自动检测技术的基本知识

第一章 检测技术的基本概念 考核知识点和考核要求：1、领会：测量的基本概念及测量方法，测量结果的数据统计及处理2、掌握：测量误差及分类，传感器及其基本特性3、熟练掌握：绝对误差和相对误差的计算，仪表的精度等级 第一节 测量的基本概念与方法 1）根据测量是否随时间变化：静态测量。

例如：激光干涉仪对建筑物的缓慢沉降做长期监测是静态测量 动态测量。

例如：光导纤维陀螺仪测量火箭飞行速度、方向是动态测量 2）根据测量的手段不同：直接测量：直接读取被测量的测量结果。

例如：磁电式仪表测量电流电压、离子敏MOS 场效应管晶体测量PH 值和甜度间接测量：对与被测量有确定函数关系的量进行直接测量，再代入函数关系式计算测量量。

例如：测量物体密度3）根据测量结果的显示方式：模拟式测量和数字式测量（其中：数字式测量比模拟式测量精度要高） 4）根据是否是在生产过程中或流水线上测量：在线测量。

例如：自动化机床边加工边测量，在实际中大多采用在线测量方式 离线测量5）根据测量的具体手段：偏位式测量：被测量作用于仪表内部的比较装置，使该比较装置产生偏移量，直接以仪表的偏移量表示被测量的测量方式（直接用偏移量的大小表示测量量）。

例如：弹簧秤测量物体质量，高斯计测量磁场强度。

特点：简单迅速但精度低。

易产生灵敏度漂移和零点漂移零位式测量：被测量与仪表内部的标准量比较，当系统达到平衡时，用已知标准量的值决定被测量的值（标准量的值为测量量的值）。

例如：天平测量物体质量，平衡式电桥测量电阻值。

特点：精度高但平衡复杂。

微差式测量：预先使被测量与测量装置内部的标准量取得平衡，当被测量有微小变化时，测量装置失去平衡，偏位式仪表指示出变化部分的数值（先平衡再有微量变化时）。

例如：天平测量化学药品，钢板厚度测量。

特点：上述两者的综合 第二节 测量误差及分类1.真值：是指在一定条件下被测量客观存在的实际值。

分类：1）理论真值（例：三角形的内角之和为180°）2）约定真值（例：标准条件下，水的三相点为273.16K ，金的凝固点为1064.18℃）3）相对真值（例：凡精度高一级或几级的仪表的误差是精度低的仪表误差的1/3以下时，则精度高的仪表的测量值可认为是相对真值）2.测量误差：测量值与真值之间的差值 根据其特征不同：1）绝对误差：是指测量值A x 与真实值A 0之间的差值，即Δ＝A x －Ａ0 2）相对误差：反应测量值偏离真值程度的大小实际相对误差A γ:绝对误差Δ与被测量的真值Ａ0的百分比， %1000⨯∆=A Aγ示值（标称）相对误差x γ：绝对误差∆与被测量A x 的百分比，%100⨯∆=xxA γ满度（引用）相对误差m γ：绝对误差∆与仪器满度值A m 的百分比，%100m⨯∆=A mγ3. 准确度等级S ：当∆ 取仪表的最大绝对误差值∆m 时，满度相对误差常被用来确定仪表的准确度等级，100mm⨯=A ΔS 注意：仪表的准确度在工程中也常称为“精度”，准确度等级习惯上称为精度等级。

