仪表检测概要课件

仪表与检测技术李军主编.《检测技术及仪表》（第二版）.北京：中国轻工业出版社，2000王俊杰.《检测技术与仪表》.武汉理工大学出版社，2002徐科军主编（马修水等副主编）.《传感器与检测技术》.北京：电子工业出版社，2004

2022/11/141仪表与检测技术李军主编.《检测技术及仪表》（第二版）.第一篇检测技术基础第一章基础知识

第一节概述第二节检测仪表的品质指标第三节量值传递与仪表的校准2022/11/142第一篇检测技术基础第一章基础知识2022/11/9第一节概述

静态测量

1.有关概念

2022/11/143第一节概述静态测量1.有关概念2022/11/93第一节概述

对缓慢变化的对象进行测量亦属于静态测量2022/11/144第一节概述对缓慢变化的对象进行测量亦属于静态测量202地震测量振动波形动态测量

第一节概述

2022/11/145地震测量动态测量第一节概述2022/11/95动态测量

第一节概述

汶川地震波形图2022/11/146动态测量第一节概述汶川地震波形图2022/11/96可以显示波形的便携式仪表第一节概述

2022/11/147可以显示波形的便携式仪表第一节概述2022/11/97直接测量

电子卡尺第一节概述

2022/11/148直接测量电子卡尺第一节概述2022/11/98间接测量

第一节概述

2022/11/149间接测量第一节概述2022/11/99接触式测量第一节概述

2022/11/1410接触式测量第一节概述2022/11/910非接触式测量车载电子警察第一节概述

2022/11/1411非接触式测量车载电子警察第一节概述2022/11/91离线测量产品质量检验第一节概述

2022/11/1412离线测量产品质量检验第一节概述2022/11/912在线测量第一节概述

2022/11/1413在线测量第一节概述2022/11/913检测

是利用各种物理、化学效应，选择合适的方法与装置，将生产、科研、生活等各方面的有关信息通过检查与测量的方法赋予定性或定量结果的过程。

检测技术

是以研究自动检测系统中的信息提取、信息转换及信号处理的理论和技术为主要内容的一门应用技术学科。

第一节概述

2022/11/1414检测是利用各种物理、化学效应，选择合适的方法与装置例：空调机测量控制室温被测对象：被测信息：检测器具：操作过程：室内空气温度温度传感器---热电阻、热电偶空气热敏电阻电信号处理显示空调机第一节概述

2022/11/1415例：空调机测量控制室温被测对象：被测信息：检测器具：操作过程信号转换：功能---将传感器的输出信号转换为便于处理的形式（conversion）器件---信号调理电路（signalconditioningcircuit）处理显示：功能---分析（analysis）、处理（processing）、显示（display）通讯接口/总线接口(RS232、RS485、GPIB、PCI、······)其它环节：存储、监控、决策信号检出：功能---将被测信号的变化转换为电信号的变化（detection）器件---传感器（sensor,transducer）接口总线存储显示分析监控判断决策信号检出┇信号检出信号检出信号转换信号转换信号转换处理显示处理显示处理显示┇┇检测系统的构成：

第一节概述

2022/11/1416信号转换：功能---将传感器的输出信号转换为便于处理的形2、检测技术的意义

工业生产的“倍增器”第一节概述

检测技术是带动国民经济增长的一个关键领域在美国：检测技术占4%，拉动经济增长66%在线检测：零件尺寸、产品缺陷、装配定位….2022/11/14172、检测技术的意义工业生产的“倍增器”第一节概述检测检测技术在汽车中的应用发动机：向发动机的电子控制单元（ECU）提供发动机的工作状况信息，对发动机工作状况进行精确控制温度、压力、位置、转速、流量、气体浓度和爆震传感器等

汽车传感器：汽车电子控制系统的信息源，关键部件，核心技术内容普通轿车：约安装几十到近百只传感器，豪华轿车：传感器数量可多达二百余只。

底盘：控制变速器系统、悬架系统、动力转向系统、制动防抱死系统等车速、踏板、加速度、节气门、发动机转速、水温、油温车身：提高汽车的安全性、可靠性和舒适性等温度、湿度、风量、日照、加速度、车速、测距、图象等第一节概述

