《自动检测与转换技术》课件 0 绪论

2023/10/171机电类

《自动检测与转换技术》

“十四五”职业教育国家规划教材

教材简介及适用专业

《自动检测与转换技术》（第4版）是2019年1月出版的“十二五”职业教育国家规划教材,由全国职业教育教材审定委员会审定。左上角是“十二五”职业教育国家规划教材图标。介绍在生产科研生活等领域常用传感器及检测技术的工作原理、特性参数、选型、安装使用、调试等方面的知识。对测量技术的基本概念、误差理论、抗干扰技术、电磁兼容及计算机在检测系统中的应用也作了介绍。可作为高职、高专的电气自动化、机械制造自动化、智能控制、机器人、仪表仪器、电机与电器、风电、数控、机电一体化、材料、能源、汽车、轨交、物流、农机、计算机、信息、轻工、楼宇、安保、环保、矿业等专业的教材，也可供生产、管理、运行人员及有关工程技术人员参考。对应的课程：自动检测与转换，传感器技术与应用，等。绪论《自动检测与转换技术第3版》共13章，按传感器的工作原理划分章节。第1章介绍测量的基本概念；2~11章的每章介绍一个大类传感器的原理及应用；第12章介绍抗干扰技术，第13章介绍传感器的综合应用。绪论主要介绍检测技术的定义、检测技术在国民经济中的地位和作用、工业检测技术涉及的内容、自动检测系统的组成，介绍检测技术中经常使用到的系统框图、传感器、信号调理电路、显示器、执行机构等的含义，举例说明自动检测系统的组成，介绍检测技术的发展趋势。根据多年的教学经验，介绍了本课程的任务、学习方法，以及课程配套教辅网站和参考阅读资料的使用。2023/10/174一、检测技术在国民经济中的地位和作用二、工业检测技术的内容三、自动检测系统的组成自动检测系统举例四、检测技术的发展趋势五、本课程的任务和学习方法自动检测与转换技术绪论目录进入进入进入进入进入进入检测（Detection）技术的定义利用各种物理、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，称为检测技术。能够自动地完成整个检测处理过程的技术称为自动检测技术。有一些页面的文字较多，请教师做减法。今天是：17十月2023例：曹冲称象方法：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。現在時間是：*高职资料咨询电话、检测技术在国民经济中的地位和作用神舟飞船回收过程的测控技术检测技术在卫星中的应用红外扫描区域人造卫星北京天安门金水桥美国加利福尼亚州迪斯尼乐园的谷歌搜索、检测技术在海啸预报

中的应用海浪振动检测系统浮标深海地沟生命探测仪在地震中的应用生命探测仪原理雷达信号发送器连续发射电磁信号，对一定空间进行扫描.，接收器不断接收反射信号。如果被探测者保持静止,返回信号频率不变。如果目标在动,则产生多普勒信号。通过接收的信号进行算法处理，就可以判断目标是否有心跳、呼吸和移动。检测技术在飞机安全检查中的应用二、工业检测技术涉及的内容热工量（t、p、q、h）：温度t（℃、K、℉）例：0℃相当于32℉，20℃相当于68℉，

100℃相当于212℉

压力（压强）p（Pa）、压差Δp

、真空度、流速v（m/s）、流量q（t、m3

）、物位、液位h（m）回目录工业检测技术涉及的内容（续）机械量：直线位移x（m）、角位移α、速度、加速度a（m/s2）、振动、噪声、转速n（r/min）、力F、力矩T（Nm）、应变ε（

m/m）、质量（重量）m（kg、t）几何量长度、厚度、角度、直径、间距、形状、粗糙度、硬度、材料缺陷等工业检测涉及的内容（续）物体的性质和成分量：空气的湿度（绝对、相对）、气体的化学成分、浓度、液体的粘度、浊度、透明度、物体的颜色状态量：工作机械的运动状态（启停等）、生产设备的异常状态（超温、过载、泄漏、变形、磨损、堵塞、断裂、振动等）电工量：

