检测技术及仪表课程教学大纲
自动检测技术及仪表 第1章 检测技术及仪表概述
五、检测技术及仪表的研究内容
（1）研究传感原理方法及相应器件设备。 （2）研究信息处理（如信号放大、滤波等）与变换的方法。
【克服干扰；从间接信号中恢复目标信息。】 （3）研究检测问题中信息传输、接收、存储、显示的方法与技术。 （4）研究抗干扰技术和故障检测、诊断的功能。 （5）研究检测方法、检测仪表及检测系统的理论分析方法、参数及结 构的最优化设计技术。 （6）研究智能仪表的设计与集成方法。
2023年8月14日
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二、检测技术及仪表的应用
工业生产 医疗卫生 日常生活 军工武器 ……
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三、检测技术及仪表的地位和作用
人类正在走出机械化的过程，进入以物质手段扩展人的感官神经系统
及脑力智力的时代，而这种物质手段的首要方面正是检测技术及仪器仪表。
测。
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二、直接检测、间接检测与联立检测
联立测量（也称组合测量）
其中： x1, x2, …, xm：被测量 y1，y2，…， yn：直接测得值
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二、直接检测、间接检测与联立检测
检测刻线0、1、2、3间的距离，要求每个刻线间隔测 量3次：
自动检测技术：能够自动地完成整
个检测过程的技术，以信息的获取、 转换、显示和处理的自动化为主要研 究内容。
研究新的检测方法
仪表技术 利用新的检测技术
开发现代化的检测系统
自动检测技术 检测技术
检测仪表技术
获取分辨率、准 确度、稳定性和 可靠性都很高的 对象信息
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《现代检测技术及仪表》孙传友高教电子教案第1章
第１章绪论1.1检测技术及仪表的地位与作用1.1.1检测仪表的地位与作用一、检测仪表检测――对研究对象进行测量和试验，取得定量信息和定性信息的过程。
检测仪表――专门用于“测试”或“检测”的仪表。
二、地位与作用：１、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。
２、促进生产的主流环节３、国民经济的“倍增器”４、军事上的战斗力５、现代生活的好帮手６、信息产业的源头1.1.2 检测技术是仪器仪表的技术基础一、非电量的电测法――把非电量转换为电量来测量优越性：１）便于扩展测量的幅值范围(量程)２）便于扩宽的测量的频率范围(频带)３）便于实现远距离的自动测量4) 便于与计算机技术相结合, 实现测量的智能化和网络化二、现代检测技术的组成：电量测量技术、传感器技术非电量电测技术。
三、仪器仪表的理论基础和技术基础――实质就是“检测技术”。
“检测技术”＋“应用要求”＝仪器仪表1.2 传感器概述1.2.1传感器的基本概念一、传感器的定义国家标准定义――“能感受（或响应）规定的被测量并按照一定规律转换成可用信号输出的器件或装置。
”（当今电信号最易于处理和便于传输）通常定义――“能把外界非电信息转换成电信号输出的器件或装置”或“能把非电量转换成电量的器件或装置”。
二、敏感器的定义――把被测非电量转换为可用非电量的器件或装置X=即被测非电量X正是传感器所能接受和转换的非电量(即可用非电１、当Z量)Z时，可直接用传感器将被测非电量X转换成电量Y。
X≠即被测非电量X不是传感器所能接受和转换的非电量(即可用非电２、当Z量)Z时，就需要在传感器前面增加一个敏感器，把被测非电量X转换为该传感器能够接受和转换的非电量(即可用非电量)Z。
