检测技术-课件

检测技术参考书：梁森，王侃夫，自动检测与转换技术（第２版）。机械工业出版社，2007常健生，检测与转换技术（第3版）。北京：机械工业出版社，2001王昌明，孔德仁，何云峰传感与测试技术（第1版）。北京：北京航空航天大学出版社，2005教材：

周祥才，朱兆武，检测技术及应用中国计量出版社李晓莹，传感器与测试技术。高等教育出版社

作业：每周二上交

邮箱地址:JLhe@分数：实验占15%（四次，时间另外安排）平时成绩占20%：5%考勤、10%课堂表现和问答、5%作业(不接受copy)卷面成绩占65%

绪论检测：检测就是去认识检测技术：利用各种物理、化学效应，选择合适的方法与装置，将被测对象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测量：方法：比较法；装置：船、石头、小秤；检查、测量，从而得到：定性、定量的结果。测量的实现： 重量成本、效益一、检测技术的地位和作用

传感与检测技术通迅技术计算机技术感官神经大脑检测技术系统原理框图典型的自动检测及控制系统示意RA/D显示传感器：在本教材中是指一个能将被测的非电量变换成电量的器件

玻璃温度计不属于本教材所讲授的传感器范围。显示器：

模拟显示、数字显示、图象显示及记录仪等

模拟显示的特点：直观光柱也属于模拟显示数字式显示：

图像显示

特点——能显示复杂的图形和曲线，但价格昂贵。记录仪

主要用来记录被检测对象的动态变化过程。检测技术的发展趋势：

1.不断提高检测系统的测量精度、量程范围、延长使用寿命、提高可靠性。

将量程切换到2V时，最小显示值为1μV提高可靠性

承受剧烈振动极端条件2.应用新技术和新的物理效应，实现高精、快速、无损检测安全检查面部识别技术

３.发展网络化传感器及检测系统工程测试技术基础第一章测试的基础知识一、测试的基本概念二、测量误差及其不确定度三、测量数据处理一、测试的基本概念测量、计量和测试测量：

以确定被测对象的量值为目的的全部操作。计量：

为了实现测量单位统一和量值准确传递的测量。

（指以技术和法制手段保证量值准确可靠、单位统一的测量）度量衡古代的计量长短容积重量热、力、电磁、时间频率、电离辐射、光、声……现代的计量测量设备的准确性及校准计量单位、计量基准、量值传递……计量学测量的种类——不同的分类方式电子卡尺温度计直接把被测物理量和标准作比较的测方法零位法、微差法和替代法测试仪器或设备把待测量变换成另一种量，并通过标定直接获得待测量直接比较间接比较直接测量：无需利用函数关系对所获数值进 行运算便可得测量结果间接测量：需要在直接测量的基础上计算 出所要测量的物理量大小

对多个被测量进行测量，经过计算求得被测量一般尽可能采用直接测量方法接触式测量非接触式测量

例：雷达测速能避免对被测对象的影响和测试设备磨损静态测量

最高、最低温度计被测量不随时间变化或变化缓慢的测量

动态测量

地震测量振动波形被测量随时间变化的测量离线测量

产品质量检验在线测量

在流水线上，边加工，边检验，可提高产品的一致性和加工精度。检测系统的组成被测对象激励源传感器信号调理信号分析与处理显示与记录被测量电信号电信号放大、转换、传输等运算和分析二、测量误差及其不确定度真值及测量误差真值：被测量在一定条件下，客观存在的量值理论真值：根据理论按定义确定的数值约定真值：用约定的办法指定某个量值相对真值：精度等级高一级计量器具的测量值不可用测量得到确切值

测量误差：测量值与测量真值的差误差表示方法：1）绝对误差：2）相对误差：1米是光在真空中经过（1／299792458）所经过的长度引用误差：测量误差分类相同测量条件下，误差保持定值或按规律变化1、系统误差已定系统误差未定系统误差系统误差是有规律性的，因此可以通过实验的方法或引入修正值的方法计算修正，也可以重新调整测量仪表的有关部件予以消除。正确度2、随机误差

在同一条件下，多次测量同一被测量，有时会发现测量值时大时小，误差的绝对值及正、负符号以不可预见的方式变化，该误差称为随机误差。长度相对测量值精密度3、粗大误差

明显超出规定条件下的预期值仪器操作错误或读取错误等剔除xxxxxxxxxxxxxxxxxxxx预期值？对某物体进行15次测量，测值为：11.4211.4411.4011.4311.4211.4311.4011.3911.3011.4311.4211.4111.3911.3911.40科学的量值和可操作的判别方法什么结果是比较可信的？哪些是不太可信的？？？？

测量不确定度定量描述测量结果质量的一个重要指标反映对测量结果的不可信程度对某物体进行15次测量，测值为：11.4211.4411.4011.4311.4211.4311.4011.3911.3011.4311.4211.4111.3911.3911.40的实验标准偏差的实验标准差标准不确定度A类标准不确定度用均值的标准偏差表示一般需n>53、流程：

