會計學(xué)1李新光李新光Y現(xiàn)代檢測技術(shù)基礎(chǔ)現(xiàn)代檢測技術(shù)基礎(chǔ)Chapter one21 光電檢測技術(shù)光電檢測技術(shù) 雷玉堂主編，葉聲華主審雷玉堂主編，葉聲華主審 中國計量出版社（第二版），中國計量出版社（第二版），2009年年6月月(教材教材)2 微弱信號檢測高晉占編著，清華大學(xué)出版社，微弱信號檢測高晉占編著，清華大學(xué)出版社，年月第版，年第三次印刷年月第版，年第三次印刷（第七章重要參考）。（第七章重要參考）。3 光電測試技術(shù)光電測試技術(shù) 浦昭邦浦昭邦 主編主編.機械工業(yè)出版社，機械工業(yè)出版社，2004年年10月月(重要參考教材重要參考教材)。4 過程檢測技術(shù)過程檢測技術(shù) 李新光，張華等編著李新光，張華等編著 機械工業(yè)出版社，機械工業(yè)出版社，2004年年10月月5 現(xiàn)代檢測技術(shù)現(xiàn)代檢測技術(shù) 周杏鵬，周杏鵬，仇國富仇國富 等編著等編著 高等教育出版社，高等教育出版社，2004年年7月月6 光電檢測技術(shù)與應(yīng)用郭培源 付揚 編著 北京航空航天大學(xué)出版社。教材與參考教材教材與參考教材教材與參考教材教材與參考教材第1頁/共61頁3第一章第一章第一章第一章 檢測技術(shù)概述檢測技術(shù)概述檢測技術(shù)概述檢測技術(shù)概述一、檢測的作用與意義一、檢測的作用與意義一、檢測的作用與意義一、檢測的作用與意義二、檢測的基本概念二、檢測的基本概念二、檢測的基本概念二、檢測的基本概念三、檢測系統(tǒng)構(gòu)成三、檢測系統(tǒng)構(gòu)成三、檢測系統(tǒng)構(gòu)成三、檢測系統(tǒng)構(gòu)成四、檢測方法分類四、檢測方法分類四、檢測方法分類四、檢測方法分類五、檢測儀表分類五、檢測儀表分類五、檢測儀表分類五、檢測儀表分類 六、六、六、六、有關(guān)誤差的幾個基本概念有關(guān)誤差的幾個基本概念有關(guān)誤差的幾個基本概念有關(guān)誤差的幾個基本概念七、現(xiàn)代檢測技術(shù)發(fā)展趨勢七、現(xiàn)代檢測技術(shù)發(fā)展趨勢七、現(xiàn)代檢測技術(shù)發(fā)展趨勢七、現(xiàn)代檢測技術(shù)發(fā)展趨勢第2頁/共61頁4歷史時代：歷史時代：手工手工化化機械機械化化自動自動化化信息信息化化生產(chǎn)方式：生產(chǎn)方式：人與人與簡單簡單工具工具動力動力機與機與機械機械自動自動測量測量控制控制智能智能機械機械裝置裝置第一章第一章第一章第一章 檢測技術(shù)概述檢測技術(shù)概述檢測技術(shù)概述檢測技術(shù)概述一、檢測的地位和作用一、檢測的地位和作用一、檢測的地位和作用一、檢測的地位和作用 1.1.信息化是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然信息化是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然信息化是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然信息化是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然第3頁/共61頁5 人與機器的機能對應(yīng)關(guān)系人與機器的機能對應(yīng)關(guān)系：一、檢測的地位和作用一、檢測的地位和作用一、檢測的地位和作用一、檢測的地位和作用第4頁/共61頁6信息流組成信息流組成信息流信息流獲取傳輸處理控制信息獲取是信息流的一環(huán)信息獲取是信息流的一環(huán)一、檢測的地位和作用一、檢測的地位和作用一、檢測的地位和作用一、檢測的地位和作用2.信息流是客觀世界的一個主流信息流是客觀世界的一個主流第5頁/共61頁7 獲取信息獲取信息是儀器科學(xué)的基本任務(wù)是儀器科學(xué)的基本任務(wù) 儀器儀表是信息產(chǎn)業(yè)的儀器儀表是信息產(chǎn)業(yè)的重要組成部分重要組成部分 儀器儀表是信息工業(yè)的儀器儀表是信息工業(yè)的源頭源頭一、檢測的地位和作用一、檢測的地位和作用一、檢測的地位和作用一、檢測的地位和作用第6頁/共61頁8 3 檢測儀器儀表的檢測儀器儀表的作用作用一、檢測的地位和作用一、檢測的地位和作用一、檢測的地位和作用一、檢測的地位和作用 工業(yè)生產(chǎn)工業(yè)生產(chǎn) 倍增器倍增器 科學(xué)研究科學(xué)研究 先行官先行官 社社 會會 物化法官物化法官 軍軍 事事 戰(zhàn)斗力戰(zhàn)斗力第7頁/共61頁9一、檢測的地位和作用一、檢測的地位和作用一、檢測的地位和作用一、檢測的地位和作用n n工業(yè)生產(chǎn)倍增器工業(yè)生產(chǎn)倍增器工業(yè)生產(chǎn)倍增器工業(yè)生產(chǎn)倍增器檢測技術(shù)是帶動國民經(jīng)濟增長的一個檢測技術(shù)是帶動國民經(jīng)濟增長的一個 關(guān)鍵領(lǐng)域關(guān)鍵領(lǐng)域在美國：檢測技術(shù)占在美國：檢測技術(shù)占4%，拉動經(jīng)濟增長，拉動經(jīng)濟增長66%第8頁/共61頁10檢測技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用檢測技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用一、檢測的地位和作用一、檢測的地位和作用一、檢測的地位和作用一、檢測的地位和作用在線檢測：零件尺寸、產(chǎn)品缺陷、裝配定位在線檢測：零件尺寸、產(chǎn)品缺陷、裝配定位.