检测技术与控制工程 11 检测技术概述课件

1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、检测技术的地位1.

信息化是科学技术发展的必然……1.1检测技术的概述1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1信息获取传输处理控制…2.信息获取即检测

获取信息是控制系统信息源头信息获取传输处理控制…2.信息获取即检测获取信息是控制23

检测技术是科学研究的先行官

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，没有测量就没有科学”

近80年来，与科学仪器密切相关的诺贝尔奖获得者达38人

检测是科学地认识各种现象的基础性的方法和手段。从这种意义上讲，检测技术是所有科学技术的基础，是知识的起点，也是你进入科学殿堂的开端。二、检测技术的作用3检测技术是科学研究的先行官诺贝尔奖获得者R.R.E4产品检验和质量控制的重要手段大型设备的安全、经济运行监测自动化系统中的重要组成部分检测技术的发展推动着科学技术的发展（科学技术的发展带动检测技术发展）地位：与生产、生活、科技关系密切，在人类的一切活动领域都占有重要地位。检测技术的重要性：4产品检验和质量控制的重要手段地位：与生产、生活、科技关系密工业生产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%工业生产检测技术是带动国民经济增长的一个关键领域56(1)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….离线检测：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%6(1)检测技术在工业生产领域的应用在线检测：零件尺寸、67各种自控系统中，测试环节起系统感官的作用，是其重要组成部分。a)生产加工过程参数监测

切削力测量，机床振动测量、加工噪声测量，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。7各种自控系统中，测试环节起系统感官的作用，是其重要组成部分7b)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。

基于设备的检查和检测，通过计算机处理数据，掌握和评估设备状态、预测故障。b)流程工业设备运行状态监控在电力、冶金、石化、8c)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c)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（910

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检测技术在日常生活中的应用：与日俱增10家用电器：数码相机、数码摄像机：自动对焦---红外测距11家用电器检测技术液化气烟雾报警器智能洗衣机遥控器空调摄像机11家用电器检测技术液化气烟雾报警器智能洗衣机遥控器空调摄12体温计：接触式---水银，非接触式---红外传感器医疗卫生：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---离子传感器检测技术在日常生活中的应用：与日俱增

12体温计：接触式---水银，非接触式---红外传感器医疗卫13胎儿心电图仪

心电监护仪监测血压、心律、呼吸、血氧饱和度等各种生命体征检测技术在医疗及人体医学上的应用13胎儿心电图仪心电监护仪监测血压、心律、呼吸、血氧饱和度14非接触式红外测温防非典首都机场三秒测体温（非接触式）B超14非接触式红外测温防非典首都机场三秒测体温（非接触式）B超15智能电子警察监测系统15智能电子警察监测系统161617自动收费系统17自动收费系统18烟气测量NO2dust

H2SH2O

CO2

COO2

HClHFNH3

SO2

检测技术与环境保护18烟气NO2dustH2SH2OCO2COO2三、现代检测技术的发展趋势

提高检测系统的检测分辨率、精度、稳定性和可靠性利用新技术新原理研制新型传感器，以组成新型的自动检测系统和填补自动检测系统的空白；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检测系统；采用多传感器去探索检测线的、面的和体的空间参数及综合参数，以构成特殊的自动检测系统。智能化、虚拟化、网络化、微型化、多参数化三、现代检测技术的发展趋势提高检测系统的检测分辨率、精度1920检测的基本概念检测过程：信息提取、信号转换存储与传输、显示记录、分析处理检测技术：检测方法、检测结构、检测信号处理---综合性技术

利用各种物理、化学效应，选择合适的方法与装置，通过测量的方式获得生产、科研、生活等各方面的有关信息。四、检测技术的基本概念20检测的基本概念检测过程：信息提取、信号转换存储与传输、显21检测的分类*按被测量值的物理属性分类：电量、非电量*按检测原理分类（物理的、化学的、生物学的）：*按检测方法分类：动态和静态、主动和被动、直接与间接、接触式与非接触式、电磁法、光学法、超声法、核辐射法、电化学分析等21检测的分类*按被测量值的物理属性分类：电量、非电量*22静态测量