若敏感器的转换关系为 )(x z φ=传感器的转换关系为 )(z y ϕ=则组成的复合传感器的转换关系为 [])()(x f x y ==φϕ1.2.2传感器的分类和命名法一、传感器的类型二、传感器的分类方法：按照被测的非电量分类，按照输出量的性质分类。
检测技术与自动化仪表课程设计指导书
《传感器与检测技术》课程设计一．课程设计目的课程设计的目的是使学生能够将《传感器与检测技术》课程的内容有机的联系起来，形成系统的概念，培养学生综合应用知识的能力，掌握智能检测（或仪表）系统设计的基本思想和方法。
二．设计方法（一）智能化测量控制仪表的总体设计在设计一台智能化测量控制仪表时，首先要进行仪表的总体设计。
在课程设计中要考虑以下两点。
1．从整体到局部(自顶向下)的设计原则开始时，根据仪表功能和设计要求提出仪表设计的总任务，分别并绘制硬件和软件总框图，然后将总任务分解成一批可以独立表征的子任务，这些子任务再向下分，直到每个低级的子任务足够的简单，可以直接而且容易实现为止。
这些低级子任务可用模块化的方法来实现，有些子任务可以采用某些通用化的模块（模件）实现。
2．经济性要求为了获得较高的性能价格比，设计仪表时不应盲目地追求复杂高级的方案。
在满足性能指标的前提下，应尽可能采用简单的方案，因为方案简单意味着元器件少，可靠性高，从而也比较经济。
在进行实际的产品设计时，还应考虑仪表的可靠性要求、操作和维护的要求等。
（二）智能化测量控制仪表的硬件电路设计1．单片机芯片的选择课题中指定在MCS-51系列单片机中选择机种。
选择时，应考虑单片机的时钟频率、内部程序存储器和数据存储器容量、片内功能部件，以及相关的技术支持等因素。
2．存储器设计如果仪表中所涉及的程序或者数据量使单片机内部存储器难以满足要求时，应设计片外存储器。
3．输入/输出接口的设计单片机从测量环节或者说前向通道（包括A/D转换器和输入电路）输入测量信息、从键盘输入仪表需要的各种数据和信息（如功能选择，量程范围、阈值等）以及向显示器输出测量结果、仪表的工作状态（如报警信息）都需要通过接口电路实现，因此要设计相应的接口电路。
4．测量部分的设计测量部分通常由两大部分组成，即模拟测量部分和A/D转换器。
模拟测量部分如传感器、传感器测量电路、信号放大电路、滤波电路以及其它的信号调理电路都是一些独立的模块或组件，如果已有相应的模块芯片出售，设计时只要选用合适（符合技术要求）的芯片即可；如果没有相应的模块供应，则在设计时要根据仪表的技术指标，自行设计这些组件。
《现代检测技术及仪表》孙传友高教出版社电子教案第6章
第6章 数字式传感器6.1 编码器6.1.1 直接编码器——直接将角位移转换为2进制数码一、工作原理1、组成结构 图6-1-1 ⎪⎩⎪⎨⎧个光电元件－－圈码道码盘－－有光源n n2、工作原理：各光电元件根据受光照与否转换输出相应的电平信号分别代表二元码“1”和“0”。
通过光电转换，码盘转角α转换成成一组相应的n 位二元码。
二、码制与码盘结论：直接编码器多采用循环码盘三、转换关系和转换电路1、转角与二进码转换 ∑∑=-=-︒=︒==ni ii n i i n i nC C N 1112 360 22360θα 2、二进码与循环码的转换C 1C 2C 3C 4……C n R 1R 2R 3R 4……R n⊕ C 1C 2C 3……C n-1 ⊕ C 1C 2C 3……C n-1 R 1R 2R 3R 4……R n C 1C 2C 3C 4……C n1111i i i i i i C R R C C C R C --=⎫⎪=⊕⎬⎪=⊕⎭3、转换电路1）二进制码转换为循环码1°并行电路 图6-1-4（a ） 2°串行电路 图6-1-4（b ）2）循环码转换为二进制码1°并行电路 图6-1-5（a ）2°串行电路 图6-1-5（b ）触发器先清零，J=K=R i ，i i i i i i i R C C R C R C Q ⊕=⋅+⋅==---1116.1.2 增量编码器 一、结构与工作原理 1．组成结构 图6-1-6 ①光源②码盘 三个码道：1°零位码道A —1条透个狭缝2°增量码道B —m 个透光不透光扇区3°辨向码道 C —m 个透光不透光扇区 （B 、C 全错开半个扇区）③光电元件三个——与三个码道对应 2．