第1章 检测技术绪论

检测技术电气与信息工程学院自动化教研室32102013年9月饶激云l周杏鹏

教授，博士生导师●东南大学检测技术与自动化装置研究所所长●检测技术与自动化装置学科带头人●东南大学教学委员会委员●国家精品课程《检测技术》课程负责人●江苏省智能化仪器专业委员会主任●国家一级核心期刊《测控技术》编委●国务院学位办学位授权通信评审、人事部博士后基金评审、教育部博士点基金评审、教育部推荐国家科学技术进步奖评审专家教材：参考资料一：参考教材：1.传感器原理与应用黄贤武主编电子科技大学出版社2.传感器与检测技术（第2版）徐科军主编电子工业出版社二：精品课程：1.上海交通大学：/jc/2.东南大学：/jpkc/2008jpkc/2008jcjs/apply/kcms_1c.html三：参考网站[1]传感器资讯网[2]仪表技术与传感器[3]传感器世界[4]中国传感器[5]传感器技术[6]21IC中国电子网[7]传感技术学报网

[8]中国传感器科技网:8000/index.htm课程内容：本课程主要介绍工业自动化、环境监测、楼宇控制、交通、日常生活等领域中常见物理量（压力、应变、位移、速度、温度、流量、物位等）的检测原理、方法和技术，及这些方法和技术的特点、适用场合等。学习方法：检测技术是一门与材料科学、微电子技术、信息技术密切相关的快速发展的学科。学习时既要掌握常用传感器原理及测试电路，更要侧重于实际应用，不受教材局限。本课程是培养学生解决实际工程测量问题能力的专业基础课，具有很强实践性。学习时应充分利用网络相关资源及课程所开设实验。第一章

绪论l绪论1．1检测技术的地位与作用1．2现代检测系统的组成1．3现代检测系统的分类1．4检测技术的发展趋势1.1检测技术的地位与作用1检测的概念检测是指在生产、科研、试验及服务等各个领域，为及时获得被测、被控对象的有关信息而实时或非实时地对一些参量进行定性检查和定量测量。2检测与计量的不同“计量”是指用精度等级更高的标准量具、器具或标准仪器，对被测样品、样机进行考核性质的测量。特点：非实时、离线、标定。“检测”是指在生产、实验等现场，利用某种合适的检测仪器或综合测试系统对被测对象进行在线、连续的测量。

3检测的应用检测技术与信息技术、计算机技术并列成为支撑整个信息产业的三大支柱。检测技术是自动化和信息化的基础与前提。1.1检测技术的地位与作用应用领域主要有：石化行业的自动化控制。如右图，有液位、温度、压力等检测。在电力、冶金、石化、化工等流程工业中，生产线上设备运行状态关系到整个生产线流程。通常建立24小时在线监测系统。

石化企业输油管道、储油罐等压力容器的破损和泄露检测。扬子石化50MW热电机组监测系统阳逻电厂300MW汽轮机组监测系统荆门电厂200MW机组监测系统青山热电厂生产信息实时查询系统沙角电厂生产信息实时查询系统宝钢30KW以上风机监测系统宝钢精轧F2轧机网络化监测系统宝钢冷轧带钢振动纹监测系统武钢风机状态监测系统检测技术在工业生产领域的应用在线检测：零件尺寸、产品缺陷、装配定位….离线检测：零件参数、尺寸与形位公差、品质参数作用：现代工程装备中，检测环节的成本约占

50~70%城市生活污水处理主要有流量检测和成分量检测。1.1检测技术的地位与作用新型武器和装备的研制与测试定位与导航1.1检测技术的地位与作用“阿波罗10”：火箭部分---2077个传感器飞船部分---1218个传感器，神州飞船：185台（套）仪器装置检测参数---加速度、温度、压力、振动、流量、应变、声学、先进医疗检测仪