U、I、f、R、Z、E、B……

绝大多数已在电工、电子等课程中讲授，不属于本课程的范围，仅介绍霍尔电流、电压传感器。三、自动检测系统的组成

不带微处理器时自动检测技术系统原理框图所谓系统原理框图，就是将系统中的主要功能或电路的名称画在方框内，按信号的流程，将几个方框用箭头联系起来，有时还可以在箭头上方标出信号的名称。

人体信息测控过程与自动检测系统的比较演示自动检测系统与人体信息测控过程的比较（人的眼睛、大脑、手的控制）一种典型的自动检测系统发电厂有上千个传感器，并组成测控系统航天服与传感器检测技术在车辆碰撞预防系统中的应用传感器（Transducer）：在本教材中是指一种能将被测的非电量变换成电量的器件玻璃温度计是一种传感器，但不属于本教材所讲授的传感器范围。能将温度转换为电压的传感器——热电偶

目前常用的显示器：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、稳定，但不够准确。光柱也属于模拟显示光柱显示的特点：直观101线/240°车用光柱仪表显示既能用光柱显示被测值，也有数字显示光柱直观地指示出储液罐中的液位设定值实际值（分辨力较高）数字式仪表

数字式仪表的特点：准确，但最后一位可能会跳动不止。热敏电阻LED亮度高、耐振动LCD显示与LED显示的比较LCD耗电省、集成度高，但不利于夜间观察。带背光板的LCD仪器可以在夜间观看

图像显示

特点——

能显示复杂的图形和曲线，但价格比数字显示昂贵。带RS-232接口（或USB接口）的

数字万用表及数据采集功能能将采集到的波形及数据传送到计算机中，可随时重放。记录仪用来记录被检测对象的动态变化过程。无纸记录仪演示重现历史数据和历史曲线。存储硬盘可达几十个T。数据处理装置

数据处理装置主要是指计算机。可以对振动进行频谱分析等。执行机构可拔插的继电器通常是指：各种继电器、电磁铁、电磁阀门、电磁调节阀、伺服电动机等，在电路中起通断、控制、调节、保护等作用。继电器结构1－电磁线圈2－铁心3－铁扼4－簧片5－动触点6－动断触点（常闭触点）7－动合触点（常开触点）8－安全试验标记各种继电器汽车继电器（可拔插）中间继电器焊接型继电器

可靠性强，但更换困难中间继电器及插座固态继电器

特点：控制功率小、体积小、无火花；但易因过流、过压烧毁，需设置可靠的保护电路。固态继电器（续）

电磁铁

——能产生可控机械吸力

电磁阀门

电磁线圈通电前，阀芯堵塞管道。通电后，产生电磁力，克服弹簧的弹力，吸引阀芯向上动作，流体回路导通。

流体电磁阀的

控制线圈

加上额定电压后，活塞动作，电磁阀导通。被控对象可以是液体或气体。有“直动式”、“分步直动式”和“先导式”、“永磁双稳态式”的区别。

电动调节阀——用于控制流量的大小标准控制信号为：DC4~20mA或1~5V。电动机电源为AC220V或380V，或DC24V。电动机减速后，带动电动调节阀的阀芯旋转。可以实现逐渐开/合。开合角度不超过90°。小型电动调节阀

单向使用电动球阀的解剖及工作原理

利用电动力调节球阀的角度，从而控制阀门的通流能力。出水口球阀电动调节阀的

工作过程在计算机控制下，与电动调节阀同轴的电动机缓慢旋转，从而控制电动调节阀的开、关、或半开、半关……伺服电动机

可以正转、反转、

快转、慢转。伺服型雷达天线相控阵雷达的阵列天线报警器报警灯及扬声器绿色表示正常，橙色表示待机，红色表示故障自动检测系统举例自动磨削测控系统原理示意演示回目录四、检测技术的发展趋势1．不断提高检测系统的测量准确度、量程范围、延长使用寿命、提高可靠性。近年来，人们研制出许多高准确度和宽量程的检测仪器以满足各种需要。人们还对传感器的可靠性和故障率的数学模型进行了大量的研究，使得检测系统的可靠性及寿命大幅度提高。现在，许多检测系统可以在极其恶劣的环境下连续工作数十万小时。提高测量准确度数字式电压表量程切换到2V时，分辨力可达到10μV2023/10/1756提高可靠性