第9頁/共61頁11第10頁/共61頁2024/3/211212應(yīng)用舉例：應(yīng)用舉例：五機架冷連軋機所用檢測儀表五機架冷連軋機所用檢測儀表13測厚儀；測厚儀；413測速儀；測速儀；1418輥縫儀；輥縫儀；1920軋制力測量儀；軋制力測量儀；2125壓力測量儀；壓力測量儀；2629張力測量儀；張力測量儀；30開卷機；開卷機；31卷取機卷取機第11頁/共61頁13TRT發(fā)電煤氣清洗減壓閥組脫水器分配器噴吹煤煤粉倉干燥煤粉煤場棄渣場水渣沉淀池水渣裝車干渣罐送鋼廠鐵水鑄鐵機成品庫鐵水罐返礦槽下篩分槽下稱重料車或皮帶返回?zé)Y(jié)廠雜礦倉焦炭倉燒結(jié)礦倉塊礦倉助燃風(fēng)機燃氣空氣換熱器熱風(fēng)爐煙氣預(yù)熱器煤氣預(yù)熱器富氧站風(fēng)機煙囪燒結(jié)廠鐵礦焦炭溶劑制氧廠高爐噴煤渣口出鐵口風(fēng)口重力除塵梅山生產(chǎn)過程煉鐵第12頁/共61頁14一、檢測技術(shù)的作用和地位一、檢測技術(shù)的作用和地位一、檢測技術(shù)的作用和地位一、檢測技術(shù)的作用和地位檢測技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用檢測技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用檢測技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用檢測技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用離線檢測：零件參數(shù)、離線檢測：零件參數(shù)、離線檢測：零件參數(shù)、離線檢測：零件參數(shù)、尺寸與形位公差、尺寸與形位公差、尺寸與形位公差、尺寸與形位公差、品質(zhì)參數(shù)品質(zhì)參數(shù)品質(zhì)參數(shù)品質(zhì)參數(shù)作作作作 用：現(xiàn)代工程裝備中，用：現(xiàn)代工程裝備中，用：現(xiàn)代工程裝備中，用：現(xiàn)代工程裝備中，檢測環(huán)節(jié)的成本約占檢測環(huán)節(jié)的成本約占檢測環(huán)節(jié)的成本約占檢測環(huán)節(jié)的成本約占 50705070%第13頁/共61頁15檢測技術(shù)在汽車中的應(yīng)用日新月異檢測技術(shù)在汽車中的應(yīng)用日新月異一、檢測技術(shù)的作用和地位一、檢測技術(shù)的作用和地位一、檢測技術(shù)的作用和地位一、檢測技術(shù)的作用和地位發(fā)動機：發(fā)動機：向發(fā)動機的電子控制單元（向發(fā)動機的電子控制單元（ECU）提供發(fā)動機的工作狀況信息，）提供發(fā)動機的工作狀況信息，對發(fā)動機工作狀況進行精確控制對發(fā)動機工作狀況進行精確控制 溫度、壓力、位置、轉(zhuǎn)速、流量、氣體濃度和爆震傳感器等溫度、壓力、位置、轉(zhuǎn)速、流量、氣體濃度和爆震傳感器等 汽車傳感器：汽車電子控制系統(tǒng)的信息源，關(guān)鍵部件，核心技術(shù)內(nèi)容汽車傳感器：汽車電子控制系統(tǒng)的信息源，關(guān)鍵部件，核心技術(shù)內(nèi)容 普通轎車：約安裝幾十到近百只傳感器，普通轎車：約安裝幾十到近百只傳感器，豪華轎車：傳感器數(shù)量可多達二百余只。豪華轎車：傳感器數(shù)量可多達二百余只。底底 盤：盤：控制變速器系統(tǒng)、懸架系統(tǒng)、動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動防抱死系統(tǒng)等控制變速器系統(tǒng)、懸架系統(tǒng)、動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動防抱死系統(tǒng)等 車速、踏板、加速度、節(jié)氣門、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、水溫、油溫車速、踏板、加速度、節(jié)氣門、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、水溫、油溫 車車 身：身：提高汽車的安全性、可靠性和舒適性等提高汽車的安全性、可靠性和舒適性等 溫度、濕度、風(fēng)量、日照、加速度、車速、測距、圖象等溫度、濕度、風(fēng)量、日照、加速度、車速、測距、圖象等 第14頁/共61頁16第15頁/共61頁17檢測技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用與日俱增檢測技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用與日俱增一、檢測技術(shù)的作用和地位一、檢測技術(shù)的作用和地位一、檢測技術(shù)的作用和地位一、檢測技術(shù)的作用和地位 