自动检测技术
自动检测技术的应用与发展..
自动检测技术的应用与发展随着科技的发展，自动化和智能化技术也不断地发展和应用于各个行业和领域，促进了生产和工作效率的提高，同时也丰富了人们的生活。
自动检测技术是其中一个重要应用领域，主要是利用计算机、传感器等技术实现对物体进行自动识别、测量和分析等处理，以达到自动化监测和控制的目的。
下面将对自动检测技术的应用和发展进行探讨。
应用领域工业制造自动检测技术在工业制造中的应用越来越广泛。
主要涉及到的行业包括汽车、机械、电子等。
例如，汽车工厂中使用自动检测技术检测发动机、制动系统、底盘等部件，以确保产品质量。
机械制造工种中，使用自动检测技术进行地铁车辆的设备安全检测，包括轮对磨损状态、制动片磨损状态、制动轮的磨损状态等。
电子工业中，利用自动检测技术可以准确地诊断产生故障的电路和元器件，并对其进行分析和判断，提高元件检测和维修速度。
医疗保健在医疗保健领域，自动检测技术的应用可以帮助提高疾病的检测速度和准确率，减轻医生的工作压力和人为因素等的干扰。
例如，利用自动检测技术可以对病人进行无创性的诊断，比如对X光、CT、MRI等医学图像进行分析，实现图像识别和分析，以实现病情预测和诊断。
公安安全公安安全是一个高度重视的领域。
在这个领域中，自动检测技术的应用主要包括基于图像和视频的人脸识别技术、车牌识别技术，还包括对公共场所进行安防监测。
例如，在公共交通设施中，自动化运营系统可以通过图像识别技术实现乘客人数、乘客分布和乘客乘坐时间的分析，以提高安全性和运营效率。
另外，自动运营系统也可以提高安全性，例如高速公路上安装的自动检测设备也可以通过图像识别技术实现车辆车速和超速等的监测。
食品安全食品安全是人们关注的重要问题之一，自动检测技术在食品安全领域也有重要的应用。
例如，通过使用光谱检测技术，可以实现非常准确的食品质量检测，包括食品产生的细菌、原材料的成分、坏掉的巧克力等。
利用安装在流水线上的自动检测仪器和设备，可以使食品加工的自动化和智能化程度更高。
自动检测技术
目录
01. 自动检测技术的原理 02. 自动检测技术的应用 03. 自动检测技术的发展趋势
检测方法
传感器技术：利用传感器检 测目标物体的位置、速度、
温度等参数
模式识别技术：利用机器学习 算法对目标物体进行分类和识
别
信号处理技术：对传感器采 集到的信号进行预处理、特
征提取、分类识别等操作
控制技术：根据检测结果对 目标物体进行控制和调整
量
征
特征表示：将提取 出的特征表示为向
量或矩阵
工业自动化
04
自动检测技术在设
备维护中的应用
03
自动检测技术在质
量控制中的应用
02
自动检测技术在生
产线上的应用
01
自动检测技术在工
业自动化中的应用
智能监控
实时监控： 对目标进行 实时监控， 及时发现异
常情况
智能识别： 利用AI技术 对目标进行 识别，提高
监控效率
自动报警： 发现异常情 况时，自动 报警并通知
相关人员
数据分析： 对监控数据 进行分析， 为决策提供
依据
自动驾驶
自动驾驶技术：通 过传感器、摄像头、 雷达等设备，实现 车辆自主驾驶
01
应用场景：城市 道路、高速公路、
停车场等
02
04
发展现状：部分 自动驾驶功能已 实现，完全自动 驾驶尚在研发中
信号采集：将待检 测信号转换为电信
号
信号预处理：去除 噪声、滤波等
模式识别：将特征与 已知模式进行匹配，
识别出待检测信号
特征提取：提取待 检测信号的特征
特征提取
特征提取：从原始 数据中提取出特征
特征分类：将特征 向量或矩阵进行分 类，用于目标检测
《自动检测技术及应用》教案
《自动检测技术及应用》教案一、教学目标1. 了解自动检测技术的基本概念、原理和应用。
2. 掌握各种自动检测技术的特点、原理及应用范围。
3. 学会分析自动检测系统的设计方法和步骤。
4. 能够运用自动检测技术解决实际工程问题。
二、教学内容1. 自动检测技术的基本概念及分类自动检测技术的定义自动检测技术的分类自动检测技术的发展概况2. 电阻检测技术电阻检测的原理电阻检测的方法及特点电阻检测的应用实例3. 电容检测技术电容检测的原理电容检测的方法及特点电容检测的应用实例4. 电感检测技术电感检测的原理电感检测的方法及特点电感检测的应用实例5. 温度检测技术温度检测的原理温度检测的方法及特点温度检测的应用实例三、教学方法1. 讲授法：讲解基本概念、原理和方法。
2. 案例分析法：分析实际应用案例，加深对检测技术的理解。
3. 讨论法：引导学生进行思考和讨论，提高解决问题的能力。
4. 实验法：安排实验室实践，巩固理论知识。
四、教学资源1. 教材：《自动检测技术及应用》2. 课件：PowerPoint3. 实验设备：电阻、电容、电感、温度传感器等4. 网络资源：相关学术论文、技术资料五、教学评价1. 课堂提问：检查学生对基本概念和原理的理解。
2. 课后作业：巩固所学知识，提高运用能力。
3. 实验报告：评估学生在实验过程中的操作能力和分析问题能力。
4. 课程论文：培养学生独立研究、解决问题的能力。
5. 期末考试：全面检测学生对课程知识的掌握程度。