火箭内的仪器必须能承受巨大的加速度。提高可靠性（续）

设想中的月球基地仪器设备必须能承受巨大的温差和宇宙射线辐射。現在時間是：*2．应用新技术和新的物理效应，

扩大检测领域月球土壤分析勇气号火星车的土壤分析好奇号火星车挖掘火星岩石“惠更斯”号登陆土卫六时拍摄的照片

（分析表面成分）土卫六的表面（固态甲烷）表面温度-180℃

卵形土卫一表面的大陨石坑。直径130公里，坑底10公里哈勃天文望远镜（CCD图像传感器）

拍摄的星云照片哈勃天文望远镜

拍摄的马头座星云照片毒品检查

3．发展集成化、功能化、智能化

传感器

指纹识别门禁指纹智能门禁系统4．采用计算机技术，使检测技术智能化

人脸识别技术（刷脸）是基于人的脸部特征信息进行身份识别的一种生物识别技术。用摄像头采集含有人脸的图像（局部放大、曝光量调整),并锐化、建模、储存、鉴别、比对、跟踪。

可以识别双胞胎和化妆。可以用于门禁、登机、取款、无人超市、反恐等使用模糊（FUZZY）理论计算的

电子血压计振荡法电子血压计是用压力传感器来检测血液流动时血管振动的变化；而传统的柯氏音法血压计是用听诊器听取血液流动时发生的脉冲声。5．发展传感器网络化检测系统无线传感器网络.是一种分布式传感网络,它的末梢是可以感知和检查外部世界的传感器。WSN中的传感器通过无线方式通信。图为学生参加检测技术系统的设计和组装

本课程涉及的学科面广，需要理论联系实际，举一反三，富于联想，善于借鉴，关心和观察周围的各种机械、电气、仪表等设备，重视实验，才能学得活、学得好。五、本课程的任务和学习方法

回目录可以根据专业方向选择各章中的思考题与习题。解题之前,必须理解各章的例题和应用实例。从/上,下载习题分析。还必须掌握上网查阅资料的技巧,收集网络有关资料后,才能完成课后的一些习题，这种学习方法有助于读者掌握最新的技术发展和学科动态。可以从课程配套教辅网站（或）下载有关章节的多媒体课件和众多的专业拓展阅读资料,了解检测技术的发展历史,了解传感器的选型、安装、调试和使用,以便于更好地理解学习本教材各部分时所遇到的知识难点。可以参考百度、谷歌、互动百科等网站的资料。

各章的思考题与习题

可以从本课程配套网站下载与课程同步的20万字以上的专业阅读资料

百度的“网页搜索”,关键词:“无线传感器网络”

“百度”的“文库搜索”文库的文章有一些必须使用“下载券”，可以通过“上传我的文档”来得到。

“频谱分析”的百度“知道”

搜索

“无线传感器网络”的“百度图片”搜索界面“全部类型”→“动态图片”，就可以找到很多动画

“频谱分析.GIF”的百度图片搜索，

有很多动态图片（动画）

谷歌网上检索资料

“压力传感器”的谷歌图片搜索界面/schhp?hl=zh-CN

“频谱分析”的互动百科搜索2023/10/1781

自动检测技术课程网的主页传感器和测试仪器生产厂商简介2、丹麦B&K（振动测量、声学测量领域最富盛名）美国霍尼威尔公司（有全球著名的传感器技术研究中心）

美国国家仪器公司（测量分析仪器、计算机虚拟仪器生产商）/美国Agilent公司(原惠普公司，著名的测试仪器商)現在時間是：*其他国外著名传感器研发生产公司FLUKE（福禄克，红外热象

）Agilent（安捷伦）、Atmel（爱特梅尔半导体）、Veridicom（指纹

）、TI（德州仪器）、Philips（飞利浦）、MAXIM（迈信）、ST（意法半导体）、Motorola（摩托罗拉

）、Rose