机电类自动检测技术及应用多媒体课件绪 论自动检测技术及应用自动检测技术及应用自动检测技术及应用自动检测技术及应用共共共共1313章，按传感器的工作章，按传感器的工作章，按传感器的工作章，按传感器的工作原理划分章节，原理划分章节，原理划分章节，原理划分章节，第一章介绍测量的基本概念第一章介绍测量的基本概念第一章介绍测量的基本概念第一章介绍测量的基本概念；211211章，章，章，章，每章介绍一个大类传感器的原理及应用每章介绍一个大类传感器的原理及应用每章介绍一个大类传感器的原理及应用每章介绍一个大类传感器的原理及应用；第第第第1212章介绍章介绍章介绍章介绍抗干扰技术抗干扰技术抗干扰技术抗干扰技术。第第第第1313章介绍传感器的综合应用章介绍传感器的综合应用章介绍传感器的综合应用章介绍传感器的综合应用。绪论主要介绍绪论主要介绍绪论主要介绍绪论主要介绍检测技术的定义、检测技术在国民经检测技术的定义、检测技术在国民经济中的地位和作用、工业检测技术涉及的内容、自动济中的地位和作用、工业检测技术涉及的内容、自动检测系统的组成，介绍检测技术中经常使用到的系统检测系统的组成，介绍检测技术中经常使用到的系统框图、传感器框图、传感器 、信号调理电路、信号调理电路 、显示器、执行机构、显示器、执行机构等的含义，举例说明自动检测系统的组成，介绍检测等的含义，举例说明自动检测系统的组成，介绍检测技术的发展趋势。根据多年的教学经验，介绍了本课技术的发展趋势。根据多年的教学经验，介绍了本课程的任务、学习方法，以及课程配套教辅网站和参考程的任务、学习方法，以及课程配套教辅网站和参考阅读资料的使用。阅读资料的使用。2024/7/2230.1 检测技术在国民经济中的地位和作用检测技术在国民经济中的地位和作用0.2 工业检测技术的内容工业检测技术的内容0.3 自动检测系统的组成自动检测系统的组成0.4 自动检测系统举例自动检测系统举例0.5 检测技术的发展趋势检测技术的发展趋势0.6 本课程的任务和学习方法本课程的任务和学习方法自动检测技术及应用自动检测技术及应用 绪论绪论 目录目录进入进入进入进入进入进入进入进入进入进入进入进入0.0 检测技术的定义利用各种利用各种物理、化学物理、化学效应效应，选择合适的，选择合适的方方法与装置法与装置，将生产、科研、生活等各方面的，将生产、科研、生活等各方面的有关信息有关信息通过通过检查检查与与测量测量的方法，赋予的方法，赋予定定性性或或定量定量结果的过程，称为检测技术。结果的过程，称为检测技术。能够能够自动地完成整个检测处理过程的技术自动地完成整个检测处理过程的技术称为称为自动检测技术自动检测技术。例：曹冲称象例：曹冲称象方法：比较法；方法：比较法；装置：船、石头、小秤；装置：船、石头、小秤；检查检查、测量测量，从而得到：，从而得到：定性定性、定量定量的结果。的结果。一、检测技术在国民经济中的地位和作用。神舟飞船神舟飞船回收过程回收过程的测控技的测控技术术检测技术在卫星中的应用检测技术在卫星中的应用红外扫红外扫描区域描区域人造卫星人造卫星北京天安门金水桥北京天安门金水桥北京天安门金水桥北京天安门金水桥金水桥金水桥、检测技术在海啸预报中的应用检测技术在海啸预报中的应用海浪振动海浪振动检测系统检测系统浮标浮标深海地沟深海地沟生命探测仪在地震中的应用生命探测仪在地震中的应用生命探测仪原理生命探测仪原理雷达信号发送雷达信号发送器连续发射电磁器连续发射电磁信号信号，对一定空，对一定空间进行扫描间进行扫描.，接接收器不断接收反收器不断接收反射信号射信号。如果如果被探测者被探测者保持静止保持静止,返回信返回信号频率不变号频率不变。