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文檔簡(jiǎn)介

第一章檢測(cè)技術(shù)概述一、檢測(cè)的根本概念1、檢測(cè)與測(cè)量:測(cè)量:以確定被測(cè)對(duì)象的屬性和量值為目的的全部操作檢測(cè)技術(shù):檢測(cè)過程:測(cè)量+信號(hào)檢出〔極為重要〕信息提取、信號(hào)轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)與傳輸、顯示記錄、分析處理檢測(cè)技術(shù):檢測(cè)方法、檢測(cè)結(jié)構(gòu)、檢測(cè)信號(hào)處理2、檢測(cè)的分類被測(cè)量值的物理屬性:電量、非電量檢測(cè)原理〔物理的、化學(xué)的、生物學(xué)的〕:檢測(cè)方法:主動(dòng)和被動(dòng)、直接與間接、接觸式與非接觸式、動(dòng)態(tài)和靜態(tài)電磁法、光學(xué)法、微波法、超聲法、核輻射法、電化學(xué)分析、色譜分析、質(zhì)譜分析等檢測(cè)是意義更為廣泛的測(cè)量---綜合性技術(shù)13、測(cè)量單位被測(cè)量基準(zhǔn)量防止混亂----國(guó)際單位制〔SI〕:長(zhǎng)度質(zhì)量時(shí)間電流熱力學(xué)溫度物質(zhì)的量光量實(shí)物單位----千克標(biāo)準(zhǔn)原器米----光在真空中1s時(shí)間內(nèi)傳播距離的1/299792485能量〔J〕=力距離大得多/小得多----詞頭:mm、m、nm〔10-9m〕;kHz、MHz〔106Hz〕、GHz〔109Hz〕單位測(cè)量:比較SI根本單位:倍數(shù)〔結(jié)果〕SI

組合單位:七個(gè)物理量單位---相互獨(dú)立由根本單位導(dǎo)出=質(zhì)量

加速度

距離J=kg〔m/s2〕m=m2·kg/s2能量---焦〔耳〕:長(zhǎng)度、質(zhì)量、時(shí)間〔m〕〔kg〕〔s〕〔A〕〔K〕〔mol〕〔cd〕〔科學(xué)家〕21、產(chǎn)品檢驗(yàn)和質(zhì)量控制的重要手段二、檢測(cè)技術(shù)的作用與意義被動(dòng)檢測(cè)主動(dòng)檢測(cè)〔在線檢測(cè)〕質(zhì)量控制領(lǐng)域2、在大型設(shè)備平安經(jīng)濟(jì)運(yùn)行監(jiān)測(cè)中得到廣泛應(yīng)用故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)保證設(shè)備和人員平安提高經(jīng)濟(jì)效益3、自動(dòng)化系統(tǒng)中不可缺少的組成局部生產(chǎn)過程:“物流”“信息流”控制管理數(shù)量狀態(tài)趨向檢測(cè)獲取信息分析判斷自動(dòng)控制自動(dòng)化:信息獲取、信息轉(zhuǎn)換、信息處理、信息傳送、信息執(zhí)行4、檢測(cè)技術(shù)的完善和開展推動(dòng)著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步檢測(cè)手段水平?jīng)Q定科學(xué)研究的深度和廣度理論研究成果離不開必要的檢測(cè)手段3三、檢測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成信息獲取轉(zhuǎn)換顯示和處理〔信號(hào)檢出局部〕〔信號(hào)變換局部〕〔分析處理局部、通信接口及總線〕41、信號(hào)檢出局部傳感器〔Sensor〕----檢出功能的器件信號(hào)提取〔被測(cè)量〕、傳輸〔信號(hào)變換局部〕特點(diǎn):1〕輸出量為電壓、電流、頻率2〕輸出的電信號(hào)一般較微弱:電壓----毫伏級(jí)、微伏級(jí);電流----毫安級(jí)、納安級(jí)3〕輸出信號(hào)與噪聲混雜在一起----傳感器內(nèi)部噪聲傳感器的信噪比小、輸出信號(hào)弱----信號(hào)淹沒在噪聲中4〕傳感器的輸出特性呈線性或非線性選擇:測(cè)量精度要求、被測(cè)量變化范圍、被測(cè)對(duì)象所處的環(huán)境條件以及對(duì)傳感器體積和整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)的本錢等的限制電阻、電容、電感兩種:數(shù)字量、模擬量5〕外界環(huán)境的變化會(huì)影響傳感器的輸出特性檢測(cè)系統(tǒng)中形式最多樣、與被測(cè)對(duì)象關(guān)聯(lián)最密切的局部52、信號(hào)變換局部檢出信號(hào)適合于分析和處理的信號(hào)信號(hào)調(diào)理電路阻抗變換----輸出阻抗很高時(shí);電壓/電流〔V/A〕轉(zhuǎn)換----需要電流輸出時(shí);目的:4〕簡(jiǎn)化后續(xù)系統(tǒng)的組成2〕消除或抑制傳感器輸出量中的無(wú)用信號(hào)3〕提高測(cè)量、分析的準(zhǔn)確度信號(hào)放大----輸出信號(hào)微弱時(shí);噪聲抑制----信號(hào)淹沒在噪聲中;模擬/數(shù)字〔A/D〕轉(zhuǎn)換----需要輸出數(shù)字信號(hào)時(shí)1〕對(duì)傳感器的輸出量變換成易于處理或放大的量63、分析處理局部功能:管理不同系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)、狀態(tài)和控制信息的傳輸和交換不斷注入新內(nèi)容----檢測(cè)系統(tǒng)的研究中心通用標(biāo)準(zhǔn)接口---不同的系統(tǒng)尤其是不同廠家的產(chǎn)品能夠互聯(lián)4、通信接口與總線局部計(jì)算機(jī)系統(tǒng)----強(qiáng)大問題分析能力、復(fù)雜系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制自動(dòng)化、智能化USB、IEEE-488、RS-232〔串行〕、并行總線:傳送數(shù)字信號(hào)的公共通道----信號(hào)線的集合RS-232C、VXI、Centronics〔并行〕〔硬件系統(tǒng)〕〔標(biāo)準(zhǔn)、結(jié)構(gòu)形式〕接口---分系統(tǒng)和上位機(jī)之間/分系統(tǒng)之間交換信息7四、檢測(cè)方法選擇:被測(cè)量的性質(zhì)、特點(diǎn)和測(cè)量任務(wù)要求分類:〔1〕按測(cè)量手續(xù):直接測(cè)量、間接測(cè)量〔2〕按測(cè)量值的獲得方式:偏移法測(cè)量、零位法測(cè)量、差分式測(cè)量〔3〕按傳感器與被測(cè)對(duì)象是否直接接觸:接觸式測(cè)量、非接觸式測(cè)量〔4〕根據(jù)對(duì)象變化的特點(diǎn):靜態(tài)測(cè)量、動(dòng)態(tài)測(cè)量1、直接測(cè)量與間接測(cè)量直接測(cè)量----與同類基準(zhǔn)進(jìn)行簡(jiǎn)單的比較以得到被測(cè)量線紋尺----物體尺寸、天平----物體重量間接測(cè)量----被測(cè)量無(wú)法或不易進(jìn)行直接測(cè)量自變量目標(biāo)變量負(fù)載電阻功率=電壓

