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1 1第1章 检测与转换技术基础检测与转换技术检测与转换技术 山东交通学院课程山东交通学院课程2 2 第第1章章 检测与转换技术基础检测与转换技术基础 一、一、检测与转换技术定义检测与转换技术定义 检测与转换技术是自动检测技术和自动转换技术的总称，它是以研究自动检测系统中的信息提取、信息转换以及信息处理的理论和技术为主要内容的一门应用技术学科。第一节第一节 检测与转换系统定义与构成检测与转换系统定义与构成3 3第一节第一节 检测与转换系统定义与构成检测与转换系统定义与构成二、二、检测与转换系统构成检测与转换系统构成 4 41、信息提取（敏感元件）、信息提取（敏感元件）信息提取是指用组成的测试系统，从自然界诸多的被检查与测量量(物理量、化学量、生物量与社会量)中提取出有用的信息(一般都是电信号)。5 52、信息转换与处理、信息转换与处理1 1）信号形态的变换）信号形态的变换 将（如电感将（如电感L L，电阻，电阻R R等）不易变换、处理、传输等）不易变换、处理、传输的信号形态变换成易于传输和处理的电流、电压形的信号形态变换成易于传输和处理的电流、电压形态。态。2 2）放大或阻抗变换）放大或阻抗变换 对微弱信号进行放大或阻抗变换，变换成具有一对微弱信号进行放大或阻抗变换，变换成具有一定电平输出、内阻较小的形式。定电平输出、内阻较小的形式。3 3）功能性变换）功能性变换 如：如：A/DA/D变换变换 、线性化、线性化 6 63、显示电路、显示电路1 1）模拟式）模拟式 模拟显示是将被测对象变换成为表针的线位移或角模拟显示是将被测对象变换成为表针的线位移或角位移，其值从刻度盘上表针对应的位置读出。位移，其值从刻度盘上表针对应的位置读出。2 2）数字式数字式 数字式显示是将被测量变换成为数字的形式显示出数字式显示是将被测量变换成为数字的形式显示出来，使人一目了然，并且便于读取。来，使人一目了然，并且便于读取。7 74、信号传输、信号传输1 1）模拟信号与数字信号的传输）模拟信号与数字信号的传输 模拟信号传输可以是电压信号，也可以是电流信号；一模拟信号传输可以是电压信号，也可以是电流信号；一般电流信号传输比电压信号传输更有利（如电流信号比电压般电流信号传输比电压信号传输更有利（如电流信号比电压信号的抗干扰能力强）。数字信号传输可以是脉冲序列，也信号的抗干扰能力强）。数字信号传输可以是脉冲序列，也可以是某种形式的编码信号。通常数字信号传输比模拟信号可以是某种形式的编码信号。通常数字信号传输比模拟信号传输可干扰能力强。传输可干扰能力强。2 2）信号的有线传输与无线传输）信号的有线传输与无线传输 信号的有线传输是用导线传输信号。信号的无线传输是通信号的有线传输是用导线传输信号。信号的无线传输是通过高频信号作为载波、被传输的信号作为调制信号，调制后过高频信号作为载波、被传输的信号作为调制信号，调制后的信号以无线电波的形式进行信号的传输。的信号以无线电波的形式进行信号的传输。8 81 1按检测过程分类按检测过程分类 （1 1）直接法）直接法 （2 2）间接法）间接法 （3 3）联立法（或组合法）联立法（或组合法）2 2按检测方式分类按检测方式分类 （1 1）偏差式）偏差式 （2 2）零位式（又称补偿式或平衡式）零位式（又称补偿式或平衡式）（3 3）微差式）微差式第二节第二节 检测方法与举例检测方法与举例 一、检测方法一、检测方法9 9 3 3按接触关系分类按接触关系分类（1 1）接触式）接触式（2 2）非接触式）非接触式 4 