如。如果果目标在动目标在动,则产则产生多普勒信号生多普勒信号。通过接收的信号进行通过接收的信号进行算法算法处理处理，就可以判断目标是否，就可以判断目标是否有有心跳心跳、呼吸和移动呼吸和移动。检测技术在飞机安全检查中的应用检测技术在飞机安全检查中的应用二、工业检测技术涉及的内容二、工业检测技术涉及的内容热工量（热工量（ t、 p、 q、h）：）：n温度温度t（ 、K、 ）n例：例：0 相当于相当于32 ， 20 相当于相当于68 ，n 100 相当于相当于212 n压力（压强）压力（压强）p（Pa）、压差）、压差 p 、真空度、真空度、n流速流速v（m/s）、流量流量q（t、m3 ）、n物位、液位物位、液位h（m）回目录回目录工业检测技术涉及的内容工业检测技术涉及的内容（续）（续）机械量：机械量：n直线位移直线位移x（m）、角位移）、角位移、n速度、加速度速度、加速度a（ m/s2） 、振动、噪声、振动、噪声、n转速转速n（r/min）、n力力F、力矩、力矩T（Nm）、应变应变 （ m/m ）、n质量（重量）质量（重量）m（kg、t）几何量几何量n 长度、厚度、角度、直径、间距、长度、厚度、角度、直径、间距、n形状、粗糙度、硬度、材料缺陷等形状、粗糙度、硬度、材料缺陷等工业检测涉及的内容（工业检测涉及的内容（续）续）物体的性质和成分量物体的性质和成分量：n空气的湿度（绝对、相对）空气的湿度（绝对、相对）、气体的化学成分、浓、气体的化学成分、浓度、液体的粘度、浊度、透明度、物体的颜色度、液体的粘度、浊度、透明度、物体的颜色状态量：状态量：n工作机械的运动状态（启停等）工作机械的运动状态（启停等）、生产设备的异常、生产设备的异常状态（超温、过载、泄漏、变形、磨损、堵塞、断状态（超温、过载、泄漏、变形、磨损、堵塞、断裂、振动等）裂、振动等）电工量：电工量： U、I、f、R、Z、E、B 绝大多数已在电工、电子等课程中讲授，绝大多数已在电工、电子等课程中讲授，不属于不属于本课程的范围，本课程的范围，仅介绍霍尔电流、电压传感器仅介绍霍尔电流、电压传感器。三、自动检测系统的组成 不带微处理器时不带微处理器时自动检测技术系统原理框图自动检测技术系统原理框图所谓所谓系统原理框图系统原理框图，就是将系统中的主要功能或电，就是将系统中的主要功能或电路的名称画在路的名称画在方框方框内，按信号的流程，将几个方框用内，按信号的流程，将几个方框用箭头箭头联系起来，有时还可以在箭头上方联系起来，有时还可以在箭头上方标出信号的名标出信号的名称称。 人体信息测控过程与自动检测系统的比较人体信息测控过程与自动检测系统的比较演示演示自动检测系统自动检测系统与与人体信息测控人体信息测控过程的过程的比较比较一种典型的一种典型的自动检测系统自动检测系统发电厂有上千只发电厂有上千只传感器，并组成传感器，并组成测控系统测控系统航天服与传感器航天服与传感器检测技术在车辆碰撞预防系统中的应用检测技术在车辆碰撞预防系统中的应用传感器：在本教材中是指一个传感器：在本教材中是指一个能将被能将被测的非电量变换成电量的器件测的非电量变换成电量的器件 玻璃温玻璃温度计度计是一是一种传感器，种传感器，但不属于但不属于本教材所本教材所讲授的传讲授的传感器范围。感器范围。 能将温度转换为电压的传感器能将温度转换为电压的传感器热电偶热电偶目前常用的显示器：模拟显示、数字显目前常用的显示器：模拟显示、数字显示、图象显示及记录仪等示、图象显示及记录仪等 模拟显示的模拟显示的特点特点：直观、稳定，直观、稳定，但但不够准确。不够准确。