自動檢測系統(tǒng)概述

1、檢測系統(tǒng)基礎檢測系統(tǒng)基礎常熟理工學院常熟理工學院自動化系自動化系l 檢測系統(tǒng)的基本概念檢測系統(tǒng)的基本概念l 檢測技術在國民經(jīng)濟中的地位和作用檢測技術在國民經(jīng)濟中的地位和作用l 工業(yè)檢測技術涉及的內(nèi)容工業(yè)檢測技術涉及的內(nèi)容l 檢測系統(tǒng)的組成檢測系統(tǒng)的組成l 傳感器傳感器l 傳感器及檢測技術的發(fā)展趨勢傳感器及檢測技術的發(fā)展趨勢被測信息：被測信息：傳感器、檢測儀器、檢測裝置、檢測系統(tǒng)傳感器、檢測儀器、檢測裝置、檢測系統(tǒng)全部操作：全部操作：檢測過程：檢測過程：信號采集、信號處理、信號顯示、信號輸出信號采集、信號處理、信號顯示、信號輸出物理量（光、電、力、熱、磁、聲、物理量（光、電、力、熱、磁、聲、）被

2、測對象：被測對象： 宇宙萬物（固液氣體、動物、植物、天體宇宙萬物（固液氣體、動物、植物、天體 ）檢測器具：檢測器具：化學量（化學量（PH、成份、成份）生物量（酶、葡萄糖、生物量（酶、葡萄糖、） 檢測檢測系統(tǒng)（系統(tǒng)（測試測試系統(tǒng)系統(tǒng)/ /測量測量系統(tǒng)）系統(tǒng)）1.1檢測系統(tǒng)的基本概念檢測系統(tǒng)的基本概念 定義：確定被測對象的定義：確定被測對象的屬性屬性和和量值量值為目的的全部操作為目的的全部操作檢測系統(tǒng)概念（測試系統(tǒng)檢測系統(tǒng)概念（測試系統(tǒng)/ /測量系統(tǒng)）測量系統(tǒng)） 檢測技術是實驗科學的一部分，主要研究各種檢測技術是實驗科學的一部分，主要研究各種物理量的測量原理物理量的測量原理和和信信號分析處理號分析

3、處理方法。方法。 檢測技術是信息技術的重要組成部分，它所研究的內(nèi)容是檢測技術是信息技術的重要組成部分，它所研究的內(nèi)容是信息的提取信息的提取與處理與處理的理論、方法和技術。的理論、方法和技術。1.1 檢測系統(tǒng)的基本概念檢測系統(tǒng)的基本概念 科學僅僅是在人們懂得了測量才開始的科學僅僅是在人們懂得了測量才開始的 門捷列夫Mendelyeev,Dmitry Ivanovich 信息信息 是指客觀世界物質(zhì)運動的內(nèi)容。是指客觀世界物質(zhì)運動的內(nèi)容。 如：天氣較冷、某處地震、刀具發(fā)生了磨損、李四病了。 信號信號 是指信息的表現(xiàn)形式。是指信息的表現(xiàn)形式。 如：刀具磨損，切削力會加大；李四病了，可能會發(fā)燒；等等。1

4、.1 檢測系統(tǒng)的基本概念檢測系統(tǒng)的基本概念 檢測技術是進行各種科學實驗研究和生產(chǎn)過程參數(shù)測量必不可少檢測技術是進行各種科學實驗研究和生產(chǎn)過程參數(shù)測量必不可少的手段，起著人的感官的作用。的手段，起著人的感官的作用。簡單的檢測系統(tǒng)可以只有簡單的檢測系統(tǒng)可以只有一個模塊，如玻璃管溫度一個模塊，如玻璃管溫度計。它直接將被測溫度變計。它直接將被測溫度變化轉(zhuǎn)化為液面示值。沒有化轉(zhuǎn)化為液面示值。沒有電量轉(zhuǎn)換和分析電路，很電量轉(zhuǎn)換和分析電路，很簡單，但精度低，無法實簡單，但精度低，無法實現(xiàn)測量自動化?，F(xiàn)測量自動化。 為提高測量精度和自動為提高測量精度和自動化程度，以便于和其它化程度，以便于和其它環(huán)節(jié)一起構(gòu)成自

