1.檢測技術(shù)基本知識(shí)

檢測技術(shù)與應(yīng)用

DetectingTechnology&

Application長沙大學(xué)電子與通信工程系主講：張丹T:53871200@電子與通信工程系—張丹檢測技術(shù)與應(yīng)用課程名稱：現(xiàn)代測試技術(shù)（檢測技術(shù))課程性質(zhì)：專業(yè)（必修）課授課對象：測控技術(shù)與儀器、電子信息工程、機(jī)電一體化、電氣工程及其自動(dòng)化等專業(yè)的本科生高等院校培養(yǎng)應(yīng)用型人才電子技術(shù)類課程系列規(guī)劃教材

檢測技術(shù)與應(yīng)用

曹才開張丹祖國建郭瑞平編著中南大學(xué)出版社采用教材：課程考核：平時(shí)成績30%；實(shí)驗(yàn)成績20%；考試成績50%?？倢W(xué)時(shí):40學(xué)時(shí)，理論:32學(xué)時(shí),實(shí)驗(yàn):8學(xué)時(shí)第1周第1章.檢測技術(shù)基本知識(shí)；第2章.測量誤差理論基礎(chǔ)第2周第3章.測試系統(tǒng)的基本電路；第4章.溫度與濕度測量第3周第4章.溫度與濕度測量；第5章位移與位置測量第4周第5章位移與位置測量；第6章速度與加速度測量第5周第6章速度與加速度測量；第7章力與壓力測量；實(shí)驗(yàn)一、熱電式傳感器-熱電偶的實(shí)驗(yàn)第6周第7章力與壓力測量；第8章.氣體與煙霧測量；實(shí)驗(yàn)二、霍爾式傳感器的實(shí)驗(yàn)第7周第9章.物體探傷測量；第10章電量測量；實(shí)驗(yàn)三、壓電加速度傳感器的實(shí)驗(yàn)第8周第11章.光電測控電路；第12章.室內(nèi)音質(zhì)的測量技術(shù)；實(shí)驗(yàn)四、應(yīng)變式傳感器的實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)裝置自制非晶合金磁敏傳感器電阻式遠(yuǎn)傳壓力表感應(yīng)式流量表稱重傳感器CCD傳感器質(zhì)子旋進(jìn)式磁敏傳感器壓阻式液位傳感器光敏傳感器溫度傳感器風(fēng)力參數(shù)傳感器地震檢波器反射式光敏傳感器磁、氣、力敏傳感器超聲傳感器基礎(chǔ)知識(shí)物理量物理現(xiàn)象測量技術(shù)傳感器原理檢測技術(shù)測試系統(tǒng)基本電路測量誤差理論溫度與濕度測量位移與位置測量速度與加速度測量力與壓力的測量氣體與煙霧測量物體探傷測量電量測量光電測控電路室內(nèi)音質(zhì)的測量課程主要內(nèi)容傳感器的工作原理、結(jié)構(gòu)、主要參數(shù)、檢測電路及其典型應(yīng)用檢測技術(shù)基本知識(shí)[1]傳感器課程http://[2]儀表技術(shù)與傳感器[3]傳感器世界http://[4]中國傳感器http://[5]傳感器技術(shù)[6]21IC中國電子網(wǎng)[7]傳感技術(shù)學(xué)報(bào)網(wǎng)[8]傳感器資訊網(wǎng)http://參考網(wǎng)站電子與通信工程系—張丹檢測技術(shù)與應(yīng)用第1章檢測技術(shù)基本知識(shí)1.1檢測技術(shù)概述作用：通過適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)方法與必需的信號分析及數(shù)據(jù)處理，由測得的信號求取與研究對像有關(guān)信息量值的過程，最后將其結(jié)果進(jìn)行顯示和輸出。任務(wù)：

對產(chǎn)品的質(zhì)量進(jìn)行檢定，確保達(dá)到預(yù)定的規(guī)格；對生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)視或控制，保證正常運(yùn)行；為工程設(shè)計(jì)提供大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；在科研中，測試工作也都占有很重要的地位1、檢測技術(shù)的作用和任務(wù)電子與通信工程系—張丹檢測技術(shù)與應(yīng)用廣義：測試技術(shù)涉及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、模型理論、傳感器、信號處理、誤差理論、控制工程和參數(shù)估計(jì)等內(nèi)容。狹義：測試技術(shù)則是指在一定激勵(lì)方式下，信號的檢測、變換、顯示、記錄或直接以電量輸出數(shù)據(jù)等內(nèi)容。

