1
主讲：史玉升办公室地址：快速成形楼二楼（东八楼东）
Tel:62100384
检测与控制工程基础
（传感检测部分）
2
一、成绩
（ 1）平时成绩（课堂纪律等）
（ 2）实验成绩
（ 3）考试成绩二、学习方法
（ 1）坚持听课
（ 2）掌握原理
（ 3）阅读教材三、学习目的
3
第一章 检测系统及其基本特性第一节 概述机械机构（系统）
传感器检测系统计算机输入接口 计算机系统计算机输出接口执行器件机、光、电、液一体化设备（系统）的组成框架
4
机电一体化设备运行实例
SLS快速成形设备工作过程
LOM快速成形设备工作过程
LOM快速成形工作原理
SLS快速成形工作原理
5
第二节 检测系统基本类型和结构一、模拟式电测仪表及检测 （直读和比较检测法）
1、模拟式直读检测法利用电磁力使其机械部分动作并以指针或光标在刻度盘上直接指示被测量的值。
优点：检测速度快、操作方便。
缺点：检测准确度不够高。
测量电路 测量机构被测量 偏转角图 1-1 电机械直读式指示电表组成
6
2、模拟式比较检测法将被测量直接与标准量作比较，从而确定被测量大小的方法。如用天平与法码称物体的重量。
优点：检测准确度较高。
缺点：操作较麻烦。
7
二、数字式电测仪表及检测将被测量离散化、数据处理后以数字形式显示的仪表。
转化为直流电压 A/D转换 计数、译码、显示转化为脉冲数转化为频率被测对象图 1-2 数字式仪表的结构方框图
8
1、数字式仪表及数字检测的优点（与模拟式相比较）
1）准确度高。
2）输入阻抗高（即对被测电路工作状态的影响小）。
3）灵敏度高。
4）读数与记录方便，无读数误差。
5）检测速度快。
6）检测过程容易实现自动化。
7）操作简单。
9
2、数字式仪表及数字检测的缺点（与模拟式相比较）
1）结构复杂，可靠性较低。
2）不便于观察动态过程，不直观。
3）成本较高。
4）对维修人员的要求较高。
10
三、微机化仪器及其自动检测系统
1、智能仪器的特点与基本结构
1）特点
（ 1）检测过程控制的软件化
（ 2）数据处理能力强
（ 3）多功能化
11
2）基本结构被测量传感器输入接口 单片计算机内存（ ROM,RAM）
仪器面板 输出接口
CRT 记录仪 执行装置通信接口磁带（盘）
打印机图 1-3 智能仪器的原理结构
12
2,PC仪器系统传感器 1
传感器 2
传感器 n
……
参量 1
参量 2
参量 n
信号调理信号调理信号调理数据采集卡
（
板
）
计算机输出绘图显示打印图 1-4 PC仪器检测系统基本构成框图
传感器：将被测量转换成可用输出信号
信号调理,（ 1）放大；（ 2）滤波
数据采集卡：（ 1）量程变换；（ 2）分时采样；（ 3）
A/D或 V/F转换。
计算机：管理
13
3、虚拟仪器：是一个微机、软件技术和检测系统的有机结合体。其特点为软件就是仪器。
14
第三节 检测系统的基本特性一,检测系统的精度
1、准确度,仪表指示值与检测对象的真正值的偏离程度。它反映了检测系统的误差大小。
2、精密度,仪表指示值的分散性，即用同一检测系统对同一对象在短时间内做多次重复检测所得结果的分散程度。它体现了随机误差在检测中的影响。
15
3、精确度（精度）,是准确度和精密度的综合反映，
习惯上用精度这一概念来综合表示检测误差的大小，
它反映检测结果的好坏。
D=?max/x max- x min
式中 D — 仪表精度等级；
max — 仪表在全量程范围内的最大绝对容许误差；
x max — 仪表量程上限值；
x min — 仪表量程下限值。
16
一,检测系统的静太特性（刻度特性、标准曲线、校准曲线）
当被检测系统处于静太（即检测系统的输入为不随时间变化的恒定信号）时，测量系统输入与输出之间呈现的关系。
静太特性的衡量指标如下：
1、灵敏度,检测系统在稳定状态下输出变化值对输入变化值的比值。它反映了检测系统对输入量变化反应的能力。
17
2、线性度（非线性误差）,输出量与输入量的实际关系曲线（标定曲线）偏离直线的程度。
线性度 =（?ymax /ymax )?100%（见图 1-9,P15）
ymax — 实际标定曲线同基准直线间的最大偏差值；
ymax— 实际最大输出量。
3、分辨力（灵敏度阈）,表征检测系统有效辨别输入量最小变化量的能力。
18
4、量程（满度值）,表征检测系统能够承受最大输入量的能力（数值为检测系统示值范围上、下限之差）。
5、变差（滞后）,用同一仪表对同一被测量进行正反形成检测时，仪表的指示值却不相同，这种差异的程度成为变差 （见图 1-10,P15） 。
19
第四节 检测技术的发展趋势一、计算机技术的广泛应用
集成
虚拟
智能二、新型传感器的研制及其它
集成
智能
微型
多品种：激光、超声波、红外线、生物等。
