《现代检测技术及仪表》课件第2章 检测方法及技术

一般来说，检测的过程就是用敏感元件将被测参数的信息转换成另一种形式的信息，通过显示或其他形式被人们所认识。参数检测通常包括两个过程，一是能量（信息）形式一次或多次的转换，这一过程的目的是将人们无法感受的被测信息转换成可以被人直接感受的信息（如机械位移、转角、电压、电流等）。它一般包括敏感元件、信号变换、信号传输和信号处理等四个部分；二是根据规则将被测参数与相应的单位进行比较，通过合适的形式给出被测参数的具体信息，这个过程包括显示装置和与显示装置配套的相关测量电路。2.1参数检测过程

根据敏感元件的不同，参数检测的方法一般可分为：光学法、力学法、热学法、电学法、声学法、磁学法、射线法等方法。对于同一参数的检测，从原理上讲可以用几种不同的方法，用不同的敏感元件来实现。但由于被测对象是千差万别的，敏感元件的特性也不一样，因此在选择敏感元件时要考虑以下因素。（1）敏感元件的适用范围；（2）敏感元件的参数测量范围；（3）敏感元件的输出特性。除此之外，在满足静态和动态精度的要求下，还要考虑敏感元件的价格、易复制性以及使用时的易安装性等因素。2.2参数检测方法

1.开环型检测与闭环型检测开环型检测系统一般由传感器、信号放大器、转换电路、显示器等串联组成，进入仪表的信息和变换只沿一个方向传递。

闭环型（反馈型）检测系统信息传递有两个通道，一个是正向通道，另一个是反馈（反向）通道。正向通道中的变换器通常是将被测信号转换成电信号，反向通道的反向变换器则将电信号转换成非电信号。平衡式仪表及检测系统一般采用这种伺服机构。2.3参数检测基本概念

2.直按检测与间接检测与同类基准进行简单的比较，就能得到测量值的检测方法称作直接检测。间接检测就是测量与被检测量有一定关系的2个或2个以上物理量，然后再推算出被检测量。3.绝对检测与比较检测绝对检测是指由基本物理量测量而决定被测量的方法。与同种类量值进行比较而决定测量值的方法称为比较检测方法。

4.偏差法与零位法用弹簧秤检测重量是最有代表性的偏差检测方法，这种方法结构简单，测量结果直观，被检测量与测量值的关系容易理解。偏差法一般都是开环型结构，增益大。零位法就是反馈型闭环检测方法，采取与同种类的已知量平衡的方法进行测量。5.强度变量检测与容量变量检测被检测物理量中，有强度变量与容量变量之分。如压力、温度、电压等表示作用的大小，与体积、质量无关的，称作强度变量。长度、重量、热量、电流等与占据空间相关，与体积、质量成比例关系的，是容量变量。

6.微差法此方法是测量被检测量与已知量的差值。这样尽管测量值的有效数字位数少，只要对差值的检测精度高，也很容易达到高精度检测的要求。7.替换法由于系统误差的存在，当把被测物与标准比较物的主次或先后顺序置换过来时，可以排除测量过程中因顺序所造成的误差影响。8.能量变换与能量控制型检测元件9.主动探索与信息反馈型检测2.4检测系统模型与结构

检测系统的基本功能可总结为信号转换与信号选择、基准保持与比较和显示与操作三大部分。测量是把被测量与同种类单位量进行比较，以数值表示被测量大小的过程，因此，检测仪表中必须具有基准保持部分。2.4.1信号转换模型与信号选择性1.信号转换的数学模型2.信号选择性设计检测系统时要选择必要的信号，消除其他变量的影响，以提高检测精度。

2.4.2检测系统结构分析一个传感器的输入信号，除被检测参数外，还有其他未知参数或干扰参数，因此，一般传感器可视为多输入单输出系统。1.补偿结构2.差动结构2.5提高检测精度的方法

2.5.1时域信号选择方法1.基于同步加算的去噪方法2.基于响应速度的分离方法2.5.2频域信号选择方法1.滤波放大与调频放大方法2.陷波放大方法3.锁定放大方法2.6多元化检测技术

信号转换是检测系统的最前端部分，在复杂的检测系统中，往往是检测信号里已包含了所需要的信息，但并不能直接反映所需要的信息。而且在检测精度要求高的情况下，作为信号转换的传感器往往不止一个。使用多个传感器或不同类型的传感器群，实现高度智能检测功能，是检测技术发展的必然趋势。随着智能化程度