我們是在狹義的范圍內(nèi)來學(xué)習(xí)檢測技術(shù)中的一些基礎(chǔ)知識(shí)，包括基本理論、基本物理量測試技能兩個(gè)方面。2、檢測技術(shù)發(fā)展的主要標(biāo)志：傳感器向著精度高、測量范圍大而體積小的方向發(fā)展；電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展使檢測技術(shù)發(fā)生了根本變化；檢測技術(shù)已經(jīng)成為自動(dòng)控制中一個(gè)重要的組成部分；隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，檢測技術(shù)應(yīng)用的領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。3、檢測技術(shù)的發(fā)展趨勢：(1)

集成儀器、測試系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)；(2)測試軟件、人工智能檢測技術(shù)。電子與通信工程系—張丹檢測技術(shù)與應(yīng)用4、傳感器的發(fā)展動(dòng)態(tài)：

傳感器分類：

(1)按被測物理量分類①機(jī)械量：力參量、質(zhì)量、力、扭矩、速度、加速度、應(yīng)力、…；②熱工量：溫度、熱量、熱流、壓力(差)、流速、流量、液位、物位、…；③物性參量：密度、濃度、粘度、酸堿度；④光學(xué)量：光強(qiáng)、光通量、輻射能量、…；⑤化學(xué)量：氣體的成分、液體的成份、…；(2)按傳感器輸出量變換原理分類①電參數(shù)型傳感器(電阻、電感、電容、互感)②電量型傳感器(電壓、電流、電荷)等(3)按能量傳遞方式分類

①能量轉(zhuǎn)換型熱電偶、光電池、壓電式、光電式、磁電式、霍爾式等②能量控制型電阻式、電感式、電容式等電子與通信工程系—張丹檢測技術(shù)與應(yīng)用常用傳感器的分類：傳感器技術(shù)發(fā)展的主流方向：集成化、微型化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化傳感器的應(yīng)用:汽車行業(yè)、生產(chǎn)自動(dòng)控制、日常生活等等電子與通信工程系—張丹檢測技術(shù)與應(yīng)用1.2信號的基本知識(shí)1、信號其及基本運(yùn)算：

信號是信息的實(shí)際載運(yùn)者，只有通過處理分析后獲得的信息才有意義。信息是對信號經(jīng)過分析處理后的有用部分，它表征被測對像運(yùn)動(dòng)與狀態(tài)的某種特征與屬性。定義：常用連續(xù)時(shí)間信號：(1)單位階躍信號(2)單位沖激信號

(3)正弦信號

(4)指數(shù)信號

(5)斜變信號

(6)門信號

連續(xù)時(shí)間信號的基本運(yùn)算：

（1）信號的加減乘除（2）信號的時(shí)移（3）信號的反褶（4）信號的尺度變換（5）信號的微分與積分電子與通信工程系—張丹檢測技術(shù)與應(yīng)用離散時(shí)間信號的基本運(yùn)算：

(1)

序列相加(2)序列相乘(3)序列反褶與位移(4)尺度變換連續(xù)時(shí)間信號變換與頻譜：

傅里葉變換拉普拉斯變換連續(xù)時(shí)間信號的采樣：

采樣定理

常用離散時(shí)間信號：

(1)單位脈沖信號(2)單位階躍序列電子與通信工程系—張丹檢測技術(shù)與應(yīng)用1.3測試系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)與類型定義：

