的地位和作用1313檢測技術(shù)在汽車中的應(yīng)用日新月異發(fā)動機：向發(fā)動機的電子控制單元（ECU）提供發(fā)動機的工作狀況信息，對發(fā)動機工作狀況進行精確控制溫度、壓力、位置、轉(zhuǎn)速、流量、氣體濃度和爆震傳感器等

汽車傳感器：汽車電子控制系統(tǒng)的信息源，關(guān)鍵部件，核心技術(shù)內(nèi)容普通轎車：約安裝幾十到近百只傳感器，豪華轎車：傳感器數(shù)量可多達二百余只。

底盤：控制變速器系統(tǒng)、懸架系統(tǒng)、動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動防抱死系統(tǒng)等車速、踏板、加速度、節(jié)氣門、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、水溫、油溫車身：提高汽車的安全性、可靠性和舒適性等溫度、濕度、風(fēng)量、日照、加速度、車速、測距、圖象等1.1檢測的地位和作用14檢測技術(shù)在汽車中的應(yīng)用日新月異發(fā)動機：向發(fā)動機的電子控制單元141.1檢測的地位和作用151.1檢測的地位和作用1515檢測技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用與日俱增

家用電器：數(shù)碼相機、數(shù)碼攝像機：自動對焦---紅外測距傳感器數(shù)字體溫計：接觸式---熱敏電阻，非接觸式---紅外傳感器自動感應(yīng)燈：亮度檢測---光敏電阻空調(diào)、冰箱、電飯煲：溫度檢測---熱敏電阻、熱電偶電話、麥克風(fēng)：話音轉(zhuǎn)換---電容傳感器遙控接收：紅外檢測---光敏二極管、光敏三極管辦公商務(wù)：可視對講、可視電話：圖像獲取---面陣CCD掃描儀：文檔掃描---線陣CCD紅外傳輸數(shù)據(jù)：紅外檢測---光敏二極管、光敏三極管醫(yī)療衛(wèi)生：電子血壓計：血壓檢測---壓力傳感器血糖測試儀、膽固醇檢測儀---離子傳感器1.1檢測的地位和作用16檢測技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用與日俱增家用電器：數(shù)碼相機、數(shù)碼16科學(xué)研究的先行官諾貝爾獎獲得者R.R.Ernst說“現(xiàn)代科學(xué)的進步越來越依靠尖端儀器的發(fā)展”俄國化學(xué)家門捷列夫指出“科學(xué)是從測量開始的”近80年來，與科學(xué)儀器密切相關(guān)的諾貝爾獎獲得者達38人1.1檢測的地位和作用檢測技術(shù)與科學(xué)研究相互促進!17科學(xué)研究的先行官諾貝爾獎獲得者R.R.Ernst說“現(xiàn)17軍事戰(zhàn)斗力1991年海灣戰(zhàn)爭精確制導(dǎo)武器8%2003年伊拉克戰(zhàn)爭90%1994年美國防部建立自動測試系統(tǒng)執(zhí)行局：統(tǒng)一海陸空測試產(chǎn)品的規(guī)格標準立體作戰(zhàn)1.1檢測的地位和作用18軍事戰(zhàn)斗力1991年海灣戰(zhàn)爭精確制導(dǎo)武器18檢測技術(shù)在軍事上的應(yīng)用美軍研制的未來單兵作戰(zhàn)武器---OICW夜視瞄準機系統(tǒng)：非冷卻紅外傳感器技術(shù)激光測距儀：可精確定位目標。在發(fā)射20毫米高爆彈時，激光測距儀可將目標的距離信息自動傳輸至高爆彈的爆炸引信，以便精確的設(shè)定引爆時間。1.1檢測的地位和作用19檢測技術(shù)在軍事上的應(yīng)用美軍研制的未來單兵作戰(zhàn)武器---OIC19美國國家導(dǎo)彈防御計劃---NMD檢測技術(shù)在國防領(lǐng)域的應(yīng)用1.地基攔截器2.早期預(yù)警系統(tǒng)3.前沿部署(如雷達）4.管理與控制系統(tǒng)5.衛(wèi)星紅外線監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng):探測和發(fā)現(xiàn)敵人導(dǎo)彈的發(fā)射并追蹤導(dǎo)彈的飛行軌道；攔截器：能識別真假彈頭，敵友方1.1檢測的地位和作用20美國國家導(dǎo)彈防御計劃---NMD檢測技術(shù)在國防領(lǐng)域的應(yīng)用1.20檢測技術(shù)在航天領(lǐng)域舉足輕重飛行器測控---檢測飛行器姿態(tài)、發(fā)電機工況，控制與操縱