工作原理码盘每转一周：光电元件A 产生一个脉冲 光电元件B 产生m 个脉冲光电元件C 产生m 个脉冲 相位差90° 二、转向和转角的测量1．转向判别——电路图6-1-8，波形图6-1-9正转 反转感光先后 C 先感光 B 先感光 相位关系 C 超前 B 超前 触发器 Q=1 Q=0 计数器 加计数 减计数 2．净转角测量①分辨率 m /3601︒=θ ②净转角α与计数结果N 的关系 mN N ︒⨯==3601θα m N ⨯︒=360α6.2 光栅6.2.1光栅的结构和基本原理一、光栅传感器的结构 图6-2-11、主光栅(又称标尺光栅) ，均匀地刻划有透光和不透光的线条2、指示光栅，刻有与主光栅同样刻线密度的条纹3、光源和透镜4、光电元件二、莫尔条纹的形成与特点1、莫尔条纹的形成 图6-2-2主光栅与指示光栅的栅线之间保持很小的夹角β，在近乎垂直栅线的方向上出现了明暗相间的条纹――莫尔条纹。
自动检测技术及仪表控制系统课程设计
摘要本课程设计实验采用的是计算机和三菱Q系列PLC和三菱FR-F740系列变频器来实现控制，实验的目标是通过控泵的出油量来把油罐中的液位控制在设定的高度。
本课程设计实验报告首先对此次试验的主要任务和实现方式做了简要的阐述，之后针对实验要求提出了可行的设计方案并进行了讨论和比较。
我们利用PLC，变频器和电机在实验室构成了单回路的闭环控制系统，并采用了PI算法对PLC编程。
经过了一段时间的学习，通过多次校正和对参数的修改调试，最终实现了稳定运行和液位（转速）控制的在设定值的实验目标。
并将整个过程反映在了本次试验报告中。
程设计是以我们自己的专业课程（过程控制系统）为依托，针对一个特定的设计内容对我们进行完整的控制系统设计训练的教学环节。
使我们通过整个课程设计的过程了解和掌握过程控制系统设计的内容、步骤、规范和方法等。
为将教材中的理论和上课时学习的知识与实际自动化工程提供结合的机会，加深我们对过程控制系统这门课程的理论知识和应用实践的认识。
我们的设计内容包括：控制系统可行性分析，控制原理分析与设计，控制设备选型、系统接线图纸设计，控制系统编程实现以及实验验证等。
我们可以根据个人情况进行各自特色的控制系统设计。
关键词：PLC，变频器，自动化，液位控制目录摘要 (Ⅰ)1. 概述 (1)2. 课程设计任务及要求 (2)2.1 设计任务 (2)2.2 设计要求 (2)3. 理论设计 (3)3.1 方案论证 (3)3.2 系统设计 (7)3.2.1 结构框图及说明 (7)3.2.2 系统原理图及工作原理 (10)3.3 单元电路设计 (10)3.3.1 单元电路工作原理 (10)3.3.2 PID参数选择 (13)4. 系统设计 (15)4.1 软件设计 (15)4.2 编程过程 (17)4.3 编程结果 (18)5. 安装调试 (22)5.1安装调试过程 (22)5.2 故障分析 (23)6. 结论 (27)7. 使用仪器设备清单 (28)8. 收获、体会和建议 (29)9. 参考文献 (30)1概述○1过程控制系统过程控制系统是以表征生产过程的参量为被控制量使之接近给定值或保持在给定范围内的自动控制系统。
压力检测仪表课程设计
压力检测仪表课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解压力检测仪表的基本原理和结构，掌握其工作方式和应用领域。
2. 使学生掌握压力单位及换算，了解不同类型压力传感器的特点及适用场合。
3. 让学生了解压力检测仪表在工业、日常生活和科学研究中的应用，理解其在保障安全、提高效率等方面的重要性。
技能目标：1. 培养学生能够正确操作压力检测仪表，进行简单的压力测量和数据处理。
2. 提高学生运用压力检测仪表解决实际问题的能力，例如分析压力异常的原因并提出解决方案。
3. 培养学生通过查阅资料、进行实验等方法，对压力检测仪表进行深入研究的能力。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对压力检测仪表的兴趣，培养其探索精神和动手实践能力。