自动检测技术及应用自动检测技术是一种基于先进的电子、计算机和通信技术的创新领域。

随着科技的进步和人们对效率和准确性的要求不断提高，自动检测技术在多个领域得到了广泛应用。

本文将介绍自动检测技术的背景和重要性，并概述接下来章节的结构。

自动检测技术基于一系列的基本原理和工作方式，其中包括传感器、数据处理和决策系统。

传感器传感器是自动检测技术的核心组成部分。

它们可以采集和测量环境中的各种物理量和信号，如温度、压力、湿度、光强度等。

传感器将这些信号转换为电信号，并传输给数据处理系统进行进一步分析。

数据处理数据处理是自动检测技术中不可或缺的步骤。

将传感器收集到的原始数据进行处理，包括滤波、去噪、校准和标定等。

数据处理的目的是提取有用的信息，并对数据进行合理的解释和分析。

决策系统决策系统是自动检测技术中的最终环节。

它根据传感器采集到的数据和经过处理后的信息，进行决策和判断。

决策系统可以根据设定的规则或算法，自动触发相应的动作或反馈。

以上是自动检测技术的基本原理和工作方式，传感器、数据处理和决策系统共同构成了自动检测技术的核心部分。

通过这些技术，我们可以实现对环境、物体或过程中的各种参数和状态进行实时监测和检测，为科学研究和工程应用提供了可靠的手段。

自动检测技术在各个领域都有广泛的应用。

以下是一些典型的应用领域：工业生产自动检测技术在工业生产中扮演着重要角色。

它可以用于质量控制、产品检测和故障诊断。

通过自动检测技术，可以实现对产品质量的实时监测，提高生产效率和产品质量。

例如，在汽车制造业中，自动检测技术可用于检测零部件的尺寸、外观和功能，确保产品符合标准要求。

医疗诊断自动检测技术在医疗诊断中有广泛的应用。

它可以用于实验室检测、影像诊断和生理监测等方面。

通过自动检测技术，医生可以获得更准确、快速的诊断结果，并及时采取相应的治疗措施。

例如，在临床化验中，自动检测技术可以对患者的血液、尿液和体液样本进行快速而准确的分析，帮助医生做出正确的诊断。

第十一章自动检测技术检测是利用各种物理效应，选择合适的方法与装置，将生产、科研、生活中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。

能够自动地完成整个检测处理过程的技术称为自动检测技术。

目前，非电量的检测多采用电测量法，即首先将各种非电量转变为电量，然后经过一系列的处理，将非电量参数显示出来。

一个完整的自动检测系统，主要包括传感器、信号处理电路、执行机构、数据处理装置及显示器等组成部分。

传感器首先将被测的非电量变换成电量，经信号处理电路处理后变成具有一定功率的电压、电流等电量，以推动后级的显示电路、数据处理电路及执行机构。

现在的检测系统越来越多地使用计算机来控制执行机构的工作。

检测技术、计算机技术与执行机构等配合就能构成工业生产中的控制系统。

传感器是一种以测量为目的，以一定的精度把被测量转换为与之有确定关系的、便于处理的另一种物理量的测量器件。

传感器的输出信号多为易于处理的电量，如电压、电流、频率等。

传感器由敏感元件、传感元件及测量转换电路三部分组成，如图11－1所示。

图11－1 传感器组成框图图中敏感元件是在传感器中直接感受被测量的元件，即被测量通过传感器的敏感元件转换成与之有确定关系、更易于转换的非电量。

这一非电量通过传感元件后就被转换成电参量。

测量转换电路的作用是将传感元件输出的电参量转换成易于处理的电压、电流或频率量。

应该指出，不是所有的传感器都有敏感、传感元件之分，有些传感器已将二者合二为一。

传感器的种类名目繁多，分类不尽相同。

常用的分类方法有：1．按被测量分类可分为位移、力、力矩、转速、振动、加速度、温度、流量、流速等传感器。

2．按测量原理分类可分为电阻、电容、电感、光栅、热电耦、超声波、激光、红外、光导纤维等传感器。

3．按输入、输出特性的线性与否分类可分为线性传感器和非线性传感器两大类。

第一温度传感器节温度是表征物体冷热程度的物理量，是工、农业生产过程中一个很重要而普遍的测量参数。

检测技术知识点总结一、填空、选择1、检测包括定性检查和定量测量两个方面。

2、检测系统的原理：被检测量----》传感器------》信号处理电路----》输出执行3、测量的表现方式有数字、图像、指针标记三个方式4、测量方法有零位法、偏差法和微差法5、真值包括理论真值（三角形内角和180度）、约定真值（π3.14）和相对真值（℃273K）6、误差的表达方式有绝对误差、相对误差和引用误差7、误差分类为系统误差（装置误差）、随机误差（偶然误差；多次测量，剔除错误数据）和粗大误差（过失误差；改正方法：当发现粗大误差时，应予以剔除）8、传感器是一种把非电输入信号转换成电信号输出的设备或装置。

