李新光Y現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)Chapter onePPT課件

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1、11 光電檢測(cè)技術(shù)光電檢測(cè)技術(shù) 雷玉堂主編，葉聲華主審雷玉堂主編，葉聲華主審 中國(guó)計(jì)量出版社（第二版），中國(guó)計(jì)量出版社（第二版），2009年年6月月(教材教材)2 微弱信號(hào)檢測(cè)高晉占編著，清華大學(xué)出版社，微弱信號(hào)檢測(cè)高晉占編著，清華大學(xué)出版社，年月第版，年第三次印刷年月第版，年第三次印刷（第七章重要參考）。（第七章重要參考）。3 光電測(cè)試技術(shù)光電測(cè)試技術(shù) 浦昭邦浦昭邦 主編主編. 機(jī)械工業(yè)出版社，機(jī)械工業(yè)出版社， 2004年年10月月(重要參考教材重要參考教材)。4 過程檢測(cè)技術(shù)過程檢測(cè)技術(shù) 李新光，張華等編著李新光，張華等編著 機(jī)械工業(yè)出版社，機(jī)械工業(yè)出版社，2004年年10月月5 現(xiàn)代檢測(cè)

2、技術(shù)現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù) 周杏鵬，周杏鵬， 仇國(guó)富仇國(guó)富 等編著等編著 高等教育出版社，高等教育出版社，2004年年7月月6 光電檢測(cè)技術(shù)與應(yīng)用郭培源 付揚(yáng) 編著 北京航空航天大學(xué)出版社。教材與參考教材第1頁(yè)/共61頁(yè)2第一章 檢測(cè)技術(shù)概述一、檢測(cè)的作用與意義二、檢測(cè)的基本概念三、檢測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成四、檢測(cè)方法分類五、檢測(cè)儀表分類 六、有關(guān)誤差的幾個(gè)基本概念七、現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)第2頁(yè)/共61頁(yè)3歷史時(shí)代：歷史時(shí)代：手工化手工化機(jī)械化機(jī)械化自動(dòng)化自動(dòng)化信息化信息化生產(chǎn)方式：生產(chǎn)方式：人與簡(jiǎn)人與簡(jiǎn)單工具單工具動(dòng)力機(jī)動(dòng)力機(jī)與機(jī)械與機(jī)械自動(dòng)測(cè)自動(dòng)測(cè)量控制量控制智能機(jī)智能機(jī)械裝置械裝置第一章 檢測(cè)技術(shù)概述一、檢測(cè)

3、的地位和作用1. 信息化是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然第3頁(yè)/共61頁(yè)4 人與機(jī)器的機(jī)能對(duì)應(yīng)關(guān)系人與機(jī)器的機(jī)能對(duì)應(yīng)關(guān)系：一、檢測(cè)的地位和作用第4頁(yè)/共61頁(yè)5信息流組成信息流組成信息流信息流獲取傳輸處理控制信息獲取是信息流的一環(huán)信息獲取是信息流的一環(huán)一、檢測(cè)的地位和作用2. 信息流是客觀世界的一個(gè)主流第5頁(yè)/共61頁(yè)6 獲取信息獲取信息是儀器科學(xué)的基本任務(wù)是儀器科學(xué)的基本任務(wù) 儀器儀表是信息產(chǎn)業(yè)的儀器儀表是信息產(chǎn)業(yè)的重要組成部分重要組成部分 儀器儀表是信息工業(yè)的儀器儀表是信息工業(yè)的源頭源頭一、檢測(cè)的地位和作用第6頁(yè)/共61頁(yè)7 3 檢測(cè)儀器儀表的作用一、檢測(cè)的地位和作用 工業(yè)生產(chǎn)工業(yè)生產(chǎn) 倍增器倍增器

4、科學(xué)研究科學(xué)研究 先行官先行官 社社 會(huì)會(huì) 物化法官物化法官 軍軍 事事 戰(zhàn)斗力戰(zhàn)斗力第7頁(yè)/共61頁(yè)8一、檢測(cè)的地位和作用 工業(yè)生產(chǎn)倍增器檢測(cè)技術(shù)是帶動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的一個(gè)檢測(cè)技術(shù)是帶動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的一個(gè) 關(guān)鍵領(lǐng)域關(guān)鍵領(lǐng)域在美國(guó)：檢測(cè)技術(shù)占在美國(guó)：檢測(cè)技術(shù)占4%，拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)66%第8頁(yè)/共61頁(yè)9檢測(cè)技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用檢測(cè)技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用一、檢測(cè)的地位和作用在線檢測(cè)：零件尺寸、產(chǎn)品缺陷、裝配定位在線檢測(cè)：零件尺寸、產(chǎn)品缺陷、裝配定位.第9頁(yè)/共61頁(yè)10第10頁(yè)/共61頁(yè)2022-6-41111應(yīng)用舉例：應(yīng)用舉例：五機(jī)架冷連軋機(jī)所用檢測(cè)儀表13測(cè)厚儀； 413測(cè)速