2. 培养学生关注安全生产，提高其安全意识和责任心。
3. 通过课程学习，使学生认识到科技在现实生活中的重要作用，增强其创新意识和团队合作精神。
课程性质：本课程为实践性较强的学科课程，结合理论知识与实践操作，培养学生对压力检测仪表的全面了解和应用能力。
学生特点：考虑到学生所在年级的特点，课程内容将结合学生的认知水平和兴趣，注重理论联系实际，提高学生的动手能力和解决问题的能力。
教学要求：教师应充分准备课程资源，注重启发式教学，引导学生主动参与课堂讨论和实践活动，确保学生能够达到课程目标。
同时，关注学生的学习进度和个体差异，给予个性化指导，使学生在课程学习中获得最佳成果。
二、教学内容1. 压力检测仪表基本概念：包括压力定义、压力单位及换算、压力传感器类型等，对应教材第一章内容。
2. 压力检测仪表原理与结构：详细讲解各种压力检测仪表的工作原理、结构特点及应用场合，对应教材第二章内容。
3. 压力检测仪表的使用与维护：教授压力检测仪表的正确操作方法、维护保养技巧和故障排除，对应教材第三章内容。
4. 压力检测仪表在实际应用中的案例分析：分析工业、日常生活和科学研究中压力检测仪表的应用案例，对应教材第四章内容。
《现代检测技术》课程教学大纲(2022版)
1、课程基本信息2、毕业要求与课程目标的关系2.1本课程支撑的毕业要求指标点自动化专业培养方案为本课程设置了3个毕业指标观测点，具体如下：（1）毕业要求观测点1-3：工程知识能够理解和掌握自动化学科相关的基本理论与工程基础知识，用于解决自动化相关领域的复杂工程问题。
（2）毕业要求观测点4-1：研究能够基于科学原理和科学方法在自动化相关领域进行实验设计。
（3）毕业要求观测点6-1：工程与社会熟悉自动化领域相关的技术标准、知识产权、产业政策和法律法规，能客观分析和评价自动化专业工程实践和复杂工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响。
2.2课程目标根据自动化专业毕业要求指标观测点安排，本课程设置了5个课程知识能力目标（简称：JC-X）。
JC-1目标1：检测技术的基本概念和基础知识了解检测技术在自动化系统中的作用，理解检测系统静态特性指标和动态特性指标的涵义，了解检测系统静动态特性标定过程，熟悉典型传感器的检测原理、接口电路、应用特点和适用条件。
JC-2目标2：掌握基本的检测数据误差分析方法了解系统误差、随机误差、粗大误差的特点和判别方法，掌握绝对误差、相对误差、残差、标准差、标准不确定度、扩展不确定度等不同误差表示形式及计算方法，能够利用计算工具对测量数据进行基本的误差分析。
JC-3目标3：检测系统的架构和设计熟悉检测系统模块组成及模块功能，了解现代检测系统的基本架构形式（独立式、总线式、微机扩展式、虚拟仪器式等）、架构优缺点和系统设计方法。
JC-4目标4：检测技术相关的行业标准和国家/国际标准了解检测仪器仪表相关的行业标准、国家标准和国际标准，能够根据实际应用特点及环境、成本、社会等因素选择合适的检测系统方案，并能客观地分析和评价检测方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响。
JC-5目标5：培养实事求是的科学态度，树立科学发展观结合课程思政要求，培养学生实事求是的科学态度，树立科学发展观。
现代检测技术及仪表第2版
11.3.2 实用气体检测
图 11－3－5 有害气体检测与排气控制电路
图 11－3－6 预防酒后开车控制电路
图 11－3－7 实用瓦斯报警器
图 11－3－1 热导式气体分析仪原理
1－磁风方向； 2－永久磁铁； 3－热丝； 4－环形气室壳体。
图 11－3－2 热磁式检测器示意图
图11-3-3 CO2红外气体分析仪示意图
图11-3-4光电比色计原理框图
1—光源; 2—透镜; 3—滤光片; 4—参比介质比色皿; 5—被测介质比色皿; 6—检测元件; 7—比较放大器; 8—显示屏.