家用電器：家用電器：數(shù)碼相機、數(shù)碼攝像機：自動對焦數(shù)碼相機、數(shù)碼攝像機：自動對焦-紅外測距傳感器紅外測距傳感器數(shù)字體溫計：接觸式數(shù)字體溫計：接觸式-熱敏電阻，非接觸式熱敏電阻，非接觸式-紅外傳感器紅外傳感器自動感應(yīng)燈：亮度檢測自動感應(yīng)燈：亮度檢測-光敏電阻光敏電阻空調(diào)、冰箱、電飯煲：溫度檢測空調(diào)、冰箱、電飯煲：溫度檢測-熱敏電阻、熱電偶熱敏電阻、熱電偶電話、麥克風(fēng)：話音轉(zhuǎn)換電話、麥克風(fēng)：話音轉(zhuǎn)換-駐極電容傳感器駐極電容傳感器遙控接收：紅外檢測遙控接收：紅外檢測-光敏二極管、光敏三極管光敏二極管、光敏三極管辦公商務(wù)：辦公商務(wù)：可視對講、可視電話：圖像獲取可視對講、可視電話：圖像獲取-面陣面陣CCDCCD掃描儀：文檔掃描掃描儀：文檔掃描-線陣線陣CCDCCD紅外傳輸數(shù)據(jù)：紅外檢測紅外傳輸數(shù)據(jù)：紅外檢測-光敏二極管、光敏三極管光敏二極管、光敏三極管醫(yī)療衛(wèi)生：醫(yī)療衛(wèi)生：電子血壓計：血壓檢測電子血壓計：血壓檢測 -壓力傳感器壓力傳感器血糖測試儀、膽固醇檢測儀血糖測試儀、膽固醇檢測儀 -離子傳感器離子傳感器第16頁/共61頁18一、檢測技術(shù)的作用和地位一、檢測技術(shù)的作用和地位一、檢測技術(shù)的作用和地位一、檢測技術(shù)的作用和地位n n科學(xué)研究的先科學(xué)研究的先行官行官 諾貝爾獎獲得者諾貝爾獎獲得者R.R.Ernst說說“現(xiàn)代科學(xué)的進現(xiàn)代科學(xué)的進步越來越依靠尖端儀器的發(fā)展步越來越依靠尖端儀器的發(fā)展”俄國化學(xué)家門捷列夫指出俄國化學(xué)家門捷列夫指出“科學(xué)是從測量開始科學(xué)是從測量開始的的”近近80年來，與科學(xué)儀器密切相關(guān)的諾貝爾獎獲得年來，與科學(xué)儀器密切相關(guān)的諾貝爾獎獲得者達者達38人人第17頁/共61頁19一、檢測技術(shù)的作用和地位一、檢測技術(shù)的作用和地位一、檢測技術(shù)的作用和地位一、檢測技術(shù)的作用和地位n n軍事戰(zhàn)斗力軍事戰(zhàn)斗力 1991年海灣戰(zhàn)爭年海灣戰(zhàn)爭 精確制導(dǎo)炸彈和導(dǎo)彈占精確制導(dǎo)炸彈和導(dǎo)彈占8%2003年伊拉克戰(zhàn)爭年伊拉克戰(zhàn)爭 90%1994年美國防部建立自動測試系統(tǒng)執(zhí)行局年美國防部建立自動測試系統(tǒng)執(zhí)行局立體作戰(zhàn)立體作戰(zhàn)第18頁/共61頁20一、檢測技術(shù)的作用和地位一、檢測技術(shù)的作用和地位一、檢測技術(shù)的作用和地位一、檢測技術(shù)的作用和地位檢測技術(shù)在軍事上的應(yīng)用檢測技術(shù)在軍事上的應(yīng)用檢測技術(shù)在軍事上的應(yīng)用檢測技術(shù)在軍事上的應(yīng)用美軍研制的未來單兵作戰(zhàn)武器美軍研制的未來單兵作戰(zhàn)武器-OICW 夜視瞄準機系統(tǒng)：非冷卻紅外傳感器技術(shù)夜視瞄準機系統(tǒng)：非冷卻紅外傳感器技術(shù)激光測距儀：可精確的定位目標。在發(fā)射激光測距儀：可精確的定位目標。在發(fā)射2020毫米高爆彈時，激光測距儀可毫米高爆彈時，激光測距儀可將目標的距離信息自動傳輸至高爆彈的爆炸引信，以便精確的設(shè)定引爆時將目標的距離信息自動傳輸至高爆彈的爆炸引信，以便精確的設(shè)定引爆時間。間。第19頁/共61頁21美國國家導(dǎo)彈防御計劃美國國家導(dǎo)彈防御計劃-NMD一、檢測技術(shù)的作用和地位一、檢測技術(shù)的作用和地位一、檢測技術(shù)的作用和地位一、檢測技術(shù)的作用和地位檢測技術(shù)在國防領(lǐng)域的應(yīng)用檢測技術(shù)在國防領(lǐng)域的應(yīng)用檢測技術(shù)在國防領(lǐng)域的應(yīng)用檢測技術(shù)在國防領(lǐng)域的應(yīng)用1.地基攔截器地基攔截器2.早期預(yù)警系統(tǒng)早期預(yù)警系統(tǒng)3.前沿部署前沿部署(如雷達）如雷達）4.管理與控制系統(tǒng)管理與控制系統(tǒng)5.衛(wèi)星紅外線監(jiān)測系統(tǒng)衛(wèi)星紅外線監(jiān)測系統(tǒng) 監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng):探測和發(fā)探測和發(fā)現(xiàn)敵人導(dǎo)彈的發(fā)射并追現(xiàn)敵人導(dǎo)彈的發(fā)射并追蹤導(dǎo)彈的飛行軌道；蹤導(dǎo)彈的飛行軌道；攔截器：能識別真假攔截器：能識別真假彈頭，敵友方彈頭，敵友方第20頁/共61頁22檢測技術(shù)在航天領(lǐng)域舉足輕重檢測技術(shù)在航天領(lǐng)域舉足輕重一、檢測技術(shù)的作用和地位一、檢測技術(shù)的作用和地位一、檢測技術(shù)的作用和地位一、檢測技術(shù)的作用和地位飛行器測控飛行器測控-檢測飛行器姿態(tài)、發(fā)電機工況，控制與操檢測飛行器姿態(tài)、發(fā)電機工況，控制與操縱縱 火箭測控火箭測控-檢測火箭狀況、姿態(tài)、軌跡檢測火箭狀況、姿態(tài)、軌跡 第21頁/共61頁23一、檢測技術(shù)的作用和地位一、檢測技術(shù)的作用和地位一、檢測技術(shù)的作用和地位一、檢測技術(shù)的作用和地位“阿波羅阿波羅10”：火箭部分火箭部分-2077個傳感器個傳感器飛船部分飛船部分-1218個傳感器，個傳感器，檢測參數(shù)檢測參數(shù)-加速度、溫度、壓力、加速度、溫度、壓力、振動、流量、應(yīng)變、振動、流量、應(yīng)變、聲學(xué)、聲學(xué)、神州飛船：神州飛船：185臺（套）儀器裝置臺（套）儀器裝置第22頁/共61頁24一、檢測技術(shù)的作用和地位一、檢測技術(shù)的作用和地位一、檢測技術(shù)的作用和地位一、檢測技術(shù)的作用和地位n