检测技术与控制工程-1.2 控制技术的概述
自动检测技术概述第1章自动检测技术的基本概念和数据处理
图1-1 糖化过程温度控制系统方框图
1.1.2 自动检测系统的基本组成
1 传感器（信号的获得）
直接感受规定的被测量并按照一定规律转换成可 用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和传 感元件组成。
敏感元件是指传感器中直接感受被测量的部分， 传感元件是指能将敏感元件的输出转换为电信号 的部分。
图1-3 传感器图用图形符号图 图1-4 电容式压力传感器的图用图形符号
1.2 测量方法
按测量手续分类：直接测量、间接测量、联立测 量；
按测量方式分类：偏差式测量、零位式测量、微 差式测量；
按敏感元件是否与被测介质接触分类：接触式测 量、非接触式测量；
按被测量变化快慢分类：静态测量、动态测量；
自动检测技术概述 第1章 自动检测技术的 基 测量方法 1.3 传感器的一般特性 1.4 测量误差与数据处理
1.1 自动检测技术概述
1.1.1 自动检测技术在自动化专业中的地位
与作用
测量：以确定量值为目的的一组操作。
检验：分辨出被测参数的量值是否归属某一范 围带，从而判别被测参数是否合格、现象是否 存在等。
间接测量：首先对与被测物理量有确定函数关系 的几个量进行测量，将测量值代入函数关系式， 经过计算得到测量所需的结果。
优势：间接测量可以实现难以直接测量的被测量 的测量。
缺点：相对于直接测量，间接测量过程手续较多， 所需时间较长，有时可以得到较高的测量精度。 间接测量多用于实验室测量，工程测量中亦有应 用。
优点：反应快、精度高。
1.2.3 接触式测量、非接触式测量
接触检测：指在测量过程中敏感元件与被测介质 产生实际物理上的接触。
非接触检测：指利用物理、化学及声、光学的原 理，使被测对象与敏感元件之间不发生物理上的 直接接触而对被测量进行检测的方法。
《自动检测技术及应用》教案
《自动检测技术及应用》教案第一章：自动检测技术概述1.1 自动检测技术的定义与发展1.2 自动检测技术在工程应用中的重要性1.3 自动检测技术的分类与特点1.4 自动检测技术的基本组成部分第二章：模拟检测技术2.1 模拟检测的基本原理2.2 传感器的基本特性与选择2.3 信号处理电路的设计与分析2.4 模拟检测系统的应用实例第三章：数字检测技术3.1 数字检测的基本原理3.2 数字信号处理技术3.3 数字检测系统的组成与设计3.4 数字检测技术的应用实例第四章：智能检测技术4.1 智能检测技术的基本原理4.2 算法在检测技术中的应用4.3 智能检测系统的组成与设计4.4 智能检测技术的应用实例第五章：自动检测技术在工程应用中的案例分析5.1 自动化生产线的检测与控制5.2 汽车尾气排放检测技术5.3 生物医学信号检测技术5.4 电力系统状态检测技术第六章：传感器技术6.1 传感器的分类与基本原理6.2 常用传感器的特性与应用6.3 传感器信号的处理与分析6.4 传感器技术的最新发展趋势第七章：信号处理与分析7.1 信号处理的基本概念与方法7.2 数字信号处理技术7.3 信号分析与识别技术7.4 信号处理与分析在自动检测中的应用第八章：数据采集与通信技术8.1 数据采集系统的设计与实现8.2 模拟/数字转换技术8.3 通信协议与接口技术8.4 数据采集与通信技术在自动检测中的应用第九章：自动检测系统的可靠性分析9.1 系统可靠性的基本概念9.2 系统可靠性的数学模型9.3 提高自动检测系统可靠性的方法9.4 系统故障诊断与容错技术第十章：自动检测技术在典型行业中的应用10.1 自动化制造业中的应用10.2 电力系统中的应用10.3 交通运输行业中的应用10.4 环境监测与保护领域中的应用第十一章：现代检测技术11.1 光纤传感技术11.2 激光检测技术11.3 超声波检测技术11.4 红外检测技术第十二章：非线性检测技术12.1 非线性系统的特点12.2 非线性检测方法12.3 非线性检测技术的应用12.4 非线性检测技术的发展趋势第十三章：故障诊断与预测技术13.1 故障诊断的基本原理13.2 故障诊断方法13.3 故障预测技术13.4 故障诊断与预测技术的应用第十四章：自动检测技术在科研中的应用14.1 自动检测技术在物理科研中的应用14.2 自动检测技术在生物科研中的应用14.3 自动检测技术在化学科研中的应用14.4 自动检测技术在其他领域科研中的应用第十五章：自动检测技术的未来发展趋势15.1 微纳检测技术15.2 生物传感器技术15.3 网络化与智能化检测技术15.4 检测技术在可持续发展中的应用重点和难点解析重点：1. 