电气检测技术

1 电气检测技术 上课教师 自动化学院徐志良 84315468 基础实验大楼340房间 课程学分 2学分 32学时 上课周次 5 6 8 11周 2 上课时间 星期二第四大节 3学时 15 50 16 3516 40 17 2517 30 18 15星期五第二大节 2学时 10 40 11 2511 30 12 15 上课地点 第四教学楼 A107 3 教材 电气测试技术 第3版 广东工业大学林德杰主编机械工业出版社 参考教材 1 电气测量技术科学出版社申忠如郭福田丁晖编著 2 检测技术中国水利水电出版社张曙光纪建伟等主编 3 现代检测技术与测试系统设计西安交通大学出版社刘君华编 4 课程教学目的 了解电气检测的基本原理 方法 对测试仪器仪表的静 动态特性等性能指标有一定掌握 学会测量数据的分析与处理的常用方法 并了解提高测量精度的一些方法 5 掌握常用测量传感器的工作原理和结构 性能 应用等重要参数 对数字化测量系统中常用技术 包括抗干扰技术 有系统的了解 6 考勤 作业与考试等情况 按时交布置的作业 每一本作业本都会批改 考勤将随机进行 最后的考试采用闭卷考试 考试内容为课堂上的教学内容 考试答疑可按需要按排 结合考勤与平时作业情况 给出平时成绩 平时成绩为20分左右 7 几点希望 保持课堂安静 按时完成作业 有特殊情况 应请假 教学过程有任何问题 可随时提问或联系 圆满完成本次教学任务 8 第一章测量的基本概念 第一节测量的概念和定义 历史时代 手工化 机械化 自动化 信息化 生产方式 人与简单工具 动力机与机械 自动测量控制 智能机械装置 一 测量的地位和作用1 信息化是科学技术发展的必然 9 人与机器的机能对应关系 10 2 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 物料流指物质之间的互相转化转换及传递过程 能量流就是能量的转化和传递 比如热传递 做功等 信息流是指在我们身边存在有大量的电磁信号以及我们对于知识文明的传播发展流传 11 信息流组成 信息流 获取 传输 处理 控制 信息获取是信息流的一环 12 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 13 3检测仪器仪表的作用 工业生产倍增器 科学研究先行官 社会物化法官 军事战斗力 14 工业生产倍增器 检测技术是带动国民经济增长的一个关键领域在美国 检测技术占4 拉动经济增长66 15 检测技术在工业生产领域的应用 检查电路板器件 16 检查平整度 检查厚度 检查集成电路管脚间距 17 检查边缘平整情况 测量外径及偏心度 测量外径 18 区分工件的正面和背面 检测错误装配的部件 检测加工的凹槽 检测光纤的直径 检测透明的容器 19 超声波检测 电容指纹识别 20 机床导轨位置检测 21 检测技术在工业生产领域的应用离线 在线检测 零件参数 尺寸与形位公差 品质参数作用 现代工程装备中 检测环节的成本约占50 70 22 检测技术在汽车中的应用日新月异 发动机 向发动机的电子控制单元 ECU 提供发动机的工作状况信息 对发动机工作状况进行精确控制温度 压力 位置 转速 流量 气体浓度和爆震传感器等 汽车传感器 汽车电子控制系统的信息源 关键部件 核心技术内容 普通轿车 约安装几十到近百只传感器 豪华轿车 传感器数量可多达二 三百余只 23 底盘 控制变速器系统 悬架系统 动力转向系统 制动防抱死 ABS 系统等车速 踏板 加速度 节气门 发动机转速 水温 油温 车身 提高汽车的安全性 可靠性和舒适性等温度 湿度 风量 日照 加速度 车速 测距 图象等 24 25 检测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 自动感应灯 亮度检测 光敏电阻 空调 冰箱 电饭煲 温度检测 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 红外检测 光敏二极管 光敏三极管 可视对讲 可视电话 图像获取 面阵CCD 26 数字体温计 接触式 热敏电阻 非接触式 红外传感器 办公商务 扫描仪 文档扫描 线阵CCD 红外传输数据 红外检测 光敏二极管 光敏三极管 医疗卫生 电子血压计 血压检测 压力传感器 血糖测试仪 胆固醇检测仪 离子传感器 27 检测技术在日常生活中的应用 透光率传感器 指纹传感器 光反射传感器 28 光幕 自动收费 29 自动门 30 科学研究的先行官 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 俄国化学家门捷列夫指出 科学是从测量开始的 近80年来 与科学仪器密切相关的诺贝尔奖获得者达38人 