5、動化裝環(huán)節(jié)一起構(gòu)成自動化裝置，通常先將被測物理置，通常先將被測物理量轉(zhuǎn)換為電量，再對電量轉(zhuǎn)換為電量，再對電信號進行處理和輸出。信號進行處理和輸出。1.1 檢測系統(tǒng)的基本概念檢測系統(tǒng)的基本概念 例：曹沖稱象例：曹沖稱象方法：比較法；方法：比較法；裝置：船、石頭、小秤；裝置：船、石頭、小秤；檢查、測量，得到：檢查、測量，得到： 定性、定量的結(jié)果。定性、定量的結(jié)果。1.1檢測系統(tǒng)的基本概念檢測系統(tǒng)的基本概念 例：空調(diào)機測量控制室溫例：空調(diào)機測量控制室溫被測對象被測對象：被測信息被測信息：檢測器具檢測器具：操作過程操作過程：室內(nèi)空氣室內(nèi)空氣溫度溫度溫度傳感器溫度傳感器 - 熱電阻、熱電偶熱電阻、熱電偶

6、空氣空氣 熱敏電阻熱敏電阻 電信號電信號 處理處理 顯示顯示空調(diào)機空調(diào)機1.1檢測系統(tǒng)的基本概念檢測系統(tǒng)的基本概念 工業(yè)生產(chǎn)工業(yè)生產(chǎn) 倍增器倍增器 科學研究科學研究 先行官先行官 社社 會會 物化法官物化法官 軍軍 事事 戰(zhàn)斗力戰(zhàn)斗力1.2檢測技術在國民經(jīng)濟中的地位和作用檢測技術在國民經(jīng)濟中的地位和作用 檢測技術是帶動國民經(jīng)濟增長的一個關鍵領域檢測技術是帶動國民經(jīng)濟增長的一個關鍵領域在美國：檢測技術占在美國：檢測技術占4%4%，拉動經(jīng)濟增長，拉動經(jīng)濟增長66%66%工業(yè)生產(chǎn)倍增器工業(yè)生產(chǎn)倍增器檢測系統(tǒng)的工程應用檢測系統(tǒng)的工程應用 在工程領域，科學實驗、產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)監(jiān)督、質(zhì)量控制等，在工程領域

7、，科學實驗、產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)監(jiān)督、質(zhì)量控制等，都離不開檢測技術。檢測技術應用涉及到航天、機械、電力、石化都離不開檢測技術。檢測技術應用涉及到航天、機械、電力、石化和海洋運輸?shù)让恳粋€工程領域。和海洋運輸?shù)让恳粋€工程領域。 工業(yè)生產(chǎn)倍增器工業(yè)生產(chǎn)倍增器1)1)工業(yè)自動化中的應用工業(yè)自動化中的應用 機械手、機器人中的傳感器機械手、機器人中的傳感器 轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動/ /移動位置傳感器、力傳感器、視覺傳感器、聽覺傳感器、移動位置傳感器、力傳感器、視覺傳感器、聽覺傳感器、接近距離傳感器、觸覺傳感器、熱覺傳感器、嗅覺傳感器。接近距離傳感器、觸覺傳感器、熱覺傳感器、嗅覺傳感器。 在各種自動控制系統(tǒng)中，檢測環(huán)節(jié)起著系統(tǒng)

8、感官的作用，是其重在各種自動控制系統(tǒng)中，檢測環(huán)節(jié)起著系統(tǒng)感官的作用，是其重要組成部分。要組成部分。密歇根大學的機械手裝配模型密歇根大學的機械手裝配模型廣州中鳴數(shù)碼的機器狗廣州中鳴數(shù)碼的機器狗工業(yè)生產(chǎn)倍增器工業(yè)生產(chǎn)倍增器 生產(chǎn)加工過程監(jiān)測生產(chǎn)加工過程監(jiān)測 切削力傳感器，加工切削力傳感器，加工噪聲傳感器，超聲波噪聲傳感器，超聲波測距傳感器、紅外接測距傳感器、紅外接近開關傳感器等。近開關傳感器等。密歇根大學數(shù)字化工廠密歇根大學數(shù)字化工廠工業(yè)生產(chǎn)倍增器工業(yè)生產(chǎn)倍增器2)2)流程工業(yè)設備運行狀態(tài)監(jiān)控流程工業(yè)設備運行狀態(tài)監(jiān)控在電力、冶金、石化、化工等流程工業(yè)中，在電力、冶金、石化、化工等流程工業(yè)中，生產(chǎn)線

