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°）
第 1 页 共 12页 《单元1 传感器与自动检测技术的基本概念》教案
课 题 单元1 传感器与自动检测技术的基本概念
教学目的 1、了解传感器与自动检测技术的基本概念
2、了解自动检测的定义及在机电产品中的作用
教学重点 自动检测的定义，自动检测在机电产品中的作用
教学资源 多媒体教学课件、部分传感器实物
教学手段 多媒体课堂教学、实物演示、检测场景模拟教学
教学过程和教学内容 教学方法
引入 模块一 传感器与自动检测技术概述
本模块力求通过对传感器的基本概念、自动检测技术及系统的基本概念、测量误差与精度以及虚拟仪器检测技术等的介绍，使读者对传感器与自动检测技术中涉及的一些基本问题有一个初步的了解。
单元1 传感器与自动检测技术的基本概念
一、传感器与自动检测技术简介
从人类对信息获取、度量的发展历史引出检测的定义。【应用举例】长度测量，步子（生物体）→尺→长度传感器→超声波检测（仿生学）。
长度测量的发展符合螺旋式上升规律。
提纲挈领法
应用举例法
概念分析 所谓检测就是人们借助于仪器、设备，利用各种物理效应，采用一定的方法，将客观世界的有关信息通过检查与测量获取定性或定量信息的认识过程。
检测包含检查与测量两个方面，检查往往是获取定性信息，而测量则是获取定量信息。
循序渐进法
应用展示 二、自动检测技术在国民经济中的地位
1．与人类的关系及地位
（1） 与日常生活密切相关
【图示】空调、冰柜的温湿度传感器；复印件的透光率传感器；电子门锁的指纹传感器等。
【动画】自动水龙头动画
演示自动水龙头在人的手接近时自动出水、手离去时自动断水的过程。
（2） 提高劳动生产率
【图示】容器内的液位检测；检查轴承中滚珠是否脱漏。
【动画】演示光幕－自动收费系统的检测过程
（3） 电“五官”
应用举例法
图示展演法
动画讲演法
图示展演法
动画展演法
第 2 页 共 12页 【动画】自动门动画
现代自动检测的发展现状与趋势
所谓自动检测，是指由计算机进行控制对系统、设备和部件进行性能检测和故障诊断，是性能检测、连续监测、故障检测和故障定位的总称。现代自动检测技术是计算机技术、微电子技术、信息论、控制论、测量技术、传感技术等学科发展的产物，是这些学科在解决系统、设备、部件性能检测和故障诊断的技术问题中相结合的产物。凡是需要进行性能测试和故障诊断的系统、设备、部件，均可以采用自动检测技术，它既适用于电系统也适用于非电系统。电子设备的自动检测与机械设备的自动检测在基本原理上是一样的，均采用计算机/微处理器作控制器通过测试软件完成对性能数据的采集、变换、处理、显示/告警等操作程序，而达到对系统性能的测试和故障诊断的目的。现代的自动检测系统，通常包括控制器、激励信号源、测量仪器、开关系统、适配器、人机接口、检测程序几个部分。
现在自动检测技术在军/民两个方面都得到了广泛的应用。
在军事上，越来越多的武器装备配置了自动化和信息化设备，而设备中的电子装置的比例更是越来越高。这些设备的可靠性至关重要，在战场上一旦出现问题，轻则贻误战机，重则带来毁灭性后果。以现代军用飞机为例，航空电子设备的性能和质量已经成为作战效能的决定因素，自动检测应经成为确保；在民用领域，提高产品质量和确保生产安全始终是企业的两项基本工作。在冶金、电力、石化、轻工、建材等连续生产的过程中，每时每刻需要检测各种工艺流程的工作状态，从而确保各种工艺参数和质量参数。为此经常设置故障监测系统以对温度、压力、流量、转速、振动和噪声等多种参数进行长期动态监测，以便及时发现异状，加强故障防御，达到早期诊断的目的。这样做可以避免突发事件，保证人员和机器的安全，提高经济利益。即使设备发生故障，也可以从检测的数据中找出故障原因，缩短检修周期，提高检修质量。为了确定设备维护周期和大修的时机，还要检测和处理各种有关的安全参数和能耗参数，集数据采集采集、系统辨识和专家系统为一体的自动检测技术能够很好的解决这些问题。随着人民生活水平的提高，供电、供水、供气、供暖的计量逐步要求实现自动化管理，自动测试将信息获取和处理的结果直接转入信息的应用。随着家电市场的兴起，自动检测技术也进入人们的日常生活中，例如，自动检测并调节房间温度、湿度的空调机；自动检测衣服污度和重量，利用模糊技术的智能洗衣机等。
自动化检测工程方案
一、前言
随着科学技术的不断发展和进步，各种自动化设备和技术渐渐应用到生产制造领域中。自动化检测技术是近年来非常受到重视的一个领域，它可以提高生产效率、降低成本、提高质量和安全性。本文将针对自动化检测工程方案进行深入分析和探讨。
二、自动化检测的定义
自动化检测是指采用自动化及智能化技术来进行产品或流程加工、组装、检测、控制及测量等有关工作的一门计算机技术。它可以在不需要人员直接操作的情况下进行检测工作，不仅可以提高生产效率，还可以保证产品质量，降低生产成本。
三、现阶段自动化检测存在的问题
1. 技术水平不够成熟
目前自动化检测技术在某些领域还不够成熟，很难适用于一些特殊的生产环境和流程中。因此，需要进一步深入研究和提高技术水平。
2. 成本较高
由于自动化检测设备和技术的成本较高，导致一些企业难以承受。因此，需要在保证质量的前提下，降低自动化检测设备和技术的成本。
3. 人员技术水平不足
目前人员对于自动化检测技术的了解和掌握还不够充分，需要加强培训和技术交流。
四、自动化检测工程方案
在解决自动化检测存在的问题的基础上，提出以下自动化检测工程方案：
1. 加强研发和创新
目前自动化检测技术还不够成熟，需要加强科研工作，进行更多的研发和创新，提高技术水平。
2. 降低成本
对于自动化检测设备和技术的成本较高的问题，可以通过技术升级和生产规模化来降低成本，提高竞争力。
3. 推进产学研合作 通过产学研合作，可以加快技术研发和应用，提高人才的培养和交流，推动自动化检测技术的发展。
4. 加强培训和教育
针对人员技术水平不足的问题，可以加强自动化检测技术的培训和教育，提高人才水平。
五、自动化检测工程方案的实施
1. 制定具体实施方案
在推行自动化检测工程方案之前，首先需要制定具体的实施方案，包括目标、计划、任务分工等。
2. 完善技术标准和规范
在实施自动化检测工程方案的过程中，需要不断完善技术标准和规范，以保证检测工作的准确性和可靠性。
