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第第1818讲讲 检测理论及方法检测理论及方法 一、检测仪表 （1）检测系统的组成与功能 检测系统的主要作用在于测量各种参数以用于显示或控制。一般检测系统都包括传感器、测量电路、显示或输出等部分。传感器：是将各种非电量（包括物理量、化学量和生物量等）按一定规律转换成便于处理和传输的另一种物理量（一般为电量）的装置。通常又把传感器称为敏感元件、检测元件、一次元件等。它是检测系统中的关键环节。测量电路：是将传感器输出的电信号进行放大、线性化、滤波、转换等处理后，变换成标准的信号输出给测量链中后续仪表。一般标准的输出信号是电压（15V、010V）或电流（420mA、010mA）。显示或输出：是检测系统向观察者显示或输出被测量数值的装置。该部分包括显示和打印记录装置、数据处理装置等。显示方式可以是指针式、数字式、屏幕式三种。（2）过程参数检测技术 温度检测：温度测量方式有接触式测温和非接触式测温两大类。常用的温度测量仪表：热电偶、热电阻、光纤测温仪、光电测温仪等。压力检测：重力平衡法、机械力平衡法、弹性力平衡法、物位测量法等。常用压力检测仪表：弹性压力计、力平衡式压力计、压力传感器等。流体的流量是指在短暂时间内流过某一流通截面的流体数量与通过时间之比。此流量又称瞬时流量。流体数量以体积表示称为体积流量，流体数量以质量表示称为质量流量。常用的体积流量计：容积式流量计、差压式流量计、速度式流量计；常用的质量流量计有：推导式流量计、直接式流量计。（2）过程参数检测技术 物位检测：对设备和容器中物料储量多少的度量。物位是液位、料位、相界面的总称。对物位进行测量、指示和控制的仪表，称物位检测仪表。机械量检测：机械量包括长度、位移、速度、转角、转速、力、力矩、振动等参数。其中检测位移和力的大小是机械量检测的主要任务。按机械量检测原理可分为机械式、电气电子式、光学式等测量方法，机械式检测仪表是通过波纹管、平面膜、弹簧管等受力变形来显示由作用力产生的位移，由此可以检测作用力和位移。（2）过程参数检测技术 成分分析仪表是对物质的成分及性质进行分析和测量的仪表。成分分析的方法有两种类型：一种是定期取样，通过实验室测定的实验室分析方法；另一种是利用可以连续测定被测物质的含量或性质的自动分析仪表。成分分析所用的仪器和仪表基于多种测量原理，在进行分析测量时，需要根据被测物质的物理或化学性质，来选择适当的手段和仪表。（3）智能检测仪表 智能检测系统是以单片机为核心的智能仪器，它包括测量、检验、故障诊断、信息处理和决策输出等多种内容，具有比传统的“测量”远远丰富的范畴，是检测设备模仿人类专家信息综合能力的结晶。智能数据检测系统的典型结构由上位机（主机，一般为PC工控机）、下位机（分机，以单片机为核心、带有标准接口的仪器）和相应的软件组成。二、研究内容 精度+智能仪表+在线测量 （1）智能传感器，现场总线仪表 （2）在线测量仪表，在线成分 （3）软测量技术 软测量技术也称为软仪表技术（Soft Sensor Technique）。所谓软测量技术就是依据易测过程变量（常称为辅助变量或二次变量）与难以直接测量的待测过程变量（常称为主导变量）之间的数学关系，通过各种数学计算和估计方法，实现对待测过程变量的测量。主要包括4个方面：辅助变量的选取，数据处理，软测量模型的建立，软测量模型的在线校正。