2022/11/1418检测技术在汽车中的应用发动机：向发动机的电子控制单元（ECU

家用电器：数码相机、数码摄像机：自动对焦---红外测距传感器数字体温计：接触式---热敏电阻，非接触式---红外传感器自动感应灯：亮度检测---光敏电阻空调、冰箱、电饭煲：温度检测---热敏电阻、热电偶电话、麦克风：话音转换---驻极电容传感器遥控接收：红外检测---光敏二极管、光敏三极管办公商务：可视对讲、可视电话：图像获取---面阵CCD扫描仪：文档扫描---线阵CCD红外传输数据：红外检测---光敏二极管、光敏三极管医疗卫生：电子血压计：血压检测---压力传感器血糖测试仪、胆固醇检测仪---离子传感器第一节概述

检测技术在日常生活中的应用2022/11/1419家用电器：数码相机、数码摄像机：自动对焦---红外测距传感科学研究的“先行官”第一节概述

诺贝尔奖获得者R.R.Ernst说“现代科学的进步越来越依靠尖端仪器的发展”俄国化学家门捷列夫指出“科学是从测量开始的”近80年来，与科学仪器密切相关的诺贝尔奖获得者达38人没有望远镜就没有天文学，没有显微镜就没有细胞学，没有指南针就没有航海事业2022/11/1420科学研究的“先行官”第一节概述诺贝尔奖获得者R.军事上的战斗力第一节概述

1991年海湾战争精确制导炸弹和导弹占8%

1994年美国防部建立自动测试系统执行局立体作战

2003年伊拉克战争90%2022/11/1421军事上的战斗力第一节概述1991年海湾战争精确未来单兵作战系统

第一节概述

美国“陆地勇士”LandWarrior；法国未来步兵；德国未来步兵；意大利未来士兵（FutureSoldier）；葡萄牙未来士兵（FutureSoldier）；俄罗斯的狼/士兵2000系统；ProjectWolf/Soldier2000；西班牙未来战士CombatienteFuturo（FutureCombatant）；英国“重拳”；南非“非洲勇士”AfricanWarrior2022/11/1422未来单兵作战系统第一节概述美国“陆地勇士”Land美国国家导弹防御计划---NMD1.地基拦截器2.早期预警系统3.前沿部署(如雷达）4.管理与控制系统5.卫星红外线监测系统监测系统:探测和发现敌人导弹的发射并追踪导弹的飞行轨道；拦截器：能识别真假弹头，敌友方第一节概述

2022/11/1423美国国家导弹防御计划---NMD1.地基拦截器监检测技术在航天领域举足轻重飞行器测控---检测飞行器姿态、发电机工况，控制与操纵

火箭测控---检测火箭状况、姿态、轨迹

第一节概述

2022/11/1424检测技术在航天领域举足轻重飞行器测控---检测飞行器姿态“阿波罗10”：火箭部分---2077个传感器飞船部分---1218个传感器，检测参数---加速度、温度、压力、振动、流量、应变、声学、神州飞船：185台（套）仪器装置第一节概述

2022/11/1425“阿波罗10”：火箭部分---2077个传感器飞船部分---社会上的“物化法官”第一节概述

检查产品质量监测环境污染识别指纹假钞查服违禁药物侦破刑事案件2022/11/1426社会上的“物化法官”第一节概述检查产品质量监测环第一节概述

……教学实验、气象预报、大地测绘、灾情预报、交通指挥、……涵盖吃穿用、农轻重、海陆空2022/11/1427第一节概述……教学实验、气象预报、大地测绘、灾情预报、3、教学目标

能够根据被测对象选择合适的检测系统；能够在没有现成的检测系统情况下，自己构成合适的检测系统；能够制作传感器。第一节概述

2022/11/14283、教学目标能够根据被测对象选择合适的检测系统；第一节概总学时数：90学时 课堂教学：72学时 实验教学：18学时成绩评定：平时成绩+实验成绩 30%期末考试成绩 70%第一节概述

4、教学安排

2022/11/1429总学时数：90学时第一节概述4、教学安排2022/11第一节概述

检测仪表的组成

检测仪表

(measuringinstrument)