31 军事战斗力 1991年海湾战争精确制导炸弹和导弹占8 1994年美国防部建立自动测试系统执行局 立体作战 2003年伊拉克战争90 32 检测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 33 美国国家导弹防御计划 NMD 检测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 34 检测技术在航天领域举足轻重 飞行器测控 检测飞行器姿态 发电机工况 控制与操纵 火箭测控 检测火箭状况 姿态 轨迹 35 阿波罗10 火箭部分 2077个传感器 飞船部分 1218个传感器 检测参数 加速度 温度 压力 振动 流量 应变 声学 神州飞船 185台 套 仪器装置 36 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 侦破刑事案件 37 教学实验 气象预报 大地测绘 灾情预报 交通指挥 涵盖吃穿用 农轻重 海陆空 38 二 检测的基本概念 定义 确定被测对象的属性和量值为目的的全部操作 被测信息 传感器 检测仪器 检测装置 检测系统 全部操作 检测过程 信号采集 信号处理 信号显示 信号输出 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 检测器具 化学量 PH 成份 生物量 酶 葡萄糖 39 例 空调机测量控制室温 空气 被测对象 被测信息 检测器具 操作过程 室内空气 温度 温度传感器 热电阻 热电偶 热敏电阻 电信号 处理 显示 空调机 40 1 测量的基本方程 什么是测量 所谓测量就是以同性质的标准量与待测的物理量进行比较 并确定待测物理量对标准量的倍数 这就是测量的基本定义 注意 1 进行比较的量为同性质的物理量2 获得的结果为比较后获得的相对量 41 这儿 我们假设被测物理量为 单位量 也就是标准量 为 测量结果数值记为 则由定义我们可以得到测量结果为 1 1 测量的基本方程注意 1 测量结果的大小与所选定的单位量有关 反之也成立 2 测量结果应包括大小 符号及单位 42 换算因数 相应的 当我们对同一个被测物理量 先后采用大小不同的两个单位量 进行测量时 根据上面测量的基本方程 我们可以分别得到两个测量结果 为 由这两式可以得到下面这个式子的成立 43 上式 1 2 中 被称之为换算因数 由此可见 换算因数是这样一个数 即用一定单位量测量某一量所得的数值 必须乘上换算因数 才能得出用新单位表示的该测量值的结果 1 2 也即 44 2单位制和单位 从上述的分析中也可以看出 对于同一个物理量 采用不同的单位量将会得到不同的结果 因此测量单位的确定和统一 就显得非常重要 确定而统一的单位制可以保证同一个测量值在不同的地点 不同的时间所获的测量结果相同 必须采用公认的而且固定不变的单位 45 每个国家的计量机关都以专门的法律来规定这样的单位 在国际范围内 单位的通用是通过协商来加以调整的 单位 是以定量表示同类量而约定采用的特定量 如米是光在真空中在1 299792458秒的时间间隔里所经过的距离 46 基本单位与导出单位 世界上的物理量很多 可以选择一些少数的相互独立的物理量 使其他物理量都能通过这些量组合而进行定义 这些少数的物理量就叫做 基本量 而把通过物理法则组合构成的物理量作为 导出量 基本量的单位被称为 基本单位 导出量的单位被称为 导出单位 它是由基本单位遵循物理法则组合而成 47 单位制 基本单位选定后 就可按一定的关系用它们构成一系列导出单位 这样基本单位与导出单位就形成一个完整的单位体系 这一单位体系的集合称之为单位制 目前绝大多数国家公认并使用的是国际单位制 SI 国际单位制 SI 是在米制基础上发展起来的科学 实用而又比较完善的单位制 48 1 国际单位制的构成 49 2 SI基本单位的名称 符号 定义 50 3 SI导出单位名称 符号 19个 51 3 SI导出单位名称 符号 续1 52 3 SI导出单位名称 符号 续2 53 4 SI辅助单位名称 符号 54 5 使用辅助单位表示的导出单位 55 6 SI词头 国际单位制规定一个物理量只有一个SI单位 这给使用带来不便 主要是对太大的和太小的数的记录和读数十分不便 为此 国际单位制了一套 词头 用它和SI单位组合而成SI单位的十进倍数单位和十进分数单位 如5 V和50KV 这里 和 K 就是词头 分别读为 微 和 千 56 SI词头的定义 名称及符号 57 58 在使用词头时应注意以下几点 词头符号用罗马体 正体 印发 在词头符号和单位符号之间不留间隔 不允许使用重叠词头 词头永远不能单独使用 在国际单位制的基本单位中 因历史原因 质量单位 kg 是惟一带有词头的单位名