9、上設備運行狀態(tài)關系到整個生產(chǎn)線生產(chǎn)線上設備運行狀態(tài)關系到整個生產(chǎn)線流程。通常建立流程。通常建立2424小時在線監(jiān)測系統(tǒng)。小時在線監(jiān)測系統(tǒng)。 石化企業(yè)輸石化企業(yè)輸油管道、儲油管道、儲油罐等壓力油罐等壓力容器的破損容器的破損和泄漏檢測和泄漏檢測揚子石化揚子石化50MW熱電機組監(jiān)測系統(tǒng)熱電機組監(jiān)測系統(tǒng)陽邏電廠陽邏電廠300MW汽輪機組監(jiān)測系統(tǒng)汽輪機組監(jiān)測系統(tǒng)荊門電廠荊門電廠200MW機組監(jiān)測系統(tǒng)機組監(jiān)測系統(tǒng)青山熱電廠生產(chǎn)信息實時查詢系統(tǒng)青山熱電廠生產(chǎn)信息實時查詢系統(tǒng)沙角電廠生產(chǎn)信息實時查詢系統(tǒng)沙角電廠生產(chǎn)信息實時查詢系統(tǒng)寶鋼寶鋼30KW以上風機監(jiān)測系統(tǒng)以上風機監(jiān)測系統(tǒng)寶鋼精軋寶鋼精軋F2軋機網(wǎng)絡化監(jiān)

10、測系統(tǒng)軋機網(wǎng)絡化監(jiān)測系統(tǒng)寶鋼冷軋帶鋼振動紋監(jiān)測系統(tǒng)寶鋼冷軋帶鋼振動紋監(jiān)測系統(tǒng)武鋼風機狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)武鋼風機狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)倍增器工業(yè)生產(chǎn)倍增器3)3)產(chǎn)品質(zhì)量測量產(chǎn)品質(zhì)量測量 在汽車、機床等設備，電機、發(fā)動機等零部件出廠時，必須對在汽車、機床等設備，電機、發(fā)動機等零部件出廠時，必須對其性能質(zhì)量進行測量和出廠檢驗。其性能質(zhì)量進行測量和出廠檢驗。 汽車出廠檢驗原理框圖，測量參數(shù)包括潤汽車出廠檢驗原理框圖，測量參數(shù)包括潤滑油溫度、冷卻水溫度、燃油壓力及發(fā)動滑油溫度、冷卻水溫度、燃油壓力及發(fā)動機轉(zhuǎn)速等。通過對抽樣汽車的測試，工程機轉(zhuǎn)速等。通過對抽樣汽車的測試，工程師可以了解產(chǎn)品質(zhì)量。師可以了解產(chǎn)品質(zhì)

11、量。汽車扭距測量汽車扭距測量機床加工精度測量機床加工精度測量工業(yè)生產(chǎn)倍增器工業(yè)生產(chǎn)倍增器在線檢測：零件尺寸、產(chǎn)品缺陷、裝配定位在線檢測：零件尺寸、產(chǎn)品缺陷、裝配定位.鼠標鼠標:光電位移傳感器光電位移傳感器攝象頭攝象頭:CCD傳感器傳感器聲位筆聲位筆:超聲波傳感器超聲波傳感器麥克風麥克風:電容傳聲器電容傳聲器聲卡聲卡:A/D卡卡 + D/A卡卡軟驅(qū)軟驅(qū):速度速度,位置伺服位置伺服4)PC4)PC機中的測試技術應用機中的測試技術應用工業(yè)生產(chǎn)倍增器工業(yè)生產(chǎn)倍增器5 5）檢測技術在汽車中的應用日新月異）檢測技術在汽車中的應用日新月異發(fā)動機：發(fā)動機：向發(fā)動機的電子控制單元（向發(fā)動機的電子控制單元（ECU

12、）提供發(fā)動機的工作狀況信息，）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，關鍵部件，核心技術內(nèi)容汽車傳感器：汽車電子控制系統(tǒng)的信息源，關鍵部件，核心技術內(nèi)容 普通轎車：約安裝普通轎車：約安裝幾十到近百只幾十到近百只傳感器，傳感器， 豪華轎車：傳感器數(shù)量可多達豪華轎車：傳感器數(shù)量可多達二百余只二百余只。 底底 盤：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)等控制變速器系統(tǒng)、懸架系統(tǒng)、動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、

13、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、油溫車速、踏板、加速度、節(jié)氣門、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、水溫、油溫 車車 身：身：提高汽車的安全性、可靠性和舒適性等提高汽車的安全性、可靠性和舒適性等 溫度、濕度、風量、日照、加速度、車速、測距、圖象等溫度、濕度、風量、日照、加速度、車速、測距、圖象等 工業(yè)生產(chǎn)工業(yè)生產(chǎn)-倍增器倍增器工業(yè)生產(chǎn)倍增器工業(yè)生產(chǎn)倍增器 科學研究的先行官科學研究的先行官 諾貝爾獎獲得者諾貝爾獎獲得者R. R. Ernst說說“現(xiàn)代科學的進現(xiàn)代科學的進步越來越依靠尖端儀器的發(fā)展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俄國化學家門捷列夫指出“科學是從測量開始科

