第1章 自动检测技术基础(刘丽华)

1、LOGO 第一章第一章 自动检测技术基础自动检测技术基础 广州铁路职业技术学院机电系广州铁路职业技术学院机电系 制作制作 广州铁路职业技术学院广州铁路职业技术学院 刘丽华制作刘丽华制作 第一章第一章 自动检测技术基础自动检测技术基础 本章内容包括一个项目和一个拓展实训，通本章内容包括一个项目和一个拓展实训，通 过项目和据展实训掌握自动检测技术基本知识。过项目和据展实训掌握自动检测技术基本知识。 以数控车床自动检测系统项目为例，认识数控车以数控车床自动检测系统项目为例，认识数控车 床自动检测系统，了解自动检测系统组成。床自动检测系统，了解自动检测系统组成。 拓展实训是对本章基本知识的补充应用，以

2、拓展实训是对本章基本知识的补充应用，以 传感器数据处理为拓展实训，学会传感器实验数传感器数据处理为拓展实训，学会传感器实验数 据的处理，加深传感器特性参数的理解。据的处理，加深传感器特性参数的理解。 广州铁路职业技术学院广州铁路职业技术学院 刘丽华制作刘丽华制作 项目一项目一 自动检测技术认识自动检测技术认识 广州铁路职业技术学院广州铁路职业技术学院 刘丽华制作刘丽华制作 项目一项目一 自动检测系统认识自动检测系统认识 1. 项目目的 1）掌握检测的概念及自动检测系统组成。 2）掌握测量的定义及分类。 3）了解传感器的分类及基本特性。 2. 项目条件 现场参观学校的数控机床，认识数控机床检测装

3、置。 3. 项目内容及要求 通过现场参观数控机床，认识自动检测系统及组成。 能通过数控机床上传感器实物、阅读其技术资料，查找 传感器的技术指标。根据某台仪器的输入输出数据，计 算传感器的性能指标。 一一. 项目介绍项目介绍 广州铁路职业技术学院广州铁路职业技术学院 刘丽华制作刘丽华制作 项目一项目一 自动检测系统认识自动检测系统认识 二二. 基本知识基本知识 自动检测技术在国民经济中的地位和作用自动检测技术在国民经济中的地位和作用 在飞行器中应用在人造卫星中应用在发电厂中应用 广州铁路职业技术学院广州铁路职业技术学院 刘丽华制作刘丽华制作 工作中常见的检测量工作中常见的检测量 热工量热工量:

4、: 温度、热量、热流、压力、压差、流量、流速、 物位、液位、界面 机械量机械量: : 直线位移、角位移、速度、加速度、转速、应 力、力矩、振动、噪声、质量 几何量几何量: :长度、厚度、角度、锥度、直径、间矩、形状、 粗糙度、平行度、硬度、材料缺陷 物体的性质成分量物体的性质成分量: :气体、液体、固体的化学成分、浓度、 粘度、湿度、密度、浊度、透明度、颜色 状态量状态量: :工作机械的运动状态、生产设备的异常状态（超 温、过载、泄漏、变形、磨损、堵塞、断裂）、计数 电工量电工量: :电压、电流、功率、电阻、频率、脉宽、相位、 波形、频谱、磁场强度、电场强度 二二. 基本知识基本知识 项目一项

5、目一 认识数控机床检测装置认识数控机床检测装置 广州铁路职业技术学院广州铁路职业技术学院 刘丽华制作刘丽华制作 项目一项目一 自动检测系统认识自动检测系统认识 执行器 数据处理 显示仪 电源 测量电路传感器 被测量 二二. 基本知识基本知识 自动检测系统组成 广州铁路职业技术学院广州铁路职业技术学院 刘丽华制作刘丽华制作 项目一项目一 自动检测系统认识自动检测系统认识 传感器的作用传感器的作用: 把非电量转换成电量把非电量转换成电量,实现自动控制的基础实现自动控制的基础. 显示器显示器 模拟显示、数字显示、图象显示、记录仪模拟显示、数字显示、图象显示、记录仪 二、二、 基本知识基本知识 广州铁

6、路职业技术学院广州铁路职业技术学院 刘丽华制作刘丽华制作 项目一项目一 认识数控机床检测装置认识数控机床检测装置 二二. 基本知识基本知识 检测的基本概念及方法 静态检测静态检测 动态测量动态测量 地震波形 广州铁路职业技术学院广州铁路职业技术学院 刘丽华制作刘丽华制作 项目一项目一 数控机床数控机床 基本知识基本知识 直接测量直接测量 间接测量间接测量 广州铁路职业技术学院广州铁路职业技术学院 刘丽华制作刘丽华制作 项目一项目一 认识数控机床检测装置认识数控机床检测装置 二二. 基本知识基本知识 误差分类： 1、绝对误差：测量值与真值之差值。 C= A0 -Ax 2、相对误差：百分比误差，分

