检测技术第1章绪论.ppt

第一章 绪 论,主要内容： 一、测试技术的基本概念 二、测试技术的地位和作用 三、测试技术的主要研究内容 四、国内测试技术的现状和发展趋势 五、本课程的主要内容,一、测试技术的基本概念,测试学（Measurement Science）：是为促进所处时代的科学技术和知识的持续发展而提供的研究信息的各种手段和方法的学科。,测试技术：是测试工程的具体实现，也称检测技术，包括具有试验性质的测量，泛指测量和试验两个方面的技术。,测试工程学（ Measurement Engineering ）：是实现测试方法的工程学，研究与信号的检出、分析、处理和判断有关的工程，包括测试系统的组成环节、信息的传输、处理与控制等。,测试其它相关术语：检测、测量、计量、测绘等。,一、测试技术的基本概念,式中 ： x被测量值； q标准量，即测量单位； n比值（纯数），含有测量误差。,静态测量：以确定不随时间变化（或变化很缓慢）的被测对象属性、量值为目的的全部操作。所以测量也就是将被测量与同种性质的标准量进行比较, 确定被测量对标准量的倍数。 它可由下式表示:,或：,动态测试：对随时间迅速变化的被测对象的某一物理量（信号）的检出与处理过程。,被测量:（被测对象的属性量值）,全部操作：,一个完整的测试过程包括信息的提取、信号的转换存储与传输、信号的显示记录、信号处理和分析,物理量（光、电、力、热、磁、声、）,被测对象：,宇宙万物（固液气体、动物、植物、天体 ）,化学量（PH、成份）,生物量（酶、葡萄糖、）, ,一、测试技术的基本概念,例一、确定某人的身高,通常采用标准长度的米尺(一个预定标准)对其进行测量，通过被测量与预定标准之间的定量比较，从而得到此人实际的身高(被测对象的数值结果)。,一、测试技术的基本概念,例二、汽车乘坐舒适性的台架试验,一、测试技术的基本概念,信息流是客观世界的一个主流,物料流 能量流 信息流,客观世界,二、测试技术的地位和作用,信息流组成,信息获取是信息流的一环。,获取信息是仪器科学的基本任务 仪器仪表是信息产业的重要组成部分 仪器仪表是信息工业的源头,二、测试技术的地位和作用,测试技术的作用,工业生产的倍增器,科学研究的先行官,社会上的物化法官,二、测试技术的地位和作用,军事的战斗力,二、测试技术的地位和作用,工业生产倍增器,测试技术是带动国民经济增长的一个 关键领域 在美国：测试技术占4%，拉动经济增长66%,a）机械手、机器人中的传感器 转动/移动位置传感器、力传感器、视觉传感器、听觉传感器、接近距离传感器、触觉传感器、热觉传感器、嗅觉传感器。,在各种自动控制系统中，测试环节起着系统感官的作用，是其重要组成部分。,密歇根大学的机械手装配模型,机器狗,测试技术在工业生产领域的应用,二、测试技术的地位和作用,b) 生产加工过程参数监测,切削力测量，机床振动测量、加工噪声传感器，转速、扭矩测量、温度测量、机架及受力件的应力测量、电机参数测量等。,密歇根大学数字化工厂,二、测试技术的地位和作用,c) 流程工业设备运行状态监控,在电力、冶金、石化、化工等流程工业中，生产线上设备运行状态关系到整个生产线流程。通常建立24小时在线监测系统。,基于设备的检查和测试，通过计算机处理数据，掌握和评估设备状态、预测故障。,二、测试技术的地位和作用,测试技术在日常生活中的应用与日俱增,家用电器：,数码相机、数码摄像机：自动对焦-红外测距传感器,数字体温计：接触式-热敏电阻，非接触式-红外传感器,自动感应灯：亮度测试-光敏电阻,空调、冰箱、电饭煲：温度测试-热敏电阻、热电偶,电话、麦克风：话音转换-驻极电容传感器,遥控接收：红外测试-光敏二极管、光敏三极管,办公商务：,可视对讲、可视电话：图像获取-面阵CCD,扫描仪：文档扫描-线阵CCD,红外传输数据：红外测试-光敏二极管、光敏三极管,医疗卫生：,电子血压计：血压测试 - 压力传感器,血糖测试仪、胆固醇测试仪 - 离子传感器,二、测试技术的地位和作用,科学研究的先行官（工欲善其事，必先利其器）,许多重要的科学分支的确立和发展归功于重要的科学仪器装置的研制成功。色谱仪的发明产生了色谱学，光谱仪的发明产生了光谱学 。 诺贝尔奖获得者R. R. Ernst说“现代科学的进步越来越依靠尖端仪器的发展”。,科学仪器是科学技术发展的重要前提和根本保障；,约有三分之一的诺贝尔物理和化学奖授予了那些在测试仪器方面有创新的科学家。