22静态测量

对缓慢变化的对象进行测量亦属于静态测量。

最高、最低温度计对缓慢变化的对象进行测量亦属于静态测量。最高、最低23

动态测量

地震测量振动波形动态测量地震测量24直接测量

电子卡尺直接测量电子卡尺25间接测量

对多个被测量进行测量，经过计算求得被测量（阿基米德测量皇冠的比重）。

间接测量对多个被测量进行测量，经过计算求得被测量（2627接触式测量

27接触式测量28非接触式测量

例：雷达测速车载电子警察28非接触式测量例：雷达测速29离线测量

产品质量检验29离线测量产品质量检验30在线测量

在流水线上，边加工，边检验，可提高产品的一致性和加工精度。30在线测量在流水线上，边加工，边检验，可提高产测量误差及分类

绝对误差：

Δ=Ax－Ａ0

某采购员分别在三家商店购买100kg大米、10kg苹果、1kg巧克力，发现均缺少约0.5kg，但该采购员对卖巧克力的商店意见最大，是何原因？(1-1)测量误差及分类绝对误差：某采购员分别在三家商店购买131相对误差及精度等级

几个重要公式：相对误差及精度等级几个重要公式：3233仪表的准确度等级和基本误差

例：某指针式电压表的精度为2.5级，用它来测量电压时可能产生的满度相对误差为2.5%。33仪表的准确度等级和基本误差例：某指针式电压表的例：某指针式万用表的面板如图所示，问：用它来测量直流、交流（~）电压时，可能产生的满度相对误差分别为多少？例：某指针式万用表的面板如图所示，问：用它来测量直流、交流（34例：用指针式万用表的10V量程测量一只1.5V干电池的电压，示值如图所示，问：选择该量程合理吗？例：用指针式万用表的10V量程测量一只1.5V干电池的电压，35

用2.5V量程测量同一只1.5V干电池的电压，与上图比较，问示值相对误差哪一个大？用2.5V量程测量同一只1.5V干电池的电压，与上图比较，36误差产生的因素：1.粗大误差

明显偏离真值的误差称为粗大误差，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电子测量仪器受到突然而强大的干扰所引起的。如测错、读错、记错、外界过电压尖峰干扰等造成的误差。就数值大小而言，粗大误差明显超过正常条件下的误差。当发现粗大误差时，应予以剔除。

误差产生的因素：1.粗大误差明显偏离真值的误差称为37产生粗大误差的一个例子

产生粗大误差的一个例子382.系统误差：

系统误差也称装置误差，它反映了测量值偏离真值的程度。凡误差的数值固定或按一定规律变化者，均属于系统误差。系统误差是有规律性的，因此可以通过实验的方法或引入修正值的方法计算修正，也可以重新调整测量仪表的有关部件予以消除。2.系统误差：系统误差也称装置误差，它反映了测量值偏393.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、负以不可预见的方式变化，该误差称为随机误差，也称偶然误差，它反映了测量值离散性的大小。随机误差是测量过程中许多独立的、微小的、偶然的因素引起的综合结果。存在随机误差的测量结果中，虽然单个测量值误差的出现是随机的，既不能用实验的方法消除，也不能修正，但是就误差的整体而言，多数随机误差都服从正态分布规律。3.随机误差在同一条件下，多次测量同一被测量，40414.动态误差

由心电图仪放大器带宽不够引起的动态误差

当被测量随时间迅速变化时，系统的输出量在时间上不能与被测量的变化精确吻合，这种误差称为动态误差。

414.动态误差由心电图仪放大器带宽不够引起的动态误42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、检测技术的地位1.

信息化是科学技术发展的必然……1.1检测技术的概述1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42信息获取传输处理控制…2.信息获取即检测

获取信息是控制系统信息源头信息获取传输处理控制…2.信息获取即检测获取信息是控制4344

检测技术是科学研究的先行官

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，没有测量就没有科学”

近80年来，与科学仪器密切相关的诺贝尔奖获得者达38人

检测是科学地认识各种现象的基础性的方法和手段。从这种意义上讲，检测技术是所有科学技术的基础，是知识的起点，也是你进入科学殿堂的开端。二、检测技术的作用3检测技术是科学研究的先行官诺贝尔奖获得者R.R.E45产品检验和质量控制的重要手段大型设备的安全、经济运行监测自动化系统中的重要组成部分检测技术的发展推动着科学技术的发展（科学技术的发展带动检测技术发展）地位：与生产、生活、科技关系密切，在人类的一切活动领域都占有重要地位。检测技术的重要性：4产品检验和质量控制的重要手段地位：与生产、生活、科技关系密工业生产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%工业生产检测技术是带动国民经济增长的一个关键领域4647(1)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….离线检测：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%6(1)检测技术在工业生产领域的应用在线检测：零件尺寸、4748各种自控系统中，测试环节起系统感官的作用，是其重要组成部分。a)生产加工过程参数监测

