儀表檢測-緒論

檢測儀表與控制裝置檢測儀表與控制裝置1教材：《自動檢測技術及儀表控制系統(tǒng)》化學工業(yè)出版社，郁有文，2005?！哆^程檢測技術及儀表》化學工業(yè)出版社，杜維等，2004?！秱鞲衅髋c測試技術》國防工業(yè)大學出版社，葉湘濱等，2007?！秱鞲衅髟怼⒃O計與應用》（第四版），國防科技大學出版社，劉迎春、葉湘濱，2002。教材：《自動檢測技術及儀表控制系統(tǒng)》化學工業(yè)出版社，郁有文，2課程概述：※專業(yè)必修課☆學分：2.5☆學時：40理論＋8實驗※主要內容基礎知識引論緒論檢測技術機方法分析測量誤差與數(shù)據(jù)處理過程參數(shù)檢測技術溫度檢測壓力檢測流量檢測物位檢測成分檢測儀表系統(tǒng)分析儀表系統(tǒng)及理論分析變送單元和顯示單元課程概述：※專業(yè)必修課基礎知識引論3課程概述：※成績構成出勤（5%）

作業(yè)（5%）實驗（20%）期末考試（70%）

課程概述：※成績構成出勤（5%）4緒論§1.1檢測的含義§1.2檢測的作用和地位§1.3檢測系統(tǒng)的構成§1.4檢測方法的分類§1.5檢測技術的發(fā)展方向緒論§1.1檢測的含義51.1檢測的含義檢測（Detection）定義：利用各種物理、化學效應，選擇合適的方法與裝置，將生產、科研、生活等各方面的有關信息通過檢查與測量的方法，賦予定性或定量結果的過程稱為檢測技術。即：確定被測對象的屬性和量值為目的的全部操作1.1檢測的含義檢測（Detection）定義：利用各種物6被測信息：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……）檢測器具：化學量（PH、成份…）生物量（酶、葡萄糖、…）……被測信息：傳感器、檢測儀器、檢測裝置、檢測系統(tǒng)全部操作：檢測7例：曹沖稱象方法：比較法；裝置：船、石頭、小秤；檢查、測量，從而得到：定性、定量的結果。例：曹沖稱象方法：比較法；裝置：船、石頭、小秤；檢查、測量，8例：空調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

顯示空調機例：空調機測量控制室溫空氣被測對象：被測信息：檢測器具：操作91.2檢測的作用和地位傳感技術、信息技術和計算機技術并列成為支撐整個信息產業(yè)的三大支柱。

獲取信息是儀器科學的基本任務儀器儀表是信息產業(yè)的重要組成部分儀器儀表是信息產業(yè)的源頭是信息社會賴以存在和發(fā)展的物質和技術基礎。1.2檢測的作用和地位傳感技術、信息技術和計算機技術并列成101.2檢測的作用和地位

工業(yè)生產倍增器

科學研究先行官

社會物化法官

軍事戰(zhàn)斗力1.2檢測的作用和地位工業(yè)生產倍增器科學研究11工業(yè)生產倍增器檢測技術是帶動國民經濟增長的一個關鍵領域在美國：檢測技術占4%，拉動經濟增長66%工業(yè)生產倍增器檢測技術是帶動國民經濟增長的一個關鍵領域12檢測技術在工業(yè)生產領域的應用在線檢測：零件尺寸、產品缺陷、裝配定位….檢測技術在工業(yè)生產領域的應用在線檢測：零件尺寸、產品缺陷、裝13機械手在汽車加工中的應用機械手在汽車加工中的應用14檢測技術在汽車中的應用日新月異發(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，關鍵部件，核心技術內容

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、風量、日照、加速度、車速、測距、圖象等檢測技術在汽車中的應用日新月異發(fā)動機：向發(fā)動機的電子控制單元15儀表檢測-緒論16檢測技術在日常生活中的應用與日俱增