光柱也属于模拟显示光柱也属于模拟显示光柱显示的光柱显示的特点：特点：直观直观101线线/240车车用光柱用光柱仪表显示仪表显示既能用光柱显示被测值，也有数字显示既能用光柱显示被测值，也有数字显示光柱直观地指示出光柱直观地指示出储液罐中的液位储液罐中的液位设定值设定值实际值实际值（分辨力较高）（分辨力较高）数字式仪表数字式仪表 数字式仪数字式仪表的特点：表的特点： 准确，但最准确，但最后一位可能后一位可能会跳动不止。会跳动不止。热敏电阻热敏电阻LED亮度高、耐振动亮度高、耐振动LEDLED、LCDLCD显示的比较显示的比较LCD耗电省、集成度高，但不利于夜间观察。耗电省、集成度高，但不利于夜间观察。带背光板的带背光板的LCD仪器仪器可以在夜间观看可以在夜间观看 图像显示图像显示 特点特点 能显示复能显示复杂的图形和杂的图形和曲线，曲线， 但价格比但价格比数字显示昂数字显示昂贵。贵。带带RS-232接口（或接口（或USB接口）的接口）的数字万用表及数据采集功能数字万用表及数据采集功能能将采集到能将采集到的波形及数据的波形及数据传送到计算机传送到计算机中，可随时重中，可随时重放。放。记录仪记录仪用来记用来记录被检测录被检测对象的动对象的动态变化过态变化过程。程。无纸记录仪（动画演示）无纸记录仪（动画演示）重现历重现历史数据和史数据和历史曲线。历史曲线。 存储硬存储硬盘可达几盘可达几十个十个T。数据处理装置数据处理装置 数据处数据处理装置理装置主主要是指计要是指计算机。算机。 可以对可以对振动进行振动进行频谱分析频谱分析等。等。执行机构执行机构可拔插的继电器可拔插的继电器所谓执行机构通所谓执行机构通常是指各种继电器，常是指各种继电器，电磁铁、电磁阀门、电磁铁、电磁阀门、电磁调节阀、伺服电磁调节阀、伺服电动机等，它们在电动机等，它们在电路中起通断、控电路中起通断、控制、调节、保护等制、调节、保护等作用。作用。继电器结构继电器结构1 1电磁线圈电磁线圈 2 2铁心铁心 3 3铁扼铁扼 4 4簧片簧片 5 5动触点动触点 6 6动断触点（常闭触点）动断触点（常闭触点）7 7动合触点（常开触点）动合触点（常开触点） 8 8安全试验标记安全试验标记各种继电器各种继电器汽车继电器汽车继电器（可拔插）（可拔插）中间继电器中间继电器焊接型继电器焊接型继电器 可靠性强，但可靠性强，但更换困难更换困难中间继电器中间继电器及插座及插座固态继电器固态继电器 特点：控制功率小、体积小、无火花；但易特点：控制功率小、体积小、无火花；但易因过流、过压烧毁，需设置可靠的因过流、过压烧毁，需设置可靠的保护电路保护电路。固态继电器（续）固态继电器（续） 电磁铁电磁铁能产生能产生 可控机械力可控机械力 电磁阀门电磁阀门 电磁线圈电磁线圈通电通电前，阀芯堵塞管道。前，阀芯堵塞管道。通电后通电后，产生产生电电磁磁力力，克服弹簧的克服弹簧的弹弹力力，吸引阀芯吸引阀芯向上向上动作动作，流体回路导，流体回路导通。通。 流体流体电磁阀门的电磁阀门的控制线圈控制线圈 加上额定电压加上额定电压后，电磁阀门导后，电磁阀门导通，通，被控对象可以是液体或气体。 电动调节阀电动调节阀 用于控制流量的大小用于控制流量的大小加上控制信号，加上控制信号，电动调节阀在电电动调节阀在电动机的控制下，动机的控制下，可以逐渐开合，可以逐渐开合，开合角度可控，开合角度可控，但不会超过但不会超过9090。小型电小型电动动调节阀调节阀 单向使用单向使用电电动动球阀的球阀的解剖及工作原理解剖及工作原理 利用电动力调利用电动力调节球阀的角度，节球阀的角度，从而控制阀门的从而控制阀门的通流能力。