5、儀； 1418輥縫儀； 1920軋制力測(cè)量?jī)x；2125壓力測(cè)量?jī)x； 2629張力測(cè)量?jī)x；30開卷機(jī)； 31卷取機(jī)第11頁(yè)/共61頁(yè)12TRT發(fā)電煤氣清洗減壓閥組脫水器分配器噴吹煤煤粉倉(cāng)干燥煤粉煤場(chǎng)棄渣場(chǎng)水渣沉淀池水渣裝車干渣罐送鋼廠鐵水鑄鐵機(jī)成品庫(kù)鐵水罐返礦槽下篩分槽下稱重料車或皮帶返回?zé)Y(jié)廠雜礦倉(cāng)焦炭倉(cāng)燒結(jié)礦倉(cāng)塊礦倉(cāng)助燃風(fēng)機(jī)燃?xì)饪諝鈸Q熱器熱風(fēng)爐煙氣預(yù)熱器煤氣預(yù)熱器富氧站風(fēng)機(jī)煙囪燒結(jié)廠鐵礦焦炭溶劑制氧廠高爐噴煤渣口出鐵口風(fēng)口重力除塵梅山生產(chǎn)過程煉鐵第12頁(yè)/共61頁(yè)13一、檢測(cè)技術(shù)的作用和地位檢測(cè)技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用離線檢測(cè)：零件參數(shù)、 尺寸與形位公差、 品質(zhì)參數(shù)作 用：現(xiàn)代工程裝備中，

6、檢測(cè)環(huán)節(jié)的成本約占 5070%第13頁(yè)/共61頁(yè)14檢測(cè)技術(shù)在汽車中的應(yīng)用日新月異檢測(cè)技術(shù)在汽車中的應(yīng)用日新月異一、檢測(cè)技術(shù)的作用和地位發(fā)動(dòng)機(jī)：發(fā)動(dòng)機(jī)：向發(fā)動(dòng)機(jī)的電子控制單元（向發(fā)動(dòng)機(jī)的電子控制單元（ECU）提供發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀況信息，）提供發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀況信息， 對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀況進(jìn)行精確控制對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀況進(jìn)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(guān)鍵部件，核心技術(shù)內(nèi)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(dá)二百余只。 底底 盤：盤：控制變速器系統(tǒng)、懸架

7、系統(tǒng)、動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動(dòng)防抱死系統(tǒng)等控制變速器系統(tǒng)、懸架系統(tǒng)、動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動(dòng)防抱死系統(tǒng)等 車速、踏板、加速度、節(jié)氣門、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、水溫、油溫車速、踏板、加速度、節(jié)氣門、發(fā)動(dòng)機(jī)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(fēng)量、日照、加速度、車速、測(cè)距、圖象等溫度、濕度、風(fēng)量、日照、加速度、車速、測(cè)距、圖象等 第14頁(yè)/共61頁(yè)15第15頁(yè)/共61頁(yè)16檢測(cè)技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用與日俱增檢測(cè)技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用與日俱增一、檢測(cè)技術(shù)的作用和地位 家用電器：數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)：自動(dòng)對(duì)焦-紅外測(cè)距傳感器數(shù)字體溫計(jì)：接觸式數(shù)字體

8、溫計(jì)：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(dòng)感應(yīng)燈：亮度檢測(cè)-光敏電阻空調(diào)、冰箱、電飯煲：溫度檢測(cè)-熱敏電阻、熱電偶電話、麥克風(fēng)：話音轉(zhuǎn)換-駐極電容傳感器遙控接收：紅外檢測(cè)-光敏二極管、光敏三極管辦公商務(wù)：可視對(duì)講、可視電話：圖像獲取-面陣CCDCCD掃描儀：文檔掃描-線陣CCDCCD紅外傳輸數(shù)據(jù)：紅外檢測(cè)-光敏二極管、光敏三極管醫(yī)療衛(wèi)生：電子血壓計(jì)：血壓檢測(cè) - - 壓力傳感器血糖測(cè)試儀、膽固醇檢測(cè)儀 - - 離子傳感器第16頁(yè)/共61頁(yè)17一、檢測(cè)技術(shù)的作用和地位 科學(xué)研究的先行官科學(xué)研究的先行官 諾貝爾獎(jiǎng)獲得者諾貝爾獎(jiǎng)獲得者R. R. Ernst說說“現(xiàn)代

9、科學(xué)的進(jìn)現(xiàn)代科學(xué)的進(jìn)步越來(lái)越依靠尖端儀器的發(fā)展步越來(lái)越依靠尖端儀器的發(fā)展” 俄國(guó)化學(xué)家門捷列夫指出俄國(guó)化學(xué)家門捷列夫指出“科學(xué)是從測(cè)量開始科學(xué)是從測(cè)量開始的的” 近近80年來(lái)，與科學(xué)儀器密切相關(guān)的諾貝爾獎(jiǎng)獲得年來(lái)，與科學(xué)儀器密切相關(guān)的諾貝爾獎(jiǎng)獲得者達(dá)者達(dá)38人人第17頁(yè)/共61頁(yè)18一、檢測(cè)技術(shù)的作用和地位 軍事戰(zhàn)斗力軍事戰(zhàn)斗力 1991年海灣戰(zhàn)爭(zhēng)年海灣戰(zhàn)爭(zhēng) 精確制導(dǎo)炸彈和導(dǎo)彈占精確制導(dǎo)炸彈和導(dǎo)彈占8% 2003年伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)年伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng) 90% 1994年美國(guó)防部建立自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)執(zhí)行局年美國(guó)防部建立自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)執(zhí)行局立體作戰(zhàn)立體作戰(zhàn)第18頁(yè)/共61頁(yè)19一、檢測(cè)技術(shù)的作用和地位檢測(cè)技術(shù)在軍事上