,二、测试技术的地位和作用,测试技术在航天领域举足轻重,“神舟七号”载人航天工程由测控通信系统、着陆场系统、发射场系统、航天员系统、飞船系统、火箭系统、空间应用系统七大部分组成。,测控通信系统主要任务是跟踪和获取航天器的各种信息，进行计算、处理和分析，从而对航天器进行控制和管理。要负责运载火箭和神舟七号载人飞船的轨道测量、图像及遥测监视、遥控操作、话音通信、飞行控制等。如果没有测控通信系统，飞船就会像断线的风筝一样失去控制，后果将不堪设想。因此可以说，测控通信系统是对飞船进行指挥控制的灵魂，在载人航天工程中起着举足轻重的作用。,二、测试技术的地位和作用,“阿波罗10”：,火箭部分-2077个传感器,飞船部分-1218个传感器,测试参数 坐标、速度、加速度、温度、压力、 振动、流量、应变、 航天员的生理参数等。,神州飞船：,185台（套）仪器装置,飞行器测控 -飞船飞行轨道及姿态的计算与控制、设备的工作状态监测,火箭测控 - 测试火箭飞行状况、姿态、轨迹,二、测试技术的地位和作用,军事战斗力 快速 精确,1991年海湾战争 精确制导炸弹和导弹占8%,2003年伊拉克战争 90%,1994年美国防部建立自动测试系统执行局,立体作战,二、测试技术的地位和作用,测试技术在军事上的应用,美军研制的未来单兵作战武器-OICW,夜视瞄准机系统：非冷却红外传感器技术,激光测距仪：可精确的定位目标。在发射20毫米高爆弹时，激光测距仪可将目标的距离信息自动传输至高爆弹的爆炸引信，以便精确的设定引爆时间。,二、测试技术的地位和作用,美国国家导弹防御计划-NMD,测试技术在国防领域的应用,监测系统: 探测和发现敌人导弹的发射并追踪导弹的飞行轨道；,拦截器：能识别真假弹头，敌友方,二、测试技术的地位和作用,社会的“物化法官”,检查产品质量,监测环境污染,识别指纹假钞,查服违禁药物,二、测试技术的地位和作用,总结：测试技术广泛应用于工农业生产、科学研究、航空航天、交通运输、医疗卫生及日常生活的每一个领域，是人类科学认知和改造客观世界的手段。,二、测试技术的地位和作用,涵盖 吃穿用、农轻重、海陆空,三、测试技术的主要研究内容,1、发现和应用新的测量原理，从事相应传感器的开发研究； 2、选择合适的测量原理，确定测量方法； 如：电测法和非电测法、直接测量与间接测量、绝对测量与相对测量、开环测量与闭环测量等。 3、设计或选用各类装置组成测试系统； 4、测量数据的分析处理，得出符合客观实际的结论。,测试技术是指检测过程中所涉及的测试理论、测试方法、测试设备等等。,四、国内测试技术的现状和发展趋势,1. 现状 1）亚洲第二大仪器仪表生产国。500万元的仪器仪表企业（民用）达2232个。 2）发展形势良好。仪器仪表工业总产值和销售收入年平均增长率12%，2003年突破1000亿大关。 3）国际竞争力增强 渗透入高科技领域，出现一批有自主知识产权的企业，国产DCS、现场总线设备的大批应用，医疗仪器改变了过去几乎全进口的状态，电子测量仪器向高端发展（如微波毫米波矢量网络分析仪）。,四、国内测试技术的现状和发展趋势,4）仪器仪表出口量迅速增长 2003年仪器仪表进出口总额121亿美元，出口29.5亿美元，已含有技术含量高的产品出口，中低端数字万用表占60%的世界市场。 5）产业结构发生可喜变化 国营、集体、民营、三资企业并存发展,四、国内测试技术的现状和发展趋势,2. 差距 1）测量与控制精度不高，品种短缺、外观不美、可靠性、稳定性差； 2）基础技术的研究和开发投入不足，原创性少； 3）生产效率低 1200亿人民币的年产值不足美国3200亿美元年产值的5%，世界市场的1%,四、国内测试技术的现状和发展趋势,3. 发展趋势 1）“六高一长二十化” 高性能、高精度、高稳定、高可靠、高环境性和长寿命；小型化、集成化、成套化、电子化、数字化、多功能化、智能化、网络化、计算机化、综合自动化、光机电一体化、服务专门化、简捷化、家庭化、个人化、无维护化、组装生产自动化、无尘化、专业化、规模化。 2）今后10-15年我国仪器仪表发展的目标、方向 缩小与国际水平的差距为3-5年； 30%的产品达国际先进水平；,四、国内测试技术的现状和发展趋势,发展趋势 提高自动测试系统的测试分辨率、精度、稳定性和可靠性； 利用新技术新原理研制新型传感器，以组成新型的自动测试系统和填补自动测试系统的空白； 微电子技术、微型计算机技术与传感器技术相结合构成新一代的智能化自动