第11章 成份与含量旳电测法
11.1 水分和湿度旳电测法
11.1.1 水分和湿度旳电测法 11.1.2 固体水分旳电测法
图 11－1－1 电阻式测定纸页水分
图 11－1－2 共面式平板电容传感器
11.1.3 气体湿度旳电测法
图 11－1－3 干湿球湿度计工作原理
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图 11－1－4 热敏电阻式湿度传感器
11.2.2 浓度旳电测法
图 11－2－2 电导池测量线路原理图 K－电导池；1。2－极板
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图 11－2－3 电磁浓度计原理
11.3 气体分析与检测
11.3.1 气体分析
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检测技术及仪表实验课程教学大纲
实验课程名称：检测技术及仪表
英文名称：Measuring Technology and Instrument
实验课程编号：
实验课程性质：非独立设课实验课程属性：专业基础课（自动化）、专业课（测控）
实验教材及实验指导讲义（书）名称：《检测技术实验讲义》自编，非出版
学时学分：课程总学时56 总学分 3.5 实验学时12-14 实验学分 1
应开实验学期：自动化本科三年级一学期，自动化专科二年级二学期测控本专科自动化专科三年级二学期
面对专业：自动化本专科、测控本专科
先修课程：电路分析、电子技术、化工原理等
一、实验课程简介及基本要求：
本课程是一门实践性很强的专业实验课，涉及过程参数的检测技术与显示仪表的使用及调校。
配合《检测技术及仪表》理论课程，巩固课堂讲授的内容，使学生详细了解检测仪表的构成，并学习相关仪表的使用、调整、校验等方面的基本知识。
本实验由验证性实验、设计性实验、综合性实验组成。
验证性实验：验证、巩固理论课所学基本知识，为设计性、综合性实验打下基础。
设计性实验：运用所学知识，针对具体实际问题根据所给的仪器设备，设计实验方案完成实验。
综合性实验：将所学理论课程有关部分内容有机地结合起来，对检测技术与显示仪表有一个系统地认识，强化工程应用意识。
二、实验目的要求
通过实验巩固课堂讲授的内容，使学生详细了解仪表的构成，并学习相关仪表的使用、调整、校验等方面的基本知识。
培养学生在检测技术及仪表方面，有一定的动手能力、分析问题和解决问题的能力。
三、主要仪器设备
压力表、压力表校验器、Pt100热电阻、稳压电源、电阻箱、直流毫安表、信号发生器、高精度电压电流测量仪、动圈式显示仪表、电子电位差计、智能数字调节器、温控系统、综合实验装置等。
四、实验方式与基本要求
考虑到学时数的限制，非独立设课。
验证性实验占30﹪，设计性占30﹪，综合性实验占40﹪。
每组3-4人，指导教师1-2人。
验证性实验：弹簧管压力表的调校，热电阻的标定。
设计性、综合性实验：热电阻与显示仪表的配套使用，动圈表的量程改制，电子电位差计量程改制，智能数显表的使用，温度检测系统综合实验，物位检测，无纸记录仪的应用综合实验等。
五、实验报告与考核方式
平时成绩：占30﹪，包括考勤、提问、实验动手能力。
实验报告：占30﹪，实验报告项目齐全、完整、认真，数据真实，实验结果符合事实。
考试成绩：占40﹪，包括动手能力和理论分析两部分。
动手能力，从实验项目中随机抽取一个实验作为动手能力考核，全程跟踪；理论分析部分，在理论课试卷
中占一定分量的实验内容。
六、实验项目与内容。