10、的應(yīng)用美軍研制的未來(lái)單兵作戰(zhàn)武器美軍研制的未來(lái)單兵作戰(zhàn)武器-OICW 夜視瞄準(zhǔn)機(jī)系統(tǒng)：非冷卻紅外傳感器技術(shù)激光測(cè)距儀：可精確的定位目標(biāo)。在發(fā)射2020毫米高爆彈時(shí)，激光測(cè)距儀可將目標(biāo)的距離信息自動(dòng)傳輸至高爆彈的爆炸引信，以便精確的設(shè)定引爆時(shí)間。第19頁(yè)/共61頁(yè)20美國(guó)國(guó)家導(dǎo)彈防御計(jì)劃美國(guó)國(guó)家導(dǎo)彈防御計(jì)劃-NMD一、檢測(cè)技術(shù)的作用和地位檢測(cè)技術(shù)在國(guó)防領(lǐng)域的應(yīng)用1.地基攔截器2.早期預(yù)警系統(tǒng)3.前沿部署(如雷達(dá)）4.管理與控制系統(tǒng)5. 衛(wèi)星紅外線監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 監(jiān)測(cè)系統(tǒng): 探測(cè)和發(fā)現(xiàn)敵人導(dǎo)彈的發(fā)射并追蹤導(dǎo)彈的飛行軌道； 攔截器：能識(shí)別真假?gòu)楊^，敵友方第20頁(yè)/共61頁(yè)21檢測(cè)技術(shù)在航天領(lǐng)域舉足輕重檢測(cè)

11、技術(shù)在航天領(lǐng)域舉足輕重一、檢測(cè)技術(shù)的作用和地位飛行器測(cè)控飛行器測(cè)控 - 檢測(cè)飛行器姿態(tài)、發(fā)電機(jī)工況，控制與操縱檢測(cè)飛行器姿態(tài)、發(fā)電機(jī)工況，控制與操縱 火箭測(cè)控火箭測(cè)控 - 檢測(cè)火箭狀況、姿態(tài)、軌跡檢測(cè)火箭狀況、姿態(tài)、軌跡 第21頁(yè)/共61頁(yè)22一、檢測(cè)技術(shù)的作用和地位“阿波羅10”：火箭部分-2077個(gè)傳感器飛船部分-1218個(gè)傳感器，檢測(cè)參數(shù)-加速度、溫度、壓力、 振動(dòng)、流量、應(yīng)變、 聲學(xué)、神州飛船：神州飛船：185臺(tái)（套）儀器裝置臺(tái)（套）儀器裝置第22頁(yè)/共61頁(yè)23一、檢測(cè)技術(shù)的作用和地位 “物化法官” 檢查產(chǎn)品質(zhì)量檢查產(chǎn)品質(zhì)量 監(jiān)測(cè)環(huán)境污染監(jiān)測(cè)環(huán)境污染 識(shí)別指紋假鈔識(shí)別指紋假鈔 查服違

12、禁藥物查服違禁藥物 偵破刑事案件偵破刑事案件第23頁(yè)/共61頁(yè)24一、檢測(cè)技術(shù)的作用和地位教學(xué)實(shí)驗(yàn)、氣象預(yù)報(bào)、大地測(cè)教學(xué)實(shí)驗(yàn)、氣象預(yù)報(bào)、大地測(cè)繪、災(zāi)情預(yù)報(bào)、交通指揮、繪、災(zāi)情預(yù)報(bào)、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、海陸空第24頁(yè)/共61頁(yè)25定義定義：被測(cè)信息被測(cè)信息：傳感器、檢測(cè)儀器、檢測(cè)裝置、檢測(cè)系統(tǒng)傳感器、檢測(cè)儀器、檢測(cè)裝置、檢測(cè)系統(tǒng)全部操作全部操作：檢測(cè)過程：檢測(cè)過程：確定被測(cè)對(duì)象的確定被測(cè)對(duì)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二、檢測(cè)的基本概念信號(hào)采集、信號(hào)處理、信號(hào)顯示、信號(hào)輸出物理量（光、電、力、熱、磁、聲、）被測(cè)對(duì)象被測(cè)對(duì)象： 宇宙萬(wàn)

13、物（固液氣體、動(dòng)物、植物、天體 ）檢測(cè)器具：檢測(cè)器具：化學(xué)量（PH、成份）生物量（酶、葡萄糖、） 第25頁(yè)/共61頁(yè)26例：空調(diào)機(jī)測(cè)量控制室溫例：空調(diào)機(jī)測(cè)量控制室溫二、檢測(cè)的基本概念空氣被測(cè)對(duì)象被測(cè)對(duì)象：被測(cè)信息被測(cè)信息：檢測(cè)器具檢測(cè)器具：操作過程操作過程：室內(nèi)空氣溫度溫度傳感器 - 熱電阻、熱電偶 熱敏電阻 電信號(hào) 處理 顯示空調(diào)機(jī)第26頁(yè)/共61頁(yè)27三、檢測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)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(yùn)算器運(yùn)算器 阻