自动检测技术的定义与发展2. 模拟检测技术、数字检测技术和智能检测技术的原理与特点3. 传感器的基本特性与选择、信号处理电路的设计与分析4. 数字信号处理技术、算法在检测技术中的应用5. 自动检测技术在工程应用中的案例分析，如自动化生产线、汽车尾气排放检测等难点：1. 模拟检测技术、数字检测技术和智能检测技术之间的区别与联系2. 传感器特性的详细分析及其在实际应用中的选择3. 信号处理电路的复杂设计与分析4. 数字信号处理技术、算法在检测技术中的应用细节5. 自动检测技术在工程应用中的案例分析，尤其是涉及多学科交叉的部分本文教案旨在帮助学生全面了解自动检测技术的基本概念、原理及其在各个领域的应用，为学生进一步研究和发展自动检测技术提供基础。
检测技术与控制工程 教学大纲
《检测技术与控制工程》课程教学大纲一、课程的地位、目的和任务本课程地位：检测技术与控制工程是高等院校机械电子工程、机械设计制造及其自动化等专业的专业课程。
本课程在教学内容方面应着重于介绍机电一体化系统中传感器与检测技术与计算机控制技术的基本知识、基本理论和基本方法，在培养实践能力方面应重视设计构思、创新意识和设计技能的培养。
本课程目的：1.学生获得传感器、自动检测方法及计算机控制系统的组成及特点等方面的基本知识和基本技能；2.将所学到的自动检测技术与计算机控制系统灵活地应用于今后的工作、生产实践中去。
本课程任务：1.掌握各种传感器的原理及应用；2.具备自动检测技术方面的基本知识和基本技能；3.掌握计算机控制系统的组成和特点；4.掌握计算机控制系统的应用程序设计及实现技术；5.初步形成解决生产实际问题的能力。
二、本课程与其它课程的联系前修课程：电工电子技术、c语言程序设计。
后修课程：机械创新设计等。
三、教学内容及要求第一章绪论教学要求：掌握机电一体化的基本概念、关键技术，了解机电一体化的典型产品与发展趋势。
重点：机电一体化的基本概念、关键技术难点：机电一体化的关键技术教学内容：第一节机电一体化的基本概念（一）机电一体化的定义（二）机电一体化系统构成要素（三）机电一体化系统分类（四）机电一体化系统特点第二节机电一体化技术与产品（一）机电一体化的理论与技术基础（二）机电一体化的关键技术（三）典型的机电一体化产品第三节机电一体化的发展历史及趋势（一）机电一体化的发展历史（二）机电一体化的发展趋势第二章传感器与检测技术教学要求：了解传感与检测技术的基本概念；掌握应变与应力、压力、位移、流量、温度等典型物理量的检测技术及其相应传感器的测量原理。
重点：传感器的基本概念；力传感器、压力传感器、温度传感器等的测量原理。
难点：各种传感器的工作原理、适用场合及选型。
教学内容：第一节传感与检测技术概述（一）检测技术基础（二）传感器的基本概念（三）传感器和检测系统的基本特性（四）传感与检测系统的发展趋势第二节应变与应力的检测（一）电阻应变效应（二）电阻应变片（三）测量电桥第三节应力的直接检测（一）压电效应（二）压电传感器及其等效电路（三）压电式测力传感器及其应用第四节位移量的检测（一）常用位移测量方法（二）电阻式位移传感器测量位移（三）电感式位移传感器测量位移（四）电容式位移传感器测量位移（五）数字式位移传感器测量位移第五节流量的检测（一）流量的特征（二）介入式流量检测方法（三）非介入式流量检测方法第六节温度的检测（一）温度及其测量方法（二）热电阻及其热敏电阻（三）热电偶（四）集成电路温度传感器第三章电动机及其控制特性教学要求：熟悉电机拖动系统运动分析方法；了解直流电动机、控制电机等的结构原理及其控制特性，掌握三相异步交流电动机的结构原理及其控制特性。
智能检测理论与技术-绪论
第一章 绪论
智能检测
第一章 绪论
(3). 集中式数字控制系统
基于工控机的检测系统
智能检测
第一章 绪论
(3). 集中式数字控制系统
以微处理器为核心的检测系统
智能检测
(4). 集散控制系统
第一章 绪论
PLC 可编程逻辑控制器
智能检测
(4). 集散控制系统
第一章 绪论
基于PLC的过程控制
DCS的物理层次示意图
智能检测
1.2 智能检测的发展
第一章 绪论