火箭測控---檢測火箭狀況、姿態(tài)、軌跡

1.1檢測的地位和作用21檢測技術(shù)在航天領(lǐng)域舉足輕重飛行器測控---檢測飛行器姿態(tài)21“阿波羅10”：火箭部分---2077個傳感器飛船部分---1218個傳感器，檢測參數(shù)---加速度、溫度、壓力、振動、流量、應(yīng)變、聲學(xué)、神舟飛船：185臺（套）儀器裝置1.1檢測的地位和作用22“阿波羅10”：火箭部分---2077個傳感器飛船部分---22“物化法官”檢查產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)測環(huán)境污染識別指紋假鈔查服違禁藥物偵破刑事案件1.1檢測的地位和作用23“物化法官”檢查產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)測環(huán)境污染識別指紋假鈔查服23……教學(xué)實驗、氣象預(yù)報、大地測繪、災(zāi)情預(yù)報、環(huán)境監(jiān)測、交通運輸、海關(guān)緝私、醫(yī)藥衛(wèi)生……涵蓋:吃穿用、農(nóng)輕重、海陸空1.1檢測的地位和作用24……教學(xué)實驗、氣象預(yù)報、大地測繪、災(zāi)情預(yù)報、環(huán)境監(jiān)測、交通運24定義：確定被測對象的量值為目的的全部操作傳感器、檢測儀器、檢測裝置、檢測系統(tǒng)全部操作：檢測過程：信號采集、信號處理、信號顯示、信號輸出檢測器具：被測信息：物理量（光、電、力、熱、磁、聲、…）被測對象：宇宙萬物（固液氣體、動物、植物、天體……）化學(xué)量（PH、成份…）生物量（酶、葡萄糖、…）……1.2檢測的基本概念物理量、化學(xué)量實驗比較過程測量因素：對象、方法、設(shè)備25定義：確定被測對象的量值為目的的全部操作傳感器、檢測儀器、檢25例：空調(diào)機測量控制室溫空氣被測對象：被測信息：檢測器具：操作過程：室內(nèi)空氣溫度溫度傳感器---熱電阻、熱電偶熱敏電阻電信號處理顯示空調(diào)機1.2檢測的基本概念26例：空調(diào)機測量控制室溫空氣被測對象：被測信息：檢測器具：操作26接口總線存儲顯示分析監(jiān)控判斷決策一般構(gòu)成：信號檢出┇信號檢出信號檢出信號轉(zhuǎn)換信號轉(zhuǎn)換信號轉(zhuǎn)換處理顯示處理顯示處理顯示信號檢出：功能---將被測信號的轉(zhuǎn)換為電信號的變化器件---傳感器信號轉(zhuǎn)換：功能---將傳感器的輸出信號轉(zhuǎn)換為便于處理的形式器件---信號調(diào)理電路處理顯示：功能---分析、處理、顯示通訊接口/總線接口(RS232、RS485、GPIB、PCI、······)其它環(huán)節(jié)：存儲、監(jiān)控、決策1.3檢測系統(tǒng)的構(gòu)成27接口總線存儲顯示分析監(jiān)控判斷決策一般構(gòu)成：信號檢出┇信號檢出27力位移