通流能力。出水口出水口球阀球阀电电动动调节阀的调节阀的工作过程工作过程在计算机控制下，在计算机控制下，与电动调节阀同轴与电动调节阀同轴的电动机缓慢旋转，的电动机缓慢旋转，从而控制电动调节从而控制电动调节阀的阀的开开、关关、或或半半开、开、半关半关伺服电动机伺服电动机 可以可以正转、反转、正转、反转、快转、慢转快转、慢转伺服型伺服型雷达天线雷达天线报警器报警器报警灯及扬声器报警灯及扬声器不同颜色表示不同状态不同颜色表示不同状态四、自动检测系统举例四、自动检测系统举例自动磨削测控系统自动磨削测控系统回目录回目录五、检测技术的发展趋势五、检测技术的发展趋势1 1不断提高检测系统的测量不断提高检测系统的测量准确度准确度、量程范量程范围围、延长使用、延长使用寿命寿命、提高、提高可靠性可靠性。近年来，人们研制出许多高精度和宽量程的近年来，人们研制出许多高精度和宽量程的检测仪器以满足各种需要。人们还对传感器的检测仪器以满足各种需要。人们还对传感器的可靠性和故障率的数学模型进行了大量的研究，可靠性和故障率的数学模型进行了大量的研究，使得检测系统的可靠性及寿命大幅度提高。现使得检测系统的可靠性及寿命大幅度提高。现在，许多检测系统可以在极其恶劣的环境下连在，许多检测系统可以在极其恶劣的环境下连续工作数十万小时。续工作数十万小时。提高测量精度提高测量精度数字式数字式电压表及电压表及欧姆表欧姆表量程切换到量程切换到2V时，分辨力可达到时，分辨力可达到10V提高可靠性提高可靠性 火箭内的火箭内的仪器必须能承仪器必须能承受巨大的加速受巨大的加速度。度。提高可靠性（续）提高可靠性（续）设想中设想中的月球基的月球基地仪器设地仪器设备必须能备必须能承受巨大承受巨大的的温差温差和和宇宙射线宇宙射线辐射辐射。2应用新技术和新的物理效应，应用新技术和新的物理效应，扩大检测领域扩大检测领域月球车月球车勇气号火星车勇气号火星车好奇号火星车好奇号火星车“惠更斯惠更斯”号登陆土卫六号登陆土卫六时拍摄的照片时拍摄的照片（距离太阳（距离太阳14.3亿公里）亿公里）土卫六的表面土卫六的表面（固态甲烷）（固态甲烷）表面温度表面温度-180 卵形土卫一表面的大陨石坑。卵形土卫一表面的大陨石坑。直径直径130公里，坑底公里，坑底10公里公里哈勃天文望远镜（哈勃天文望远镜（CCD图像传感器）图像传感器）拍摄的星云照片拍摄的星云照片哈勃天文望远镜哈勃天文望远镜拍摄的马头座星云照片拍摄的马头座星云照片毒品检查毒品检查 3 3发展集发展集成化、功能化、成化、功能化、智能化智能化传感器传感器 指纹识别指纹识别门禁门禁指印指印智能智能门禁系统门禁系统4 4采用计算机技术，使检测技术智能化采用计算机技术，使检测技术智能化 面部面部 识别技术识别技术使用模糊（使用模糊（FUZZY）理论计算的）理论计算的电子血压计电子血压计振荡法电子血压计是用压力传感器来检测血液流动振荡法电子血压计是用压力传感器来检测血液流动时血管振动的变化时血管振动的变化；而传统的柯氏音法血压计是用听；而传统的柯氏音法血压计是用听诊器听取血液流动时发生的脉冲声。诊器听取血液流动时发生的脉冲声。5 5发展网络化传感器及及网络化检测系统发展网络化传感器及及网络化检测系统网络化传感器网络化传感器.图为学生参加检测图为学生参加检测技术系统的设计和组装技术系统的设计和组装 本课程涉及的学科本课程涉及的学科面广，需要理论联系面广，需要理论联系实际，实际，举一反三，富举一反三，富于联想于联想，善于借鉴，善于借鉴，关心和观察周围的各关心和观察周围的各种机械、电气、仪表种机械、电气、仪表等设备等设备，重视实验重视实验，才能学得活、学得好。