是能确定所感受的被测变量的大小的仪表。它可以是传感器、变送器和自身兼有检出元件和显示装置的仪表。传感器

(transducer/sensor)是能接受被测信息，并按一定规律将其转换成同种或别种性质的输出变量的仪表。变送器

(transmitter)

是将非标准信号转换为标准信号的仪器。2022/11/1430第一节概述检测仪表的组成检测仪表(measuring第一节概述

检测仪表的分类

1)按被测物理量分类机械量:长度，厚度，位移，速度，加速度，

旋转角，转数，质量，重量，力，

压力，真空度，力矩，风速，流速，流量；声:声压，噪声；磁:磁通，磁场；温度:温度，热量，比热；光：亮度，色彩。常见被测量2022/11/1431第一节概述检测仪表的分类1)按被测物理量分类机械量:第一节概述

检测仪表的分类

2)按测量原理分类电容式、电磁式、压电式、光电式等。3)按输出信号分类模拟式仪表、数字式仪表、检测开关等。4)按结构和功能分类2022/11/1432第一节概述检测仪表的分类2)按测量原理分类电容式、电磁第二节检测仪表的品质指标

1、灵敏度

是指检测仪表在到达稳态后，输出增量与输入增量之比，即：K——灵敏度ΔY——输出变量的增量ΔX——输入变量的增量2022/11/1433第二节检测仪表的品质指标1、灵敏度是指检测仪表1、灵敏度

对于线性传感器和检测仪表，它的灵敏度就是它的传递系数，亦即：第二节检测仪表的品质指标

2022/11/14341、灵敏度对于线性传感器和检测仪表，它的灵敏度就是它2、线性度

实际特性曲线与参考直线偏离的程度称为“线性度”，或称为“非线性误差”。

常用实际曲线与理论直线间最大偏差与检测装置满量程输出之比（%）来表示，即b△YmaxacXmaxYmaxYminO第二节检测仪表的品质指标

2022/11/14352、线性度实际特性曲线与参考直线偏离的程度称为“线性线性度是对测试系统输入输出线性关系的一种度量。拟合直线的确定方法：–端基直线：通过测量范围上下限点的直线–独立直线（最小二乘直线）：拟合直线与定度曲线间偏差Bi的平方和最小。2022/11/1436线性度是对测试系统输入输出线性关系的一种度量。拟合直线的确定3、分辨率

能引起输出量发生变化时输入量的最小变化量称为“分辨率”。

它可以用绝对值，也可以用量程的百分数来表示。它说明了检测仪表响应与分辨输入量微小变化的能力。灵敏度愈高，分辨率愈好。

一般模拟式仪表的分辨率规定为最小刻度分格值的一半。数字式仪表的分辨率是最后一位的一个字。

第二节检测仪表的品质指标

2022/11/14373、分辨率能引起输出量发生变化时输入量的最小变化量称4、回差

回差包括滞环和死区。滞环是由输入量值增大的上升段和减小的下降段构成的特性曲线所表征的现象。死区是输入量的变化不致引起输出量有任何可察觉的变化的有限区间。死区用输入量程的百分数表示。回差是当输入量上升和下降时，同一输入的两相应输出值间（若无其它规定，则指全范围行程）的最大差值。

第二节检测仪表的品质指标

2022/11/14384、回差回差包括滞环和死区。第二节检测仪表的品质指标24、回差

在外界条件不变的情况下，当输入变量上升和下降时，仪表对于同一输入所给出的两个相应输出平均值间（若无其它规定，则指全形成范围内）的最大差值。

通常以输出量程的百分数来表示：

△maXmaxYmaxYd0Yc第二节检测仪表的品质指标

2022/11/14394、回差在外界条件不变的情况下，当输入变量上升和下降5、重复性

在同一工作条件下，对同一输入值按同一方向连续多次测量时，所得输出值之间的相互一致程度为重复性。重复性用全测量范围内的各输入值所测得的最大重复性误差来确定。重复性误差，是对全范围行程在同一工作条件下，从同方向对同一输入值进行多次连续测量所得输出值的两个极限值之间的代数差或均方根误差。

