传感器与测量技术概论检测课件.ppt

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1、检测技术检测的基本概念一、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。检测技术主要研究被测量的测量原理、测量方法、检测系统和数据处理等方面的内容。不同性质的被测量要采用不同的原理去测量，测量同一性质的被测量也可采用不同测量原理。二、测量方法1.测量测量是检测技术的重要组成部分，是以确定被测对象量值为目的的一系列操作。测量是将被测量与同种性质的标准量进行比较，从而确定被测量对标准量的倍数。它可由下式表示：——被测量值；——标准量，即测量单位；——

2、数值(比值)，含有测量误差。2.测量方法能够实现被测量与标准量相比较而获得比值的方法，称为测量方法。1)根据获得测量值的方法可分为直接测量、间接测量和组合测量（1）直接测量在使用仪表或传感器进行测量时，测得值直接与标准量进行比较，不需要经过任何运算，直接得到被测量的数值的测量方法。电压表测量某一元件的电压就属于直接测量。直接测量的优点是测量过程简单而快速，缺点是测量精度一般不是很高。(2)间接测量是指在使用仪表或传感器进行测量时，先对与被测量有确定函数关系的几个量进行直接测量，然后再将直接测得的数值

3、代入函数关系式，经过计算得到所需要结果的测量方法。如要测量一个三角形的面积，必须先测量出一条边长，再测量出对应的高，然后利用公式计算出三角形的面积。间接测量比较复杂，花费时间较长，一般用在直接测量不方便，或者缺乏直接测量手段的场合。测量精度一般要比直接测量高。(3)组合测量是指在一个测量过程中同时采用直接测量和间接测量两种方法进行测量的测量方法。组合测量是一种特殊的精密测量方法，测量过程长而且复杂，多适用于科学试验或特殊场合。2）根据测量方式可分为偏差式测量、零位式测量与微差式测量。(1)偏差式测量

4、是指用仪表指针的位移(即偏差)决定被测量的量值的测量方法。用偏差式测量过程简单、迅速，但测量结果的精度较低。(2)零位式测量是指用指零仪表的零位反映测量系统的平衡状态，在测量系统平衡时，用已知的标准量决定被测量的量值的测量方法。天平测量物体的质量、电位差计测量电压等都属于零位式测量。零位式测量的优点是可以获得比较高的测量度。测量过程长而且复杂，不适用于测量快速变化的信号。(3)微差式测量是综合了偏差式测量与零位式测量的优点的一种测量方法。它是将被测量与已知的标准量进行比较得到差值后，再用偏差法测得差

5、值。测量时，不需要调整标准量，而只需测量两者的差值。由于标准量误差很小，因此总的测量精度仍然很高。反应快、测量精度高是微差式测量的主要优点，特别适用于在线控制参数的测量。3）根据测量条件不同可分为等精度测量与不等精度测量。(1)等精度测量是指在整个测量过程中，如果影响和决定误差大小的全部因素(条件)始终保持不变，比如由同一个测量者，用同一台仪器、同样的测量方法，在相同的环境条件下，对同一被测量进行多次重复测量的测量方法。在实际中极难做到影响和决定误差大小的全部因素(条件)始终保持不变，因此一般情况下

6、只能是近似认为是等精度测量。(2)不等精度测量是指有时在科学研究或高精度测量中，往往在不同的测量条件下，用不同精度的仪表、不同的测量方法、不同的测量次数，以及不同的测量者进行测量和对比的测量方法。4）根据被测量变化快慢可分为静态测量与动态测量。(1)静态测量是指被测量在测量过程中认为是固定不变的，对这种被测量进行测量的测量方法。静态测量不需要考虑时间因素对测量的影响。(2)动态测量是指被测量在测量过程中是随时间不断变化的，对这种被测量进行测量的测量方法。5）其它根据测量敏感元件是否与被测介质接触可

7、分为接触式测量与非接触式测量根据测量系统是否向被测对象施加能量可分为主动式测量与被动式测量等。二．检测技术的发展随着半导体、计算机技术的发展，新型、具有特殊功能的传感器不断涌现出来，检测装置也向小型化、固体化及智能化方向变革，应用领域也越加宽广，从工业控制、科学实验，以至家用电器、个人用品，都可发现检测技术的广泛应用。目前，检测技术的发展主要表现在以下几个方面。(1)不断提高检测系统的测量精度、量程范围、延长使用寿命、提高可靠性等。(2)应用新技术和新的物理效应，扩大检测领域。(3)采用微型计算机技

8、术，使检测技术智能化。(4)不断开发新型、微型、智能化传感器，如智能型传感器，生物传感器，高性能集成传感器等。(5)不断开发传感器的新型敏感元件材料和采用新的加工工艺，提高仪器的性能、可靠性，扩大应用范围，使测试仪器向高精度和多功能方向发展。(6)不断研究和发展微电子技术、微型计算机技术、现场总线技术与仪器仪表和传感器相结合的多功能融合技术，形成智能化测试系统，使测量精度、自动化水平进一步提高。(7)不断研究开发仿生传感器，主要是指模仿人或动物的感觉器官的传感器，即视