才能学得活、学得好。六、本课程的任务六、本课程的任务和学习方法和学习方法 回目录回目录可以根据专业方向选择各章中的思考题与习题。解可以根据专业方向选择各章中的思考题与习题。解题之前，必须理解各章的例题和应用实例。题之前，必须理解各章的例题和应用实例。还还必须掌握上网查阅资料的技巧必须掌握上网查阅资料的技巧，收集网络有关资收集网络有关资料后，才能完成课后的一些习题料后，才能完成课后的一些习题，这种学习方法有助，这种学习方法有助于读者于读者掌握最新的技术发展和学科动态掌握最新的技术发展和学科动态。可以从课程配套教辅网站（可以从课程配套教辅网站（www.liangsen.net或或www.sensor-measurement.net）下载）下载有关章节的多媒有关章节的多媒体课件体课件和和众多的专业拓展阅读资料众多的专业拓展阅读资料，了解检测技术的，了解检测技术的发展历史，了解传感器的选型、安装、调试和使用，发展历史，了解传感器的选型、安装、调试和使用，以便于更好地理解学习本书各部分时所遇到的知识难以便于更好地理解学习本书各部分时所遇到的知识难点。点。 各章的思考题与习题各章的思考题与习题 百度网上百度网上检索资料检索资料 谷歌网上检索资料谷歌网上检索资料 可以从本课程配套可以从本课程配套网站下载与课程同网站下载与课程同步的步的50万字以上的万字以上的专业阅读资料专业阅读资料 “压力传感器压力传感器”的百度图片搜索界面的百度图片搜索界面 “压力传感器压力传感器”的谷歌图片搜索界面的谷歌图片搜索界面http:/scholar.google.cn/schhp?hl=zh-CN 百度的百度的“文档搜索文档搜索”的网址的网址。http:/file.baidu.com/ 百度的百度的“文档搜索文档搜索”页面页面 关键词：关键词：“压力传感器压力传感器”Filetipe:all “压力传感器压力传感器”的的“文库文库”搜索搜索传感器和测试仪器生产厂商简介传感器和测试仪器生产厂商简介2 2、丹麦丹麦B&K（振动测量、声学测量领域最富盛名）（振动测量、声学测量领域最富盛名）美国霍尼威尔公司（有全球著名的传感器技术研究中心）美国霍尼威尔公司（有全球著名的传感器技术研究中心） 美国国家仪器公司美国国家仪器公司（测量分析仪器、计算机虚拟仪器生产商）（测量分析仪器、计算机虚拟仪器生产商）http:/www.ni.com/http:/www.ni.com/美国美国Agilent公司公司(原惠普公司，著名的测试仪器商原惠普公司，著名的测试仪器商)其他国外著名传感器研发生产公司其他国外著名传感器研发生产公司FLUKE （ 福禄克福禄克，红外热象，红外热象 ）Agilent（安（安捷伦）、捷伦）、Atmel（爱特梅尔半导体（爱特梅尔半导体）、Veridicom（指纹（指纹 ）、）、 TI（德州仪器）德州仪器）、Philips（飞利浦）、（飞利浦）、MAXIM（迈信）、（迈信）、ST（意意法半导体法半导体）、）、Motorola（摩托罗拉（摩托罗拉 ）、）、Rosemount（罗斯蒙特（罗斯蒙特 ）、）、Infineon（英飞凌英飞凌）、）、STM（德国）、（德国）、Turck（德国图尔克）、（德国图尔克）、Leuze（德国劳易测光电）、（德国劳易测光电）、BAUMER（德国（德国堡盟电子）、堡盟电子）、 Humirel（法国湿度传感器（法国湿度传感器 ）、）、 Vishay（法国）、（法国）、Entran（振动）、（振动）、RICE LAKE（称重）、（称重）、IMO（英国）等。（英国）等。