n“物化法物化法官官”檢查產(chǎn)品質(zhì)量檢查產(chǎn)品質(zhì)量 監(jiān)測環(huán)境污染監(jiān)測環(huán)境污染 識別指紋假鈔識別指紋假鈔 查服違禁藥物查服違禁藥物 偵破刑事案件偵破刑事案件第23頁/共61頁25一、檢測技術(shù)的作用和地位一、檢測技術(shù)的作用和地位一、檢測技術(shù)的作用和地位一、檢測技術(shù)的作用和地位教學(xué)實驗、氣象預(yù)報、大地測教學(xué)實驗、氣象預(yù)報、大地測繪、災(zāi)情預(yù)報、交通指揮、繪、災(zāi)情預(yù)報、交通指揮、涵蓋涵蓋 吃穿用、農(nóng)輕重、海陸空吃穿用、農(nóng)輕重、海陸空第24頁/共61頁26定義定義：被測信息被測信息：傳感器、檢測儀器、檢測裝置、檢測系統(tǒng)傳感器、檢測儀器、檢測裝置、檢測系統(tǒng)全部操作全部操作：檢測過程：檢測過程：確定被測對象的確定被測對象的屬性屬性和和量值量值為目的的全部操作為目的的全部操作二、檢測的基本概念二、檢測的基本概念二、檢測的基本概念二、檢測的基本概念信號采集、信號處理、信號顯示、信號輸出信號采集、信號處理、信號顯示、信號輸出物理量（光、電、力、熱、磁、聲、物理量（光、電、力、熱、磁、聲、）被測對象被測對象：宇宙萬物（固液氣體、動物、植物、天體宇宙萬物（固液氣體、動物、植物、天體）檢測器具：檢測器具：化學(xué)量（化學(xué)量（PH、成份、成份）生物量（酶、葡萄糖、生物量（酶、葡萄糖、）第25頁/共61頁27例：空調(diào)機測量控制室溫例：空調(diào)機測量控制室溫二、檢測的基本概念二、檢測的基本概念二、檢測的基本概念二、檢測的基本概念空氣空氣被測對被測對象象：被測信息被測信息：檢測器具檢測器具：操作過程操作過程：室內(nèi)空氣室內(nèi)空氣溫度溫度溫度傳感器溫度傳感器-熱電阻、熱電偶熱電阻、熱電偶 熱敏電阻熱敏電阻 電信號電信號 處理處理 顯示顯示空調(diào)機空調(diào)機第26頁/共61頁28三、檢測系統(tǒng)的構(gòu)成三、檢測系統(tǒng)的構(gòu)成三、檢測系統(tǒng)的構(gòu)成三、檢測系統(tǒng)的構(gòu)成力力位移位移 速度速度 加速度加速度 壓力壓力流量流量溫度溫度電阻式電阻式電容式電容式電感式電感式 壓電式壓電式熱電式熱電式 光電式光電式磁電式磁電式電橋電橋 放大器放大器濾波器濾波器調(diào)制器調(diào)制器解調(diào)器解調(diào)器運算器運算器 阻抗變換器阻抗變換器 筆式記錄儀筆式記錄儀光線示波器光線示波器 磁帶記錄儀磁帶記錄儀 電子示波器電子示波器 半導(dǎo)體存儲半導(dǎo)體存儲器器 顯示器顯示器 磁卡磁卡 數(shù)據(jù)處理器數(shù)據(jù)處理器 頻譜分析儀頻譜分析儀 FFT 實時信號分析儀實時信號分析儀 電子計算機電子計算機 被測對象被測對象 傳感器傳感器 中間變換中間變換測量裝置測量裝置 顯示及顯示及 記錄裝記錄裝置置 實驗結(jié)實驗結(jié)果果處理裝處理裝置置 激發(fā)裝置激發(fā)裝置 一般構(gòu)成：一般構(gòu)成：第27頁/共61頁29四、檢測方法分類四、檢測方法分類n n1.直接測量直接測量（絕對測量、相（絕對測量、相對測量）對測量）間接測量間接測量n n2.開環(huán)測量與閉環(huán)測量開環(huán)測量與閉環(huán)測量n n3.偏差法、零位法、微差法偏差法、零位法、微差法第28頁/共61頁30四、檢測方法分類四、檢測方法分類n n1、直接測量與間接測量 直接測量：直接將直接測量：直接將被測量被測量與與標準量標準量進行比較進行比較標準量標準量標準計量單位（如米尺、光柵尺、標準計量單位（如米尺、光柵尺、激光、激光、）絕對測量絕對測量定值標準量（如某一固定尺寸）定值標準量（如某一固定尺寸）相對測量相對測量第29頁/共61頁31四、檢測方法分類四、檢測方法分類四、檢測方法分類四、檢測方法分類-絕對測量：絕對測量：采用儀器、設(shè)備、手段測量被測量，直接得到測量值采用儀器、設(shè)備、手段測量被測量，直接得到測量值測量結(jié)果：測量結(jié)果：20.1 mm-相對測量：相對測量：將被測量直接與基準量比較，得到偏差值將被測量直接與基準量比較，得到偏差值特點：特點：簡單、直觀、明了；簡單、直觀、明了；測量精度不高測量精度不高基準量：基準量：20.00 mm測量值：測量值：+0.08 mm結(jié)結(jié) 果：果：20.08 mm特點：特點：精度高；復(fù)雜、成本高、要求高精度高；復(fù)雜、成本高、要求高第30頁/共61頁32四、檢測方法分類四、檢測方法分類 間接測量間接測量如測導(dǎo)線的導(dǎo)電率如測導(dǎo)線的導(dǎo)電率：測量與被測量有一定函數(shù)關(guān)系的參量，被測量由計算獲得測量與被測量有一定函數(shù)關(guān)系的參量，被測量由計算獲得第31頁/共61頁33四、檢測方法分類四、檢測方法分類n n2 2、開環(huán)測量與閉環(huán)測量、開環(huán)測量與閉環(huán)測量、開環(huán)測量與閉環(huán)測量、開環(huán)測量與閉環(huán)測量開環(huán)測量：開環(huán)測量：反饋測量：反饋測量：特點特點：簡單、直觀、明了；：簡單、直觀、明了；測量精度不高測量精度不高特點特點：精度高；復(fù)雜、成本高、要求高：精度高；復(fù)雜、成本高、要求高傳感器傳感器輸入量輸入量x輸出量輸出量y傳感器傳感器輸入量輸入量x輸出量輸出量y放大放大反饋傳感器反饋傳感器第32頁/共61頁34四、檢測方法分類四、檢測方法分類n