1.检测技术基本知识

检测技术与应用

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Application长沙大学电子与通信工程系主讲：张丹T:53871200@电子与通信工程系—张丹检测技术与应用课程名称：现代测试技术（检测技术)课程性质：专业（必修）课授课对象：测控技术与仪器、电子信息工程、机电一体化、电气工程及其自动化等专业的本科生高等院校培养应用型人才电子技术类课程系列规划教材

检测技术与应用

曹才开张丹祖国建郭瑞平编著中南大学出版社采用教材：课程考核：平时成绩30%；实验成绩20%；考试成绩50%。总学时:40学时，理论:32学时,实验:8学时第1周第1章.检测技术基本知识；第2章.测量误差理论基础第2周第3章.测试系统的基本电路；第4章.温度与湿度测量第3周第4章.温度与湿度测量；第5章位移与位置测量第4周第5章位移与位置测量；第6章速度与加速度测量第5周第6章速度与加速度测量；第7章力与压力测量；实验一、热电式传感器-热电偶的实验第6周第7章力与压力测量；第8章.气体与烟雾测量；实验二、霍尔式传感器的实验第7周第9章.物体探伤测量；第10章电量测量；实验三、压电加速度传感器的实验第8周第11章.光电测控电路；第12章.室内音质的测量技术；实验四、应变式传感器的实验实验装置自制非晶合金磁敏传感器电阻式远传压力表感应式流量表称重传感器CCD传感器质子旋进式磁敏传感器压阻式液位传感器光敏传感器温度传感器风力参数传感器地震检波器反射式光敏传感器磁、气、力敏传感器超声传感器基础知识物理量物理现象测量技术传感器原理检测技术测试系统基本电路测量误差理论温度与湿度测量位移与位置测量速度与加速度测量力与压力的测量气体与烟雾测量物体探伤测量电量测量光电测控电路室内音质的测量课程主要内容传感器的工作原理、结构、主要参数、检测电路及其典型应用检测技术基本知识[1]传感器课程http://[2]仪表技术与传感器[3]传感器世界http://[4]中国传感器http://[5]传感器技术[6]21IC中国电子网[7]传感技术学报网[8]传感器资讯网http://参考网站电子与通信工程系—张丹检测技术与应用第1章检测技术基本知识1.1检测技术概述作用：通过适当的实验方法与必需的信号分析及数据处理，由测得的信号求取与研究对像有关信息量值的过程，最后将其结果进行显示和输出。任务：

对产品的质量进行检定，确保达到预定的规格；对生产过程进行监视或控制，保证正常运行；为工程设计提供大量实验数据；在科研中，测试工作也都占有很重要的地位1、检测技术的作用和任务电子与通信工程系—张丹检测技术与应用广义：测试技术涉及实验设计、模型理论、传感器、信号处理、误差理论、控制工程和参数估计等内容。狭义：测试技术则是指在一定激励方式下，信号的检测、变换、显示、记录或直接以电量输出数据等内容。

我们是在狭义的范围内来学习检测技术中的一些基础知识，包括基本理论、基本物理量测试技能两个方面。2、检测技术发展的主要标志：传感器向着精度高、测量范围大而体积小的方向发展；电子计算机的发展使检测技术发生了根本变化；检测技术已经成为自动控制中一个重要的组成部分；随着科学技术的发展，检测技术应用的领域不断扩大。3、检测技术的发展趋势：(1)

集成仪器、测试系统的体系结构；(2)测试软件、人工智能检测技术。电子与通信工程系—张丹检测技术与应用4、传感器的发展动态：

传感器分类：

(1)按被测物理量分类①机械量：力参量、质量、力、扭矩、速度、加速度、应力、…；②热工量：温度、热量、热流、压力(差)、流速、流量、液位、物位、…；③物性参量：密度、浓度、粘度、酸碱度；④光学量：光强、光通量、辐射能量、…；⑤化学量：气体的成分、液体的成份、…；(2)按传感器输出量变换原理分类①电参数型传感器(电阻、电感、电容、互感)②电量型传感器(电压、电流、电荷)等(3)按能量传递方式分类