速度

加速度

壓力流量溫度電阻式電容式電感式壓電式熱電式光電式磁電式電橋

放大器濾波器調(diào)制器解調(diào)器運算器

阻抗變換器

筆式記錄儀光線示波器磁帶記錄儀電子示波器半導(dǎo)體存儲器顯示器磁卡數(shù)據(jù)處理器

頻譜分析儀

FFT

實時信號分析儀

電子計算機

被測對象

傳感器

中間變換測量裝置

顯示及記錄裝置

實驗結(jié)果處理裝置

激發(fā)裝置

1.3檢測系統(tǒng)的構(gòu)成28力電阻式電橋筆式記錄儀數(shù)據(jù)處理器被測對象傳感器中間變281.4.1直接測量與間接測量1.4.2

開環(huán)測量與閉環(huán)測量1.4.3偏差法、零位法、微差法1.4檢測方法分類291.4.1直接測量與間接測量1.4檢測方法分類29291.4.1直接測量與間接測量直接測量：直接將被測量與標準量進行比較包含絕對測量與相對測量標準量標準計量單位（如米尺、光柵尺、激光、……）

絕對測量定值標準量（如某一固定尺寸）

相對測量1.4檢測方法分類301.4.1直接測量與間接測量直接測量：直接將被測量與標準30--絕對測量：采用儀器、設(shè)備、手段測量被測量，直接得到測量值測量結(jié)果：20.1mm--相對測量：將被測量直接與基準量比較，得到偏差值特點：簡單、直觀、明了；測量精度不高基準量：20.00mm測量值：+0.08mm結(jié)果：20.08mm特點：精確度高；復(fù)雜、成本高、要求高1.4檢測方法分類31--絕對測量：采用儀器、設(shè)備、手段測量被測量，直接得到測量31

間接測量如測導(dǎo)線的導(dǎo)電率ρ：測量與被測量有一定函數(shù)關(guān)系的參量，被測量由計算獲得如質(zhì)量流量：1.4檢測方法分類32間接測量如測導(dǎo)線的導(dǎo)電率ρ：測量與被測量有一定函數(shù)關(guān)系的參321.4.2開環(huán)測量與閉環(huán)測量開環(huán)測量：反饋測量：特點：簡單、直觀、明了；測量精確度不高特點：精確度高；復(fù)雜、成本高、要求高傳感器輸入量x輸出量y傳感器輸入量x輸出量y放大反向傳感器1.4檢測方法分類331.4.2開環(huán)測量與閉環(huán)測量開環(huán)測量：反饋測量：特點：簡單、331.4.3偏差法、零位法和微差法偏差法：零位法：利用測量儀表的指針相對于刻度的偏差位移直接表示測量的數(shù)值利用指零機構(gòu)的作用，使用被測量和已知標準量兩者達到平衡，根據(jù)指零機構(gòu)示值為零來確定被測量等于標準量值微差法：偏差法和零位法的結(jié)合確定被測量余數(shù)確定被測量大值（與標準量大體平衡）1.4檢測方法分類341.4.3偏差法、零位法和微差法偏差法：零位法：利用測量儀34思考：桿秤、磅秤和天平分別屬于何種檢測方法？動圈式毫伏表？自動平衡是儀表？1.4檢測方法分類35思考：桿秤、磅秤和天平分別屬于何種檢測方法？1.4檢測方法分351.5.1測量技術(shù)指標不斷提高1.5.2高新技術(shù)和最新科技成果大量采用1.5.3微型化、智能化、固體化1.5.4立體化、網(wǎng)絡(luò)化1.5現(xiàn)代檢測技術(shù)發(fā)展趨勢361.5.1測量技術(shù)指標不斷提高1.5現(xiàn)代檢測技術(shù)發(fā)展趨勢36361.5.1測量技術(shù)指標不斷提高精確度、測量范圍、速度、可靠性、穩(wěn)定性等例如：工業(yè)參數(shù)測量精確度普遍優(yōu)于0.02%；電壓測量范圍：納伏—106V；電阻測量范圍：超導(dǎo)—1014Ω；頻率測量范圍：—1010Hz；壓力測量范圍：—108Pa；溫度測量范圍：接近絕對零度—1010?C；尺寸測量靈敏度：納米甚至亞納米可靠性：平均2—5萬h，甚至高達25萬h；穩(wěn)定性：年變精確度<0.05%；1.5現(xiàn)代檢測技術(shù)發(fā)展趨勢371.5.1測量技術(shù)指標不斷提高1.5現(xiàn)代檢測技術(shù)發(fā)展趨勢37371.5.2高新技術(shù)