主讲：史玉升办公室地址：快速成形楼二楼（东八楼东）
Tel:62100384
检测与控制工程基础
（传感检测部分）
2
一、成绩
（ 1）平时成绩（课堂纪律等）
（ 2）实验成绩
（ 3）考试成绩二、学习方法
（ 1）坚持听课
（ 2）掌握原理
（ 3）阅读教材三、学习目的
3
第一章 检测系统及其基本特性第一节 概述机械机构（系统）
传感器检测系统计算机输入接口 计算机系统计算机输出接口执行器件机、光、电、液一体化设备（系统）的组成框架
4
机电一体化设备运行实例
SLS快速成形设备工作过程
LOM快速成形设备工作过程
LOM快速成形工作原理
SLS快速成形工作原理
5
第二节 检测系统基本类型和结构一、模拟式电测仪表及检测 （直读和比较检测法）
1、模拟式直读检测法利用电磁力使其机械部分动作并以指针或光标在刻度盘上直接指示被测量的值。
优点：检测速度快、操作方便。
缺点：检测准确度不够高。
测量电路 测量机构被测量 偏转角图 1-1 电机械直读式指示电表组成
6
2、模拟式比较检测法将被测量直接与标准量作比较，从而确定被测量大小的方法。如用天平与法码称物体的重量。
优点：检测准确度较高。
缺点：操作较麻烦。
7
二、数字式电测仪表及检测将被测量离散化、数据处理后以数字形式显示的仪表。
转化为直流电压 A/D转换 计数、译码、显示转化为脉冲数转化为频率被测对象图 1-2 数字式仪表的结构方框图
8
1、数字式仪表及数字检测的优点（与模拟式相比较）
1）准确度高。
2）输入阻抗高（即对被测电路工作状态的影响小）。
3）灵敏度高。
4）读数与记录方便，无读数误差。
5）检测速度快。
6）检测过程容易实现自动化。
7）操作简单。
9
2、数字式仪表及数字检测的缺点（与模拟式相比较）
1）结构复杂，可靠性较低。
2）不便于观察动态过程，不直观。
3）成本较高。
4）对维修人员的要求较高。
10
三、微机化仪器及其自动检测系统
1、智能仪器的特点与基本结构
1）特点
（ 1）检测过程控制的软件化
（ 2）数据处理能力强
（ 3）多功能化
11
2）基本结构被测量传感器输入接口 单片计算机内存（ ROM,RAM）
仪器面板 输出接口
CRT 记录仪 执行装置通信接口磁带（盘）
打印机图 1-3 智能仪器的原理结构
12
2,PC仪器系统传感器 1
传感器 2
传感器 n
……
参量 1
参量 2
参量 n
信号调理信号调理信号调理数据采集卡
（
板
）
计算机输出绘图显示打印图 1-4 PC仪器检测系统基本构成框图
传感器：将被测量转换成可用输出信号
信号调理,（ 1）放大；（ 2）滤波
数据采集卡：（ 1）量程变换；（ 2）分时采样；（ 3）
A/D或 V/F转换。
计算机：管理
13
3、虚拟仪器：是一个微机、软件技术和检测系统的有机结合体。其特点为软件就是仪器。
14
第三节 检测系统的基本特性一,检测系统的精度
1、准确度,仪表指示值与检测对象的真正值的偏离程度。它反映了检测系统的误差大小。
2、精密度,仪表指示值的分散性，即用同一检测系统对同一对象在短时间内做多次重复检测所得结果的分散程度。它体现了随机误差在检测中的影响。
15
3、精确度（精度）,是准确度和精密度的综合反映，
习惯上用精度这一概念来综合表示检测误差的大小，
它反映检测结果的好坏。
D=?max/x max- x min
式中 D — 仪表精度等级；
max — 仪表在全量程范围内的最大绝对容许误差；
x max — 仪表量程上限值；
x min — 仪表量程下限值。
16
一,检测系统的静太特性（刻度特性、标准曲线、校准曲线）
当被检测系统处于静太（即检测系统的输入为不随时间变化的恒定信号）时，测量系统输入与输出之间呈现的关系。
静太特性的衡量指标如下：
1、灵敏度,检测系统在稳定状态下输出变化值对输入变化值的比值。它反映了检测系统对输入量变化反应的能力。
17
2、线性度（非线性误差）,输出量与输入量的实际关系曲线（标定曲线）偏离直线的程度。
线性度 =（?ymax /ymax )?100%（见图 1-9,P15）
ymax — 实际标定曲线同基准直线间的最大偏差值；
ymax— 实际最大输出量。
3、分辨力（灵敏度阈）,表征检测系统有效辨别输入量最小变化量的能力。
18
4、量程（满度值）,表征检测系统能够承受最大输入量的能力（数值为检测系统示值范围上、下限之差）。
5、变差（滞后）,用同一仪表对同一被测量进行正反形成检测时，仪表的指示值却不相同，这种差异的程度成为变差 （见图 1-10,P15） 。
19
第四节 检测技术的发展趋势一、计算机技术的广泛应用
集成
虚拟
智能二、新型传感器的研制及其它
集成
智能
微型
多品种：激光、超声波、红外线、生物等。