n3 3、偏差法、零位法和微差法、偏差法、零位法和微差法、偏差法、零位法和微差法、偏差法、零位法和微差法偏差法：偏差法：零位法：零位法：利用測量儀表的指針相對于刻度的偏差位移直接表示測量的數(shù)值利用測量儀表的指針相對于刻度的偏差位移直接表示測量的數(shù)值利用指零機構(gòu)的作用，使用被測量和已知標準量兩者達到平衡，利用指零機構(gòu)的作用，使用被測量和已知標準量兩者達到平衡，根據(jù)指零機構(gòu)示值為零來確定被測量等于標準量值根據(jù)指零機構(gòu)示值為零來確定被測量等于標準量值微差法：微差法：偏差法和零位法的結(jié)合偏差法和零位法的結(jié)合測量被測量余數(shù)測量被測量余數(shù)被測量值與標準量大體平衡被測量值與標準量大體平衡第33頁/共61頁35 五五 檢測儀表分類檢測儀表分類 隨著科技和生產(chǎn)的迅速發(fā)展，檢測系統(tǒng)(儀表)的種類不斷增加，對其分類方法也很多，工程上常用的幾種分類法如下所述。1 1、按被測參量分類、按被測參量分類2、按被測參量的檢測轉(zhuǎn)換方法分類、按被測參量的檢測轉(zhuǎn)換方法分類3、按使用性質(zhì)分類、按使用性質(zhì)分類 常見的被測參量可分為以下幾類：第34頁/共61頁36 1、按被測參量分類、按被測參量分類(1)、電工量 電壓、電流、電功率、電阻、電容、頻率、磁場強度、磁通密度等；(2)、熱工量 溫度、熱量、比熱、熱流、熱分布，壓力、壓差、真空度，流量、流速，物位、液位、界面等；(3)、機械量 位移、形狀，力、應(yīng)力、力矩，重量、質(zhì)量，轉(zhuǎn)速、線速度，振動、加速度、噪聲等；(4)、物性和成分量 氣體成分、液體成分、固體成分、酸堿度、鹽度、濃度、粘度、粒度、密度、比重等；(5)、光學(xué)量 光強、光通量、光照度、輻射能量等；(6)、狀態(tài)量 顏色、透明度、磨損量、裂紋、缺陷、泄漏、表面質(zhì)量等。第35頁/共61頁37 嚴格地說，狀態(tài)量范圍更廣，但是有些狀態(tài)量由于習(xí)慣已分別歸入熱工量、機械量、成分量中，因此，在這里不再重復(fù)列出。第36頁/共61頁38 2 2、按被測參量的檢測轉(zhuǎn)換方法分類、按被測參量的檢測轉(zhuǎn)換方法分類、按被測參量的檢測轉(zhuǎn)換方法分類、按被測參量的檢測轉(zhuǎn)換方法分類被測參量通常是非電物理或化學(xué)成分量，通常需用某種傳感器把被測參量轉(zhuǎn)換成電量，以便于作后續(xù)處理。被測量轉(zhuǎn)換成電量的方法很多，最主要的有下列幾類提供:(1)、電磁轉(zhuǎn)換 電阻式、應(yīng)變式、壓阻式、熱阻式、電感式、互感式(差動變壓器)、電容式、阻抗式(電渦流式)、磁電式、熱電式、壓電式、霍爾式、振頻式、感應(yīng)同步器、磁柵；(2)、光電轉(zhuǎn)換 光電式、激光式、紅外式、光柵、光導(dǎo)纖維式；(3)、其它能/電轉(zhuǎn)換 聲/電轉(zhuǎn)換（超聲波式）、輻射能/電轉(zhuǎn)換（X射線式、射線式、r射線式）、化學(xué)能/電轉(zhuǎn)換（各種電化學(xué)轉(zhuǎn)換）。第37頁/共61頁393 3 3 3、按使用性質(zhì)分類、按使用性質(zhì)分類、按使用性質(zhì)分類、按使用性質(zhì)分類 檢測儀表按使用性質(zhì)通?？煞譃闃藴时?、實驗室表和工業(yè)用表等三種?！皹藴时順藴时怼鳖櫭剂x是各級計量部門專門用于精確計量、校準送檢樣品和樣機的標準儀表。標準表必須高于被測樣品、樣機所標稱的精度等級；而其本身又根據(jù)量值傳遞的規(guī)定，必須經(jīng)過更高一級法定計量部門的定期檢定、校準，由更高精度等級的標準表檢定之，并出具該標準表重新核定的合格證書，方可依法使用。第38頁/共61頁40 “實驗室表實驗室表”，多用于各類實驗室中，它的使用環(huán)境條件較好，故往往無特殊的防水、防塵措施。對于溫度、相對濕度、機械振動等的允許范圍也較小。這類檢測儀表與系統(tǒng)的精度等級雖較工業(yè)用表為高，但使用條件要求較嚴，只適于實驗室條件下讀數(shù)、不適于遠距離觀察及遠傳信號等?！肮I(yè)用表工業(yè)用表”是長期安裝使用于實際工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場上的檢測儀表與檢測系統(tǒng)。這類儀表與系統(tǒng)為數(shù)最多，根據(jù)安裝地點的不同，又有現(xiàn)場安裝及控制室安裝之分。前者應(yīng)有可靠的防護，第39頁/共61頁41能抵御惡劣的環(huán)境條件，其顯示也應(yīng)醒目。工業(yè)用表的精度一般不很高，但要求能長期連續(xù)工作，并具有足夠的可靠性。在某些場合下使用。還必須保證不因儀表引起事故，如在易燃、易爆環(huán)境條件下使用時，各種檢測儀表都應(yīng)有很好的防爆性能。此外，按檢測系統(tǒng)的顯示方式可分為指示式(主要是指針式)顯示，數(shù)字式顯示，屏幕式顯示等幾類。其余還有分成模擬式、數(shù)字式、智能型(以CPU為核心，具有常規(guī)數(shù)字系統(tǒng)所沒有的性能)等等。第40頁/共61頁42六、有關(guān)誤差的幾個基本概念六、有關(guān)誤差的幾個基本概念n n儀表指示裝置所顯示的被測值儀表指示裝置所顯示的被測值稱為稱為示值示值示值示值，它是被測真值的反，它是被測真值的反應(yīng)。