第二节检测仪表的品质指标

2022/11/14405、重复性在同一工作条件下，对同一输入值按同一方向连续多次测6、精确度

被测量的测量结果与（约定）真值间的一致程度称为“精确度”，也称“精度”。

7、长期稳定性

指仪表在规定时间内保持不超过允许误差范围的能力。

8、动态特性

指被测量随时间迅速变化时，仪表输出追随被测量变化的特性。

第二节检测仪表的品质指标

2022/11/14416、精确度被测量的测量结果与（约定）真值间的一致程度称为“精1、量值

指由数值和单位所表示的量的大小。

第三节量值传递与仪表的校准

测量单位：

数值为1的某量，

称为该量的测量单位或计量单位。1960年第十一届国际计量大会上正式通过国际单位制SI。SI有7个基本单位2022/11/14421、量值指由数值和单位所表示的量的大小。第三节量第三节量值传递与仪表的校准

国际单位制（SI）的组成量的名称单位名称单位符号长度米m质量千克（公斤）kg时间秒s电流安（培）A热力学温度开（尔文）K物质的量摩（尔）mol发光强度坎（德拉）cd2022/11/1443第三节量值传递与仪表的校准国际单位制（SI）的组成量的2、标定

就是在传感器或仪表正式出厂投入使用之前，给它加上已知的标准输入信号，采用更高一级的基准仪器，得出其输出量与输入量之间的对应关系。

第三节量值传递与仪表的校准

3、校准

指仪表在标定后的实际使用过程中，为了保证工作的可靠性，需要定期或不定期地重复进行全部或部分标定操作，并进行适当的调整（修正、补偿等），或者对某一特性的指标进行检验和调整。

2022/11/14442、标定就是在传感器或仪表正式出厂投入使用之前，给它加上已知2022/11/14452022/11/945仪表与检测技术李军主编.《检测技术及仪表》（第二版）.北京：中国轻工业出版社，2000王俊杰.《检测技术与仪表》.武汉理工大学出版社，2002徐科军主编（马修水等副主编）.《传感器与检测技术》.北京：电子工业出版社，2004

2022/11/1446仪表与检测技术李军主编.《检测技术及仪表》（第二版）.第一篇检测技术基础第一章基础知识

第一节概述第二节检测仪表的品质指标第三节量值传递与仪表的校准2022/11/1447第一篇检测技术基础第一章基础知识2022/11/9第一节概述

静态测量

1.有关概念

2022/11/1448第一节概述静态测量1.有关概念2022/11/93第一节概述

对缓慢变化的对象进行测量亦属于静态测量2022/11/1449第一节概述对缓慢变化的对象进行测量亦属于静态测量202地震测量振动波形动态测量

第一节概述

2022/11/1450地震测量动态测量第一节概述2022/11/95动态测量

第一节概述

汶川地震波形图2022/11/1451动态测量第一节概述汶川地震波形图2022/11/96可以显示波形的便携式仪表第一节概述

2022/11/1452可以显示波形的便携式仪表第一节概述2022/11/97直接测量

电子卡尺第一节概述

2022/11/1453直接测量电子卡尺第一节概述2022/11/98间接测量

第一节概述

2022/11/1454间接测量第一节概述2022/11/99接触式测量第一节概述

2022/11/1455接触式测量第一节概述2022/11/910非接触式测量车载电子警察第一节概述

2022/11/1456非接触式测量车载电子警察第一节概述2022/11/91离线测量产品质量检验第一节概述

2022/11/1457离线测量产品质量检验第一节概述2022/11/912在线测量第一节概述

2022/11/1458在线测量第一节概述2022/11/913检测

是利用各种物理、化学效应，选择合适的方法与装置，将生产、科研、生活等各方面的有关信息通过检查与测量的方法赋予定性或定量结果的过程。

检测技术

是以研究自动检测系统中的信息提取、信息转换及信号处理的理论和技术为主要内容的一门应用技术学科。

第一节概述

2022/11/1459检测是利用各种物理、化学效应，选择合适的方法与装置例：空调机测量控制室温被测对象：被测信息：检测器具：操作过程：室内空气温度温度传感器---热电阻、热电偶空气热敏电阻电信号处理显示空调机第一节概述