14、學是從測量開始的的” 近近8080年來，與科學儀器密切相關的諾貝爾獎獲得年來，與科學儀器密切相關的諾貝爾獎獲得者達者達3838人人科學研究先行官科學研究先行官 軍事戰(zhàn)斗力軍事戰(zhàn)斗力 1991年海灣戰(zhàn)爭年海灣戰(zhàn)爭 精確制導炸彈和導彈占精確制導炸彈和導彈占8% 2003年伊拉克戰(zhàn)爭年伊拉克戰(zhàn)爭 90% 1994年美國防部建立自動測試系統(tǒng)執(zhí)行局年美國防部建立自動測試系統(tǒng)執(zhí)行局立體作戰(zhàn)立體作戰(zhàn)軍事戰(zhàn)斗力軍事戰(zhàn)斗力檢測技術在軍事上的應用檢測技術在軍事上的應用美軍研制的未來單兵作戰(zhàn)武器美軍研制的未來單兵作戰(zhàn)武器-OICW 夜視瞄準夜視瞄準機系統(tǒng)：非冷卻紅外傳感器技術機系統(tǒng)：非冷卻紅外傳感器技術激光測距激光

15、測距儀：可精確的定位目標。在發(fā)射儀：可精確的定位目標。在發(fā)射20mm20mm高爆彈時，激光測距儀可將高爆彈時，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，以精確的設定引爆時間。目標的距離信息自動傳輸至高爆彈的爆炸引信，以精確的設定引爆時間。軍事戰(zhàn)斗力軍事戰(zhàn)斗力美國國家導彈防御計劃美國國家導彈防御計劃-NMD檢測技術在國防領域的應用檢測技術在國防領域的應用1.1.地基攔截器地基攔截器2.2.早期預警系統(tǒng)早期預警系統(tǒng)3.3.前沿部署前沿部署( (如雷達）如雷達）4.4.管理與控制系統(tǒng)管理與控制系統(tǒng)5. 5. 衛(wèi)星紅外線監(jiān)測系統(tǒng)衛(wèi)星紅外線監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng): 探測和發(fā)現(xiàn)敵探測和發(fā)現(xiàn)

16、敵人導彈的發(fā)射并追蹤導人導彈的發(fā)射并追蹤導彈的飛行軌道；彈的飛行軌道；攔截器：能識別真假彈攔截器：能識別真假彈頭，敵友方頭，敵友方軍事戰(zhàn)斗力軍事戰(zhàn)斗力檢測技術在航天領域舉足輕重檢測技術在航天領域舉足輕重飛行器測控飛行器測控 - 檢測飛行器姿態(tài)、發(fā)電機工況，控制與操縱檢測飛行器姿態(tài)、發(fā)電機工況，控制與操縱 火箭測控火箭測控 - 檢測火箭狀況、姿態(tài)、軌跡檢測火箭狀況、姿態(tài)、軌跡 軍事戰(zhàn)斗力軍事戰(zhàn)斗力“阿波羅阿波羅10”：火箭部分火箭部分-2077個傳感器個傳感器飛船部分飛船部分-1218個傳感器個傳感器檢測參數(shù)檢測參數(shù)-加速度、溫度、壓力、加速度、溫度、壓力、 振動、流量、應變、振動、流量、應變、

17、 聲學等聲學等神州飛船：神州飛船：185臺（套）儀器裝置臺（套）儀器裝置軍事戰(zhàn)斗力軍事戰(zhàn)斗力“物化法官物化法官” 檢查產(chǎn)品質(zhì)量檢查產(chǎn)品質(zhì)量 監(jiān)測環(huán)境污染監(jiān)測環(huán)境污染 識別指紋、假鈔識別指紋、假鈔 查服違禁藥物查服違禁藥物 偵破刑事案件偵破刑事案件物化法官物化法官教學實驗教學實驗氣象預報氣象預報大地測繪大地測繪災情預報災情預報交通指揮交通指揮涵蓋涵蓋 吃穿用、農(nóng)輕重、海陸空吃穿用、農(nóng)輕重、海陸空紅外掃描區(qū)域紅外掃描區(qū)域人造衛(wèi)星人造衛(wèi)星檢測技術在衛(wèi)星中的應用檢測技術在衛(wèi)星中的應用物化法官物化法官檢測技術在海嘯預報中的應用檢測技術在海嘯預報中的應用海浪振動海浪振動檢測系統(tǒng)檢測系統(tǒng)浮標浮標深海地溝深海