切削力测量，机床振动测量、加工噪声测量，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。7各种自控系统中，测试环节起系统感官的作用，是其重要组成部分48b)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。

基于设备的检查和检测，通过计算机处理数据，掌握和评估设备状态、预测故障。b)流程工业设备运行状态监控在电力、冶金、石化、49c)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c)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（5051

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检测技术在日常生活中的应用：与日俱增10家用电器：数码相机、数码摄像机：自动对焦---红外测距52家用电器检测技术液化气烟雾报警器智能洗衣机遥控器空调摄像机11家用电器检测技术液化气烟雾报警器智能洗衣机遥控器空调摄53体温计：接触式---水银，非接触式---红外传感器医疗卫生：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---离子传感器检测技术在日常生活中的应用：与日俱增

12体温计：接触式---水银，非接触式---红外传感器医疗卫54胎儿心电图仪

心电监护仪监测血压、心律、呼吸、血氧饱和度等各种生命体征检测技术在医疗及人体医学上的应用13胎儿心电图仪心电监护仪监测血压、心律、呼吸、血氧饱和度55非接触式红外测温防非典首都机场三秒测体温（非接触式）B超14非接触式红外测温防非典首都机场三秒测体温（非接触式）B超56智能电子警察监测系统15智能电子警察监测系统571658自动收费系统17自动收费系统59烟气测量NO2dust

H2SH2O

CO2

COO2

HClHFNH3

SO2

检测技术与环境保护18烟气NO2dustH2SH2OCO2COO2三、现代检测技术的发展趋势

提高检测系统的检测分辨率、精度、稳定性和可靠性利用新技术新原理研制新型传感器，以组成新型的自动检测系统和填补自动检测系统的空白；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检测系统；采用多传感器去探索检测线的、面的和体的空间参数及综合参数，以构成特殊的自动检测系统。智能化、虚拟化、网络化、微型化、多参数化三、现代检测技术的发展趋势提高检测系统的检测分辨率、精度6061检测的基本概念检测过程：信息提取、信号转换存储与传输、显示记录、分析处理检测技术：检测方法、检测结构、检测信号处理---综合性技术

利用各种物理、化学效应，选择合适的方法与装置，通过测量的方式获得生产、科研、生活等各方面的有关信息。四、检测技术的基本概念20检测的基本概念检测过程：信息提取、信号转换存储与传输、显62检测的分类*按被测量值的物理属性分类：电量、非电量*按检测原理分类（物理的、化学的、生物学的）：*按检测方法分类：动态和静态、主动和被动、直接与间接、接触式与非接触式、电磁法、光学法、超声法、核辐射法、电化学分析等21检测的分类*按被测量值的物理属性分类：电量、非电量*63静态测量

22静态测量

对缓慢变化的对象进行测量亦属于静态测量。

最高、最低温度计对缓慢变化的对象进行测量亦属于静态测量。最高、最低64

动态测量

地震测量振动波形动态测量地震测量65直接测量

电子卡尺直接测量电子卡尺66间接测量

对多个被测量进行测量，经过计算求得被测量（阿基米德测量皇冠的比重）。

间接测量对多个被测量进行测量，经过计算求得被测量（6768接触式测量

27接触式测量69非接触式测量

例：雷达测速车载电子警察28非接触式测量例：雷达测速70离线测量

产品质量检验29离线测量产品质量检验71在线测量

在流水线上，边加工，边检验，可提高产品的一致性和加工精度。30在线测量在流水线上，边加工，边检验，可提高产测量误差及分类

绝对误差：

Δ=Ax－Ａ0

某采购员分别在三家商店购买100kg大米、10kg苹果、1kg巧克力，发现均缺少约0.5kg，但该采购员对卖巧克力的商店意见最大，是何原因？(1-1)测量误差及分类绝对误差：某采购员分别在三家商店购买172相对误差及精度等级

几个重要公式：相对误差及精度等级几个重要公式：7374仪表的准确度等级和基本误差

例：某指针式电压表的精度为2.5级，用它来测量电压时可能产生的满度相对误差为2.5%。33仪表的准确度等级和基本误差例：某指针式电压表的例：某指针式万用表的面板如图所示，问：用它来测量直流、交流（~）电压时，可能产生的满度相对误差分别为多少？例：某指针式万用表的面板如图所示，问：用它来测量直流、交流（75例：用指针式万用