9、传感器的组成有敏感元件、转换元件和转换电路10、弹性敏感元件的基本特性有：刚度（k=dF/dX刚度越大越不易变形）、灵敏度（刚性的倒数）、弹性滞后、弹性后效P25★2）电阻式传感器：（电阻应变片式传感器、电位器式传感器、测温热电阻式传感器；热敏电阻式、湿敏电阻式、气敏电阻式传感器）Def：将被测电量（如温度、湿度、位移、应变等）的变化转换成导电材料的电阻变化的装置，称为电阻式传感器11、电阻应变片式传感器（电阻应变片、测量电路）的结构：引出线、覆盖层、基片、敏感栅和粘结剂电阻应变片式传感器：电阻应变片是一种将被测量件上的应变变化转换成电阻变化的传感元件；测量电路进一步将该电阻阻值的变化再转换成电流或电压的变化，以便显示或记录被测的非电量的大小。

12.电阻应变片的工作原理：电阻应变效应电阻应变效应：导电材料的电阻和它的电阻率、几何尺寸（长度与截面积）有关，在外力作用下发生机械变形，引起该导电材料的电阻值发生变化13．电位器式传感器：一种将机械位移（线位移或角位移）转换为与其成一定函数关系的电阻或电压的机电传感元器件14.电位器由电阻（电阻元件通常有绕线电阻、薄膜电阻、导电塑料等）和电刷等元器件组成15.电位器优点：结构简单、输出信号大、性能稳定并容易实现任意函数缺点：要求输入能量大，电刷与电阻元件之间容易磨损16.热电阻材料由电阻体（温度测量敏感元件——感温元件）、引出线、绝缘套管和接线盒等部件组成，电阻体是热电阻的主要部件热敏电阻式传感器17.热敏电阻是利用电阻值随温度变化的特点制成的一种热敏元件18、温度系数可分为负温度系数热敏电阻为NTC（电阻的变化趋势与温度的变化趋势相反）和正温度系数热敏电阻PTC（电阻的变化趋势与温度的变化趋势相同）。

第一章检测技术的基础知识一、填空题1．检测技术是一门以研究自动检测系统中的信息提取、信息变换以及信息办理的理论和技术为主要内容的应用技术学科。

2．一个完好的检测系统或检测装置往常由传感器、丈量电路和输出单元及显示装置等部分构成。

3．传感器一般由敏感元件、变换元件和变换电路三部分构成，此中敏感元件是必不行少的。

4．在采纳仪表时，最好能使其工作在不小于满刻度值2/3 的地区。

5．正确度表征系统偏差的大小程度，精细度表征随机偏差的大小程度，而精准度则指正确度和精细度的综合结果。

6．仪表正确度等级是由系统偏差中的基本偏差决定的，而精细度是由随机偏差和系统偏差中的附带偏差决定的。

7．若已知某直流电压的大概范围，选择丈量仪表时，应尽可能采纳那些其量程大于被测电压而又小于被测电压倍的电压表。

（因为 U≥2/3Umax）8．有一温度计，它的量程范围为0～ 200℃，精度等级为0.5 级。

该表可能出现的最大偏差为1℃，当丈量100℃时的示值相对偏差为1%。

9．传感器是实现自动检测和自动控制的首要环节，它的作用是将非电量变换成与之拥有必定关系的电量。

10．传感器一般由敏感元件和变换元件两部分构成。

11．某位移传感器，当输入量变化5mm 时，输出电压变化300mv ，其敏捷度为60 mv/mm。

二、选择题1．在一个完好的检测系统中，达成信息收集和信息变换主要依赖A。

A ．传感器B ．丈量电路C．输出单元2．构成一个传感觉器必不行少的部分是B。

A ．变换元件B ．敏感元件C．变换电路D．嵌入式微办理器3．有四台量程均为0-600 ℃的丈量仪表。

今要测一约为500℃的温度，要求相对偏差≤ 2.5%，采纳精度为D的最为合理。

A ．5.0 级B．2.5 级C．2.0 级D． 1.5 级4．有四台量程不一样，但精度等级均为 1.0 级的测温仪表。

今欲测250℃的温度，采纳量程为C的最为合理。

A ．0～ 1000℃B． 300～ 500℃C． 0～300℃ D ． 0～ 500℃5．某采买员分别在三家商铺购置100kg 大米、 10kg 苹果、 1kg 巧克力，发现缺乏约，但该采买员对卖巧克力的商铺建议最大，在这个例子中，产生此心理作用的主要要素是Ｂ。