18、地溝物化法官物化法官檢測技術在日常生活中的應用與日俱增檢測技術在日常生活中的應用與日俱增 家用電器：家用電器： 數(shù)碼相機、數(shù)碼攝像機：自動對焦數(shù)碼相機、數(shù)碼攝像機：自動對焦-紅外測距傳感器紅外測距傳感器數(shù)字體溫計：接觸式數(shù)字體溫計：接觸式-熱敏電阻，非接觸式熱敏電阻，非接觸式-紅外傳感器紅外傳感器自動感應燈：亮度檢測自動感應燈：亮度檢測-光敏電阻光敏電阻空調(diào)、冰箱、電飯煲：溫度檢測空調(diào)、冰箱、電飯煲：溫度檢測-熱敏電阻、熱電偶熱敏電阻、熱電偶電話、麥克風：話音轉(zhuǎn)換電話、麥克風：話音轉(zhuǎn)換-駐極電容傳感器駐極電容傳感器遙控接收：紅外檢測遙控接收：紅外檢測-光敏二極管、光敏三極管光敏二極管、光敏三極

19、管辦公商務：辦公商務：可視對講、可視電話：圖像獲取可視對講、可視電話：圖像獲取-面陣面陣CCDCCD掃描儀：文檔掃描掃描儀：文檔掃描-線陣線陣CCDCCD紅外傳輸數(shù)據(jù)：紅外檢測紅外傳輸數(shù)據(jù)：紅外檢測-光敏二極管、光敏三極管光敏二極管、光敏三極管醫(yī)療衛(wèi)生：醫(yī)療衛(wèi)生：電子血壓計：血壓檢測電子血壓計：血壓檢測 - - 壓力傳感器壓力傳感器血糖測試儀、膽固醇檢測儀血糖測試儀、膽固醇檢測儀 - - 離子傳感器離子傳感器物化法官物化法官樓宇控制與安全防護樓宇控制與安全防護 為使建筑物成為安全、健康、舒適、溫馨的生活、工作環(huán)境，并為使建筑物成為安全、健康、舒適、溫馨的生活、工作環(huán)境，并能保證系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性

20、和管理的智能化。在樓宇中應用了許多測試能保證系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性和管理的智能化。在樓宇中應用了許多測試技術，如闖入監(jiān)測、空氣監(jiān)測、溫度監(jiān)測、電梯運行狀況。技術，如闖入監(jiān)測、空氣監(jiān)測、溫度監(jiān)測、電梯運行狀況。 圖示為某公司樓宇自動化系圖示為某公司樓宇自動化系統(tǒng)。該系統(tǒng)分為：電源管理、統(tǒng)。該系統(tǒng)分為：電源管理、安全監(jiān)測、照明控制、空調(diào)安全監(jiān)測、照明控制、空調(diào)控制、停車管理、水控制、停車管理、水/ /廢水管廢水管理和電梯監(jiān)控。理和電梯監(jiān)控。煙霧傳感器亮度傳感器紅外人體探測器物化法官物化法官家庭與辦公自動化家庭與辦公自動化 在家電產(chǎn)品和辦公自動化產(chǎn)品設計中，人們大量的應用了傳感器在家電產(chǎn)品和辦公自動化產(chǎn)品

21、設計中，人們大量的應用了傳感器和檢測技術來提高產(chǎn)品性能和質(zhì)量。和檢測技術來提高產(chǎn)品性能和質(zhì)量。全自動洗衣機中的傳感器：全自動洗衣機中的傳感器：衣物重量傳感器，衣質(zhì)傳衣物重量傳感器，衣質(zhì)傳感器，水溫傳感器，水質(zhì)感器，水溫傳感器，水質(zhì)傳感器，透光率光傳感器傳感器，透光率光傳感器( (洗凈度洗凈度) ) 液位傳感器，液位傳感器，電阻傳感器電阻傳感器( (衣物烘干檢衣物烘干檢測測) )。指紋傳感器指紋傳感器透光率傳感器透光率傳感器溫濕度傳感器溫濕度傳感器溫度傳感器溫度傳感器物化法官物化法官其他應用其他應用航天航天農(nóng)業(yè)農(nóng)業(yè)交通交通醫(yī)學醫(yī)學物化法官物化法官1）熱工量：）熱工量：溫度溫度t（ 、K、 ） 例

22、：例：0 等于等于32 ， 20 等于等于68 ， 100 等于等于212 壓力（壓強）壓力（壓強）p（Pa）、壓差）、壓差 p 、真空度、流量、真空度、流量q（t、m 3 ）、流速）、流速v（m/s）、物位、液位）、物位、液位h（m）2）機械量：）機械量：直線位移直線位移x（m）、角位移）、角位移、速度、加速度、速度、加速度a（ m/s2） 、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速n（r/min）、應變）、應變 （ m/m ）、力矩）、力矩T（Nm）、振動、噪聲、質(zhì)量）、振動、噪聲、質(zhì)量（重量）（重量）m（kg、t）3）幾何量）幾何量 長度、厚度、角度、直徑、間距、形狀、粗糙度、長度、厚度、角度、直徑、間距、形狀、粗糙

