1、 1.1 检测技术概述 1.2 测量方法1.3 检测系统1.4 检测技术的发展趋势 检测技术是以研究检测系统中的信息提取、信息转换以及信息处理的理论与技术为主要内容的一门应用技术学科。检测技术属于信息科学的范畴，与计算机技术、自动控制技术和通讯技术构成完整的信息技术学科。检测技术研究的主要内容是测量原理、测量方法、测量系统和数据处理四个方面。在测量中，把作为测量对象的特定量，也就是需要确定量值的量，称为被测量，由测量所得到的赋予被测量的值称为测量结果。单次测量所得到的量值，它是确定的，此测量结果常称为测得值。测量方法是指实现测量过程所采用的具体方法。根据测量手段分类直接测量间接测量联立测量根据
2、测量方式分类微差式测量零位式测量偏差式测量 直接测量 在使用仪表进行测量时，对仪表读数不需要经过任何运算就能直接表示测量所需要的结果，称为直接测量。例如，用磁电式电流表测量电路的支路电流。用弹簧管式压力表测量锅炉压力等。间接测量 有的被测量无法或不便于直接测量，这就要求在使用仪表进行测量时，首先对与被测物理量有确定函数关系的几个量进行测量，然后将测量值带入函数关系式，经过计算得到所需的结果，这种方法称为间接测量。联立测量 在应用仪表进行测量时，若被测物理量必须经过求解联立方程组才能得到最后结果，则称这样的测量为联立测量。偏差式测量偏差式测量 在测量过程中，用仪表指针的位移（即偏角）在测量过程中
3、，用仪表指针的位移（即偏角）决定被测量值，这种测量方式称为偏差式测量。决定被测量值，这种测量方式称为偏差式测量。零位式测量零位式测量 用已知的标准量去平衡或抵消被测量的作用已知的标准量去平衡或抵消被测量的作用，并用指零式仪表来检测测量系统的平衡状用，并用指零式仪表来检测测量系统的平衡状态，从而判断被测量值等于已知标准量的方法态，从而判断被测量值等于已知标准量的方法称为零位式测量。称为零位式测量。微差式测量 微差式测量法综合了偏差式测量法与零位式测量法的优点，而提出的测量方法。这种方法是将被测的未知量与已知的标准量进行比较，并取得差值，然后用偏差法测得此差值。工业检测技术的内容较广泛，常见的工业
4、检测涉及的内容如下表1-1所示。被测量类型被测量类型被测量被测量被测量类型被测量类型被测量被测量热工量热工量温度、热量、比热容、热流、温度、热量、比热容、热流、热分布、压力（压强）、热分布、压力（压强）、压差、真空度、流量、流速、压差、真空度、流量、流速、物位、液位、界面物位、液位、界面物体的性质和物体的性质和成分量成分量气体、液体、固体的化学成分、气体、液体、固体的化学成分、浓度、粘度、湿度、密度、浓度、粘度、湿度、密度、酸碱度、浊度、透明度、颜色酸碱度、浊度、透明度、颜色机械量机械量直线位移、角位移、速度、加直线位移、角位移、速度、加速度、转速、应力、应变、力速度、转速、应力、应变、力矩、
5、振动、噪声、质量（重量）矩、振动、噪声、质量（重量）状态量状态量工作机械的运动状态（启停工作机械的运动状态（启停等）、生产设备的异常状态等）、生产设备的异常状态（超温、过载、泄漏、变形、（超温、过载、泄漏、变形、磨损、堵塞、断裂等）磨损、堵塞、断裂等）几何量几何量长度、厚度、角度、直径、间长度、厚度、角度、直径、间距、形状、平行度、距、形状、平行度、同轴度、粗糙度、硬度、同轴度、粗糙度、硬度、材料缺陷材料缺陷电工量电工量电压、电流、功率、电阻、电压、电流、功率、电阻、阻抗、频率、脉宽、相位、阻抗、频率、脉宽、相位、波形、频谱、磁场强度、波形、频谱、磁场强度、电场强度、材料的磁性能电场强度、材料