第一章检测技术的基础知识一、填空题1．检测技术是一门以研究自动检测系统中的信息提取、信息转换以及信息处理的理论和技术为主要内容的应用技术学科。

2．一个完整的检测系统或检测装置通常由传感器、测量电路和输出单元及显示装置等部分组成。

3．传感器一般由敏感元件、转换元件和转换电路三部分组成，其中敏感元件是必不可少的。

4．在选用仪表时，最好能使其工作在不小于满刻度值2/3 的区域。

5．准确度表征系统误差的大小程度，精密度表征随机误差的大小程度，而精确度则指准确度和精密度的综合结果。

6．仪表准确度等级是由系统误差中的基本误差决定的，而精密度是由随机误差和系统误差中的附加误差决定的。

7、若已知某直流电压的大致范围，选择测量仪表时，应尽可能选用那些其量程大于被测电压而又小于被测电压1.5倍的电压表。

（因为U≥2/3Umax）二、选择题1．在一个完整的检测系统中，完成信息采集和信息转换主要依靠 A 。

A．传感器 B. 测量电路 C. 输出单元2．构成一个传感受器必不可少的部分是 B 。

A．转换元件B．敏感元件C．转换电路D．嵌入式微处理器3．有四台量程均为0-600℃的测量仪表。

今要测一约为500℃的温度，要求相对误差≤2.5%，选用精度为 D 的最为合理。

A．5.0级B．2.5级C．2.0级D．1.5级4．有四台量程不同，但精度等级均为1.0级的测温仪表。

今欲测250℃的温度，选用量程为 C 的最为合理。

A．0～1000℃B．300～500℃C．0～300℃D．0～500℃5．某采购员分别在三家商店购买100kg大米、10kg苹果、1kg巧克力，发现缺少约0.5kg，但该采购员对卖巧克力的商店意见最大，在这个例子中，产生此心理作用的主要因素是Ｂ。

A．绝对误差B．示值相对误差C．满度相对误差D．精度等级6．在选购线性仪器时，必须在同一系列的仪表中选择适当的量程。

这时必须考虑到应尽量使选购的仪表量程为欲测量的Ｃ左右为宜。

1-1、常用的测量方法可分：为静态测量和______测量、直接测量和______测量、模拟式测量和数字式测量、接触式测量和非______、在线测量和离线测量。

根据测量的具体手段来分，又可分为偏位式测量、零______式测量和微差式测量。

1-3、某仪表输出电压值在8h 内的最大变化量为3.2mV ，则表示该仪表的稳定性为_____mV/(8h)。

1-5、仪表或传感器开始使用阶段的______很高，失效的可能性很大。

但随着使用时间的增加，故障率迅速______。

知识点：可靠性1-7、某温度传感器的最大绝对误差为5℃。

该温度传感器在示值为100℃时，可能出现的最大示值相对误差为______。

解题过程：根据式（1-3），5100%=100%=100x xA γ∆=⨯⨯℃℃。

1-9、可靠性是反映传感器和检测系统在规定的______下，在规定的时间内是否耐用的一种综合性的质量指标。

常用的可靠性指标包括：1）故障平均______（MTBF ）；2）平均______（MTTR ）；3）故障率或失效率。

~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~2-1、导体或半导体材料在外界力的作用下，会产生______变形，其______也将随着发生变化，这种现象称为应变效应。

2-3、当ε=0.000001时，在工程中常表示为1⨯10-6，或______1表示。

解题过程：可参考第2.1.1节的纵向应变的有关内容。

将1μm 除以1m ，等于1⨯10-6，纵向应变的“量纲”等于1。

2-19、PTC 热敏电阻的电阻变化趋势与温度的______，属于______型热敏电阻。

在电子线路中多起限流、保护作用，例如可以用作“自恢复______”。

知识点：热敏电阻的应用2-25、目前多采用“______电池”来检测酒后驾车酒精蒸气的含量，直接输出电压信号，反应时间只需几秒，一致性好。

解题过程：燃料电池遇到酒精蒸气时，会产生与浓度有确定关系的输出电动势。