23、度、 硬度、材料缺陷等硬度、材料缺陷等1.3工業(yè)檢測涉及的內(nèi)容工業(yè)檢測涉及的內(nèi)容 4）物體的性質(zhì)和成分量：）物體的性質(zhì)和成分量：空氣的濕度（絕對、相對）、氣體的化學成分、濃度、液體的粘度、空氣的濕度（絕對、相對）、氣體的化學成分、濃度、液體的粘度、濁度、透明度、物體的顏色濁度、透明度、物體的顏色5）狀態(tài)量：）狀態(tài)量： 工作機械的運動狀態(tài)（啟停等）、生產(chǎn)設備的異常狀態(tài)（超溫、過工作機械的運動狀態(tài)（啟停等）、生產(chǎn)設備的異常狀態(tài)（超溫、過載、泄漏、變形、磨損、堵塞、斷裂等）載、泄漏、變形、磨損、堵塞、斷裂等）6)電工量電工量（U、I、f、R、Z、E、B 在電工、電子等課程中講授，大多數(shù)在電工、電子等

24、課程中講授，大多數(shù)不屬于本課程的范圍。）不屬于本課程的范圍。）1.3工業(yè)檢測涉及的內(nèi)容工業(yè)檢測涉及的內(nèi)容 一般說來，檢測系統(tǒng)由傳感器、中間變換裝置和顯示記錄裝置三一般說來，檢測系統(tǒng)由傳感器、中間變換裝置和顯示記錄裝置三部分組成。部分組成。 傳感器傳感器將被測物理量將被測物理量( (如噪聲如噪聲, ,溫度溫度) ) 檢出并轉(zhuǎn)換為電量，中間變換檢出并轉(zhuǎn)換為電量，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(jīng)裝置對接收到的電信號用硬件電路進行分析處理或經(jīng)A/DA/D變換后用軟件進變換后用軟件進行行信號分析信號分析，顯示記錄裝置則將測量結(jié)果顯示出來，提供給觀察者或其，顯示記錄裝置則將測量結(jié)果顯

25、示出來，提供給觀察者或其它自動控制裝置。它自動控制裝置。 檢測系統(tǒng)組成檢測系統(tǒng)組成1.4檢測系統(tǒng)的組成檢測系統(tǒng)的組成 力力位移位移 速度速度 加速度加速度 壓力壓力流量流量溫度溫度電阻式電阻式電容式電容式電感式電感式 壓電式壓電式熱電式熱電式 光電式光電式磁電式磁電式電橋電橋 放大器放大器濾波器濾波器調(diào)制器調(diào)制器解調(diào)器解調(diào)器運算器運算器 阻抗變換器阻抗變換器 筆式記錄儀筆式記錄儀光線示波器光線示波器 磁帶記錄儀磁帶記錄儀 電子示波器電子示波器 半導體存儲器半導體存儲器 顯示器顯示器 磁卡磁卡 數(shù)據(jù)處理器數(shù)據(jù)處理器 頻譜分析儀頻譜分析儀 FFT 實時信號分析儀實時信號分析儀 電子計算機電子計算機

26、 被測對象被測對象 傳感器傳感器 中間變換中間變換測量裝置測量裝置 顯示及顯示及 記錄裝置記錄裝置 實驗結(jié)果實驗結(jié)果處理裝置處理裝置 激發(fā)裝置激發(fā)裝置 1.4檢測系統(tǒng)的組成檢測系統(tǒng)的組成 傳感器定義傳感器定義傳感器作用傳感器作用傳感器組成傳感器組成傳感器分類傳感器分類1.5傳感器傳感器 國家標準（GB7665-87）中傳感器（Transducer/Sensor）的定義：能夠感受規(guī)定的被測量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成能夠感受規(guī)定的被測量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置?？捎幂敵鲂盘柕钠骷蜓b置。傳感器是測量裝置，能完成檢測任務；輸入量是某一被測量，可能是物理量，也可能是化學量、生物量等；輸

27、出量是某種物理量，便于傳輸、轉(zhuǎn)換、處理、顯示等，可以是氣、光、電物理量，主要是電物理量；傳感器名稱：變送器、變換器、探測器、敏感元件、換能器、一次儀表、探頭等傳感器功用：一感二傳,即感受被測信息,并傳送出去。V、I、f、P傳感器的定義傳感器的定義外界刺激人的五官傳感器大腦計算機骨骼和肌肉執(zhí)行機構(gòu)神經(jīng)機器人通訊神經(jīng)通訊現(xiàn)代信息技術的三大基礎：信息采集、傳輸與處理技術分別應用到傳感技術、通訊技術和計算機技術構(gòu)成了信息技術系統(tǒng)中的“感官”、“神經(jīng)”、“大腦”1.5傳感器傳感器 傳感器的作用傳感器的作用輔助電源敏感元件敏感元件轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換元件基本轉(zhuǎn)換電路被測量電量敏感元件是直接感受被測量，并輸出與被測