智能检测的发展
智能检测理论与技术的形成和发展
人工智能理论与技术、计算机技术的发展，促进与现代检 测理论与技术的有机结合，促进智能检测理论与技术的形成和 发展。
智能检测系统的形成和发展
计算机技术为智能检测系统的发展提供基础，智能器件的 广泛应用，改变了传统仪器仪表的体系结构以及相应功能。
A
L
B传感器：y(t+L/v) 相关函数 x(t)
X
Rxy
(
)
1 T
T
x(t)y(t )dt
0
延时器 积分器
B y(t)
x(t-)y(t) x(t-)y(t)dt
理想时， x(t) =y(t+L/v)，互相关在0=L/v处出现尖峰，测 定0即可知 v。
智能检测
第一章 绪论
1.1 智能检测的基本概念
不确定性模型 高度非线性 复杂的检测要求 多参数综合检测的要求 实时性、准确性
智能检测
第一章 绪论
1.1 智能检测的基本概念
3.智能检测系统及其结构
智能检测系统结构
被控对象
数采 硬件传感器
计算
【专业介绍】探测制导与控制技术专业介绍
【专业介绍】探测制导与控制技术专业介绍探测制导与控制技术专业介绍一、专业简介教育部在1988年颁布的新专业，是由原来的鱼雷飞雷工程、火控与指挥系统工程、引信技术、飞行器制导与控制四个专业归并而成。
专业调整的目的是充实扩大专业内涵，内容增加至包括探测与识别、制导与控制、控制工程在内的专业课程。
探测制导与控制技术专业介绍二、专业特色探测制导与控制技术专业是为适应国防现代化需要，在我校的国内具有较高知名度的雷达、无线电引信和自动控制等专业基础上创办的国防特色专业，在目标及环境探测、目标跟踪与识别、安全起爆与控制、制导与控制等方面形成特色。
注重提高学生的科学研究、开发和创新能力，培养的学生具有理论基础和专业知识扎实、实践能力强和工作学习作风踏实等特点。
探测制导与控制技术专业介绍三、培养目标掌握目标探测与识别、导引与控制，以及制导武器系统设计等基本理论和基本技能，具备从事信息科学研究、系统工程设计、电子信息技术与军事应用等方面的基本能力。
培养能在国防尖端武器及电子信息领域从事研究、设计、制造及其技术管理的高级工程技术人才。
探测制导与控制技术专业介绍四、培养要求探测制导与控制技术专业学生主要学习目标探测与识别技术、制导与控制技术、传感与检测技术、电子与信息系统分析与综合等方面的基本理论和基本知识；受到系统设计、技术开发、产品研制、实验测试以及工程管理方面的实践训练，具备电子与信息系统分析与综合、工程设计与计算、计算机应用与开发、检测与实验的基本能力。
探测制导与控制技术专业介绍五、课程设置主干学科：机械工程、电子科学与技术、控制科学与工程主要课程：机电系统设计、中近程探测与识别技术、现代控制理论、制导与控制原理及系统、传感与检测技术、模式识别与智能控制、GPS与抗干扰技术、武器探测、制导与控制系统分析与设计、系统建模与仿真技术等主要实践性教学环节：包括金工实习、计算机上机操作、生产实习、专业课程设计、毕业设计等，一般安排28周。
测控技术
我所了解的测控技术摘要：本文介绍了测量与控制技术的基本概念，重点描述了几种常见的测量传感器和两种测量方法以及它们在生产生活中的运用。
关键词：测量、传感器、激光衍射测量技术、莫尔条纹测试技术、自动控制、反馈控制。
1引言测控技术与仪器专业是信息科学技术的源头，是光学、精密机械、电子、计算机与信息技术多学科互相渗透而形成的一门高新技术密集型综合学科。
测量是通过使用一个标准仪器或与一个已知大小的标准事物进行的定量的比较。
它包括信息的提取、转换与处理，把已获取的信息进行加工、运算、分析，对系统的工作进行引导与检测。
控制技术是由一些电气元件连接成控制线路所组成的，它可以完成一定的工作顺序，或实现一定的工作状态。
自动控制所用的技术手段是多种多样的，可以用电气技术、计算机控制、可编程控制，也可用机械方法、液压方法等。
测量与控制是密不可分的。
测量是对控制系统的工作进行量化的一种科学手段，控制系统根据测量的结果进行调整与实时控制，使之与设计的技术指标和要求参数相吻合。
测量是为了更好地控制，它们之间相辅相成。
测量与控制都是反映人和工具关系的一个概念。
因此准确的测量与控制必然离不开精密的仪器与仪表和先进的技术手段。
精密的仪器为测量控制提供了极大的帮助，而同时测量与控制的发展也催生出更加先进的仪器。
2测量意义、基本方法和理论以及仪器与技术2.1测量的意义测量的过程或行为包括获取在一个预定标准和一个被测量之间的定量的比较。