六、教学安排1. 课时：共计32课时，包括理论课16课时，实验课16课时。
2. 授课方式：每周2课时，共8周完成理论课教学；实验课安排在第9周至第16周，每周2课时。
3. 教学进度安排：第1-4周：讲授自动检测技术的基本概念及分类、电阻检测技术、电容检测技术、电感检测技术。
第5-8周：讲授温度检测技术、压力检测技术、流量检测技术、位移检测技术。
第9-16周：进行实验教学，包括电阻、电容、电感、温度、压力、流量、位移传感器的应用实验。
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。
自动检测技术概述
成分量传感器
状态量传感器
如：各种接近开关 等
探伤传感器等
如：超声波探伤仪等
模拟传感器 （3）按输出量种类来分 数字传感器 直接传感器
（4）按传感器结构来分
差动传感器
补偿传感器
数字人体称重仪
数字压力变送器
1.3 测量误差
测量技术中的名词：等精度测量、非等精度测量、真值、实际值、标称值、 示值、测量误差。
第一章自动检测的检测定义：包含有测量、检验的意义，有对被测对象有用信号检出的含义。 目的就是反映、揭示客观世界存在的各种运动状态的规律。
检测分类：以被测量信号分类，为电量、和非电量技术二大类。
自动检测：就是在测量和检验过程中完全不需要或仅需要很少的人工干预而 自动进行并完成的。实现自动检测可以提高自动化水平和程度，减少人为干扰 因素和人为差错，可以提高生产过程或设备的可靠性及运行效率。
x x A
针对存在的误差，往往利用修正值。提高测量值的精确度。 注意：修正值可能为曲线、公式、表
2 相对误差 ①实际相对误差
A 100 % A
②示值相对误差
x 100 % x
③满度（或引用）相对误差
n
x xn
100%
nm
xm 100% a% xn
1.算术平均值
n x1 x2 .... xn xi x n i 1 n
2.标准差
i 1
n
2 i
n
系统误差的消弱和消除 粗大误差的判别与剔除
二 、传感器的分类及命名
1. 分类 参量传感器
电阻式传感器 电感式传感器 电容式传感器等 热电偶传感器
（1）按工作 原理划分
自动检测技术及应用》教案
自动检测技术及应用教案章节：第一章自动检测技术概述教学目标：1. 了解自动检测技术的定义、作用和分类。
2. 掌握常见自动检测技术的原理和应用。
3. 理解自动检测技术在工程实践中的应用价值。
教学内容：1. 自动检测技术的定义和作用2. 自动检测技术的分类3. 常见自动检测技术及其原理4. 自动检测技术在工程实践中的应用案例教学过程：1. 引入：通过生活中常见的自动检测实例，如自动门、自动感应灯等，引发学生对自动检测技术的兴趣。
2. 讲解：详细讲解自动检测技术的定义、作用和分类。
3. 示范：通过示例演示常见自动检测技术的原理和应用。
4. 实践：让学生参与实际操作，体验自动检测技术的工作原理和应用效果。
5. 讨论：引导学生思考自动检测技术在工程实践中的应用价值，并提出问题引导学生深入思考。
教学评价：1. 学生能准确回答自动检测技术的定义、作用和分类。
2. 学生能理解常见自动检测技术的原理和应用。
3. 学生能认识到自动检测技术在工程实践中的应用价值。
教案章节：第二章传感器技术基础教学目标：1. 了解传感器的定义、作用和分类。
2. 掌握常见传感器的原理和应用。
3. 理解传感器在自动检测系统中的重要性。
教学内容：1. 传感器的定义和作用2. 传感器的分类3. 常见传感器的原理和应用4. 传感器在自动检测系统中的重要性教学过程：1. 引入：通过生活中的传感器实例，如温度计、光敏电阻等，引发学生对传感器的兴趣。
2. 讲解：详细讲解传感器的定义、作用和分类。
3. 示范：通过示例演示常见传感器的原理和应用。
4. 实践：让学生参与实际操作，体验传感器的工作原理和应用效果。
5. 讨论：引导学生思考传感器在自动检测系统中的重要性，并提出问题引导学生深入思考。
教学评价：1. 学生能准确回答传感器的定义、作用和分类。
2. 学生能理解常见传感器的原理和应用。
教案章节：第三章信号处理与分析教学目标：1. 了解信号处理的定义、作用和分类。
《自动检测技术实训》课程标准
《自动检测技术实训》课程标准一、课程名称：自动检测技术实训二、内容简介《自动检测技术实训》课程是应用电子技术专业的一门单开实践课程。
本课程通过完成智能家居安防产品项目的制作，使学生了解检测与转换技术在科学各领域的应用，掌握检测与转换技术的理论基础、各种常用传感器的工作原理、技术性能、特点、测量电路以及应用范围，了解智能化技术，了解自动检测系统设计，达到技术要求，培养学生能够对选择传感器的能力，为深入学习和研究自动检测系统。
三、课程定位本课程与先修课程《自动检测技术》的专业核心课程知识相衔接，先行课程为《模拟电子技术实训》、《数字电子技术》、《单片机技术》。
以典型项目实例分解模块，并将该实例分解得到相应的知识点，将分解出来的知识点按照循序渐进。
让学生在学习过程中得到反复性的思维训练，加深对教学内容的理解和运用，增强学生对各种传感器应用的熟悉和理解。
