检测技术及方法分析

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1、第三章检测技术及方法分析检测（Detection）定义：利用各种物理、化学效应，选择合适的方法与装置，将生产、科研、生活等各方面的有关信息通过检查与测量的方法，赋予定性或定量结果的过程称为检测技术。检测技术的作用美国国家导弹防御计划---NMD检测技术在国防领域的应用：先行官1.地基拦截器2.早期预警系统3.前沿部署(如雷达）4.管理与控制系统5.卫星红外线监测系统监测系统:探测和发现敌人导弹的发射并追踪导弹的飞行轨道；拦截器：能识别真假弹头，敌友方检测技术的作用检测技术在航天领域应用：举足轻重火箭测控---检测火箭状况、姿态、轨迹飞行器测控---检测飞行器姿态、发电机工况

2、，控制与操纵检测技术的作用“阿波罗10”：火箭部分---2077个传感器飞船部分---1218个传感器检测参数---加速度、温度、压力、振动、流量、应变、声学神州飞船：185台（套）仪器装置检测技术的作用检测技术的作用检测技术在日常生活中的应用：与日俱增检测技术的作用检测技术的作用智能电子警察监测系统号检测技术的作用检测技术的作用自动收费系统检测控制对象传感器执行器系统界面仪表与控制装置人机界面操作人员其他系统的仪器装置检测及控制装置与外界环境之间的三种界面关系获取检测对象的状态的传感器以及控制并调节对象状态的执行器；操作人员与仪器装置之间的界面；监控仪器与其他系统之间的信

3、息往来。传感器的分类1、根据检测对象分类：温度、压力、位移等2、从传感原理或反应效应：光电、压电、热阻等3、根据传感器的材料：导电体、半导体、有机、无机等4、按应用领域分类：化工、纺织、造纸、电力、环保等5、按反应形式或能量供给方式分：能动型、被动型、能量变换型、能量控制型等6、按输出信号形式分：模拟量、数字量3.1检测方法及其基本概念3.1.1开环型检测与闭环型检测放大器变换器反变换器被检测量x+-输出y反馈型闭环检测系统对象传感器信息处理器输出y开环型检测系统3.1.2直接检测与间接检测直接检测：与同类基准进行简单的比较，就能得到测量值的检测方法称为直接检测间接检测：测

4、量与被检测量有一定关系的2个或2个以上的物理量，然后再推算出被检测量。3.1.3绝对检测与比较检测绝对检测：由基本物理量测量而决定被测量的方法。比较检测：与同种类量值进行比较而决定测量值的方法。偏差法：是指在测量过程中,用仪器表指针的位移(即偏差)来表示被测量的测量方法。弹簧秤开环结构）零位法：采取与同种类的已知量取平衡的方法进行测量。（反馈型闭环结构）3.1.4偏差法与零位法3.1.5强度变量检测与容量变量检测强度变量：被检测物理量中，与体积、质量无关。容积变量：被检测物理量中，与体积、质量成比例关系。强度变量与容积变量一般都是成对出现。例如热电偶测温3.1.6微差法微差

5、法测量被检测量与已知量的差值例如游标卡尺测量3.1.7替换法由于系统误差的存在，当把被测量物体与标准比较物体的主次或先后顺序置换过来时，可以排除测量过程中因顺序所造成的系统误差。3.18能量变换与能量控制型传感器能量供给方式考虑能量变换：输入信号的能量的一部分转换成输出信号。（太阳能电池作为光传感器、热电偶作为温度传感器）能量控制型：光敏电阻、热敏电阻分别在光照。热辐射条件下，电阻值发生变化，传感器的输出信号能量不是来自光源或热源，而是检测阻值变化的电路电源提供。可以看做是被检测量（光强、热量）控制了从电源转向输出信号的能量的流动。能量变换型检测是被动型检测能量控制型是能动

6、型检测3.1.9主动探索与信息反馈型检测被检测对象信息处理检测结果单传感器或多传感器信息反馈图：各种主动探索与信息反馈检测的形态3.2检测系统模型与机构分析3.2.1检测系统的基本功能信号转换与信号选择；基准保持与比较；显示与操作3.2.2信号转换模型与信号选择性（1）信号转换的数学模型设检测系统独立的输入变量为从属的输出变量为内部变量为系统状态方程为：所谓标定是改变输入量u，记录输出量y的过程检测则是在标定的基础上由y求u的解逆问题的过程。设u1为被检测量（输入信号），y1为测量值（输出信号）时则代表了的检测方程特性。在变换特性不能用简单的公式描述时，则要求输入与输出之间

7、的关系是确定的，这是检测系统信号转换的基本条件。（2）信号选择性设计检测系统时要选择必要的信号，消除其他变量的影响，以提高检测精度。以金属丝电阻值变化为例：它与金属种类、纯度、形状、温度有关。当用作热电阻测温时，选择其随温度变化的特性，要防止变形影响。当用作应变测量时，选择其形状变化的特性，要设计抵消温度影响的检测结构。3.2.3检测系统的结构分析传感器x1x2xn输入量输出量y多输入单输出系统3.2.3.1补偿结构干扰量u2+△u2传感器AfA传感器BfB被检测量u1+△u1u1○+-输出y基本补偿结构设被检测量