测量提供了有关物理变量和过程的现实状态的定量信息，否则的话，这种现实状态则只可能估计。
正因如此，测量便成为对客观世界的新认识的工具，同时也是对任何理论或设计的最终检验。
测量是一切研究、设计和开发的基础，且它的作用在众多的工程活动中是十分显著的。
所有具有任意复杂程度的机械设计均涉及三个要素：经验要素、理性要素和实验要素。
其中实验要素则以测量为基础——亦即基于对被开发的装置或过程的操作和性能方面的不同量的测量。
控制科学与工程学科简介
研究课题
• • • • • • • • • • • • • • • 模式分析与机器学习 模式分类、聚类与特征提取、模型选择 机器学习前沿方法：贝叶斯学习、流形学习、结构化学习 大规模数据分类器学习的计算方法 计算机视觉与图像分析，视觉计算模型和稳定性分析 复杂大范围场景建模 目标检测、跟踪和识别新方法 脑影像计算及其在脑疾病分析中的应用 生物特征识别新方法 遥感图像分析新方法 数字媒体的自动标注和个性化定制 语音语言处理和网络信息处理，面向语言理解的语义计算 基于听觉感知的语言信号处理 多模态信息融合的口语翻译 网络内容（文本、图像、视频等）挖掘，网络内容安全
控制科学与工程一级学科
• 该学科在本科阶段叫自动化，研究生阶段 叫控制科学与工程 • 下设的五个二级学科 1.控制理论与控制工程 2.检测技术与自动装置 3.模式识别与智能系统 4.系统工程 5.导航、制导与控制
各二级学科及主要研究范畴
1．控制理论与控制工程 “控制理论与控制工程”学科以工程领域 内的控制系统为主要对象，以数学方法和 计算机技术为主要工具，研究各种控制策 略及控制系统的建模、分析、综合、优化、 设计和实现的理论、方法和技术。 本学科培养从事控制理论与控制工程领 域的研究、设计、开发和系统集成等方面 的高级专门人才。
本专业方向主要研究： 线性与非线性控制、自适应控制、变结构控制、 鲁棒控制、智能控制、模糊控制、神经元控制、 预测控制、推理控制、容错控制、多变量控制、 量子控制、系统辨识、过程建模与优化、故障诊 断与预报、离散事件动态系统、复杂系统的优化 与调度、智能优化与智能维护、复杂性理论研究、 高性能调速与伺服、运动体导航与制导、机器人 与机器视觉、多传感器集成与融合，多自主体合 作与对抗、嵌入式系统、传感器网络、软测量技 术、电力电子技术、现场总线技术、系统集成技 术、网络控制技术，以及将上述技术与方法加以 集成的综合自动化技术等。
建筑材料检测技术及质量控制
建筑材料检测技术及质量控制摘要：建筑材料检测在工程建筑中有着重要的作用。
建筑材料的优劣直接影响到建筑工程的质量。
在工程实践中，由于选用了不合格的材料，导致了材料的性能和质量的下降，从而严重影响了工程的质量。
造成材料不合格的原因有人为因素也有自然因素。
所以，提高建筑材料检测技术，根据国家规定来制定检测标准，才能保障工程施工质量。
关键词：建筑材料；检测技术；质量控制1建筑材料检测概述及其重要意义1.1建筑材料检测概述建材检验的重点是检验建材的质量。
在实际的建设项目中，所使用的建筑材料的种类和数量都比较多，不同的建筑材料相应的检验标准也不一样。
有关部门必须严格按照国家标准进行检验，以保证检验工作方法和检验结果的准确性。
在检验工作中，要根据有关规定，制定取样计划，确保被检样品的代表性与覆盖性。
另外，还需要采取科学的方法来控制测试的过程和结果，尽量减少人为因素受到的影响。
1.2建筑材料检测的重要意义建材是一项重要的工程，建材的质量将影响到整个工程的质量和使用寿命。
建筑材料检测可以从源头上对建筑材料质量进行控制，保证建筑工程所用的建筑材料是合格的，为建筑质量、安全性提供保障。
在建筑材料的检验过程中，经常会使用一些新的材料和技术，这对建材和建筑行业的发展起到了一定的促进作用。
2建筑材料试验检测技术2.1书面检测技术书面检测技术就是建筑材料公司以书面的形式，如测验报告等，提供给检测机构，检测机构对建筑材料的书面资料进行审核、检测。
2.2外观检测技术外观检测技术就是检测机构对建筑材料的颜色、尺寸、外观等进行综合评价,做出选择和质量认证。
2.3仪器检测技术仪器检测技术指的是，检测机构根据所要检测的建筑材料的特性，选择相应的设备和仪器，对建筑材料展开质量检测，具体包括了建筑材料的内部组成部分和化学成分。