2022/11/1460例：空调机测量控制室温被测对象：被测信息：检测器具：操作过程信号转换：功能---将传感器的输出信号转换为便于处理的形式（conversion）器件---信号调理电路（signalconditioningcircuit）处理显示：功能---分析（analysis）、处理（processing）、显示（display）通讯接口/总线接口(RS232、RS485、GPIB、PCI、······)其它环节：存储、监控、决策信号检出：功能---将被测信号的变化转换为电信号的变化（detection）器件---传感器（sensor,transducer）接口总线存储显示分析监控判断决策信号检出┇信号检出信号检出信号转换信号转换信号转换处理显示处理显示处理显示┇┇检测系统的构成：

第一节概述

2022/11/1461信号转换：功能---将传感器的输出信号转换为便于处理的形2、检测技术的意义

工业生产的“倍增器”第一节概述

检测技术是带动国民经济增长的一个关键领域在美国：检测技术占4%，拉动经济增长66%在线检测：零件尺寸、产品缺陷、装配定位….2022/11/14622、检测技术的意义工业生产的“倍增器”第一节概述检测检测技术在汽车中的应用发动机：向发动机的电子控制单元（ECU）提供发动机的工作状况信息，对发动机工作状况进行精确控制温度、压力、位置、转速、流量、气体浓度和爆震传感器等

汽车传感器：汽车电子控制系统的信息源，关键部件，核心技术内容普通轿车：约安装几十到近百只传感器，豪华轿车：传感器数量可多达二百余只。

底盘：控制变速器系统、悬架系统、动力转向系统、制动防抱死系统等车速、踏板、加速度、节气门、发动机转速、水温、油温车身：提高汽车的安全性、可靠性和舒适性等温度、湿度、风量、日照、加速度、车速、测距、图象等第一节概述

2022/11/1463检测技术在汽车中的应用发动机：向发动机的电子控制单元（ECU

家用电器：数码相机、数码摄像机：自动对焦---红外测距传感器数字体温计：接触式---热敏电阻，非接触式---红外传感器自动感应灯：亮度检测---光敏电阻空调、冰箱、电饭煲：温度检测---热敏电阻、热电偶电话、麦克风：话音转换---驻极电容传感器遥控接收：红外检测---光敏二极管、光敏三极管办公商务：可视对讲、可视电话：图像获取---面阵CCD扫描仪：文档扫描---线阵CCD红外传输数据：红外检测---光敏二极管、光敏三极管医疗卫生：电子血压计：血压检测---压力传感器血糖测试仪、胆固醇检测仪---离子传感器第一节概述

检测技术在日常生活中的应用2022/11/1464家用电器：数码相机、数码摄像机：自动对焦---红外测距传感科学研究的“先行官”第一节概述

诺贝尔奖获得者R.R.Ernst说“现代科学的进步越来越依靠尖端仪器的发展”俄国化学家门捷列夫指出“科学是从测量开始的”近80年来，与科学仪器密切相关的诺贝尔奖获得者达38人没有望远镜就没有天文学，没有显微镜就没有细胞学，没有指南针就没有航海事业2022/11/1465科学研究的“先行官”第一节概述诺贝尔奖获得者R.军事上的战斗力第一节概述

1991年海湾战争精确制导炸弹和导弹占8%

1994年美国防部建立自动测试系统执行局立体作战

2003年伊拉克战争90%2022/11/1466军事上的战斗力第一节概述1991年海湾战争精确未来单兵作战系统

第一节概述

美国“陆地勇士”LandWarrior；法国未来步兵；德国未来步兵；意大利未来士兵（FutureSoldier）；葡萄牙未来士兵（FutureSoldier）；俄罗斯的狼/士兵2000系统；ProjectWolf/Soldier2000；西班牙未来战士CombatienteFuturo（FutureCombatant）；英国“重拳”；南非“非洲勇士”AfricanWarrior2022/11/1467未来单兵作战系统第一节概述美国“陆地勇士”Land美国国家导弹防御计划---NMD1.地基拦截器2.早期预警系统3.前沿部署(如雷达）4.管理与控制系统5.卫星红外线监测系统监测系统:探测和发现敌人导弹的发射并追踪导弹的飞行轨道；拦截器：能识别真假弹头，敌友方第一节概述