14、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(dǎo)體存儲(chǔ)器半導(dǎo)體存儲(chǔ)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(shí)時(shí)信號(hào)分析儀實(shí)時(shí)信號(hào)分析儀 電子計(jì)算機(jī)電子計(jì)算機(jī) 被測(cè)對(duì)象被測(cè)對(duì)象 傳感器傳感器 中間變換中間變換測(cè)量裝置測(cè)量裝置 顯示及顯示及 記錄裝置記錄裝置 實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理裝置處理裝置 激發(fā)裝置激發(fā)裝置 一般構(gòu)成：一般構(gòu)成：第27頁(yè)/共61頁(yè)28四、檢測(cè)方法分類 1. 直接測(cè)量 （絕對(duì)測(cè)量、相對(duì)測(cè)量） 間接測(cè)量 2. 開環(huán)測(cè)量與閉環(huán)測(cè)量 3. 偏差法、零位法、微差法第28頁(yè)/共61頁(yè)29四、

15、檢測(cè)方法分類 1、直接測(cè)量與間接測(cè)量 直接測(cè)量：直接將直接測(cè)量：直接將被測(cè)量被測(cè)量與與標(biāo)準(zhǔn)量標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較進(jìn)行比較標(biāo)準(zhǔn)量標(biāo)準(zhǔn)量標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量單位（如米尺、光柵尺、標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量單位（如米尺、光柵尺、激光、激光、） 絕對(duì)測(cè)量絕對(duì)測(cè)量定值標(biāo)準(zhǔn)量（如某一固定尺寸）定值標(biāo)準(zhǔn)量（如某一固定尺寸） 相對(duì)測(cè)量相對(duì)測(cè)量第29頁(yè)/共61頁(yè)30四、檢測(cè)方法分類- 絕對(duì)測(cè)量：絕對(duì)測(cè)量：采用儀器、設(shè)備、手段測(cè)量被測(cè)量，直接得到測(cè)量值采用儀器、設(shè)備、手段測(cè)量被測(cè)量，直接得到測(cè)量值測(cè)量結(jié)果：測(cè)量結(jié)果：20.1 mm- 相對(duì)測(cè)量：相對(duì)測(cè)量：將被測(cè)量直接與基準(zhǔn)量比較，得到偏差值將被測(cè)量直接與基準(zhǔn)量比較，得到偏差值特點(diǎn)：特點(diǎn)：簡(jiǎn)單、直觀、

16、明了；簡(jiǎn)單、直觀、明了； 測(cè)量精度不高測(cè)量精度不高基準(zhǔn)量：基準(zhǔn)量：20.00 mm測(cè)量值：測(cè)量值：+0.08 mm結(jié)結(jié) 果：果：20.08 mm特點(diǎn)：特點(diǎn)：精度高；復(fù)雜、成本高、要求高精度高；復(fù)雜、成本高、要求高第30頁(yè)/共61頁(yè)31四、檢測(cè)方法分類 間接測(cè)量間接測(cè)量如測(cè)導(dǎo)線的導(dǎo)電率如測(cè)導(dǎo)線的導(dǎo)電率：測(cè)量與被測(cè)量有一定函數(shù)關(guān)系的參量，被測(cè)量由計(jì)算獲得Rdl24第31頁(yè)/共61頁(yè)32四、檢測(cè)方法分類 2、開環(huán)測(cè)量與閉環(huán)測(cè)量開環(huán)測(cè)量：開環(huán)測(cè)量：反饋測(cè)量：反饋測(cè)量：特點(diǎn)特點(diǎn)：簡(jiǎn)單、直觀、明了；：簡(jiǎn)單、直觀、明了； 測(cè)量精度不高測(cè)量精度不高特點(diǎn)特點(diǎn)：精度高；復(fù)雜、成本高、要求高：精度高；復(fù)雜、成本高、

17、要求高傳感器傳感器輸入量輸入量x輸出量輸出量y傳感器傳感器輸入量輸入量x輸出量輸出量y放大放大反饋傳感器反饋傳感器第32頁(yè)/共61頁(yè)33四、檢測(cè)方法分類 3、偏差法、零位法和微差法偏差法：偏差法：零位法：零位法：利用測(cè)量?jī)x表的指針相對(duì)于刻度的偏差位移直接表示測(cè)量的數(shù)值利用測(cè)量?jī)x表的指針相對(duì)于刻度的偏差位移直接表示測(cè)量的數(shù)值利用指零機(jī)構(gòu)的作用，使用被測(cè)量和已知標(biāo)準(zhǔn)量?jī)烧哌_(dá)到平衡，利用指零機(jī)構(gòu)的作用，使用被測(cè)量和已知標(biāo)準(zhǔn)量?jī)烧哌_(dá)到平衡，根據(jù)指零機(jī)構(gòu)示值為零來(lái)確定被測(cè)量等于標(biāo)準(zhǔn)量值根據(jù)指零機(jī)構(gòu)示值為零來(lái)確定被測(cè)量等于標(biāo)準(zhǔn)量值微差法：微差法：偏差法和零位法的結(jié)合偏差法和零位法的結(jié)合測(cè)量被測(cè)量余數(shù)測(cè)量被