从目前的状况来看，这种方法由于其相对误差小，使用方便，效率高等优点，已经在建材质量检验中得到了广泛的应用。
2.4无损检测技术无损检测技术就是指不损害被检建筑材料工作状态下，通过探测建筑材料的物理性，比如建筑材料内部是否存在不均匀性或缺陷，从而对被检建筑材料的质量进行鉴定。
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自动化是以机械取代人力的一种技术革命。 它始于工业革命时代，是人类不断追求的目标。
毛泽东
3
自动控制的应用深入到生产、生活的各个领域：
日常生活：电视机、冰箱、空调、电梯、汽车… 工业：炉温控制、电网电压和频率控制… 工程：数控机床、材料合成、核反应堆… 军事： 火炮群、导弹、特种炸弹、垂直起降飞机… 科技：航天飞机、卫星运行与姿态控制、机器人… ……
• 公元1637年，明代的《天工开物》一书中记载有 程序控制思想的提花织机结构图。
5
（2）世界上公认的第一个自动控制系统
1769年瓦特发明蒸汽机
6
控制问题举例
温度控制系统
7
8 8
机械手的控制问题
9
3 2 1
4 5 6
机械手有6个被控制量按照预定的规律变化。
10
导弹的控制问题
目标
控制的概念
控制
控制
使某个（某些）量按一定的规律变化。
被控制量
1
自动控制已成为现代社会活动中不可缺少的重要组成部分！ 自动化技术几乎渗透到国民经济的各个领域及社会生活的各
个方面。 在某种程度上说，自动化是现代化的同义词。
自动控制是当代发展最迅速、应用最广泛、最引人注目的高 科技，是推动新的技术革命和新的产业革命的关键技术。
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自动控制的概念
自动控制
无人直接参与的情况下，由一套设备来完 成控制作用。
自动控制的元件和设备构成自动控制系统。
优点： 可以快速准确地进行控制，比人工控制效果更好；
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使人们从繁重的、大量的重复性劳动中解放 出来； 在恶劣的环境或人们无法到达的环境中实现 自动控制； 可以长时间不疲劳的工作，提高了工作效率。
导弹
导弹与目标的相对距离 是被控制量，最终必须趋向
于零。
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工件分选控制的问题
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பைடு நூலகம் 退火炉的温度控制
为了防止在退火过程中工件产生内应力，退火炉内的温度应该按照 图示曲线的规律变化。
温度
0 退火炉的温度变化曲线
时间
13
从上述例子可见，“控制”就是使“被控制量”按照一 定的规律变化。
规律包括3种情况： 事先预定的规律
4
自动控制发展简史
(1)中国古代自动化方面的成就：
• 公元前14世纪至前11世纪，中国、埃及和巴比伦 出现自动计时漏壶；
• 公元132年，张衡研制出自动测量地震的候风地动 仪；
• 公元235年，马钧研制出用齿轮传动自动指示方向 的指南车，类似按扰动补偿的自控系统；
• 公元1135年，宋代王普记述“莲华漏”上使用浮 子—阀门式机构自动调节漏壶的水位；
例子：生产线上的机械手 特点：重复性运动 又称：程序控制
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随机的变化规律
例子：雷达控制系统
特点：事先无法知道，即事先不知道被测对象的方向位 置，俯仰角及方位角的变化规律。在控制过程中，使被 控制量按照实时给出的规律变化。 又称：随机控制
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保持恒定
例子：恒温箱温度控制。 特点：使被控制量保持某一定值。 又称：“恒值控制”或“调节”。
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检测 与 控制 之间的关联：
比较元件
放大器 参考 -
输入
偏差信号
执行 元件
测量元件
干扰 被控 对象
被控 制量
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