无有剔除完成对某物体进行15次测量，测值为：11.4211.4411.4011.4311.4211.4311.4011.3911.3011.4311.4211.4111.3911.3911.40检测是否有坏值。计算:例判定有否含粗大误差数据所以11.30为坏值，应剔除。余下的数据继续检验：14个测量值均满足型条件，无坏值。1、不确定度的分类标准不确定度用均值的标准偏差表示A类标准不确定度用统计方法B类标准不确定度用非统计方法合成标准不确定度用各标准不确定度分量合成扩展不确定度由合成标准不确定度的倍数测量结果是受若干因素联合影响k为：包含因子（置信因子），大小取决于测量结果的概率分布和置信水平（置信概率）p四、小结测试方法的分类测试系统的组成误差处理第二章信号分析基础一、信号分类与描述二、周期信号与离散频谱三、非周期信号与连续频谱一、信号分类与描述

信号的分类主要是依据信号波形特征来划分的。信号波形：被测信号信号幅度随时间的变化历程称为信号的波形。波形0At信号波形图：用被测物理量的强度作为纵坐标，用时间做横坐标，记录被测物理量随时间的变化情况。1确定性信号与非确定性信号

可以用明确数学关系式描述的信号称为确定性信号。不能用数学关系式描述的信号称为随机信号（非确定性信号）。

信号分类周期信号：经过一定时间可以重复出现的信号

x(t)

=

x(t+nT)简单周期信号复杂周期信号确定性信号b)非周期信号：在不会重复出现的信号。准周期信号:由多个周期信号合成，但各信号频率不成公倍数。如：x(t)=sin(t)+sin(√2.t)瞬态信号:持续时间有限的信号，如x(t)=e-Bt.Asin(2*pi*f*t)确定性信号c)随机信号：不能用数学式描述，其幅值、相位变化不可预知，所描述物理现象是一种随机过程。噪声信号(平稳)统计特性变异噪声信号(非平稳)随机信号2连续信号与离散信号

a)连续信号:一定时间内，在所有时间点上有定义

b)离散时间信号:在某些离散的时间点上有定义采样信号

信号描述1、信号的时域描述

以时间作为自变量的信号表达。

一般用示波器、万用表等普通仪器直接显示信号波形，读取特 征参数（周期、峰值、均值、方差、均方值等）。

周期T，频率f=1/T；峰值P；At双峰值Pp-p；T

PPp-p均值有效值平均功率？信号的时域波形分析(简单信号)汽车速度测量:时域分析的应用信号的时域波形分析(复杂信号)旅游索道钢缆检测超门限报警

2、信号的频域描述

以频率作为自变量的信号表达。

一般把时域信号能过傅氏变换成频域信号，其揭示信号频率结构 （各频率分量的幅值、相位）时间幅值频率时域分析频域分析信号频谱X(f)代表了信号在不同频率分量成分的大小，能够提供比时域信号波形更直观，丰富的信息。

？杜达耶夫频率分析发现定位频域描述能从复杂的信号中快速提取出有效信息

大型空气压缩机传动装置故障诊断3、信号的幅值域描述

以信号幅值作为自变量的信号表达。

常用于随机信号的统计分析X(t)Y(t)时延器

乘法器

Y(t-τ)X(t)Y(t-τ)积分

器

Rxy(τ)4、信号的时延描述

以时间和频率的联合函数同时描述信号在不同 时间和频率的能量密度或强度。

常用于非平稳随机信号的分析自相关函数及互相关函数的性质（1）当=0时，自相关函数具有最大值。（2）周期信号的自相关函数仍然是同频率的周期信号，但不保留原信号的相位信息。（3）随机噪声信号的自相关函数将随

的增大快速衰减。（4）两周期信号的互相关函数仍然是同频率的周期信号，且保留原了信号的相位信息。？相关分析的工程应用

案例：机械加工表面粗糙度自相关分析被测工件相关分析性质2,性质3:

提取出回转误差等周期性的故障源。速度测量：传感器A传感器B延迟相关分析X(t)Y(t)Rxy(τ)vd光电鼠标：二、周期信号与离散频谱

任何满足狄里赫利条件的周期函数，都可以展开成正交函数线性组合的无穷级数，如三角函数集的傅里叶级数:

周期信号的傅里叶级数展开傅里叶级数的表达形式：方波信号的频谱

实例：（n为奇数）周期信号的频谱特点：（1）离散性：频谱由不连续的谱线组成（2）谐波性：频谱中谱线只出现在基波频率整数倍上（3）收敛性：频谱中各谐波幅值随谐波次数增高而减小1／10法则：把频谱中幅值下降到最大幅值的1／10时所对就的频率作为信号的频带宽度三、非周期信号与连续频谱傅里叶变换求解：对比:方波谱傅立叶变换的性质a.线性叠加性若x1(t)←→X1(f)，x2(t)←→X2(f)

则：c1x1(t)+c2x2(t)←→c1