28、量成確定關系的某一物理量的元件。轉(zhuǎn)換元件：敏感元件的輸出就是它的輸入，它把輸入轉(zhuǎn)換成電路參量?；巨D(zhuǎn)換電路：上述電路參數(shù)接入基本轉(zhuǎn)換電路（簡稱轉(zhuǎn)換電路），便可轉(zhuǎn)換成電量輸出。傳感器的組成傳感器的組成由于空間的限制或者其他原因,轉(zhuǎn)換電路常裝入電箱中。然而，因為不少傳感器要在通過轉(zhuǎn)換電路后才能輸出電信號，從而決定了轉(zhuǎn)換電路是傳感器的組成環(huán)節(jié)之一。 最簡單的傳感器由一個敏感元件(兼轉(zhuǎn)換元件)組成，它感受被測量時直接輸出電量，如熱電偶。有些傳感器由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成，沒有轉(zhuǎn)換電路，如壓電式加速度傳感器，其中質(zhì)量塊m是敏感元件，壓電片（塊）是轉(zhuǎn)換元件。有些傳感器，轉(zhuǎn)換元件不只一個，要經(jīng)過若干次轉(zhuǎn)換。

29、實際上，有些傳感器很簡單，有些則較復雜，大多數(shù)是開環(huán)系開環(huán)系統(tǒng)統(tǒng)，也有些是帶反饋的閉環(huán)系統(tǒng)閉環(huán)系統(tǒng)。傳感器的組成傳感器的組成熱電偶壓電加速度傳感器氣體壓力傳感器1、按傳感器的工作機理，分為物理型、化學型、生物型等 2、按構(gòu)成原理，結(jié)構(gòu)型與物性型兩大類 3、根據(jù)傳感器的能量轉(zhuǎn)換情況，可分為能量控制型傳感器和能量轉(zhuǎn)換型傳感器4、按照物理原理分類：十種 5、按照傳感器的用途分類 ：位移、壓力、振動、溫度傳感器7、根據(jù)傳感器輸出信號：模擬信號和數(shù)字信號 6、根據(jù)轉(zhuǎn)換過程可逆與否 ：單向和雙向8、根據(jù)傳感器使用電源與否：有源傳感器和無源傳感器 傳感器的分類傳感器的分類結(jié)構(gòu)型傳感器：依賴結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化實現(xiàn)

30、信息轉(zhuǎn)換利用物理學中場的定律構(gòu)成的，包括動力場的運動定律，電磁場的電磁定律等。這類傳感器的特點是傳感器的工作原理是以傳感器中元件相對位置變化引起場的變化為基礎，而不是以材料特性變化為基礎。 物性型傳感器：依賴敏感元件的物理特性的變化實現(xiàn)信息轉(zhuǎn)換利用物質(zhì)定律構(gòu)成的,如虎克定律、歐姆定律等。物質(zhì)定律是表示物質(zhì)某種客觀性質(zhì)的法則。這種法則，大多數(shù)是以物質(zhì)本身的常數(shù)形式給出。這些常數(shù)的大小，決定了傳感器的主要性能。因此，物性型傳感器的性能隨材料的不同而異。如，光電管，它利用了物質(zhì)法則中的外光電效應。所有半導體傳感器，以及所有利用各種環(huán)境變化而引起的金屬、半導體、陶瓷、合金等性能變化的傳感器，都屬于物性

31、型傳感器。 傳感器的分類傳感器的分類能量控制型傳感器：在信息變化過程中，傳感器將從被測對象獲取的信息能量用于調(diào)制或控制外部激勵源，使外部激勵源的部分能量載運信息而形成輸出信號，這類傳感器必須由外部提供激勵源，如電阻、電感、電容等電路參量傳感器都屬于這一類傳感器?；趹冸娮栊?、磁阻效應、熱阻效應、光電效應、霍爾效應等的傳感器也屬于此類傳感器。 傳感器的分類傳感器的分類能量轉(zhuǎn)換型傳感器：又稱有源型或發(fā)生器型，傳感器將從被測對象獲取的信息能量直接轉(zhuǎn)換成輸出信號能量，主要由能量變換元件構(gòu)成，它不需要外電源。如基于壓電效應、熱電效應、光電動勢效應等的傳感器都屬于此類傳感器。按照物理原理分類：按照物理

