检测技术—绪论PPT课件

.,检测技术与自动化仪表,课程性质：专业课总学时40（32+8）课程教学目的与基本要求：1、掌握常见传感器的基本结构、工作原理、特性、测量电路、应用及信号调理技术。2、了解新型传感器的发展和应用情况以及自动检测系统的组成和基本的设计方法。,2020/6/14,1,.,考核方式：,闭卷考试平时成绩30分（作业、考勤10分，实验20分）考试成绩70分,1、过程控制与自动化仪表，潘永湘等编著，机械工业出版社，2007年；2、检测技术卜云峰编，机械工业出版社，2005年；3、非电量电测技术（第2版），严钟豪等编著，机械工业出版社，2001年,参考书：,.,课程概述,主要内容,检测技术概述测量概论（误差理论与数据处理）传感器基本特性应变式电感式电容式压电式磁电式热电式光电式（光电检测技术）半导体（气敏、湿敏）超声波红外辐射数字式信号调理数据采集抗干扰技术等,.,2020/6/14,4,第一章绪论,检测（Detection）定义：利用各种物理、化学效应，选择合适的方法与装置，将生产、科研、生活等各方面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称为检测技术。,.,2020/6/14,5,例：曹冲称象,方法：比较法；,装置：船、石头、小秤；,检查、测量，从而得到：,定性、定量的结果。,.,1.1检测技术的工程应用,检测技术是人类认识和改造客观世界的基础；检测技术的水平，在相当程度上影响科学技术发展的速度和深度；先进的检测技术已成为生产系统不可缺少的组成部分。,6,.,1、机电工程中的应用,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，检测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,广州中鸣数码的机器狗,7,.,b)AGV自动送货车,超声波测距传感器、判断建筑物内人和物所在位置；红外线色彩传感器控制运动轨迹和AGV小车位置识别；条形码传感器，货品识别。,香港理工AGV模型,8,.,切削力传感器，加工噪声传感器，超声波测距传感器、红外接近开关传感器等。,密歇根大学数字化工厂,9,c)生产加工过程监测,.,2、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。,10,.,11,检测技术在工业生产领域的应用,在线检测：零件尺寸、产品缺陷、装配定位.,.,3、产品质量测量,在汽车、机床等设备，电机、发动机等零部件出厂时，必须对其性能质量进行测量和出厂检验。,图示为汽车出厂检验原理框图，测量参数包括润滑油温度、冷却水温度、燃油压力及发动机转速等。通过对抽样汽车的测试，工程师可以了解产品质量。,汽车扭距测量,机床加工精度测量,12,.,13,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：传感器数量可多达二百余只。,底盘：控制变速器系统、悬架系统、动力转向系统、制动防抱死系统等车速、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,.,14,.,4、楼宇控制与安全防护,为使建筑物成为安全、健康、舒适、温馨的生活、工作环境，并能保证系统运行的经济性和管理的智能化。在楼宇中应用了许多检测技术，如闯入监测、空气监测、温度监测、电梯运行状况。,图示为某公司楼宇自动化系统。该系统分为：电源管理、安全监测、照明控制、空调控制、停车管理、水/废水管理和电梯监控。,15,.,5、家庭与办公自动化,在家电产品和办公自动化产品设计中，人们大量的应用了传感器和检测技术来提高产品性能和质量。,全自动洗衣机中的传感器：衣物重量传感器，衣质传感器，水温传感器，水质传感器，透光率光传感器(洗净度)液位传感器，电阻传感器(衣物烘干检测)。,指纹传感器,透光率传感器,16,.,17,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,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,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,.,6、其他应用,航天,农业,交通,医学,18,.,鼠标:光电位移传感器,摄象头:CCD传感器,麦克风:电容传声器,声卡:A/D卡+D/A卡,软驱:速度,位置伺服,7、PC机中的检测技术应用,19,.,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。,.,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,检测技术在航天领域举足轻重,.,“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,.,2020/6/14,23,检测技术在卫星中的应用,红外扫描区域,人造卫星,检测技术在海啸预报中的应用,海浪振动检测系统,浮标,深海地沟,.,2020/6/14,26,检测技术在飞行器中的应用,.,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,.,2020/6/14,28,二、工业检测技术涉及的内容：,热工量：温度t（、K、）例：0等于32，20等于68，100等于212压力（压强）p（Pa）、压差p、真空度、流量q（t、m3）、流速v（m/s）、物位、液位h（m）机械量：直线位移x（m）、角位移、速度、加速度a（m/s2）、转速n（r/min）、应变（m/m）、力矩T（Nm）、振动、噪声、质量（重量）m（kg、t）几何量长度、厚度、角度、直径、间距、形状、粗糙度、硬度、材料缺陷等,.,2020/6/14,29,工业检测涉及的内容（续）,物体的性质和成分量：空气的湿度（绝对、相对）、气体的化学成分、浓度、液体的粘度、浊度、透明度、物体的颜色状态量：工作机械的运动状态（启停等）、生产设备的异常状态（超温、过载、泄漏、变形、磨损、堵塞、断裂等）电工量（U、I、f、R、Z、E、B在电工、电子等课程中讲授，大多数不属于本课程的范围。）