浙江大学：《自动检测技术》课程授课教案（PPT课件）第1章 自动检测基础知识 1.1 自动检测技术概述 1.2 传感器概述 1.3 测量误差及其不确定度

第1章自动检测基础知识

第1章 自动检测基础知识

浙泸大望宁波理工学院 一传感器与检测技术一 本章内容 自动检测技术概述 传感器概述 .3 测量误差及其不确定度 测量数据处理 .5 传感器的一般特性 2

—传感器与检测技术— 2 本章内容 传感器概述 1.1 自动检测技术概述 1.2 1.3 测量误差及其不确定度 1.4 测量数据处理 1.5 传感器的一般特性

浙泸大望宁波理工学院 一传感器与检测技术一 1.1自动检测技术概述 1.1.1自动检测技术的地位和作用 在工农业生产中，为了保证能正常、高效地生产 要有一定的测试手段进行生产过程的检查和监 视，这些测试手段就是仪器仪表。 ● 由于微电子技术、计算机技术、通讯技术及网络 技术的迅速发展，对电量的测量技术相应地得到 提高，如准确度高、灵敏度高、反应速度快、能 够连续进行测量、自动记录、远距离传输和组成 控制网络等。 3

—传感器与检测技术— 1.1.1 自动检测技术的地位和作用 • 在工农业生产中，为了保证能正常、高效地生产 ，要有一定的测试手段进行生产过程的检查和监 视，这些测试手段就是仪器仪表。 • 由于微电子技术、计算机技术、通讯技术及网络 技术的迅速发展，对电量的测量技术相应地得到 提高，如准确度高、灵敏度高、反应速度快、能 够连续进行测量、自动记录、远距离传输和组成 控制网络等。 1.1 自动检测技术概述 3

浙沪大望宁波理工学院 一传感器与检划故术一 在工程上所要测量的参数大多数为非 电量，如机械量（位移、尺寸、力、 振动、速度等)，热工量（温度、压力 、流量、物位等)，成分量（化学成分 、 浓度等)和状态量（颜色、透明度、 磨损量等)，因而促使人们用电测的方 法来测量非电量的仪器仪表，研究如何 能正确和快速地测量非电量的技术。 4

—传感器与检测技术— • 在工程上所要测量的参数大多数为非 电量，如机械量（位移、尺寸、力、 振动、速度等），热工量（温度、压力 、流量、物位等），成分量（化学成分 、浓度等）和状态量（颜色、透明度、 磨损量等），因而促使人们用电测的方 法来测量非电量的仪器仪表，研究如何 能正确和快速地测量非电量的技术。 4

浙泸大望宁波理工学院 一传感器与检测技术一 1.1.2自动检测系统的组成 在自动检测系统中，各个组成部分常以信 息流的过程划分，一般可分为：信息的提取、 转换、处理和输出几个部分。其组成框图如图 1.1.1所示。 被检测的信息 传感器 检测电路 输出单元 图1.1.1检测系统的组成 5

—传感器与检测技术— 1.1.2 自动检测系统的组成 在自动检测系统中，各个组成部分常以信 息流的过程划分，一般可分为：信息的提取、 转换、处理和输出几个部分。其组成框图如图 1.1.1所示。 图1.1.1 检测系统的组成 5

浙泸大望宁波理工学院 一传感器与检测技术一 传感器 传感器是把被测非电量转换成为与之 有确定对应关系，且便于应用的某些物理量 (通常为电量)的检测装置。 6

—传感器与检测技术— 传感器 传感器是把被测非电量转换成为与之 有确定对应关系，且便于应用的某些物理量 （通常为电量）的检测装置。 6

浙产大望宁波理工学院 一传感器与检测技术一 检测电路的作用 把传感器输出的变量变换成电压或电流 信号，使之能在输出单元的指示仪上指示或 记录仪上记录；或者能够作为控制系统的检 测或反馈信号

—传感器与检测技术— 检测电路的作用 把传感器输出的变量变换成电压或电流 信号，使之能在输出单元的指示仪上指示或 记录仪上记录；或者能够作为控制系统的检 测或反馈信号。 7