4按被测量的变化快慢分类按被测量的变化快慢分类（1 1）静态检测）静态检测（2 2）动态检测）动态检测按检测系统是否施加能量分类按检测系统是否施加能量分类（1 1）主动式）主动式（2 2）被动式）被动式 6 6 其他分类方法其他分类方法 （1 1）离线测量）离线测量（2 2）在线测量在线测量第二节第二节 检测方法与举例检测方法与举例 1010二、检测方法举例二、检测方法举例 (1)(1)直接测量直接测量 与同类基准进行简单的比较以得到被测量与同类基准进行简单的比较以得到被测量 线纹尺线纹尺 -物体尺寸、天平物体尺寸、天平 -物体重量物体重量电子卡尺电子卡尺1111 对多个被测量进行测量，经过计算求得被测量。对多个被测量进行测量，经过计算求得被测量。(F=(F=g h)g h)(2)(2)间接测量间接测量 被测量无法或不易进行直接测量被测量无法或不易进行直接测量.在使用仪表进行检测时，在使用仪表进行检测时，首先对与被测量有确定关系的几个量进行检测，然后将检测量首先对与被测量有确定关系的几个量进行检测，然后将检测量的值代入已知的函数关系式中，经过计算得到所需要的结果，的值代入已知的函数关系式中，经过计算得到所需要的结果，这种方法称为间接法。这种方法称为间接法。负载电阻功率负载电阻功率 =电压电压 电流电流 自变量自变量目标变量目标变量（关系）（关系）（直接测量）（直接测量）二、检测方法举例二、检测方法举例1212（3 3）联立法（或组合法）联立法（或组合法）烟道气体检测烟道气体检测 在应用仪表进行检测时，先检测出若干个中间量，再经过在应用仪表进行检测时，先检测出若干个中间量，再经过联立方程组求解后才能得到所需的结果，这种方法称为联立法。联立方程组求解后才能得到所需的结果，这种方法称为联立法。二、检测方法举例二、检测方法举例1313（4 4）偏差式偏差式 在检测过程中，用仪表指针的位移确定被测物理量数值的方在检测过程中，用仪表指针的位移确定被测物理量数值的方法。这种检测方法的标准量具不在仪表内，而是事先用标准量具法。这种检测方法的标准量具不在仪表内，而是事先用标准量具对仪表刻度进行校准。对仪表刻度进行校准。二、检测方法举例二、检测方法举例1414 （5 5）零位式）零位式 检测过程中，用指零仪表的零位指示检测系统的平衡状态，当检检测过程中，用指零仪表的零位指示检测系统的平衡状态，当检测系统达到平衡时，用已知的基准量确定被测未知量的方法。测系统达到平衡时，用已知的基准量确定被测未知量的方法。二、检测方法举例二、检测方法举例1515（6 6）微差法）微差法 微微差差式式测测量量是是综综合合了了偏偏差差式式测测量量与与零零位位式式测测量量的的优优点点而而提提出出的的一一种种测测量量方方法法。它它将将被被测测量量与与已已知知的的标标准准量量相相比比较较，取取得得差值后，再用偏差法测得此差值。差值后，再用偏差法测得此差值。偏差法和零位法的结合偏差法和零位法的结合被测量与标准值比被测量与标准值比直接比较直接比较被测量值与标准量被测量值与标准量大体平衡大体平衡二、检测方法举例二、检测方法举例1616（7 7）接触式接触式将仪表的敏感元件与被测对象相接触。将仪表的敏感元件与被测对象相接触。例如：热电偶、温度表等。例如：热电偶、温度表等。多用于静态或运动速度缓慢的物质参数检测。多用于静态或运动速度缓慢的物质参数检测。测体温测体温二、检测方法举例二、检测方法举例1717雷达测速雷达测速-车载电子警察车载电子警察（8 8）非接触式：）非接触式：非接触式检测法的敏感元件与被测对象之间无非接触式检测法的敏感元件与被测对象之间无机械接触。多用于高速运动或环境恶劣场合检测。机械接触。