,.,2020/6/14,30,三、自动检测系统的组成,不带微处理器时,自动检测技术系统原理框图,.,2020/6/14,31,一种典型的自动检测系统,（检测系统在发电厂的应用）,.,2020/6/14,32,传感器：在本教材中是指一个能将被测的非电量变换成电量的器件,玻璃温度计不属于本教材所讲授的传感器范围。,.,2020/6/14,33,能将温度转换为电压的传感器热电偶,.,2020/6/14,34,目前常用的显示器有四类：模拟显示、数字显示、图象显示及记录仪等,模拟显示的特点：直观,.,2020/6/14,35,光柱也属于模拟显示,光柱显示的特点：一目了然,.,2020/6/14,36,数字式仪表,数字式仪表的特点：准确，但最后一位经常跳动不止。,热敏电阻,.,2020/6/14,37,LED亮度高、耐振动；LCD耗电省、集成度高，但不利于夜间观察。,LED、LCD的特点：,.,2020/6/14,38,图像显示,特点能显示复杂的图形和曲线,.,2020/6/14,39,图像显示（续）,.,2020/6/14,40,带RS-232接口的万用表及图像显示,特点能在计算机中存储测量到的波形及数据，可随时重放，价格适中。,.,2020/6/14,41,无纸记录仪,主要用来记录和存储被检测对象的动态变化过程。,.,2020/6/14,42,数据处理装置,数据处理装置主要是指计算机，将复杂的系统用到频谱分析仪。,.,2020/6/14,43,执行机构,继电器插座,所谓执行机构通常是指各种继电器，电磁铁、电磁阀门、电磁调节阀、伺服电动机等，它们在电路中是起通断、控制、调节、保护等作用的电器设备。,.,2020/6/14,44,各种继电器,.,2020/6/14,45,电磁铁能产生机械力,.,2020/6/14,46,电磁阀门的控制线圈,加上额定电压后，电磁阀门导通，被控对象可以是液体或气体。,电磁阀门,电磁阀门只有通断两种状态。,流体,.,2020/6/14,47,电磁调节阀用于控制流量的大小,加上控制信号，电磁调节阀在电动机的控制下，可以逐渐开合,.,2020/6/14,48,伺服电动机可以正转、反转、快转、慢转。伺服是使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标（或给定值）的任意变化的自动控制系统。,伺服型雷达天线,.,2020/6/14,49,报警器,报警灯及喇叭,.,2020/6/14,50,四、检测技术的发展趋势：,1.不断提高检测系统的测量精度、量程范围、延长使用寿命、提高可靠性：,.,2020/6/14,51,提高测量精度,数字电压、欧姆表,将量程切换到2V时，最小显示值为1V,.,2020/6/14,52,提高可靠性,承受剧烈振动,.,2020/6/14,53,2.应用新技术和新的物理效应，扩大检测领域,月球车,.,2020/6/14,54,2.应用新技术和新的物理效应，扩大检测领域（续）,火星车,.,2020/6/14,55,2.应用新技术和新的物理效应，扩大检测领域（续）,“惠更斯”号登陆土卫六的效果图,土卫六表面,.,2020/6/14,56,2.应用新技术和新的物理效应，扩大检测领域（续）,安全检查,3.发展集成化、功能化的传感器,.,2020/6/14,57,4.采用计算机技术，使检测技术智能化,面部识别技术,.,2020/6/14,58,4.采用计算机技术，使检测技术智能化（续）,单片机芯片,.,2020/6/14,59,5.发展网络化传感器及检测系统,.,思考题：,列出你身边的检测技术应用的例子。画出检测系统的组成框图。,60,.,第2章测量与误差,2.1测量的基本概念2.2测量误差及分类2.3测量误差的分析与处理,返回主目录,.,2.1测量的基本概念,在工程实践和科学实验中提出的检测任务是正确及时地掌握各种信息,大多数情况下是要获取被测对象信息的大小,即被测量的大小。这样，信息采集的主要含义就是测量,取得测量数据。,.,测量是以确定量值为目的的一系列操作。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。,2.1.1测量,测量过程就是传感器从被测对象获取被测量的信息,建立起测量信号,经过变换、传输、处理,从而获得被测量的量值。,.,实现被测量与标准量比较得出比值的方法,称为测量方法。对于测量方法,从不同角度,有不同的分类方法。,2.1.2测量方法,.,1.根据获得测量值的方法可分为直接测量、间接测量和组合测量;2.据测量方式可分为偏差式测量、零位法测量与微差法测量;3.根据被测量变化快慢可分为静态测量与动态测量;4.根据测量敏感元件是否与被测介质接触可分为接触测量与非接触测量;5.根据测量系统是否向被测对象施加能量可分为主动式测量与被动式测量等。,.,2.偏差法、零位法和微差法,偏差法：,零位法：,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,利用指零机构的作用，使用被测量