“測試系統(tǒng)”是指由眾多環(huán)節(jié)組成的對被測物理量進(jìn)行檢測、調(diào)理、變換、處理、顯示和貯存的完整系統(tǒng)。以計(jì)算機(jī)為中心的新型測試系統(tǒng)，采用數(shù)據(jù)采集與傳感器相結(jié)合的方式，能最大限度地完成測試工作的全過程。它既能實(shí)現(xiàn)對信號的檢測，又能對所獲信號進(jìn)行分析處理，求得有用信息。傳統(tǒng)的測試則是由傳感器或某些儀表獲得信號，再由專門的測試系統(tǒng)對信號進(jìn)行分析處理而獲得有限的信息。現(xiàn)代測試系統(tǒng)大致可分為三類：基本型標(biāo)準(zhǔn)接口型閉環(huán)控制型電子與通信工程系—張丹檢測技術(shù)與應(yīng)用1、測試系統(tǒng)的基本型結(jié)構(gòu)：(1)傳感器(2)信號調(diào)理(3)數(shù)據(jù)采集卡（板）(4)計(jì)算機(jī)電子與通信工程系—張丹檢測技術(shù)與應(yīng)用2、測試系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)接口型：

標(biāo)準(zhǔn)通用型也是由模塊（如臺(tái)式儀器或插件板）組合而成，所有模塊的對外接口都按規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。組成系統(tǒng)時(shí)，若模塊是臺(tái)式儀器，用標(biāo)準(zhǔn)的無源電纜將各模塊接插聯(lián)接起來就構(gòu)成系統(tǒng)。若模塊為插件板，只要將各插件板插入標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱即可。組建這類系統(tǒng)非常方便，例如GPIB(GeneralPurposeInterfaceBus)系統(tǒng)、VXI就屬于這類系統(tǒng)，雖然首次投資大，但有利于組建大、中型測量系統(tǒng)。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式可分為專門接口型和標(biāo)準(zhǔn)通用接口型：

專門接口型是將一些具有一定功能的模塊相互連接而成。由于模塊千差萬別，組成系統(tǒng)時(shí)相互間接口十分麻煩，而且模塊是系統(tǒng)不可分割的一部分，不能單獨(dú)使用，缺乏靈活性。電子與通信工程系—張丹檢測技術(shù)與應(yīng)用3、測試系統(tǒng)的閉環(huán)控制型：閉環(huán)控制型是指應(yīng)用于閉環(huán)控制系統(tǒng)中的測試系統(tǒng)：

過程的自動(dòng)控制大體上可歸納為以下三個(gè)環(huán)節(jié)。(1)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集：對過程中的有關(guān)物理量的瞬時(shí)值進(jìn)行采樣。(2)實(shí)時(shí)判斷決策：對采集的表征過程狀態(tài)的物理量進(jìn)行運(yùn)算分析、判斷決策，并按已定的原則決定下一步過程控制的措施。(3)實(shí)時(shí)控制：根據(jù)決策，按照自動(dòng)控制理論實(shí)時(shí)地對各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出控制信號電子與通信工程系—張丹檢測技術(shù)與應(yīng)用1.4測試系統(tǒng)的基本特性動(dòng)態(tài)特性用數(shù)學(xué)來描述有三種形式：時(shí)域中的微分方程、復(fù)頻域中的傳遞函數(shù)和頻域中的頻率特性(也稱為頻率響應(yīng)、頻譜)。測試系統(tǒng)的靜態(tài)特性：是當(dāng)被測對像為恒定信號時(shí)，在這種情況下，測試系統(tǒng)輸入與輸出的關(guān)系。靜態(tài)特性的基本參數(shù)有：零位(點(diǎn))值、靈敏度、線性度、分辨率、滯后度、準(zhǔn)確度、可靠性等。測試系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性：當(dāng)輸入量隨時(shí)間變化時(shí)測試系統(tǒng)輸入與輸出的關(guān)系。是反映其測量動(dòng)態(tài)信號的能力。電子與通信工程系—張丹檢測技術(shù)與應(yīng)用1.5線性系統(tǒng)的性質(zhì)與理想測試系統(tǒng)線性系統(tǒng)的性質(zhì)：線性包含疊加性和齊次性兩個(gè)概念。同時(shí)滿足疊加性和齊次性的系統(tǒng)稱為線性系統(tǒng)，不滿足稱為非線性系統(tǒng)。一個(gè)系統(tǒng)是否為線性系統(tǒng)，還可以直接從其描述方程來判斷。若系統(tǒng)是以線性代數(shù)方程或