家用電器：數(shù)碼相機、數(shù)碼攝像機：自動對焦---紅外測距傳感器自動感應燈：亮度檢測---光敏電阻空調、冰箱、電飯煲：溫度檢測---熱敏電阻、熱電偶電話、麥克風：話音轉換---駐極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：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---離子傳感器檢測技術在日常生活中的應用與日俱增家用電器：數(shù)碼相機、數(shù)碼17超市打印秤便攜式超市打印秤便攜式18人體秤

人體秤19熱敏電阻體溫表漫反射型光電開關熱敏電阻體溫表漫反射型光電開關20儀表檢測-緒論21儀表檢測-緒論22胎兒的B超影像超聲波在醫(yī)學檢查中的應用胎兒的B超影像超聲波在醫(yī)學檢查中的應用23科學研究的先行官

諾貝爾獎獲得者R.R.Ernst說“現(xiàn)代科學的進步越來越依靠尖端儀器的發(fā)展”

俄國化學家門捷列夫指出“科學是從測量開始的”

近80年來，與科學儀器密切相關的諾貝爾獎獲得者達38人科學研究的先行官諾貝爾獎獲得者R.R.Ernst說“241989年：美國IBM公司阿爾馬登研究中心的科學家DonEigler，成功地用掃描隧道顯微鏡(IBM科學家GerdBinnig和HeinrichRohrer)在鎳晶體表面移動原子，對單個原原子進行了重排，寫成了由35個氙原子排列成的“IBM”三個字母。1989年：美國IBM公司阿爾馬登研究中心的科學家D25電子天平的精度可達十萬分之一克。電子天平的精度可達十萬分之一克。26軍事戰(zhàn)斗力

1991年海灣戰(zhàn)爭精確制導炸彈和導彈占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)行局立體作戰(zhàn)軍事戰(zhàn)斗力1991年海灣戰(zhàn)爭精確制導炸彈和導彈占8%27檢測技術在軍事上的應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，以便精確的設定引爆時間檢測技術在軍事上的應用美軍研制的未來單兵作戰(zhàn)武器---OIC28美國國家導彈防御計劃---NMD檢測技術在國防領域的應用1.地基攔截器2.早期預警系統(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)敵人導彈的發(fā)射并追蹤導彈的飛行軌道。攔截器：能識別真假彈頭，敵友方美國國家導彈防御計劃---NMD檢測技術在國防領域的應用1.29檢測技術在航天領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

檢測技術在航天領域舉足輕重飛行器測控---檢測飛行器姿態(tài)30“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、應變、聲學等。神州飛船：185臺（套）儀器裝置“阿波羅10”：火箭部分---2077個傳感器飛船部分---31阿波羅17月球車阿波羅17月球車32美國“勇氣號”火星車美國“勇氣號”火星車33美國“別動隊”無人機法國“紅隼”無人機微型無人機美國“別動隊”無人機法國“紅隼”無人機微型無人機34“物化法官”檢查產品質量監(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“物化法官”檢查產品質量監(jiān)測環(huán)境污染識別指紋假鈔查服35……教學實驗、氣象預報、大地測繪、災情預報、交通指揮、……涵蓋吃穿用、農輕重、海陸空1.2檢測的作用和地位……教學實驗、氣象預報、大地測繪、災情預報、交通指揮、……涵361.3檢測系統(tǒng)的構成被測對象觀察者激勵裝置標定裝置測量裝置傳感器物理量信號調理電量信號處理電量顯示記錄電量/數(shù)字量反饋控制1.3檢測系統(tǒng)的構成被測對象觀察者激勵裝置標測量裝置傳感器37各部分的作用：傳感器：感受被測量（非電量）的變化并將其轉變?yōu)殡娏?。傳感器是拾取信號的裝置，在非電量電測系統(tǒng)中占有重要位置，它獲得信號的正確與否直接影響到測量系統(tǒng)最終輸出結果的精度以及測量結果的正確與否。傳感器隨物理量及變換原理的不同而不同。中間變換裝置：對接收到的電信號用硬件電路進行分析處理或經A/D變換后用軟件進行信號分析。記錄顯示儀器：將測量結果顯示出來，提供給觀察者或其它自動控制裝置。