7、为实际相对误差、示值相对误 差、满度相对误差。 1） 实际相对误差A： %100 0 A A r A 广州铁路职业技术学院广州铁路职业技术学院 刘丽华制作刘丽华制作 项目一项目一 自动检测系统认识自动检测系统认识 相对误差：相对误差： 2）示值相对误差）示值相对误差 ： 3）满度相对误差：）满度相对误差： %100 x x A r 二、基本知识 %100 m m A r 广州铁路职业技术学院广州铁路职业技术学院 刘丽华制作刘丽华制作 项目一项目一 认识自动检测系统认识自动检测系统 4）准确度）准确度 准确度是最大满度误差，准确度是最大满度误差， 即：即： 二、基本知识 %100 max m s

8、 准确度习惯上称为精度，仪表的精度有7个等级，可 从仪表面板标志上判断仪表的等级。等级越大，精度越 高，仪表越贵。 广州铁路职业技术学院广州铁路职业技术学院 刘丽华制作刘丽华制作 项目一项目一 认识自动检测系统认识自动检测系统 例：有一台测量仪表，测量范围为例：有一台测量仪表，测量范围为-200800度，准确度度，准确度 为为0.5级，现用它测量级，现用它测量500度的温度，求仪表引起的最度的温度，求仪表引起的最 大绝对误差和示值相对误差。大绝对误差和示值相对误差。 解：解： 1000 minmax m 二、基本知识 度 示值相对误差 %1 500 5 %100 x x A r 广州铁路职业技

9、术学院广州铁路职业技术学院 刘丽华制作刘丽华制作 项目一项目一 认识自动检测系统认识自动检测系统 3、误差产生的原因、误差产生的原因 1）系统误差：按一确定规律变化的误差。）系统误差：按一确定规律变化的误差。 2）随机误差：在同一条件下，多次测量同一被测量，有时）随机误差：在同一条件下，多次测量同一被测量，有时 会发现测量值时大时小，误差的绝对值及正、负以不可预会发现测量值时大时小，误差的绝对值及正、负以不可预 见的方式变化，该误差称为随机误差。它反映了测量值离见的方式变化，该误差称为随机误差。它反映了测量值离 散性的大小。通常用精密度表征随机误差的大小。散性的大小。通常用精密度表征随机误差的

10、大小。 3）粗大误差）粗大误差 明显偏离约定真值的误差称为粗大误差，它也明显偏离约定真值的误差称为粗大误差，它也 叫过失误差。粗大误差主要是由于测量人员的粗心大意及叫过失误差。粗大误差主要是由于测量人员的粗心大意及 电子测量仪器受到突然而强大的干扰所引起的。如测错、电子测量仪器受到突然而强大的干扰所引起的。如测错、 记错、读错等造成的误差。当测量值明显超过正常条件下记错、读错等造成的误差。当测量值明显超过正常条件下 的误差时，即粗大误差，这是应予以剔除。的误差时，即粗大误差，这是应予以剔除。 二、基本知识 广州铁路职业技术学院广州铁路职业技术学院 刘丽华制作刘丽华制作 项目一项目一 认识自动检

11、测系统认识自动检测系统 1.2.4传感器及其特性：传感器及其特性： 1、传感器组成、传感器组成 传感器由敏感元件、转换元件及转换电路组成。传感器由敏感元件、转换元件及转换电路组成。 二、基本知识 敏感元件：传感器中直接感受被测量的部分。 传感元件：传感器中能将敏感元件输出的非电量转换成电量。 测量转换电路：将无源型传感器输出的电参数量转换成电量。 广州铁路职业技术学院广州铁路职业技术学院 刘丽华制作刘丽华制作 项目一项目一 认识自动检测系统认识自动检测系统 2.传感器的基本特性传感器的基本特性 传感器的特性一般指输入、输出特性。传感器的特性一般指输入、输出特性。 包括：灵敏度、分辨力、线性度、

12、稳定度、包括：灵敏度、分辨力、线性度、稳定度、 电磁兼容性、可靠性等。电磁兼容性、可靠性等。 二、基本知识 广州铁路职业技术学院广州铁路职业技术学院 刘丽华制作刘丽华制作 项目一项目一 认识自动检测系统认识自动检测系统 灵敏度灵敏度 ： 二、基本知识 是指传感器在稳态下输出变化值与输入变是指传感器在稳态下输出变化值与输入变 化值之比，用化值之比，用K 来表示：来表示： d yy K d xx 广州铁路职业技术学院广州铁路职业技术学院 刘丽华制作刘丽华制作 作图法求灵敏度过程作图法求灵敏度过程 x y x1 x y 0 切点切点 传感器 特性曲线 xmax y K x 项目一 认识自动检测系统