18、測(cè)量余數(shù)被測(cè)量值與標(biāo)準(zhǔn)量大體平衡被測(cè)量值與標(biāo)準(zhǔn)量大體平衡第33頁(yè)/共61頁(yè)34 五五 檢測(cè)儀表分類檢測(cè)儀表分類 隨著科技和生產(chǎn)的迅速發(fā)展，檢測(cè)系統(tǒng)(儀表)的種類不斷增加，對(duì)其分類方法也很多，工程上常用的幾種分類法如下所述。1 1、按被測(cè)參量分類2 、按被測(cè)參量的檢測(cè)轉(zhuǎn)換方法分類3、按使用性質(zhì)分類 常見的被測(cè)參量可分為以下幾類：第34頁(yè)/共61頁(yè)35 1、按被測(cè)參量分類(1)、電工量 電壓、電流、電功率、電阻、電容、頻率、磁場(chǎng)強(qiáng)度、磁通密度等；(2)、熱工量 溫度、熱量、比熱、熱流、熱分布，壓力、壓差、真空度，流量、流速，物位、液位、界面等；(3)、機(jī)械量 位移、形狀，力、應(yīng)力、力矩，重量、質(zhì)量

19、，轉(zhuǎn)速、線速度，振動(dòng)、加速度、噪聲等；(4)、物性和成分量 氣體成分、液體成分、固體成分、酸堿度、鹽度、濃度、粘度、粒度、密度、比重等；(5)、光學(xué)量 光強(qiáng)、光通量、光照度、輻射能量等； (6)、狀態(tài)量 顏色、透明度、磨損量、裂紋、缺陷、泄漏、表面質(zhì)量等。第35頁(yè)/共61頁(yè)36 嚴(yán)格地說，狀態(tài)量范圍更廣，但是有些狀態(tài)量由于習(xí)慣已分別歸入熱工量、機(jī)械量、成分量中，因此，在這里不再重復(fù)列出。第36頁(yè)/共61頁(yè)37 2 、按被測(cè)參量的檢測(cè)轉(zhuǎn)換方法分類被測(cè)參量通常是非電物理或化學(xué)成分量，通常需用某種傳感器把被測(cè)參量轉(zhuǎn)換成電量，以便于作后續(xù)處理。被測(cè)量轉(zhuǎn)換成電量的方法很多，最主要的有下列幾類提供:(1)

20、、電磁轉(zhuǎn)換 電阻式、應(yīng)變式、壓阻式、熱阻式、電感式、互感式(差動(dòng)變壓器)、電容式、阻抗式(電渦流式)、磁電式、熱電式、壓電式、霍爾式、振頻式、感應(yīng)同步器、磁柵；(2)、光電轉(zhuǎn)換 光電式、激光式、紅外式、光柵、光導(dǎo)纖維式；(3)、其它能/電轉(zhuǎn)換 聲/電轉(zhuǎn)換（超聲波式）、輻射能/電轉(zhuǎn)換（X射線式、射線式、r射線式）、化學(xué)能/電轉(zhuǎn)換（各種電化學(xué)轉(zhuǎn)換）。第37頁(yè)/共61頁(yè)383 3、按使用性質(zhì)分類 檢測(cè)儀表按使用性質(zhì)通?？煞譃闃?biāo)準(zhǔn)表、實(shí)驗(yàn)室表和工業(yè)用表等三種?！皹?biāo)準(zhǔn)表標(biāo)準(zhǔn)表”顧名思義是各級(jí)計(jì)量部門專門用于精確計(jì)量、校準(zhǔn)送檢樣品和樣機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)儀表。標(biāo)準(zhǔn)表必須高于被測(cè)樣品、樣機(jī)所標(biāo)稱的精度等級(jí)；而其本身又根

21、據(jù)量值傳遞的規(guī)定，必須經(jīng)過更高一級(jí)法定計(jì)量部門的定期檢定、校準(zhǔn)，由更高精度等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)表檢定之，并出具該標(biāo)準(zhǔn)表重新核定的合格證書，方可依法使用。第38頁(yè)/共61頁(yè)39 “實(shí)驗(yàn)室表實(shí)驗(yàn)室表”，多用于各類實(shí)驗(yàn)室中，它的使用環(huán)境條件較好，故往往無(wú)特殊的防水、防塵措施。對(duì)于溫度、相對(duì)濕度、機(jī)械振動(dòng)等的允許范圍也較小。這類檢測(cè)儀表與系統(tǒng)的精度等級(jí)雖較工業(yè)用表為高，但使用條件要求較嚴(yán)，只適于實(shí)驗(yàn)室條件下讀數(shù)、不適于遠(yuǎn)距離觀察及遠(yuǎn)傳信號(hào)等。 “工業(yè)用表”是長(zhǎng)期安裝使用于實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)上的檢測(cè)儀表與檢測(cè)系統(tǒng)。這類儀表與系統(tǒng)為數(shù)最多，根據(jù)安裝地點(diǎn)的不同，又有現(xiàn)場(chǎng)安裝及控制室安裝之分。前者應(yīng)有可靠的防護(hù)，第39頁(yè)

