课题1 传感器检测技术基础（课件）- 《传感器与检测技术应用》同步教学（北京理工大学版）

课题1 传感器检测技术基础 任务1 传感器检测技术与我们的生活息息相关 任务2 测量与测量误差 任务3 传感器的基本知识 任务4 自动检测系统 任务5 传感器检测技术发展趋势 返回 任务1 传感器检测技术与我们的生活息息相关 检测技术几乎渗透到人类的一切活动领域，在国民经济中占有极其重要的地位。它不仅给人们带来巨大的经济效益，改善人们的生活质量，还不断推动着现代科学技术的进步，成为一些发达国家最重要的热门技术之一。 1.在工业检测和自动控制系统中的应用 为了保证生产过程能正常、高效、经济地运行，必须对生产过程的某些重要工艺参数(如温度、压力、流量等)进行实时检测与优化控制。例如陶瓷隧道窑温度、压力监测控制系统(如图1-1所示)、超声波探伤(如图1 -2所示)、对容器液位的检测(如图1-3所示)，等等。 上一页 下一页 返回 任务1 传感器检测技术与我们的生活息息相关 2.在交通运输中的应用 需要对车辆的速度、加速度、油料、发动机温度等基本参数进行检测，为了保证行驶安全还要装设安全气囊、防滑控制系统、防盗、防抱死系统，等等。如图1-4和图1-5所示。 3.在现代医学领域中的应用 为了提高对病人病情的诊断水平，在现代医学领域中广泛采用了先进的检测设备，对人体温度、血压、心脑电波、内脏器官等精确检测。大大提高对疾病检查、诊断的速度和准确性，有利于争取时间，对症治疗，增加患者战胜疾病的机会。如图1-6和图1-7所示。 上一页 下一页 返回 任务1 传感器检测技术与我们的生活息息相关 4.在日常生活中的应用 在现代家庭中空调、电冰箱、洗衣机、煤气报警器、电饭煲、电磁炉等都离不开传感器。利用传感器实现对水温、空气温度、食物加热温度的控制，或通过对手的感测来实现对水龙头的出水控制，等等。如图1-8所示。 5.在航天航空、遥感技术和军事方面的应用 在航天航空、遥感技术和军事方面需要传感器对飞机、火箭等飞行器的飞行速度、加速度、方向和姿态等参数进行检测;利用红外光电传感器、微波传感器探测气象、地质;利用压电陶瓷制成导弹引爆装置等。如图1 -9所示。 上一页 返回 任务2 测量与测量误差 1.测量的概念 测量是人们借助专门的技术和设备，通过实验的方法，把被测量与单位标准量进行比较，以确定出被测量是标准量的多少倍数的过程，所得的倍数就是测量值。测量结果可用一定的数值表示，也可以用一条曲线或某种图形表示。但无论其表现形式如何，测量结果应包括两部分:比值和测量单位。测量过程的核心就是比较。 2.测量方法 实现被测量与标准量比较得出比值的方法，称为测量方法。针对不同测量任务进行具体分析以找出切实可行的测量方法，对测量工作是十分重要的。 下一页 返回 任务2 测量与测量误差 对于测量方法，从不同角度，有不同的分类方法，下面介绍几种常用的分类方法。 (1)按测量时被测量与测量结果的关系分类 按测量时被测量与测量结果的关系不同可分为直接测量、间接测量和联立测量。 ①直接测量。直接测量就是用预先标定好的测量仪表直接读取被测量的测量结果。例如用万用表测量电压、电流、电阻等。这种测量方法的优点是简单而迅速，缺点是精度一般不高，但这种测量方法在工程上广泛采用。 上一页 下一页 返回 任务2 测量与测量误差 ②间接测量。间接测量就是利用被测量与某中间量的函数关系，先测出中间量，然后通过相应的函数关系计算出被测量的数值。 ③联立测量。联立测量又叫组合测量。如果被测量有多个，而被测量又与其他量存在一定的函数关系，则可先测量这几个量，再求解函数关系组成的联立方程组，从而得到多个被测量的数值。显然，它是一种兼用直接测量和间接测量的方式。 (2)按测量时是否与被测对象接触分类 根据测量时是否与被测对象相互接触而划分为接触式测量和非接触式测量。 上一页 下一页 返回 任务2 测量与测量误差 ①接触式测量。传感器直接与被测对象接触，承受被测参数的作用，感受其变化，从而获得信号，并测量其信号大小的方法，称为接触测量法。例如用体温计测体温等。 ②非接触式测量。传感器不与被测对象直接接触，而是间接承受被测参数的作用，感受其变化，从而获得信号，并测量其信号大小的方法，称为非接触测量法。例如用辐射式温度计测量温度，用光电转速表测量转速等。非接触测量法不干扰被测对象，既可对局部点检测，又可对整体扫描。特别是对于运动对象、腐蚀性介质及危险场合的参数检测，它更方便、安全和准确。 上一页 下一页 返回 任务2 测量与测量误差 (3)按被测信号的变化情况分类 根据被测信号的变化情况不同分为静态测量和动态测量。 ①静态测量。静态测量是测量那些不随时间变化或变化很缓慢的物理量。如超市中物品的称重属于静态测量，温度计测气温也属于静态测量。 ②动态测量。动态测量是测量那些随