成分量检测，可测试项目为生化、离子检测、微免疫、肿瘤标志物、毒品检测、同工酶测定、脂类、糖尿病诊断等。1.1检测技术的地位与作用生活中化学成分的检测利用化学反应机理检测成分，上图为酒精检测仪，右图为空气质量检测仪。1.1检测技术的地位与作用防火防盗和见用电器安全检测左图为漏电报警器，上图为烟雾报警器。1.1检测技术的地位与作用PC机中的测试技术应用鼠标:光电位移传感器摄象头:CCD传感器声位笔:超声波传感器麦克风:电容传声器声卡:A/D卡+D/A卡软驱:速度,位置伺服检测技术的作用和地位科学研究的先行官诺贝尔奖获得者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人军事战斗力

1991年海湾战争精确制导炸弹和导弹占8%

2003年伊拉克战争90%

1994年美国防部建立自动测试系统执行局立体作战涵盖吃穿用、农轻重、海陆空l1．1检测技术的地位与作用1．2现代检测系统的组成1．3现代检测系统的分类1．4检测技术的发展趋势1.2现代检测系统的组成1.2现代检测系统的组成由图可知：由各种传感器将非电被测物理或化学成分参量转换成电参量信号，然后经信号调理（信号转换、信号检波、信号滤波、信号放大等）、数据采集、信号处理（处理器）后，进行显示、输出；加上系统所需的交、直流稳压电源和必要的输入设备，便构成了一个完整的现代检测系统。1.2现代检测系统的组成1传感器定义及作用传感器是检测系统与被测对象直接发生联系的器件或装置，有敏感元件和转换部分组成。作用是感受指定被测参量的变化并按照一定规律转换成一个相应的便于传递的输出信号。1.2现代检测系统的组成传感器分类按被测参量分类：温度传感器、湿度传感器、位移传感器、加速度传感器、荷重传感器等。按传感器转换机理分类：电阻式、电容式、电感式、压电式、超声波式、霍尔式等。按输出信号分类：模拟式传感器和数字式传感器两大类。1.2现代检测系统的组成传感器性能要求准确性

传感器的输出与输入关系必须是严格的单值函数关系，最好是线性关系；稳定性传感器的输入、输出的单值函数关系最好不随时间和温度而变化；灵敏度

要求被测参量较小的变化就可使传感器获得较大的输出信号；其他要求耐腐蚀性要好、低能耗、输出阻抗小和售价相对较低等。1.2现代检测系统的组成2调理电路信号调理在检测系统中的作用是对传感器输出的微弱信号进行检波、转换、滤波、放大等，以方便检测系统后续处理或显示。对调理电路要求是：能准确转换、稳定放大、可靠地传输信号；信噪比高，抗干扰性能要好。1.2现代检测系统的组成3数据采集数据采集的作用是对信号调理后的连续模拟信号离散化并转换成与模拟信号电压幅度相对应的数值信息，同时把数据及时传递给微处理器或自动存储。性能指标如下：输入模拟电压信号范围单位V；转换速度单位次/秒；分辨率以模拟信号输入为满度时的转换值的倒数来表征；转换误差实际转换数值与理想A/D转换器理论转换值之差。1.2现代检测系统的组成4信号处理信号处理模块以各种型号的单片机、微处理器为核心，对高频信号和复杂信号的处理需增加数据传输和运算速度快、处理精度高的专用高速数据处理器（DSP）或直接采用工业控制计算机。除了以上比较核心的功能模块以外，作为一个完整的现在检测系统来说，还必须有信号显示、信号输出、输入设备和稳压电源组成。1.2现代检测系统的组成l1．1检测技术的地位与作用1．2现代检测系统的组成1．3现代检测系统的分类1．4检测技术的发展趋势1.3现代检测系统的分类随着科技和生产的迅速发展，现代检测系统(仪表)的种类不断增加，其分类方法也很多，工程上常用的几种分类法如下：按被测参量分类按被测参量的检测转换方法分类按使用性质分类1.3现代检测系统的分类1

按被测参量分类

电工量电压、电流、电功率、电阻、电容、频率、磁场强度、磁通密度等；热工量

温度、热量、比热、热流、热分布、