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检测技术概述
一、检测的基本概念
1、检测与测量:
测量:
以确定被测对象的属性和量值为目的的全部操作
检测技术:
检测过程:
测量
+
信号检出(极为重要)
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
2、检测的分类
被测量值的物理属性:
电量、非电量
检测原理(物理的、化学的、生物学的):
检测方法:
主动和被动、直接与间接、接触式与非接触式、
动态和静态
电磁法、光学法、微波法、超声法、核辐射法、电化学分析、色谱分析、质谱分析等
检测是意义更为广泛的测量
--- 综合性技术
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3、测量单位
被测量基准量
避免混乱---- 国际单位制(SI):
长度质量时间电流热力学温度物质的量光量
实物单位----千克标准原器
米
----光在真空中1s时间内传播距离的1/299792485
能量(J)=力距离
大得多/小得多----词头:mm、m、nm(10-9m);
kHz、MHz(106Hz)、GHz(109Hz)
单位
测量:
比较
SI 基本单位:
倍数(结果)
SI 组合单位:
七个物理量单位--- 相互独立
由基本单位导出
=质量加速度距离
J = kg(m/s2)m = m2·kg/s2
能量--- 焦(耳):长度、质量、时间
(m)
(kg)
(s)
(A)
(K)
(mol)
(cd)
(科学家)
1、产品检验和质量控制的重要手段
二、检测技术的作用与意义
被动检测
主动检测(在线检测)
质量控制领域
2、在大型设备安全经济运行监测中得到广泛应用
故障监测系统
动态监测
保证设备和人员安全提高经济效益
3、自动化系统中不可缺少的组成部分
生产过程:
“物流”
“信息流”
控制
管理
数量状态趋向
检测
获取信息
分析判断
自动控制
自动化:
信息获取、信息转换、信息处理、信息传送、信息执行
4、检测技术的完善和发展推动着现代科学技术的进步
检测手段水平决定科学研究的深度和广度
理论研究成果离不开必要的检测手段
三、检测系统构成
信息获取
转换
显示和处理
(信号检出部分)
(信号变换部分)
(分析处理部分、通信接口及总线)
1、信号检出部分
传感器(Sensor)---- 检出功能的器件
信号提取(被测量)、传输(信号变换部分)
特点:
1)输出量为电压、电流、频率
2)输出的电信号一般较微弱:
电压---- 毫伏级、微伏级;电流---- 毫安级、纳安级
3)输出信号与噪声混杂在一起---- 传感器内部噪声
传感器的信噪比小、输出信号弱---- 信号淹没在噪声中
4)传感器的输出特性呈线性或非线性
选择:测量精度要求、被测量变化范围、被测对象所处的环境条件
以及对传感器体积和整个检测系统的成本等的限制
电阻、电容、电感
两种:数字量、模拟量
5)外界环境的变化会影响传感器的输出特性
检测系统中形式最多样、与被测对象关联最密切的部分
2、信号变换部分
检出信号
适合于分析和处理的信号
信号调理电路
阻抗变换---- 输出阻抗很高时;
电压/电流(V/A)转换---- 需要电流输出时;
目的:
4)简化后续系统的组成
2) 消除或抑制传感器输出量中的无用信号
3)提高测量、分析的准确度
信号放大---- 输出信号微弱时;
噪声抑制---- 信号淹没在噪声中;
模拟/数字(A/D)转换---- 需要输出数字信号时
1)对传感器的输出量变换成易于处理或放大的量
3、分析处理部分
功能:管理不同系统之间的数据、状态和控制信息的传输和交换
不断注入新内容---- 检测系统的研究中心
通用标准接口--- 不同的系统尤其是不同厂家的产品能够互联
4、通信接口与总线部分
计算机系统---- 强大问题分析能力、复杂系统的实时控制
自动化、智能化
USB、 IEEE-488、 RS-232(串行)、并行
总线:传送数字信号的公共通道---- 信号线的集合
RS-232C、VXI、Centronics(并行)
(硬件系统)
(规范、结构形式)
接口--- 分系统和上位机之间/分系统之间交换信息
四、检测方法
选择:被测量的性质、特点和测量任务要求
分类:
(1)按测量手续:直接测量、间接测量
(2)按测量值的获得方式:偏移法测量、零位法测量、
差分式测量
(3)按传感器与被测对象是否直接接触:接触式测量、
非接触式测量
(4)根据对象变化的特点:静态测量、动态测量
1、直