6、的磁性能表表1-1 工业检测涉及的内容工业检测涉及的内容1.3检测系统1.3.21.3.2检测系统的组成与功能检测系统的组成与功能 非电量检测系统的结构框图如图1-1所示。它由传感器、信号调理、信号分析与处理或微型计算机等环节组成，或经信号调理环节后，直接显示和记录。1.3检测系统检测系统图1-1 检测系统结构框图 传感器传感器 传感器是将外界信息按一定规律转换成电量的装置，它是实现自动检测和自动控制的首要环节。我们将在下篇进行重点介绍。信号调理环节信号调理环节 信号调理环节是对传感器输出的电信号进行加工，如将信号放大、调制解调、阻抗变换、线性化、将阻抗变换为电压或电流等等，原始信号经这个环节
7、处理后，就转换成符合要求，便于输送、显示、记录、转换以及可作进一步后续处理的中间信号。显示、记录环节显示、记录环节 显示的方式常用的有：模拟显示、数字显示、图像显示。模拟显示就是利用指针对标尺的相对位置来表示读数。数字显示实际上是一只专用的数字电压表、数字电流表或数字频率计。图像显示使用屏幕显示读数或者被测参数变化的曲线信息分析与处理信息分析与处理 对于动态信号的出路，即动态测量，常常还需要对测得的信号进行分析、计算和处理，从原始的测试信号中提取表征被测对象某一方面本质信息的特征量，以利于对动态过程作更深入的了解。这个领域中采用的仪器有频谱分析仪、波形分析仪、实时信号分析仪、快速傅立叶变换仪等
8、，但计算机技术在信号处理中已被广泛应用。电源电源 检测系统在设计时需要根据使用现场的供电电源情况及检测系统内部电路的实际需要，统一设计各组稳压电源，给系统各部分电路和器件分别提供它们所需的稳定电源。1.3.3检测系统的分类检测系统的分类按被测参数分类按被测参数分类 电气参数：电能、电功率、电压、电流、频率、电 阻、电容、磁场强度、磁通密度等；机械参数：质量、位移、振动、力、应力、力矩、转速、线速度、加速度、噪声、缺陷检查、故障诊断等；过程参数：主要是热工参数，通常可细分为温度、压力、流量、物位、成分分析等。按被测参量的检测转换方法分类按被测参量的检测转换方法分类 电磁转换：电阻式、应变式、压阻
9、式、热阻式、电感式、互感式、电容式、阻抗式、磁电式、热电式、压电式、霍尔式等；光电转换：光电式、激光式、红外式、光栅、光导纤维等；其他能/电转换：声/电转换（超声波式）、辐射能/电转换（射线式、射线式、射线式）、化学能/电转换（各种电化学转换）等。按使用性质分类按使用性质分类 “标准表”是各级计量部门专门用于精确计量、校准送检样品和样机的标准仪表。“实验室表”多用于各类实验室中，它的使用环境条件较好，往往具有特殊的防水、防尘措施。“工业用表”是长期使用于实际工业生产现场的检测仪表与检测系统。按是否接触被测介质分类按是否接触被测介质分类 接触式检测仪表的检测元件与被测介质直接接触，感受被测量的作
10、用或变化，从而获得测量信号。非接触式检测仪表不直接接触被测介质，而是间接感受被测量的变化达到检测目的。按仪表各环节连接方式分类按仪表各环节连接方式分类 开环式仪表中各环节按开环方式连接，系统中前一环节是后一环节的输入，首尾相接形成测量链，信号由输入端到输出端沿一个方向传递。闭环式仪表又称为反馈式仪表，其最大的特点是整个仪表的传递函数只与反馈环节传递函数有关，而与各串联环节无关，故在很大程度上消除或减少了其他环节的影响。1.不断提高仪器的性能、可靠性，扩大应用范围2.微电子技术、微处理器与传感器结合，使仪器智能化3.研究多维化、多功能化的仪器4.研究无接触测量技术5.研究新型原理的传感器6.综合测试系统。