32、原理分類：l電參量式傳感器：電阻式、電感式、電容式等； l磁電式傳感器：磁電感應式、霍爾式、磁柵式等； l壓電式傳感器：聲波傳感器、超聲波傳感器； l光電式傳感器：一般光電式、光柵式、激光式、光電碼盤式、光導纖維式、紅外式、攝像式等；l氣電式傳感器：電位器式、應變式； l熱電式傳感器：熱電偶、熱電阻； l波式傳感器：超聲波式、微波式等；l射線式傳感器：熱輻射式、射線式；l半導體式傳感器：霍耳器件、熱敏電阻；l其他原理的傳感器：差動變壓器、振弦式等。 有些傳感器的工作原理具有兩種以上原理的復合形式,如不少半導體式傳感器，也可看成電參量式傳感器。 傳感器的分類傳感器的分類v 開發(fā)新型傳感器開發(fā)新型

33、傳感器 v 開發(fā)新材料開發(fā)新材料 v 新工藝的采用新工藝的采用 v 集成化、多功能化集成化、多功能化v 智能化智能化 開展基礎研究，發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象，開發(fā)傳感器的新開展基礎研究，發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象，開發(fā)傳感器的新材料和新工藝；實現(xiàn)傳感器的集成化與智能化材料和新工藝；實現(xiàn)傳感器的集成化與智能化1.6傳感器及檢測技術的發(fā)展趨勢傳感器及檢測技術的發(fā)展趨勢1 1、傳感器方面、傳感器方面 可拍照的手機傳感器的工作機理是基于各種效應和定律，由此啟發(fā)人們進一步探索具有新效應的敏感功能材料，并以此研制出具有新原理的新型物性型傳感器件物性型傳感器件，這是發(fā)展高性能、多功能、低成本和小型化高性能、多功能、低成本和小型化傳感器的

34、重要途徑。結(jié)構(gòu)型傳感器發(fā)展得較早，目前日趨成熟。結(jié)構(gòu)型傳感器結(jié)構(gòu)型傳感器，一般說它的結(jié)構(gòu)復雜，體積偏結(jié)構(gòu)復雜，體積偏大，價格偏高大，價格偏高。物性型傳感器大致與之相反，具有不少誘人的優(yōu)點，加之過去發(fā)展也不夠。世界各國都在物性型傳感器方面投入大量人力、物力加強研究，從而使它成為一個值得注意的發(fā)展動向。 開發(fā)新型傳感器開發(fā)新型傳感器新型傳感器包括：采用新原理；填補傳感器空白；仿生傳感器等方面。光纖流速傳感器光纖流速傳感器熒光材熒光材料制作料制作的電子的電子鼻傳感鼻傳感器器生物酶血樣分析傳感器生物酶血樣分析傳感器傳感器材料是傳感器技術的重要基礎，由于材料科學的進步，人們在制造時，可任意控制它們的成分

35、，從而設計制造出用于各種傳感器的功能材料。用復雜材料來制造性能更加良好的傳感器是今后的發(fā)展方向之一。開發(fā)新材料開發(fā)新材料（1）半導體敏感材料（2）陶瓷材料 （3）磁性材料 （4）智能材料如，半導體氧化物可以制造各種氣體傳感器，而陶瓷傳感器工作溫度遠高于半導體，光導纖維的應用是傳感器材料的重大突破，用它研制的傳感器與傳統(tǒng)的相比有突出的特點。有機材料作為傳感器材料的研究，引起國內(nèi)外學者的極大興趣。在發(fā)展新型傳感器中，離不開新工藝的采用。新工藝的含義范圍很廣，這里主要指與發(fā)展新型傳感器聯(lián)系特別密切的微細加工技術。該技術又稱微機械加工技術，是近年來隨著集成電路工藝發(fā)展起來的，它是離子束、電子束、分子束、激光束和化學刻蝕等用于微電子加工的技術，目前已越來越多地用于傳感器領域。 新工藝的采用新工藝的采用例如利用半導體技術制造出壓阻式傳感器，利用薄膜工藝制造出快速響應的氣敏、濕敏傳感器，日本橫河公司利用各向異性腐蝕技術進行高精度三維加工，在硅片上構(gòu)成孔、溝棱錐、半球等各種開頭，制作出全硅諧振式壓力傳感器。集成化、多功能化集成化、多功能化同一功能的多元件并列化，即將同一類型的單個傳感元件用集成工藝在同一平面上排列起來，如CCD圖像傳感器。多功能一體化，即將傳感器與放大、運算以及溫度補償?shù)拳h(huán)