22、/共61頁(yè)40能抵御惡劣的環(huán)境條件，其顯示也應(yīng)醒目。工業(yè)用表的精度一般不很高，但要求能長(zhǎng)期連續(xù)工作，并具有足夠的可靠性。在某些場(chǎng)合下使用。還必須保證不因儀表引起事故，如在易燃、易爆環(huán)境條件下使用時(shí)，各種檢測(cè)儀表都應(yīng)有很好的防爆性能。 此外，按檢測(cè)系統(tǒng)的顯示方式可分為指示式(主要是指針式)顯示，數(shù)字式顯示，屏幕式顯示等幾類。其余還有分成模擬式、數(shù)字式、智能型(以CPU為核心，具有常規(guī)數(shù)字系統(tǒng)所沒有的性能)等等。第40頁(yè)/共61頁(yè)41六、有關(guān)誤差的幾個(gè)基本概念 儀表指示裝置所顯示的被測(cè)值稱為示值，它是被測(cè)真值的反應(yīng)。 實(shí)際中常將用適當(dāng)精度的儀表測(cè)出的或者用特定的方法確定的約定真值代替真實(shí)。 例如：

23、用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量機(jī)構(gòu)標(biāo)定過的標(biāo)準(zhǔn)儀表進(jìn)行測(cè)量，其測(cè)量值既可作為約定真值。第41頁(yè)/共61頁(yè)42絕對(duì)誤差 示值與公認(rèn)的約定真值之差成為絕對(duì)誤差絕對(duì)誤差 = 示值 約定真值 絕對(duì)誤差簡(jiǎn)稱為誤差。 誤差為正時(shí)，示值偏大，反之偏小。第42頁(yè)/共61頁(yè)43相對(duì)誤差和引用誤差 絕對(duì)誤差與約定真值之比成為相對(duì)誤差。 相對(duì)誤差 = 如果用量程取代約定真值，得到引用誤差。 引用誤差 =%100約定真值絕對(duì)誤差%100量程絕對(duì)誤差第43頁(yè)/共61頁(yè)44最大引用誤差 考慮整個(gè)量程范圍內(nèi)的最大絕對(duì)誤差與量程的比值，則得到最大引用誤差。最大引用誤差 = 最大引用誤差與儀表的具體示值無(wú)關(guān)，可以更好地說明儀表測(cè)量的準(zhǔn)確程度。

24、它是儀表基本誤差的主要形式，是儀表的主要性能指標(biāo)之一。%100量程差量程范圍內(nèi)最大絕對(duì)誤第44頁(yè)/共61頁(yè)45允許誤差 儀表出廠時(shí)要規(guī)定引用誤差的允許值，稱為允許誤差。 如將允許誤差記為Q，最大引用誤差記為Qmax，那么Q和Qmax在大小上應(yīng)該滿足什么關(guān)系?Qmax Q第45頁(yè)/共61頁(yè)46基本誤差和附加誤差 任何測(cè)量都是與環(huán)境條件相關(guān)的，這些條件包括環(huán)境溫度、相對(duì)濕度、電源電壓和安裝方式等多方面的因素。 儀表嚴(yán)格按照規(guī)定的環(huán)境條件（即參比工作條件）工作時(shí)，此時(shí)獲得的誤差稱為基本誤差；如果在非參比工作條件進(jìn)行測(cè)量，還會(huì)產(chǎn)生額外的誤差成為附加誤差。 誤差=基本誤差+附加誤差第46頁(yè)/共61頁(yè)47

25、七、現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)不斷拓展測(cè)量范圍和精度重視非接觸式檢測(cè)技術(shù)不斷向智能化、微型化、網(wǎng)路化方向發(fā)展軟測(cè)量技術(shù)第47頁(yè)/共61頁(yè)48 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)檢測(cè)儀器和檢測(cè)系統(tǒng)的性能要求，尤其是精度、測(cè)量范圍、可靠性指標(biāo)要求愈來(lái)愈高。以溫度為例，為滿足某些科研實(shí)驗(yàn)的需求，不僅要求研制測(cè)溫下限接近絕不僅要求研制測(cè)溫下限接近絕對(duì)零度對(duì)零度-273.15、且測(cè)溫范圍盡可能達(dá)到15 K(約-258)的高精度超低溫檢測(cè)儀表；同時(shí)，某某些場(chǎng)合需連續(xù)測(cè)量液態(tài)金屬的溫度或長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)些場(chǎng)合需連續(xù)測(cè)量液態(tài)金屬的溫度或長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)測(cè)量測(cè)量25003000的高溫介質(zhì)溫度。的高溫介質(zhì)溫度。目前雖然已能研制和生產(chǎn)最高上限超

