現(xiàn)代檢測技術(shù)李英順電子教案第1章

檢測技術(shù)的根本知識1.1檢測技術(shù)概述1.2丈量方法1.3檢測系統(tǒng)1.4檢測技術(shù)的開展趨勢1.1檢測技術(shù)概述檢測技術(shù)是以研討檢測系統(tǒng)中的信息提取、信息轉(zhuǎn)換以及信息處置的實(shí)際與技術(shù)為主要內(nèi)容的一門運(yùn)用技術(shù)學(xué)科。檢測技術(shù)屬于信息科學(xué)的范疇，與計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)和通訊技術(shù)構(gòu)成完好的信息技術(shù)學(xué)科。檢測技術(shù)研討的主要內(nèi)容是丈量原理、丈量方法、丈量系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處置四個方面。1.2丈量方法在丈量中，把作為丈量對象的特定量，也就是需求確定量值的量，稱為被丈量，由丈量所得到的賦予被丈量的值稱為丈量結(jié)果。單次丈量所得到的量值，它是確定的，此丈量結(jié)果常稱為測得值。丈量方法是指實(shí)現(xiàn)丈量過程所采用的詳細(xì)方法。1.2丈量方法根據(jù)丈量手段分類直接丈量間接丈量聯(lián)立丈量根據(jù)丈量方式分類微差式丈量零位式丈量偏向式丈量1.2丈量方法1.2.1直接丈量、間接丈量和聯(lián)立丈量直接丈量在運(yùn)用儀表進(jìn)展丈量時，對儀表讀數(shù)不需求經(jīng)過任何運(yùn)算就能直接表示丈量所需求的結(jié)果，稱為直接丈量。例如，用磁電式電流表丈量電路的支路電流。用彈簧管式壓力表丈量鍋爐壓力等。1.2丈量方法間接丈量有的被丈量無法或不便于直接丈量，這就要求在運(yùn)用儀表進(jìn)展丈量時，首先對與被測物理量有確定函數(shù)關(guān)系的幾個量進(jìn)展丈量，然后將丈量值帶入函數(shù)關(guān)系式，經(jīng)過計(jì)算得到所需的結(jié)果，這種方法稱為間接丈量。聯(lián)立丈量在運(yùn)用儀表進(jìn)展丈量時，假設(shè)被測物理量必需經(jīng)過求解聯(lián)立方程組才干得到最后結(jié)果，那么稱這樣的丈量為聯(lián)立丈量。1.2丈量方法1.2.2偏向式丈量、零位式丈量和微差式丈量偏向式丈量在丈量過程中，用儀表指針的位移〔即偏角〕決議被丈量值，這種丈量方式稱為偏向式丈量。零位式丈量用知的規(guī)范量去平衡或抵消被丈量的作用，并用指零式儀表來檢測丈量系統(tǒng)的平衡形狀，從而判別被丈量值等于知規(guī)范量的方法稱為零位式丈量。1.2丈量方法微差式丈量微差式丈量法綜合了偏向式丈量法與零位式丈量法的優(yōu)點(diǎn)，而提出的丈量方法。這種方法是將被測的未知量與知的規(guī)范量進(jìn)展比較，并獲得差值，然后用偏向法測得此差值。1.3檢測系統(tǒng)1.3.1檢測系統(tǒng)的根本概述工業(yè)檢測技術(shù)的內(nèi)容較廣泛，常見的工業(yè)檢測涉及的內(nèi)容如下表1-1所示。被測量類型被測量被測量類型被測量熱工量溫度、熱量、比熱容、熱流、熱分布、壓力（壓強(qiáng)）、壓差、真空度、流量、流速、物位、液位、界面物體的性質(zhì)和成分量氣體、液體、固體的化學(xué)成分、濃度、粘度、濕度、密度、酸堿度、濁度、透明度、顏色機(jī)械量直線位移、角位移、速度、加速度、轉(zhuǎn)速、應(yīng)力、應(yīng)變、力矩、振動、噪聲、質(zhì)量（重量）狀態(tài)量工作機(jī)械的運(yùn)動狀態(tài)（啟停等）、生產(chǎn)設(shè)備的異常狀態(tài)（超溫、過載、泄漏、變形、磨損、堵塞、斷裂等）幾何量長度、厚度、角度、直徑、間距、形狀、平行度、同軸度、粗糙度、硬度、材料缺陷電工量電壓、電流、功率、電阻、阻抗、頻率、脈寬、相位、波形、頻譜、磁場強(qiáng)度、電場強(qiáng)度、材料的磁性能表1-1工業(yè)檢測涉及的內(nèi)容1.3檢測系統(tǒng)1.3檢測系統(tǒng)1.3.2檢測系統(tǒng)的組成與功能非電量檢測系統(tǒng)的構(gòu)造框圖如圖1-1所示。它由傳感器、信號調(diào)理、信號分析與處置或微型計(jì)算機(jī)等環(huán)節(jié)組成，或經(jīng)信號調(diào)理環(huán)節(jié)后，直接顯示和記錄。