2022/11/1468美国国家导弹防御计划---NMD1.地基拦截器监检测技术在航天领域举足轻重飞行器测控---检测飞行器姿态、发电机工况，控制与操纵

火箭测控---检测火箭状况、姿态、轨迹

第一节概述

2022/11/1469检测技术在航天领域举足轻重飞行器测控---检测飞行器姿态“阿波罗10”：火箭部分---2077个传感器飞船部分---1218个传感器，检测参数---加速度、温度、压力、振动、流量、应变、声学、神州飞船：185台（套）仪器装置第一节概述

2022/11/1470“阿波罗10”：火箭部分---2077个传感器飞船部分---社会上的“物化法官”第一节概述

检查产品质量监测环境污染识别指纹假钞查服违禁药物侦破刑事案件2022/11/1471社会上的“物化法官”第一节概述检查产品质量监测环第一节概述

……教学实验、气象预报、大地测绘、灾情预报、交通指挥、……涵盖吃穿用、农轻重、海陆空2022/11/1472第一节概述……教学实验、气象预报、大地测绘、灾情预报、3、教学目标

能够根据被测对象选择合适的检测系统；能够在没有现成的检测系统情况下，自己构成合适的检测系统；能够制作传感器。第一节概述

2022/11/14733、教学目标能够根据被测对象选择合适的检测系统；第一节概总学时数：90学时 课堂教学：72学时 实验教学：18学时成绩评定：平时成绩+实验成绩 30%期末考试成绩 70%第一节概述

4、教学安排

2022/11/1474总学时数：90学时第一节概述4、教学安排2022/11第一节概述

检测仪表的组成

检测仪表

(measuringinstrument)

是能确定所感受的被测变量的大小的仪表。它可以是传感器、变送器和自身兼有检出元件和显示装置的仪表。传感器

(transducer/sensor)是能接受被测信息，并按一定规律将其转换成同种或别种性质的输出变量的仪表。变送器

(transmitter)

是将非标准信号转换为标准信号的仪器。2022/11/1475第一节概述检测仪表的组成检测仪表(measuring第一节概述

检测仪表的分类

1)按被测物理量分类机械量:长度，厚度，位移，速度，加速度，

旋转角，转数，质量，重量，力，

压力，真空度，力矩，风速，流速，流量；声:声压，噪声；磁:磁通，磁场；温度:温度，热量，比热；光：亮度，色彩。常见被测量2022/11/1476第一节概述检测仪表的分类1)按被测物理量分类机械量:第一节概述

检测仪表的分类

2)按测量原理分类电容式、电磁式、压电式、光电式等。3)按输出信号分类模拟式仪表、数字式仪表、检测开关等。4)按结构和功能分类2022/11/1477第一节概述检测仪表的分类2)按测量原理分类电容式、电磁第二节检测仪表的品质指标

1、灵敏度

是指检测仪表在到达稳态后，输出增量与输入增量之比，即：K——灵敏度ΔY——输出变量的增量ΔX——输入变量的增量2022/11/1478第二节检测仪表的品质指标1、灵敏度是指检测仪表1、灵敏度

对于线性传感器和检测仪表，它的灵敏度就是它的传递系数，亦即：第二节检测仪表的品质指标

2022/11/14791、灵敏度对于线性传感器和检测仪表，它的灵敏度就是它2、线性度

实际特性曲线与参考直线偏离的程度称为“线性度”，或称为“非线性误差”。

常用实际曲线与理论直线间最大偏差与检测装置满量程输出之比（%）来表示，即b△YmaxacXmaxYmaxYminO第二节检测仪表的品质指标

2022/11/14802、线性度实际特性曲线与参考直线偏离的程度称为“线性线性度是对测试系统输入输出线性关系的一种度量。拟合直线的确定方法：–端基直线：通过测量范围上下限点的直线–独立直线（最小二乘直线）：拟合直线与定度曲线间偏差Bi的平方和最小。2022/11/1481线性度是对测试系统输入输出线性关系的一种度量。拟合直线的确定3、分辨率

能引起输出量发生变化时输入量的最小变化量称为“分辨率”。

它可以用绝对值，也可以用量程的百分数来表示。它说明了检测仪表响应与分辨输入量微小变化的能力。灵敏度愈高，分辨率愈好。

一般模拟式仪表的分辨率规定为最小刻度分格值的一半。数字式仪表的分辨率是最后一位的一个字。

第二节检测仪表的品质指标

2022/11/14823、分辨率能引起输出量发生变化时输入量的最小变化量