①能量转换型热电偶、光电池、压电式、光电式、磁电式、霍尔式等②能量控制型电阻式、电感式、电容式等电子与通信工程系—张丹检测技术与应用常用传感器的分类：传感器技术发展的主流方向：集成化、微型化、智能化和网络化传感器的应用:汽车行业、生产自动控制、日常生活等等电子与通信工程系—张丹检测技术与应用1.2信号的基本知识1、信号其及基本运算：

信号是信息的实际载运者，只有通过处理分析后获得的信息才有意义。信息是对信号经过分析处理后的有用部分，它表征被测对像运动与状态的某种特征与属性。定义：常用连续时间信号：(1)单位阶跃信号(2)单位冲激信号

(3)正弦信号

(4)指数信号

(5)斜变信号

(6)门信号

连续时间信号的基本运算：

（1）信号的加减乘除（2）信号的时移（3）信号的反褶（4）信号的尺度变换（5）信号的微分与积分电子与通信工程系—张丹检测技术与应用离散时间信号的基本运算：

(1)

序列相加(2)序列相乘(3)序列反褶与位移(4)尺度变换连续时间信号变换与频谱：

傅里叶变换拉普拉斯变换连续时间信号的采样：

采样定理

常用离散时间信号：

(1)单位脉冲信号(2)单位阶跃序列电子与通信工程系—张丹检测技术与应用1.3测试系统的基本结构与类型定义：

“测试系统”是指由众多环节组成的对被测物理量进行检测、调理、变换、处理、显示和贮存的完整系统。以计算机为中心的新型测试系统，采用数据采集与传感器相结合的方式，能最大限度地完成测试工作的全过程。它既能实现对信号的检测，又能对所获信号进行分析处理，求得有用信息。传统的测试则是由传感器或某些仪表获得信号，再由专门的测试系统对信号进行分析处理而获得有限的信息。现代测试系统大致可分为三类：基本型标准接口型闭环控制型电子与通信工程系—张丹检测技术与应用1、测试系统的基本型结构：(1)传感器(2)信号调理(3)数据采集卡（板）(4)计算机电子与通信工程系—张丹检测技术与应用2、测试系统的标准接口型：

标准通用型也是由模块（如台式仪器或插件板）组合而成，所有模块的对外接口都按规定标准设计。组成系统时，若模块是台式仪器，用标准的无源电缆将各模块接插联接起来就构成系统。若模块为插件板，只要将各插件板插入标准机箱即可。组建这类系统非常方便，例如GPIB(GeneralPurposeInterfaceBus)系统、VXI就属于这类系统，虽然首次投资大，但有利于组建大、中型测量系统。系统的结构形式可分为专门接口型和标准通用接口型：

专门接口型是将一些具有一定功能的模块相互连接而成。由于模块千差万别，组成系统时相互间接口十分麻烦，而且模块是系统不可分割的一部分，不能单独使用，缺乏灵活性。电子与通信工程系—张丹检测技术与应用3、测试系统的闭环控制型：闭环控制型是指应用于闭环控制系统中的测试系统：

过程的自动控制大体上可归纳为以下三个环节。(1)实时数据采集：对过程中的有关物理量的瞬时值进行采样。(2)实时判断决策：对采集的表征过程状态的物理量进行运算分析、判断决策，并按已定的原则决定下一步过程控制的措施。(3)实时控制：根据决策，按照自动控制理论实时地对各个执行机构发出控制信号电子与通信工程系—张丹检测技术与应用1.4测试系统的基本特性动态特性用数学来描述有三种形式：时域中的微分方程、复频域中的传递函数和频域中的频率特性(也称为频率响应、频谱)。测试系统的静态特性：是当被测对像为恒定信号时，在这种情况下，测试系统输入与输出的关系。静态特性的基本参数有：零位(点)值、灵敏度、线性度、分辨率、滞后度、准确度、可靠性等。测试系统的动态特性：当输入量随时间变化时测试系统输入与输出的关系。是反映其测量动态信号的能力。电子与通信工程系—张丹检测技术与应用1.5线性系统的性质与理想测试系统线性系统的性质：线性包含叠加性和齐次性两个概念。同时满足叠加性和齐次性的系统称为线性系统，不满足称为非线性系统。一个系统是否为线性系统，还可以直接从其描述方程来判断。若系统是以线性代数方程或