26、過2800的熱電偶，但測(cè)溫范圍一旦超過2500，其準(zhǔn)確度將下降，而且極易氧化從而嚴(yán)重影響其使用壽命與可靠性；因 此 ， 尋 找 能 長(zhǎng) 時(shí) 間 連 續(xù) 準(zhǔn) 確 檢 測(cè) 上 限 超 過2000被測(cè)介質(zhì)溫度的新方法、1 1、不斷拓展測(cè)量范圍，努力提高檢測(cè)精度和可靠性第48頁(yè)/共61頁(yè)49 新材料和研制（尤其是適合低成本大批量生產(chǎn)）出相應(yīng)的測(cè)溫傳感器是各國(guó)科技工作者的許多年來(lái)一直努力試圖解決的課題。目前，非接觸式輻射型目前，非接觸式輻射型溫度檢測(cè)儀表測(cè)溫上限原理上最高可達(dá)溫度檢測(cè)儀表測(cè)溫上限原理上最高可達(dá)100000以上，但與聚核反應(yīng)優(yōu)化控制理想溫度相比還相差以上，但與聚核反應(yīng)優(yōu)化控制理想溫度相比還

27、相差3個(gè)數(shù)量級(jí)，個(gè)數(shù)量級(jí)，這就說明超高溫檢測(cè)的需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于當(dāng)前溫度檢測(cè)所能達(dá)到的技術(shù)水平。僅在十余年前，如果在長(zhǎng)度、位移檢測(cè)中僅存在幾絲（米）的測(cè)量誤差，則一定會(huì)被大家認(rèn)為這是高精度測(cè)量；但隨著近幾年許多國(guó)家大力開展微機(jī)電系統(tǒng)、超精細(xì)加工等高技術(shù)研究，“微米（米）、納米（米）技術(shù)微米（米）、納米（米）技術(shù)”很快成了人們熟知的詞匯，這就意味著科技的發(fā)展很快成了人們熟知的詞匯，這就意味著科技的發(fā)展迫切需要有達(dá)到納米級(jí)、甚至更高精度檢測(cè)技術(shù)和迫切需要有達(dá)到納米級(jí)、甚至更高精度檢測(cè)技術(shù)和檢測(cè)系統(tǒng)。檢測(cè)系統(tǒng)。 第49頁(yè)/共61頁(yè)50 目前，除了超高溫、超低溫度檢測(cè)仍有待突破外，諸如混相流量檢測(cè)、目前，除

28、了超高溫、超低溫度檢測(cè)仍有待突破外，諸如混相流量檢測(cè)、脈動(dòng)流量檢測(cè)，微差壓脈動(dòng)流量檢測(cè)，微差壓(幾十個(gè)帕幾十個(gè)帕)、超高壓檢測(cè)，高溫高壓下物質(zhì)成分檢測(cè)，、超高壓檢測(cè)，高溫高壓下物質(zhì)成分檢測(cè)，分子量檢測(cè)，高精度分子量檢測(cè)，高精度(0.02以上以上)、大噸位重量檢測(cè)等都是需要盡早攻克、大噸位重量檢測(cè)等都是需要盡早攻克的檢測(cè)課題。的檢測(cè)課題。 第50頁(yè)/共61頁(yè)51 各行各業(yè)隨著自動(dòng)化程度不斷提高，其高效率的生產(chǎn)更依賴于各種檢測(cè)、控制設(shè)備的安全可靠。努力研制在復(fù)雜和惡劣測(cè)量環(huán)境下能滿足用戶所需精度要求且努力研制在復(fù)雜和惡劣測(cè)量環(huán)境下能滿足用戶所需精度要求且能長(zhǎng)期穩(wěn)定工作的各種高可靠性檢測(cè)儀器和檢測(cè)系

29、統(tǒng)將是檢測(cè)技術(shù)的一個(gè)長(zhǎng)期方向。能長(zhǎng)期穩(wěn)定工作的各種高可靠性檢測(cè)儀器和檢測(cè)系統(tǒng)將是檢測(cè)技術(shù)的一個(gè)長(zhǎng)期方向。對(duì)于航天、航空和武備系統(tǒng)等特殊用途的檢測(cè)儀器的可靠性要求更高。例如，在衛(wèi)星上安裝的檢測(cè)儀器，不僅要求體積小、重量輕，而且既要能耐高溫，又要能在極低溫和強(qiáng)輻射的環(huán)境下長(zhǎng)期穩(wěn)定工作，因此，所有檢測(cè)儀器都應(yīng)有極高的可靠性和盡可能長(zhǎng)的使用壽命。 第51頁(yè)/共61頁(yè)52 鑒于傳感器與信號(hào)調(diào)理電路分開，微弱的傳感器信號(hào)在通過電纜傳輸?shù)倪^程中容易受到各種電磁干擾信號(hào)的影響；以及各種傳感器輸出信號(hào)形式眾多，而使檢測(cè)儀器與傳感器的接口電路無(wú)法統(tǒng)一和標(biāo)準(zhǔn)化，實(shí)施起來(lái)頗為不便。隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)