各部分的作用：38常見的化工儀表：檢測儀表(包括各種參數(shù)的測量和變送)顯示儀表(包括模擬量顯示和數(shù)字量顯示)控制儀表(包括氣動、電動控制儀表及數(shù)字式控制器)執(zhí)行器(包括氣動、電動、液動等執(zhí)行器)各類儀表之間的關系常見的化工儀表：各類儀表之間的關系39儀表檢測-緒論40儀表檢測-緒論41儀表檢測-緒論42儀表檢測-緒論43集散式微機流量控制系統(tǒng)集散式微機流量控制系統(tǒng)441.4檢測方法的分類測量方法：實現(xiàn)被測量與標準量比較得出比值的方法，稱為測量方法。

根據(jù)獲得測量值的方法分為：直接測量：電流表測電流、彈簧秤稱重量間接測量：測水塔的水量、曹沖稱象組合測量：若干個被測量及測量量的情況1.4檢測方法的分類測量方法：實現(xiàn)被測量與標準量比較得出比45電子卡尺(直接測量)電子卡尺(直接測量)46阿基米德測量皇冠的比重間接測量阿基米德測量皇冠的比重間接測量47開環(huán)測量：閉環(huán)測量：特點：簡單、直觀、明了；測量精度不高特點：精度高；復雜、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放大反向傳感器開環(huán)測量與閉環(huán)測量開環(huán)測量：閉環(huán)測量：特點：簡單、直觀、明了；測量精度不高特48

根據(jù)測量方式分為：偏差式測量：用儀表指針的位移（即偏差）決定被測量的量值。模擬電流/壓表、體重秤等。零位式測量：指零儀表指零時，被測量與已知標準量相等。天平、電位差計等。微差式測量：將被測量與已知的標準量相比較，取得差值后，再用偏差法測得此差值。游標卡尺等。根據(jù)測量方式分為：49儀表檢測-緒論50

根據(jù)測量條件分為：等精度測量：用相同儀表與測量方法對同一被測量進行多次重復測量。不等精度測量：用不同精度的儀表或不同的測量方法，或在環(huán)境條件相差很大時對同一被測量進行多次重復測量。根據(jù)測量條件分為：51

根據(jù)被測量變化的快慢分為：靜態(tài)測量：是指被測量在測量過程中認為是固定不變的，對這種被測量進行測量的方法為靜態(tài)測量。靜態(tài)測量不需要考慮時間因素對測量的影響。動態(tài)測量：是指被測量在測量過程中是隨時間不斷變化的，對這種被測量進行測量的方法為動態(tài)測量。根據(jù)被測量變化的快慢分為：52靜態(tài)測量靜態(tài)測量53動態(tài)測量地震測量振動波形動態(tài)測量地震測量振動波形54

根據(jù)測量敏感元件是否與被測介質接觸可分為：接觸式測量非接觸式測量根據(jù)測量敏感元件是否與被測介質接觸可分為：55接觸式測量

接觸式測量56非接觸式測量

例：雷達測速車載電子警察非接觸式測量

例：雷達測速車載電子警察57根據(jù)被測量是否在加工過程中可分為：離線測量在線測量根據(jù)被測量是否在加工過程中可分為：58產品質量檢驗（離線測量）產品質量檢驗（離線測量）59汽車凸輪軸主軸徑多砂輪磨床的工作示意圖在線測量汽車凸輪軸主軸徑多砂輪磨床的工作示意圖在線測量601.5檢測技術的發(fā)展方向智能化微型化網(wǎng)絡化虛擬化軟測量技術1.5檢測技術的發(fā)展方向智能化61儀表檢測-