多用于高速运动或环境恶劣场合检测。例如：红外探测仪、光电传感器等。例如：红外探测仪、光电传感器等。二、检测方法举例二、检测方法举例1818（9 9）静态测量）静态测量二、检测方法举例二、检测方法举例1919 （1010）动态测量）动态测量 地震测量地震测量振动波形振动波形二、检测方法举例二、检测方法举例2020（11)11)离线检测离线检测产品质量检验二、检测方法举例二、检测方法举例2121（1212）在线检测）在线检测 离线测量离线测量 在流水线上，边加工，边检验，可提高产品的一在流水线上，边加工，边检验，可提高产品的一致性和加工精度。致性和加工精度。二、检测方法举例二、检测方法举例2222第三节检测误差及分类第三节检测误差及分类 一、一、测量误差的来源测量误差的来源（1 1）理论误差与方法误差）理论误差与方法误差 （2 2）仪器误差）仪器误差 （3 3）影响误差）影响误差 （4 4）人为误差）人为误差 2323二、测量误差的表示方法二、测量误差的表示方法1 1绝对误差绝对误差 绝对误差绝对误差就是示值就是示值AxAx与公认的约定真值与公认的约定真值A0A0之差，即：之差，即：Ax-A0 Ax-A0 2 2相对误差相对误差(1)(1)实际相对误差：它定义为绝对误差实际相对误差：它定义为绝对误差与被检测实际与被检测实际值值(即真值即真值)A0)A0的百分数，即的百分数，即第三节检测误差及分类第三节检测误差及分类2424(2)(2)示值示值(标称标称)相对误差相对误差:它定义为绝对误差它定义为绝对误差与示值与示值AxAx的的百分数，即百分数，即(3)(3)满度相对误差满度相对误差 它定义为绝对误差它定义为绝对误差与检测仪表量程的与检测仪表量程的满度值满度值AmAm的百分数，即的百分数，即第三节检测误差及分类第三节检测误差及分类2525三、测量误差的分类三、测量误差的分类 1 1系统误差系统误差 在相同的条件下多次测量同一量值时，误差的绝对值和符号保在相同的条件下多次测量同一量值时，误差的绝对值和符号保持不变，或测量条件改变时按一定规律变化的误差，称为系统误持不变，或测量条件改变时按一定规律变化的误差，称为系统误差。差。2 2随机误差随机误差 在相同的条件下，多次测量同一量值时，绝对值和符号均以不在相同的条件下，多次测量同一量值时，绝对值和符号均以不可预定的方式变化的误差称为随机误差，又称为偶然误差。可预定的方式变化的误差称为随机误差，又称为偶然误差。3 3粗大误差粗大误差 在测量条件一定的情况下，测量值明显偏离实际值所形成的误在测量条件一定的情况下，测量值明显偏离实际值所形成的误差称为粗大误差，也称为疏失误差、差错或粗差。差称为粗大误差，也称为疏失误差、差错或粗差。第三节检测误差及分类第三节检测误差及分类2626 (1)(1)系统误差：系统误差：夏天摆钟变慢的原因是什么？4 4 误差举例误差举例第三节检测误差及分类第三节检测误差及分类2727 (2)(2)随机误差：随机误差：存在随机误差的测量结果中，虽然单个测量值误差的出现是随机存在随机误差的测量结果中，虽然单个测量值误差的出现是随机的，既不能用实验的方法消除，也不能修正，但是就误差的整体而的，既不能用实验的方法消除，也不能修正，但是就误差的整体而言，多数随机误差都服从正态分布规律。言，多数随机误差都服从正态分布规律。随机误差的正态分布规律随机误差的正态分布规律次次数数统统计计长度相对测量值长度相对测量值第三节检测误差及分类第三节检测误差及分类2828 （3 3）粗大误差：）粗大误差：产生粗大误差的一个例子产生粗大误差的一个例子 ：雷电干扰：雷电干扰第三节检测误差及分类第三节检测误差及分类