應(yīng)。n n實際中常將用適當精度的儀表實際中常將用適當精度的儀表測出的或者用特定的方法確定測出的或者用特定的方法確定的的約定真值約定真值約定真值約定真值代替真實。代替真實。n n例如：用國家標準計量機構(gòu)標例如：用國家標準計量機構(gòu)標定過的標準儀表進行測量，其定過的標準儀表進行測量，其測量值既可作為約定真值。測量值既可作為約定真值。第41頁/共61頁43絕對誤差絕對誤差n n示值與公認的約定真值之差成示值與公認的約定真值之差成為為絕對誤差絕對誤差絕對誤差絕對誤差n n絕對誤差絕對誤差 =示值示值 約定真值約定真值n n絕對誤差簡稱為絕對誤差簡稱為誤差誤差誤差誤差。n n誤差為正時，示值偏大，反之誤差為正時，示值偏大，反之偏小。偏小。第42頁/共61頁44相對誤差和引用誤差相對誤差和引用誤差n n絕對誤差與約定真值之比成為絕對誤差與約定真值之比成為相對誤差相對誤差相對誤差相對誤差。相對誤差相對誤差 =n n如果用量程取代約定真值，得如果用量程取代約定真值，得到到引用誤差引用誤差引用誤差引用誤差。引用誤差引用誤差 =第43頁/共61頁45最大引用誤差最大引用誤差n n考慮整個量程范圍內(nèi)的最大絕考慮整個量程范圍內(nèi)的最大絕對誤差與量程的比值，則得到對誤差與量程的比值，則得到最大引用誤差最大引用誤差最大引用誤差最大引用誤差。最大引用誤差最大引用誤差 =n n最大引用誤差與儀表的具體示最大引用誤差與儀表的具體示值無關(guān)，可以更好地說明儀表值無關(guān)，可以更好地說明儀表測量的準確程度。它是儀表基測量的準確程度。它是儀表基本誤差的主要形式，是儀表的本誤差的主要形式，是儀表的主要性能指標之一。主要性能指標之一。第44頁/共61頁46允許誤差允許誤差n n儀表出廠時要規(guī)定引用誤差的允許值，儀表出廠時要規(guī)定引用誤差的允許值，稱為稱為允許誤差允許誤差允許誤差允許誤差。n n如將允許誤差記為如將允許誤差記為QQ，最大引用誤差，最大引用誤差記為記為QQmaxmax，那么，那么QQ和和QQmaxmax在大小上應(yīng)在大小上應(yīng)該滿足什么關(guān)系該滿足什么關(guān)系?Qmax Q第45頁/共61頁47基本誤差和附加誤差基本誤差和附加誤差n n任何測量都是與環(huán)境條件相關(guān)的，任何測量都是與環(huán)境條件相關(guān)的，這些條件包括環(huán)境溫度、相對濕這些條件包括環(huán)境溫度、相對濕度、電源電壓和安裝方式等多方度、電源電壓和安裝方式等多方面的因素。面的因素。n n儀表嚴格按照規(guī)定的環(huán)境條件儀表嚴格按照規(guī)定的環(huán)境條件（即參比工作條件）工作時，此（即參比工作條件）工作時，此時獲得的誤差稱為時獲得的誤差稱為基本誤差基本誤差基本誤差基本誤差；如果；如果在非參比工作條件進行測量，還在非參比工作條件進行測量，還會產(chǎn)生額外的誤差成為會產(chǎn)生額外的誤差成為附加誤差附加誤差附加誤差附加誤差。n n誤差誤差=基本誤差基本誤差+附加誤差附加誤差第46頁/共61頁48七、現(xiàn)代檢測技術(shù)發(fā)展趨勢七、現(xiàn)代檢測技術(shù)發(fā)展趨勢n n不斷拓展測量范圍和精度不斷拓展測量范圍和精度不斷拓展測量范圍和精度不斷拓展測量范圍和精度n n重視非接觸式檢測技術(shù)重視非接觸式檢測技術(shù)重視非接觸式檢測技術(shù)重視非接觸式檢測技術(shù)n n不斷向智能化、微型化、網(wǎng)路化方向發(fā)展不斷向智能化、微型化、網(wǎng)路化方向發(fā)展不斷向智能化、微型化、網(wǎng)路化方向發(fā)展不斷向智能化、微型化、網(wǎng)路化方向發(fā)展n n軟測量技術(shù)軟測量技術(shù)軟測量技術(shù)軟測量技術(shù)第47頁/共61頁49 隨隨著著科科學(xué)學(xué)技技術(shù)術(shù)的的發(fā)發(fā)展展，對對檢檢測測儀儀器器和和檢檢測測系系統(tǒng)統(tǒng)的的性性能能要要求求，尤尤其其是是精精度度、測測量量范范圍圍、可可靠靠性性指指標標要要求求愈愈來來愈愈高高。以以溫溫度度為為例例，為為滿滿足足某某些些科科研研實實驗驗的的需需求求，不不不不僅僅僅僅要要要要求求求求研研研研制制制制測測測測溫溫溫溫下下下下限限限限接接接接近近近近絕絕絕絕對對對對零零零零度度度度-273.15273.15、且且測測溫溫范范圍圍盡盡可可能能達達到到15 15 K(K(約約-258-258)的的高高精精度度超超低低溫溫檢檢測測儀儀表表；同同時時，某某某某些些些些場場場場合合合合需需需需連連連連續(xù)續(xù)續(xù)續(xù)測測測測量量量量液液液液態(tài)態(tài)態(tài)態(tài)金金金金屬屬屬屬的的的的溫溫溫溫度度度度或或或或長長長長時時時時間間間間連連連連續(xù)續(xù)續(xù)續(xù)測測測測量量量量2500250030003000的的的的高高高高溫溫溫溫介介介介質(zhì)質(zhì)質(zhì)質(zhì)溫溫溫溫度度度度。