传感器与检测技术朱自勤主编第1章节检测技术的基本概念

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1、传感器与检测技术主编朱自勤第1章　检测技术的基本概念1.1　检测技术的基本概念及作用1.1.1　检测技术的基本概念1.1.2　检测技术的发展与展望1.1.3　课程的任务、特点和学习方法1.2　测量的基本概念1.2.1　测量的定义1.2.2　测量方法的分类1.3　测量误差的分析1.3.1　误差的分类1.3.2　随机误差的处理1.3.3　系统误差的处理1.4　有效数字的处理1.1.1　检测技术的基本概念(1)测量：以确定客观事物的量值为目的，借助于一定的工具和设备，用比较的方法取得被测量数据的过程，包括数据处理、显示或记录等步骤。(2)计量：以获得标准为目

2、的的测量，包括基准器的研制、量值的传递、量值单位的定义和管理以及精密测量等，其规程具有一定的法律性和权威性。(3)检测：利用传感器把被测信息检取出来，并转换成测量仪表或仪器所能接收的信号，再进行测量以确定量值的过程；或转换成执行器所能接收的信号，实现对被测物理量的控制。(4)测试：带有试验性质的检测，在特定情况下，检测信号可由模拟被测物理量的信号发生装置产生。1.1　检测技术的基本概念及作用1.1.2　检测技术的发展与展望1.不断扩大测量范围　科学技术的发展要求检测量的范围不断扩大。2.提高测量精度及可靠性　科学技术的发展对检测精度的要求也越来越高。3

3、.开发检测的新领域与新技术　随着人类活动领域的扩大，检测对象也在扩大。3.开发检测的新领域与新技术(1)新型：其含意有三个方面。1)采用新型敏感材料、新原理、新效应或新工艺。2)利用原有的物理和化学效应，根据被测物理量的要求,巧妙地运用于传感技术。3)利用集成技术和计算机技术开发的新型传感器。(2)集成化：其含义也有三个方面。1)将众多单体敏感元件集成在同一衬底上构成二维图像的敏感元件，主要用于光和图像传感器领域。2)把传感器与放大、运算及温度补偿等环节集成在一个基片上，如集成压力传感器就是将硅膜片、压阻电桥、放大器和温度补偿电阻集成为一个器件，称为“

4、热敏晶闸管器件”。3)将两种或两种以上敏感元件集成在—起，称为多功能传感器。3.开发检测的新领域与新技术(3)智能化：由检测系统固体化和智能化的构成及发展过程可知，固体化和智能化的结果，逐渐模糊了检测系统和传感器的界限，智能化传感器本身就是智能化检测系统，从而开创了“材料、器件、电路、仪表”一体化的新途径。1.1.3　课程的任务、特点和学习方法1.课程的任务　本课程的主要任务是传授工业生产过程中信息检测技术及常用技术。2.课程的特点和学习方法1.课程的任务1)熟悉传感器的原理、结构、特性和应用，能根据需要合理选用传感器。2)掌握检测中信号的特点，熟悉传

5、感器接口电路和信号处理电路技术，了解新型仪表电路技术，从而明确如何获得可测量的信号，并生成控制信号。3)了解常用显示和记录技术，建立一般的检测系统，掌握误差分析和数据处理技术，从而明确如何获取正确的测量结果。4)了解电动仪表概况，掌握其使用技术，以适应工业生产现状，并作为引入微型计算机应用的依据。5)能综合运用微型计算机和检测等方面的技术，组成微机化检测系统，为企业技术改造、安装及使用新设备及提高工业生产过程自动化程度奠定基础。2.课程的特点和学习方法1)本课程是一门知识和技术都很密集的新型学科，直接与本课程有关的基础课程有数学、物理学、工程力学、电工

6、学、自动控制理论、数字技术和微机原理等。2)本课程各章内容相互独立，自成体系，联系松散，学习时可能会感到找不到重点，摸不着规律。3)本课程是一门实践性很强的应用技术，学习时务必联系实际，着眼于应用，要富于设想，善于借鉴，乐于实践，勇于开拓，学而用之。1.2　测量的基本概念1.2.1　测量的定义量就是借助于专用的技术工具或手段，通过实验的方法,把被测量与同性质的标准量进行比较，求取二者比值，从而得到被测量数值大小的过程。其数学表达式为1.2　测量的基本概念1.2.2　测量方法的分类1.按测量过程的特点分类　可分为直接测量和间接测量。2.按测量仪表是否与被

7、测物体相接触分类　可分为接触测量法和非接触测量法。3.按测量对象的特点分类　可分为静态测量法和动态测量法。1.按测量过程的特点分类　可分为直接测量和间接测量。(1)直接测量:直接测量是针对被测量选用专用仪表进行测量，直接获取被测量值的过程，如用温度表测温度和用电位差计测电动势等。1)偏差法。2)零位法。3)微差法。(2)间接测量：用直接测量法测得与被测量有确切函数关系的一些物理量，然后通过计算求得被测量值的过程称为间接测量。2.按测量仪表是否与被测物体相接触分类　可分为接触测量法和非接触测量法。(1)接触测量法：检测仪表的传感器与被测对象直接接触，承受

8、被测参数的作用，感受其变化，从而获得信号，并测量其信号大小的方法，称接触测量法。(2)非接触测