四、课程设计指导思想及原则本课程根据应用电子技术专业的培养目标，按照基于工作过程导向的课程建设要求，结合人才培养模式，以提高学生的职业行动能力和职业素养为中心，坚持以学生为本位的教育理念，通过对本专业工作岗位分析，确定了本课程的设计思路为：以职业能力培养为重点，与企业合作进行基于工作过程的课程开发与设计，充分体现职业性、实践性和开放性的要求。
培养学生具有良好的职业道德和社会责任感以及良好的行为习惯和个人品质。
本课程需要在理实一体化教室进行教学。
五、课程目标（一）总体目标该课程《自动检测技术实训》的任务是介绍传感器与检测技术综合应用，培养学生的综合技术应用能力，使学生掌握检测系统的设计和分析方法，能够根据工程需要选用合适的传感器，使学生走上工作岗位后能更好地提高研发、系统组成等方面的能力。
（二）具体目标根据对教材内容、教学大纲及学生自身认知水平的分析，教学目标从知识目标、能力目标和素质目标三个方面来分析。
1、知识目标（1）掌握各种传感器的功能、性能等；（2）了解传感器并编程读取传感器信息，处理并控制相应的被控对象；（3）学会传感器的应用，控制程序编写，系统联调及常见故障的排除方法。
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动态测量
地震测量 振动波形
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便携式仪表
可以显示波形 的手持示波器
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直接测量
电子卡尺
.Hale Waihona Puke 接触式测量.非接触式测量
例：雷达测速
车载电子警察
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离线测量
产品质量检验
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在线测量
在流水线上，边加工，边检验，可 提高产品的一致性和加工精度。
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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
直接测量：在使用测量仪表进行测量时，对仪表读 数不需经过任何运算，就能直接得到测量结果。
优点：测量过程简单而迅速， 缺点：难以达到较高测量精度。直接测量方法在
工程实践中被广泛应用。
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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。
的输出信号进行放大、转换、传输等，使其适合于显 示、记录、数据处理或控制。例如测量电桥、滤波器、 放大器、电压／频率变换器、电压／电流变换器、交 流/直流变换器等。 3 计算机（数据处理装置） 现代检测系统大多含有微型计算机，构成智能检测系 统，用于完成数字滤波、误差补偿、线性化、自诊断 等各种数据处理功能，提高检测系统的性能。 4 输出环节 输出环节包含显示装置、打印记录装置、数据通信接 口等。
感器、生物量传感器。 按转换原理分：电阻应变式传感器、电感式传感
器、电容式传感器、热电式传感器等。
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传感器的命名规则
转换原理 式 被测量 传感器
例如：100mm应变计式位移传感器
100─160dB电容式声压传感器
耐高温型电感式传感器
在实际运用中，可根据产品具体情况省略任何一 级修饰语。但国家标准规定，传感器作为商品出
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。
联立测量：被测物理量必须经过求解联立方程组 才能得到最后结果。
缺点：操作手续很复杂，花费时间长，是一种特 殊的测量方法，一般只适用于科学实验。
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1.2.2 偏差式测量、零位测量、微差式测量
偏差式测量法：测量过程中用测量仪表指针的 位移(即偏差)决定被测量。应用这种方法进行 测量时，标准量具不装在仪表内，而是事先用 标准量具对仪表刻度进行校准。
优点：偏差式测量法简单、迅速； 缺点：由于是间接与标准量进行比较，测量结
果精度较低。
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零位式测量法：又称补偿式测量或平衡式测量， 测量过程中，用指零仪表的零位指示测量系统的 平衡状态，在测量系统达到平衡时，用已知的基 准量决定未知量。用此方法进行测量时，标准量 具设置在仪表内，在测量过程中标准量直接与被 测量相比较；测量时，要调整标准量，即进行平 衡操作，一直到被测量与标准量相等，即指零仪 回零。