目目前前雖雖然然已已能能研研制制和和生生產(chǎn)產(chǎn)最最高高上上限限超超過過28002800的的熱熱電電偶偶，但但測測溫溫范范圍圍一一旦旦超超過過25002500，其其準準確確度度將將下下降降，而而且且極極易易氧氧化化從從而而嚴嚴重重影影響響其其使使用用壽壽命命與與可可靠靠性性；因因此此，尋尋找找能能長長時時間間連連續(xù)準確檢測上限超過續(xù)準確檢測上限超過20002000被測介質(zhì)溫度的新方法、被測介質(zhì)溫度的新方法、1 1 1 1、不斷拓展測量范圍，努力提高檢測精度和可靠性、不斷拓展測量范圍，努力提高檢測精度和可靠性、不斷拓展測量范圍，努力提高檢測精度和可靠性、不斷拓展測量范圍，努力提高檢測精度和可靠性第48頁/共61頁50 新材料和研制（尤其是適合低成本大批量生產(chǎn)）出相新材料和研制（尤其是適合低成本大批量生產(chǎn)）出相應(yīng)的測溫傳感器是各國科技工作者的許多年來一直努應(yīng)的測溫傳感器是各國科技工作者的許多年來一直努力試圖解決的課題。力試圖解決的課題。目前，非接觸式輻射型溫度檢測目前，非接觸式輻射型溫度檢測目前，非接觸式輻射型溫度檢測目前，非接觸式輻射型溫度檢測儀表測溫上限原理上最高可達儀表測溫上限原理上最高可達儀表測溫上限原理上最高可達儀表測溫上限原理上最高可達100000100000以上，但與聚以上，但與聚以上，但與聚以上，但與聚核反應(yīng)優(yōu)化控制理想溫度相比還相差核反應(yīng)優(yōu)化控制理想溫度相比還相差核反應(yīng)優(yōu)化控制理想溫度相比還相差核反應(yīng)優(yōu)化控制理想溫度相比還相差3 3個數(shù)量級，個數(shù)量級，個數(shù)量級，個數(shù)量級，這這就說明超高溫檢測的需求遠遠高于當前溫度檢測所能就說明超高溫檢測的需求遠遠高于當前溫度檢測所能達到的技術(shù)水平。僅在十余年前，如果在長度、位移達到的技術(shù)水平。僅在十余年前，如果在長度、位移檢測中僅存在幾檢測中僅存在幾絲（米）絲（米）的測量誤差，則一定會被大的測量誤差，則一定會被大家認為這是高精度測量；但隨著近幾年許多國家大力家認為這是高精度測量；但隨著近幾年許多國家大力開展微機電系統(tǒng)、超精細加工等高技術(shù)研究，開展微機電系統(tǒng)、超精細加工等高技術(shù)研究，“微米微米微米微米（米）、納米（米）技術(shù)（米）、納米（米）技術(shù)（米）、納米（米）技術(shù)（米）、納米（米）技術(shù)”很快成了人們熟知的詞匯，很快成了人們熟知的詞匯，很快成了人們熟知的詞匯，很快成了人們熟知的詞匯，這就意味著科技的發(fā)展迫切需要有達到納米級、甚至這就意味著科技的發(fā)展迫切需要有達到納米級、甚至這就意味著科技的發(fā)展迫切需要有達到納米級、甚至這就意味著科技的發(fā)展迫切需要有達到納米級、甚至更高精度檢測技術(shù)和檢測系統(tǒng)。更高精度檢測技術(shù)和檢測系統(tǒng)。更高精度檢測技術(shù)和檢測系統(tǒng)。更高精度檢測技術(shù)和檢測系統(tǒng)。第49頁/共61頁51 目前，除了超高溫、超低目前，除了超高溫、超低溫度檢測仍有待突破外，諸如溫度檢測仍有待突破外，諸如混相流量檢測、脈動流量檢測，混相流量檢測、脈動流量檢測，微差壓微差壓(幾十個帕幾十個帕)、超高壓檢、超高壓檢測，高溫高壓下物質(zhì)成分檢測，測，高溫高壓下物質(zhì)成分檢測，分子量檢測，高精度分子量檢測，高精度(0.02以以上上)、大噸位重量檢測等都是、大噸位重量檢測等都是需要盡早攻克的檢測課題。需要盡早攻克的檢測課題。第50頁/共61頁52 各行各業(yè)隨著自動化程度不斷提高，其高效率的生產(chǎn)更依賴于各種檢測、控制設(shè)備的安全可靠。努力研制在復(fù)雜和惡劣測量努力研制在復(fù)雜和惡劣測量環(huán)境下能滿足用戶所需精度要求環(huán)境下能滿足用戶所需精度要求且能長期穩(wěn)定工作的各種高可靠且能長期穩(wěn)定工作的各種高可靠性檢測儀器和檢測系統(tǒng)將是檢測性檢測儀器和檢測系統(tǒng)將是檢測技術(shù)的一個長期方向。技術(shù)的一個長期方向。對于航天、航空和武備系統(tǒng)等特殊用途的檢測儀器的可靠性要求更高。例如，在衛(wèi)星上安裝的檢測儀器，不僅要求體積小、重量輕，而且既要能耐高溫，又要能在極低溫和強輻射的環(huán)境下長期穩(wěn)定工作，因此，所有檢測儀器都應(yīng)有極高的可靠性和盡可能長的使用壽命。第51頁/共61頁53 鑒鑒于于傳傳感感器器與與信信號號調(diào)調(diào)理理電電路路分分開開，微微弱弱的的傳傳感感器器信信號號在在通通過過電電纜纜傳傳輸輸?shù)牡倪^過程程中中容容易易受受到到各各種種電電磁磁干干擾擾信信號號的的影影響響；以以及及各各種種傳傳感感器器輸輸出出信信號號形形式式眾眾多多，而而使使檢檢測測儀儀器器與與傳傳感感器器的的接接口口電電路路無無法法統(tǒng)統(tǒng)一一和和標標準準化化，實實施施起起來來頗頗為為不不便便。隨隨著著大大規(guī)規(guī)模模集集成成電電路路技技術(shù)術(shù)與與產(chǎn)產(chǎn)業(yè)業(yè)的的迅迅猛猛發(fā)發(fā)展展，采采用用貼貼片片封封裝裝方方式式、體體積積大大大大縮縮小小的的通通用用和和專專用用集集成成電電路路愈愈來來愈愈普普遍遍；因因此此，目目前前已已已已有有有有不不不不少少少少傳傳傳傳感感感感器器器器實實實實現(xiàn)現(xiàn)現(xiàn)現(xiàn)了了了了敏敏敏敏感感感感元元元元件件件件與與與與信信信信號號號號調(diào)調(diào)調(diào)調(diào)理理理理電電電電路路路路的的的的集集集集成成成成和和和和一一一一體體體體化化化化，對對對對外外外外直直直直接接接接輸輸出出標標準準的的420 mA電電流流信號；成為名符其實的變送器。信號；成為名符其實的變送器。