第1章 绪论（课件）- 《传感器与检测技术》同步教学（人民邮电版）

传感器与检测技术 2024/1/3 1 第1章 绪论 【教学目标】 了解检测系统的组成和检测方法的分类 掌握误差定义、误差分类和误差的处理方法 了解传感器的定义、组成、分类和发展趋势 【教学重点】 检测技术基本知识 传感器的定义和分类 【教学难点】 传感器的特性参数 误差的分类和处理 第1章 绪论 【主要内容】 检测技术概述 传感器技术概述 4 1.1 检测技术概述 1 检测技术理论基础 2 检测系统的组成 3 测量方法分类 4 测量误差 1 检测技术理论基础 检测，即检验和测试生产过程中的物理量。该物理量表征了生产过程的特性和状态，例如：电压、电流、温度、压力、流量、液位、成分等信息。 检测的任务，其一是对成品或半成品进行质量检验和测量，以检验其是否达到了成品的规格和要求，即是否合格；其二是随时监测生产过程中各种参量的大小及变化等情况，如：几何参数、表面质量、内部缺陷、成分等，以达到监督和控制整个生产过程的目的。 1 检测技术理论基础 检测技术，是人们为了对被测对象所包含的信息进行定性检查和定量测量所采取的一系列技术措施，是利用各种物理化学效应，选择合适的方法和装置，将生产、科研、生活中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，它是产品检验和质量控制的重要手段。 检测技术的完善和发展推动着现代科学技术的进步。反过来，现代化生产和科学技术的发展也不断地对检测技术提出新的要求，成为促进检测技术发展的动力。 检测工作的全过程一般包括：信号采集、信号处理、信号显示、信号输出等。一个完整的检测系统或装置通常是由传感器、信号处理电路和输出环节组成，输出环节包括显示和打印记录装置、数据处理装置和控制装置等。 检测系统的组成 传感器 传感器是检测的工具，是检测系统的最前端，它的作用是提取被测量的信息，并将其转换为便于测量的电信号，是获取信息的重要手段，也是检测系统最重要的环节，它所获得信息的正确与否，关系到整个检测系统的精度。 检测系统的组成 信号处理电路 信号处理电路的作用是将传感器的输出信号转换为便于传输和处理的模拟电压（电流）信号或数字信号。传感器输出的信号往往存在比较微弱、或含有噪声等问题，因而不能直接用于显示记录装置，也不便于数据处理和控制，这就需要加工和处理，如放大、调制、解调、滤波、运算以及数字化等。 检测系统的组成 输出设备 检测系统的信号输出用以存储、显示、分析、监控、判断、决策等，输出环节一般包括：显示与打印记录装置、数据处理装置和控制装置等。 显示装置是检测人员与监测系统之间联系的主要环节，其主要作用是使人们了解被测量的数值大小或变化过程。常用的有模拟显示、数字显示和图像显示3种，如图所示。 （a）模拟显示 （b）数字显示 （c）图像显示 检测系统的组成 打印记录装置主要用来记录被测量动态过程的变化情况，如笔式记录仪、光线示波器、打印机等。 数据处理装置用来对被测结果进行分析、运算、处理，对动态测试结果作频谱分析、能量谱分析等，完成这些工作必须使用计算机技术。 控制装置将传感器的测量结果与设定的数值进行比较和决策，从而完成自动控制功能。 检测系统的组成 一个物理量的检测可以通过不同的方法来实现，检测方法的选择是否正确，直接关系到检测结果的可靠程度，也关系到检测的经济性和可行性。 测量方法的分类多种多样，例如，根据在测量过程中，被测量是否随时间变化，可分为静态测量和动态测量；根据测量的手段分类，可分为直接测量、间接测量和组合测量；根据测量的方式分类，可分为偏差式测量、零位式测量和微差式测量；根据测量的条件分类，可分为等精度测量与非等精度测量等。 3 测量方法分类 直接测量、间接测量与组合测量 直接测量，是指直接将被测量与标准量进行比较，读取仪器仪表显示的数值从而得到测量结果。 直接测量的优点是简单、直观、明了； 缺点是测量精度不高； 常用于工程测量中或对测量精度要求不高的场合。 3 测量方法分类 直接测量、间接测量与组合测量 间接测量，是指测量与被测量有一定函数关系的参量，然后通过已知函数关系的公式、曲线或表格，求出该被测量。 间接测量的优点是测量精度高； 缺点是过程复杂且耗时较长； 常用于实验室测量或对测量精度要求较高的场合。 3 测量方法分类 直接测量、间接测量与组合测量 组合测量，是指在测量中，使各个被测量以不同的组合形式出现，根据直接测量和间接测量所得到的数据，通过解一组联立方程而求出被测量的数值。 组合测量的特点是过程繁杂且更耗时，但易达到较高的精度； 一般适用于科学实验和特殊场合。 3 测量方法分类 偏差法、零位法、微差法 偏差式测量法，是指在测量过程中，利用测量仪表的指针相对于刻度的偏差位移直接表示测量的数值，即测量值等于偏差数值。 这种方