售时，第一级修饰语不得省略。
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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
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目录
1.1 自动检测技术概述 1.2 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
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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
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。 传感器输出信号有很多形式：电阻、电感、电容、 电压、电流、频率、脉冲等，形式由传感器的原 理确定。
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图1-2 自动检测系统组成框图
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2 测量电路（信号调理器） 又称信号调理器或中间转换器。它的作用是将传感器
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1.1.3 传感器的分类、命名与图形符号
按传感器的结构特点分：结构型传感器、物性型 传感器、复合型传感器。
按传感器的功能特点分：单功能传感器、多功能 传感器、智能传感器。
按传感器输出信号分：模拟传感器、数字传感器 按传感器的能源供给方式分：有源传感器、无源
传感器。 按被测量所属范畴分：物理量传感器、化学量传
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； 按测量系统是否向被测对象施加能量分类：主动
式测量、被动式测量； 按被测量是否是在生产进行的实际过程中被测分
类：在线测量、离线测量。
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1.2.1 直接测量、间接测量、联立测量
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地位与作用： ✓科学研究的手段:诺贝尔物理和化学奖 中有1/4是属于测试方法和仪器创新。 ✓促进生产的主流环节 ✓国民经济的“倍增器” ✓军事上的战斗力 ✓现代生活的好帮手 ✓信息产业的源头
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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
优越性： ➢ 便于扩展测量的幅值范围(量程) ➢ 便于扩宽测量的频率范围(频带) ➢ 便于实现远距离的自动测量 ➢ 便于与计算机技术相结合, 实现测量的智能化和网
络化 被控制的参数一般为非电量。要对被控对象实施
闭环控制，检测装置是必须配置的，它将被控制 的参数转换为控制器能够接受的电信号。
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图1-1 糖化过程温度控制系统方框图
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。 检测：包含了测量与检验两方面的内容。 自动检测：在自动化领域中，需要对某些重要 参数进行实时、自动的测量、检验。这类无需 人手工操作而自动完成的检测。
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自动检测技术的核心是如何将各种非电量转换为 电信号，通过对该电信号的测量来检测原非电量， 常称之为非电量检测技术。
第1章 自动检测技术的 基本概念
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目录
1.1 自动检测技术概述 1.2 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
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基本要求
✓了解检测技术及仪表的地位与作用 ✓理解传感器和敏感器的基本概念 ✓掌握检测仪表与系统的基本组成
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静态测量
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对缓慢变化的对象进行 测量亦属于静态测量。