30、展，采用貼片封裝方式、體積大大縮小的通用和專用集成電路愈來(lái)愈普遍；因此，目前已有不少已有不少傳感器實(shí)現(xiàn)了敏感元件與信號(hào)調(diào)理電路的集成傳感器實(shí)現(xiàn)了敏感元件與信號(hào)調(diào)理電路的集成和一體化，對(duì)外直接和一體化，對(duì)外直接輸出標(biāo)準(zhǔn)的輸出標(biāo)準(zhǔn)的420 mA電流信號(hào)；成為名符電流信號(hào)；成為名符其實(shí)的變送器。其實(shí)的變送器。2 2、傳感器逐漸向集成化、組合式、數(shù)字化方向發(fā)展第52頁(yè)/共61頁(yè)53這對(duì)檢測(cè)儀器整機(jī)研發(fā)與系統(tǒng)集成提供了很大的方便，從而亦使得這類傳感器身價(jià)倍增。其次，一些廠商把兩種或兩種以上的敏感元件集成于一體，而成為可實(shí)現(xiàn)多種功能新型組合式傳感器。例如，將熱敏元件和濕敏元件將熱敏元件和濕敏元件和信號(hào)調(diào)理

31、電路集成在一起，一個(gè)傳感器可同時(shí)完成溫度和濕度的測(cè)量。和信號(hào)調(diào)理電路集成在一起，一個(gè)傳感器可同時(shí)完成溫度和濕度的測(cè)量。 第53頁(yè)/共61頁(yè)54 此外，還有廠商把敏感元件與信號(hào)調(diào)理電路、信號(hào)處理電路統(tǒng)一設(shè)計(jì)并集成化，成為能直接輸出數(shù)字信號(hào)的新型傳感器。例如，美國(guó)DALLAS公司推出的數(shù)字溫度傳感器DS18B20，可測(cè)溫度范圍為-55+150、精度0.5，封裝和形狀與普通小功率三極管十分相似，采用獨(dú)特的一線制數(shù)字信號(hào)輸出。第54頁(yè)/共61頁(yè)55 在檢測(cè)過程中，把傳感器置于被測(cè)對(duì)象上，敏感被測(cè)參量的變化，這種接觸式檢測(cè)方法通常比較直接、可靠，測(cè)量精度較高；但在某些情況但在某些情況下，因傳感器加入會(huì)對(duì)

32、被測(cè)對(duì)象的工作狀態(tài)產(chǎn)生下，因傳感器加入會(huì)對(duì)被測(cè)對(duì)象的工作狀態(tài)產(chǎn)生干擾，而影響測(cè)量的精度。干擾，而影響測(cè)量的精度。而在有些被測(cè)對(duì)象上，根本不不允許或不可能安裝傳感器，例如測(cè)量高例如測(cè)量高速旋轉(zhuǎn)軸的振動(dòng)、轉(zhuǎn)矩等。速旋轉(zhuǎn)軸的振動(dòng)、轉(zhuǎn)矩等。因此，各種可行的非接觸式檢測(cè)技術(shù)的研究愈來(lái)愈受到重視，目前已商品化的光電式傳感器、電渦流式傳感器、超聲波檢測(cè)儀表、核輻射檢測(cè)儀表等正是在這些背景下不斷發(fā)展起來(lái)的。3 3、重視非接觸式檢測(cè)技術(shù)研究第55頁(yè)/共61頁(yè)56今后不僅需要繼續(xù)改進(jìn)和克服非接觸式（傳感器）檢測(cè)儀器易受外界干擾及絕對(duì)精度較低等問題，而且相信對(duì)一些難以采用接觸式檢測(cè)、或無(wú)法采用接觸方式進(jìn)行檢測(cè)，尤其

33、是那些具有重大軍事、經(jīng)濟(jì)或其它應(yīng)用價(jià)值的非接觸檢測(cè)技術(shù)課題的研究投入會(huì)不斷增加，非接觸檢測(cè)技術(shù)的研究、發(fā)展和應(yīng)用步伐都將明顯加快。 第56頁(yè)/共61頁(yè)57 近十年來(lái)，由于包括微處理器、單片機(jī)在內(nèi)的大規(guī)模集成電路的成本和價(jià)格不斷降低，功能和集成度不斷提高，使得許許多多以單片機(jī)、微處理器或微型計(jì)算機(jī)為核心的現(xiàn)代檢測(cè)儀器（系統(tǒng)）實(shí)現(xiàn)了智能化，這些現(xiàn)代檢測(cè)儀器通常具有系統(tǒng)故障自測(cè)、自診斷、自調(diào)零、自校準(zhǔn)、自選量程、自動(dòng)測(cè)試和自動(dòng)分選功能、自校正功能、強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)功能、遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)通信和輸入、輸出功能，可配置各種數(shù)字通訊接口，傳遞檢測(cè)數(shù)據(jù)和各種操作4 4、檢測(cè)系統(tǒng)智能化第57頁(yè)/共61頁(yè)58 命令等，可方便地接入不同規(guī)模的自動(dòng)檢測(cè)、控制與管理信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。與傳統(tǒng)檢測(cè)系統(tǒng)相比智能化的現(xiàn)代檢系統(tǒng)具有更高的精度和性能/價(jià)格比。 正是由于智能化檢測(cè)儀器、檢測(cè)系統(tǒng)具有上述優(yōu)點(diǎn)，所以其市場(chǎng)占有率多年來(lái)一直維持強(qiáng)勁的上升趨勢(shì)。第58頁(yè)/共61頁(yè)59第59頁(yè)/共61頁(yè)60第60頁(yè)/共61頁(yè)61感謝您的觀看。第61頁(yè)/共61頁(yè)