13、广州铁路职业技术学院广州铁路职业技术学院 刘丽华制作刘丽华制作 分辨力：指传感器能检出被测信号的最 小变化量。当被测量的变化小于分辨力 时，传感器对输入量的变化无任何反应。 对数字仪表而言，如果没有其他附加说 明，可以认为该表的最后一位所表示的 数值就是它的分辨力。一般地说，分辨 力的数值小于仪表的最大绝对误差。 项目一 认识自动检测系统 广州铁路职业技术学院广州铁路职业技术学院 刘丽华制作刘丽华制作 Lmax L maxmin 100% yy 线性度：线性度又称非线性误差，是指传感器实际特线性度：线性度又称非线性误差，是指传感器实际特 性曲线与拟合直线（有时也称理论直线）之间的最大性曲线与拟

14、合直线（有时也称理论直线）之间的最大 偏差与传感器量程范围内的输出之百分比。将传感器偏差与传感器量程范围内的输出之百分比。将传感器 输出起始点与满量程点连接起来的直线作为拟合直线，输出起始点与满量程点连接起来的直线作为拟合直线， 这条直线称为端基理论直线，按上述方法得出的线性这条直线称为端基理论直线，按上述方法得出的线性 度称为端基线性度，非线性误差越小越好。度称为端基线性度，非线性误差越小越好。 线性度线性度的计算公式如下：的计算公式如下： 项目一项目一 认识自动检测系统认识自动检测系统 广州铁路职业技术学院广州铁路职业技术学院 刘丽华制作刘丽华制作 作图法求线性度演示（ 1拟合曲线 2实际

15、特性曲线） 项目一 认识自动检测系统 广州铁路职业技术学院广州铁路职业技术学院 刘丽华制作刘丽华制作 项目一项目一 认识自动检测系统认识自动检测系统 1.3 项目实施过程项目实施过程 1.3.1 项目计划项目计划 查询数控车床位置和速度检测系统的有关资料，参查询数控车床位置和速度检测系统的有关资料，参 观数控车床，了解数控车床检测系统。观数控车床，了解数控车床检测系统。 项目工作计划如表项目工作计划如表1-2，内容如下：，内容如下： 1、研讨任务、研讨任务 2、制定计划、制定计划 3、确定检测系统、确定检测系统 4、具体操作、具体操作 5、效果检查、效果检查 6、评估、评估 广州铁路职业技术学

16、院广州铁路职业技术学院 刘丽华制作刘丽华制作 项目一项目一 认识自动检测系统认识自动检测系统 1.3.2 方案分析方案分析 数控车床为例，说明各组成部分的检测。数控车床为例，说明各组成部分的检测。 1、主轴传动系统：脉冲编码器检测主轴旋转位置。、主轴传动系统：脉冲编码器检测主轴旋转位置。 2、进给系统：位置检测用装在滚珠丝杠端部的脉、进给系统：位置检测用装在滚珠丝杠端部的脉 冲编码器或装在导轨的光栅传感器。冲编码器或装在导轨的光栅传感器。 3、自动刀架：随刀架转动的霍尔传感器发出刀具、自动刀架：随刀架转动的霍尔传感器发出刀具 编码，检测刀架是否到位。编码，检测刀架是否到位。 广州铁路职业技术学

17、院广州铁路职业技术学院 刘丽华制作刘丽华制作 项目一项目一 认识自动检测系统认识自动检测系统 1.3.3 操作分析操作分析 参观某数控铣床或数控车床，并查询有关资料，参观某数控铣床或数控车床，并查询有关资料， 认识数控机床的检测装置，把数控机床应用到的认识数控机床的检测装置，把数控机床应用到的 传感器的类型和作用，记录在表传感器的类型和作用，记录在表1-3中。中。 广州铁路职业技术学院广州铁路职业技术学院 刘丽华制作刘丽华制作 项目一项目一 认识自动检测系统认识自动检测系统 1.4检测与评估检测与评估 检查方法：检查方法： 1、现场指出数控机床的位移传感器和转速传感器。、现场指出数控机床的位移传感器和转速传感器。 2、画出自动检测系统框图，并对照原理框图、画出自动检测系统框图，并对照原理框图1.6检检 查自己画的原理框图是否正确。查自己画的原理框图是否正确。 评估：评估内容见表评估：评估内容见表1-4，小组互评和指导教师评，小组互评和指导教师评 议，填写在评估表中。议，填写在评估表中。 广州铁路职业技术学院广州铁路职业技术学院 刘丽华制