2 2 2 2、傳感器逐漸向集成化、組合式、數(shù)字化方向發(fā)展、傳感器逐漸向集成化、組合式、數(shù)字化方向發(fā)展、傳感器逐漸向集成化、組合式、數(shù)字化方向發(fā)展、傳感器逐漸向集成化、組合式、數(shù)字化方向發(fā)展第52頁/共61頁54這對檢測儀器整機研發(fā)與系統(tǒng)集成提供了很大的方便，從而亦使得這類傳感器身價倍增。其次，一些廠商把兩種或兩種以上的敏感元件集成于一體，而成為可實現(xiàn)多種功能新型組合式傳感器。例如，將熱敏元件和濕敏元件將熱敏元件和濕敏元件和信號調(diào)理電路集成在一起，和信號調(diào)理電路集成在一起，一個傳感器可同時完成溫度一個傳感器可同時完成溫度和濕度的測量。和濕度的測量。第53頁/共61頁55 此外，還有廠商把敏感元件與信號調(diào)理電路、信號處理電路統(tǒng)一設(shè)計并集成化，成為能直接輸出數(shù)字信號的新型傳感器。例如，美國DALLAS公司推出的數(shù)字溫度傳感器DS18B20，可測溫度范圍為-55+150、精度0.5，封裝和形狀與普通小功率三極管十分相似，采用獨特的一線制數(shù)字信號輸出。第54頁/共61頁56 在在檢檢測測過過程程中中，把把傳傳感感器器置置于于被被測測對對象象上上，敏敏感感被被測測參參量量的的變變化化，這這種種接接觸觸式式檢檢測測方方法法通通常常比比較較直直接接、可可靠靠，測測量量精精度度較較高高；但但但但在在在在某某某某些些些些情情情情況況況況下下下下，因因因因傳傳傳傳感感感感器器器器加加加加入入入入會會會會對對對對被被被被測測測測對對對對象象象象的的的的工工工工作作作作狀狀狀狀態(tài)態(tài)態(tài)態(tài)產(chǎn)產(chǎn)產(chǎn)產(chǎn)生生生生干干干干擾擾擾擾，而而而而影影影影響響響響測測測測量量量量的的的的精精精精度度度度。而而在在有有些些被被測測對對象象上上，根根本本不不不不允允許許或或不不可可能能安安裝裝傳傳感感器器，例例例例如如如如測測測測量量量量高高高高速速速速旋旋旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸軸軸軸的的的的振振振振動動動動、轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩矩矩矩等等等等。因因此此，各各種種可可行行的的非非接接觸觸式式檢檢測測技技術(shù)術(shù)的的研研究究愈愈來來愈愈受受到到重重視視，目目前前已已商商品品化化的的光光電電式式傳傳感感器器、電電渦渦流流式式傳傳感感器器、超超聲聲波波檢檢測測儀儀表表、核核輻輻射射檢檢測測儀儀表表等等正正是是在在這這些些背背景景下不斷發(fā)展起來的。下不斷發(fā)展起來的。3 3 3 3、重視非接觸式檢測技術(shù)研究、重視非接觸式檢測技術(shù)研究、重視非接觸式檢測技術(shù)研究、重視非接觸式檢測技術(shù)研究第55頁/共61頁57今后今后不僅需要繼續(xù)改進和克服非接觸式（傳感器）檢測儀器易受外界干擾及絕對精度較低等問題，而且相信對一些難以采用接觸式檢測、或無法采用接觸方式進行檢測，尤其是那些具有重大軍事、經(jīng)濟或其它應(yīng)用價值的非接觸檢測技術(shù)課題的研究投入會不斷增加，非接觸檢測技術(shù)的研究、發(fā)展和應(yīng)用步伐都將明顯加快。第56頁/共61頁58 近近十十年年來來，由由于于包包括括微微處處理理器器、單單片片機機在在內(nèi)內(nèi)的的大大規(guī)規(guī)模模集集成成電電路路的的成成本本和和價價格格不不斷斷降降低低，功功能能和和集集成成度度不不斷斷提提高高，使使得得許許許許多多多多以以單單片片機機、微微處處理理器器或或微微型型計計算算機機為為核核心心的的現(xiàn)現(xiàn)代代檢檢測測儀儀器器（系系統(tǒng)統(tǒng)）實實現(xiàn)現(xiàn)了了智智能能化化，這這些些現(xiàn)現(xiàn)代代檢檢測測儀儀器器通通常常具具具具有有有有系系系系統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)故故故故障障障障自自自自測測測測、自自自自診診診診斷斷斷斷、自自自自調(diào)調(diào)調(diào)調(diào)零零零零、自自自自校校校校準準準準、自自自自選選選選量量量量程程程程、自自自自動動動動測測測測試試試試和和和和自自自自動動動動分分分分選選選選功功功功能能能能、自自自自校校校校正正正正功功功功能能能能、強強大大數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)處處理理和和統(tǒng)統(tǒng)計計功功能能、遠遠距距離離數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)通通信信和和輸輸入入、輸輸出出功功能能，可可配配置置各各種種數(shù)數(shù)字字通通訊訊接接口口，傳傳遞遞檢測數(shù)據(jù)和各種操作檢測數(shù)據(jù)和各種操作4 4 4 4、檢測系統(tǒng)智能化、檢測系統(tǒng)智能化、檢測系統(tǒng)智能化、檢測系統(tǒng)智能化第57頁/共61頁59 命命令令等等，可可方方便便地地接接入入不同規(guī)模的自動檢測、控制與管理信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。與傳統(tǒng)檢測系統(tǒng)相比智能化的現(xiàn)代檢系統(tǒng)具有更高的精度和性能/價格比。正是由于智能化檢測儀器、檢測系統(tǒng)具有上述優(yōu)點，所以其市場占有率多年來一直維持強勁的上升趨勢。第58頁/共61頁60第59頁/共61頁61第60頁/共61頁