1.3檢測系統(tǒng)圖1-1檢測系統(tǒng)構(gòu)造框圖1.3檢測系統(tǒng)傳感器傳感器是將外界信息按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成電量的安裝，它是實(shí)現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。我們將在下篇進(jìn)展重點(diǎn)引見。信號調(diào)理環(huán)節(jié)信號調(diào)理環(huán)節(jié)是對傳感器輸出的電信號進(jìn)展加工，如將信號放大、調(diào)制解調(diào)、阻抗變換、線性化、將阻抗變換為電壓或電流等等，原始信號經(jīng)這個環(huán)節(jié)處置后，就轉(zhuǎn)換成符合要求，便于保送、顯示、記錄、轉(zhuǎn)換以及可作進(jìn)一步后續(xù)處置的中間信號。1.3檢測系統(tǒng)顯示、記錄環(huán)節(jié)顯示的方式常用的有：模擬顯示、數(shù)字顯示、圖像顯示。模擬顯示就是利用指針對標(biāo)尺的相對位置來表示讀數(shù)。數(shù)字顯示實(shí)踐上是一只公用的數(shù)字電壓表、數(shù)字電流表或數(shù)字頻率計(jì)。圖像顯示運(yùn)用屏幕顯示讀數(shù)或者被測參數(shù)變化的曲線1.3檢測系統(tǒng)信息分析與處置對于動態(tài)信號的出路，即動態(tài)丈量，經(jīng)常還需求對測得的信號進(jìn)展分析、計(jì)算和處置，從原始的測試信號中提取表征被測對象某一方面本質(zhì)信息的特征量，以利于對動態(tài)過程作更深化的了解。這個領(lǐng)域中采用的儀器有頻譜分析儀、波形分析儀、實(shí)時信號分析儀、快速傅立葉變換儀等，但計(jì)算機(jī)技術(shù)在信號處置中已被廣泛運(yùn)用。電源檢測系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時需求根據(jù)運(yùn)用現(xiàn)場的供電電源情況及檢測系統(tǒng)內(nèi)部電路的實(shí)踐需求，一致設(shè)計(jì)各組穩(wěn)壓電源，給系統(tǒng)各部分電路和器件分別提供它們所需的穩(wěn)定電源。1.3檢測系統(tǒng)1.3.3檢測系統(tǒng)的分類按被測參數(shù)分類電氣參數(shù)：電能、電功率、電壓、電流、頻率、電阻、電容、磁場強(qiáng)度、磁通密度等；機(jī)械參數(shù)：質(zhì)量、位移、振動、力、應(yīng)力、力矩、轉(zhuǎn)速、線速度、加速度、噪聲、缺陷檢查、缺點(diǎn)診斷等；過程參數(shù)：主要是熱工參數(shù)，通?？杉?xì)分為溫度、壓力、流量、物位、成分分析等。1.3檢測系統(tǒng)按被測參量的檢測轉(zhuǎn)換方法分類電磁轉(zhuǎn)換：電阻式、應(yīng)變式、壓阻式、熱阻式、電感式、互感式、電容式、阻抗式、磁電式、熱電式、壓電式、霍爾式等；光電轉(zhuǎn)換：光電式、激光式、紅外式、光柵、光導(dǎo)纖維等；其他能/電轉(zhuǎn)換：聲/電轉(zhuǎn)換〔超聲波式〕、輻射能/電轉(zhuǎn)換〔射線式、射線式、射線式〕、化學(xué)能/電轉(zhuǎn)換〔各種電化學(xué)轉(zhuǎn)換〕等。1.3檢測系統(tǒng)按運(yùn)用性質(zhì)分類“規(guī)范表〞是各級計(jì)量部門專門用于準(zhǔn)確計(jì)量、校準(zhǔn)送檢樣品和樣機(jī)的規(guī)范儀表?！皩?shí)驗(yàn)室表〞多用于各類實(shí)驗(yàn)室中，它的運(yùn)用環(huán)境條件較好，往往具有特殊的防水、防塵措施?！肮I(yè)用表〞是長期運(yùn)用于實(shí)踐工業(yè)消費(fèi)現(xiàn)場的檢測儀表與檢測系統(tǒng)。1.3檢測系統(tǒng)按能否接觸被測介質(zhì)分類

接觸式檢測儀表的檢測元件與被測介質(zhì)直接接觸，感受被丈量的作用或變化，從而獲得丈量信號。非接觸式檢測儀表不直接接觸被測介質(zhì)，而是間接感受被丈量的變化到達(dá)檢測目的。1.3檢測系統(tǒng)按儀表各環(huán)節(jié)銜接方式分類開環(huán)式儀表中各環(huán)節(jié)按開環(huán)方式銜接，系統(tǒng)中前一環(huán)節(jié)是后一環(huán)節(jié)的輸入，首尾相接構(gòu)成丈量鏈，信號由輸入端到輸出端沿一個方向傳送。閉環(huán)式儀表又稱為反響式儀表，其最大的特點(diǎn)是整個儀表的傳送函數(shù)只與反響環(huán)節(jié)傳