電流(關(guān)系)〔直接測(cè)量〕82、偏移法與零位法測(cè)量1〕偏移法---完全從被測(cè)量中獲得信號(hào)轉(zhuǎn)換所需能量例:彈簧秤2〕零位法---不從信號(hào)源獲得能量作用:測(cè)量原理線性化、提高靈敏度結(jié)構(gòu):對(duì)稱結(jié)構(gòu)的兩個(gè)傳感器,被測(cè)量反對(duì)稱作用在兩個(gè)傳感器上〔常見檢測(cè)結(jié)構(gòu)形式〕高精度測(cè)量例:天平稱量物體測(cè)量誤差3、差分式測(cè)量消除干擾的影響294、隨動(dòng)跟蹤測(cè)量---基于零位法的測(cè)量例:高精度電子秤、伺服加速度計(jì)、高精度壓力傳感器自學(xué)習(xí)能力---神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模擬某種非線性映射---智能化檢測(cè)的標(biāo)志之一高精度測(cè)量5、主動(dòng)探索與信息反響型檢測(cè)自適應(yīng)能力改變傳感器的工作溫度傳感器的靈敏度被測(cè)對(duì)象傳感器信息處理檢測(cè)結(jié)果通過學(xué)習(xí)不斷調(diào)整連接強(qiáng)度問題最優(yōu)解調(diào)整對(duì)象的位置、姿態(tài)使檢測(cè)結(jié)果具有確定性信號(hào)特征辨析10五、檢測(cè)技術(shù)的開展趨勢(shì)檢測(cè)技術(shù)重要手段相關(guān)學(xué)科:物理、化學(xué)、數(shù)學(xué)、生物學(xué)、材料科學(xué)等等新的檢測(cè)理論、方法和技術(shù)手段1、傳感器水平的提高光纖傳感器、液晶傳感器、壓敏傳感器〔以高分子有機(jī)材料為敏感元件〕化學(xué)傳感器、微生物傳感器、仿生傳感器〔代替視覺、嗅覺、味覺和聽覺〕以及檢測(cè)超高溫、超高壓、超低溫和超高真空等極端參數(shù)的新型傳感器1)新原理、新材料、新工藝新功能傳感器2)新領(lǐng)域、新需求新型傳感器科學(xué)研究形成推動(dòng)實(shí)驗(yàn)研究和發(fā)展113〕傳感器向著高精度小型化和集成化方向開展微電子技術(shù)---多個(gè)同類型傳感器集成在一個(gè)芯片或陣列上②一體化:將傳感器和后續(xù)的處理電路集成一體③微型化:微米/納米技術(shù)、MEMS技術(shù)體積微小、重量輕微特點(diǎn):點(diǎn)測(cè)量平面/空間測(cè)量例:電荷耦合器件〔CCD〕----光敏元陣列數(shù)碼相機(jī)多功能傳感----不同功能的傳感器集成化①集成化:特點(diǎn):一個(gè)傳感器可以同時(shí)測(cè)

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