浙泸大望宁波理工学院 一传感器与检测技术一 输出单元可以是指示仪、记录仪、累加器、报 警器、数据处理电路等。 >若输出单元是显示器或记录器， 则该检测系统为 自动测量系统； >若输出单元是计数器或累加器，则该检测系统为 自动计量系统； >若输出单元是报警器， 则该检测系统为自动保护 系统或自动诊断系统； >如果输出单元是处理电路，则该检测系统为部分 数据分析系统或部分自动管理系统或部分自动控 制系统。 8

—传感器与检测技术— 输出单元可以是指示仪、记录仪、累加器、报 警器、数据处理电路等。 ➢若输出单元是显示器或记录器，则该检测系统为 自动测量系统； ➢若输出单元是计数器或累加器，则该检测系统为 自动计量系统； ➢若输出单元是报警器，则该检测系统为自动保护 系统或自动诊断系统； ➢如果输出单元是处理电路，则该检测系统为部分 数据分析系统或部分自动管理系统或部分自动控 制系统。 8

洲浙泸大望宁波理工学院 一传感器与检测技术一 1.1.3自动检测技术的发展趋势 (1)不断提高仪器的性能、可靠性，扩大应用范围。 (2)开发新型传感器。主要包括：利用新的物理效应 、化学反应和生物功能来研发新型传感器，采用新 技术、新工艺填补传感器空白，开发微型传感器， 仿照生物的感觉功能研究仿生传感器等。 (3)开发传感器的新型敏感元件材料和采用新的加工 工艺。其发展趋势为：从单晶体到多晶体、非晶体 ,从单一型材料到复合型材料，原子（分子)型材 料的人工合成。 9

—传感器与检测技术— 1.1.3 自动检测技术的发展趋势 （1）不断提高仪器的性能、可靠性，扩大应用范围。 （2）开发新型传感器。主要包括：利用新的物理效应 、化学反应和生物功能来研发新型传感器，采用新 技术、新工艺填补传感器空白，开发微型传感器， 仿照生物的感觉功能研究仿生传感器等。 （3）开发传感器的新型敏感元件材料和采用新的加工 工艺。其发展趋势为：从单晶体到多晶体、非晶体 ，从单一型材料到复合型材料，原子（分子）型材 料的人工合成。 9

洲泸大望宁波理工学院 一传感器与检划故术一 (4) 微电子技术、 微理计算机技术、现场总线 技术与仪器仪表和传感器的结合， 构成新一代智 能化测试系统，使测量精度、首动化水平进一号 提高。 (5)研究集成化、多功能和智能化传感器或测 试系统。 传感器集成化有两层合义，一是同一功能的多元件并列 化，即将铜一类的单个传感元旺件在凤平面上排列起来 排成二维构成型传感器 ,排成二维构成面型传感器 如CCD)名一层盒义是题能一体 化，即将传感器与 尖醒快盖餐婆蔼.作，赣成 运算及蕰度茅 传感器多功能化是指、器多能，即用一个传感器可以 检测两个或两个以上的 数。艺功能化不仅可以隆低 减小秃积，而甘可以有效地提高传意器的稳定在、 可靠性等性能指标。 10

—传感器与检测技术— （4）微电子技术、微型计算机技术、现场总线 技术与仪器仪表和传感器的结合，构成新一代智 能化测试系统，使测量精度、自动化水平进一步 提高。 （5）研究集成化、多功能和智能化传感器或测 试系统。 传感器集成化有两层含义，一是同一功能的多元件并列 化，即将同一类型的单个传感元件在同一平面上排列起来 ，排成一维构成线型传感器，排成二维构成面型传感器（ 如CCD）。另一层含义是功能一体化，即将传感器与放 大、运算及温度补偿以及信号输出等环节一体化，组装成 一个器件（如容栅传感器动栅数显单元）。 传感器多功能化是指一器多能，即用一个传感器可以 检测两个或两个以上的参数。多功能化不仅可以降低生产 成本、减小体积，而且可以有效地提高传感器的稳定性、 可靠性等性能指标。 10