(第1章)检测与传感技术基础PPT课件
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传感器与检测技术第一章(共41张PPT)
1.2 检测系统的组成
信号调理模块实物图
单通道信号调理电路
1.2 检测系统的组成
3. 数据采集 基于ARM9核的嵌入式控制器
转换速度 单位次/秒； 检测是指在生产、科研、试验及服务等各个领域，为及时获得被测、被控对象的有关信息而实时或非实时地对一些参量进行定性检查和定量测
量信。噪比高，抗干扰性数能要据好。 采集是对信号调理后的连续模拟信号离散 化并转换成与模拟信号电压幅度相对应的数值信息， 状态量 颜色、透明度、磨损量、裂纹、缺陷、泄漏、表面质量等。
检测仪表和检测系统的输出信号通常有4～20 mA的电流模拟信号和脉宽调制PWM信号及串行数字通信信号等多种形式，需根据系统的具体要
求确定。
基于ARM9核的嵌入式控制器
1 传感器与检测技术的地位与作用
检测是指在生产、科研、试验及服务等各个领域，为及时获得被测、被控对象的有关信息而实时或非实时地对一些参量进行定性检查和定量测
应用领域主要有： ➢石化行业的自动 化控制。 如右图，有液位、 温度、压力等检测。
1.1 传感器与检测技术的地位与作用
➢城市生活污水处理
主要有流量 检测、液位检 测和成分量检 测。
1.1 传感器与检测技术的地位与作用
➢新型武器和装备的研制与测试
定位与导航，图为中国研制的DF-21和雷达。
1.1 传感器与检测技术的地位与作用
7.输入设备 输入设备用于输入设置参数，下达有关命
令等。最常用的输入设备是各种键盘、拨码盘、 条码阅读器等。通过网络或各种通信总线利用 其他计算机或数字化智能终端，实现远程信息 和数据输入的方式将会得到更多的应用。
1.2 检测系统的组成
键盘
触摸屏
1.2 检测系统的组成
《检测与传感技术》PPT课件
数字传感器便干与计算机联用，且坑干扰 性较强，例如脉冲盘式角度数字传感器、 光栅传感器等。传感器数字化是今后的发 展趋势。输出为开关量(“1”和"0”或“开” 和“关”)的开关型传感器;输出为模拟型 传感器;输出为脉冲或代码的数字型传感 器。
数字式：传感器输出为数字量，如：编码 器式传感器。
模拟式：传感器输出为模拟电压量;
通常据其基本感知功能可分为热敏元件、
光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元
件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元
件、色敏元件和味敏元件等十大类（还有
人曾将敏感元件分4. 6类）。
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检 测 与 传 感 技 术
.
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消费类电子学 —— ATM机
检 测 与 传 感 技 术
.
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消费类电子学 —— Kinect
检
测
与
传
感
技
术
一种3D体感摄影机, 同时导入了即时动态捕捉、影像辨识、麦克风输入、语音辨识、社群互动等功能。
.
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工业电子学—— 酒精探测仪
检 测 与 传 感 技 术
.
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传感技术 + 检测技术 = 检测与传感技术
传感器
是一门研究自动检测系统中的信息提取、 信息转换、信息处理问题5的技术。
检
测
与 将非电量转换
传 为与之有确定 自动检测系统是自动测量、自动计量、 感 对应关系的电 自动保护、自动诊断、自动信号处理等 技 量的输出装置。 诸系统的总称。 术
.
5
本课程在电子信息技术术
传感器与检测技术ppt课件第一章
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1.2检测技术理论基础
1.2.2 测量方法
1) 直接测量、间接测量和组合测量 (又称联立 测量)。经过求解联立方程组，才能得到被测物理量的最后
结果，则称这样的测量为组合测量。
2) 偏差式测量、零位式测量与微差式测量
3) 等精度测量与非等精度测量
4) 静态测量与动态测量
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1.1.3 传感器基本特性
当传感器的输入信号是常量，不随时间变化时，其 输入输出关系特性称为静态特性。
传感器的基本特性是指系统的输入与输出关系特性 ，即传感器系统的输出信号y(t)和输入信号（被测 量）x(t)之间的关系，传感器系统示意图如下图所 示。
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1.1.3 传感器基本特性
2．传感器的分类
（1）按照其工作原理，传感器可分为电参数式(如电阻式、 电感式和电容式)传感器、压电式传感器、光电式传感器及 热电式传感器等。
（2）按照其被测量对象，传感器可分为力、位移、速度、 加速度传感器等。常见的被测物理量有机械量、声、磁、温 度和光等。
（3）按照其结构，传感器可分为结构型、物性型和复合型 传感器。物性型传感器是依靠敏感元件材料本身物理性质的 变化来实现信号变换，如：水银温度计。结构型传感器是依 靠传感器结构参数的变化实现信号变换，如：电容式传感器。
敏感元件输出的物理量转换成适于传输或测量电信号 的元件。
测量电路(measuring circuit)： 将转换
元件输出的电信号进行进一步转换和处理的部分，如 放大、滤波、线性化、补偿等，以获得更好的品质特 性，便于后续电路实现显示、记录、处理及控制等功 能。
传感器与检测技术基础
1.1 传感器简述
转换元件 它是将敏感元件输出的非电信号直接转换为电信号，或直接将被测非电信号转换为电信号(如应变式压力传感器的电阻应变片，它作为转换元件将弹性敏感元件的输出转换为电阻)。 转换电路 它能把转换元件输出的电信号转换为便于显示、处理和传输的有用信号。
传感器的分类 传感器技术是一门知识密集型技术。
1.2 测量误差与准确度
3)恰为第n位单位数字的0.5，则第n位为偶数或零时就舍去，为奇数时则进1。 (2)参加中间运算的有效数字的处理 1)加法运算：运算结果的有效数字位数应与参与运算的各数中小数点后面的有效位数相同。 2)乘除运算：运算结果的有效数字位数，应与参与运算的各数中有效位数最小的相同。 3)乘方及开方运算：运算结果的有效数字位数比原数据多保留一位。 4)对数运算：取对数前后有效数字位数应相同。 2.测量数据的处理 常用的数据处理方法有列表法、图示法、最小二乘法线性拟合。
列表法 列表法是把被测量的数据列成表格，可以简明地表示有关物理量之间的对应关系，便于随时检查测量结果是否合理，及时发现和分析问题。
01
图示法 图示法是用图形或曲线表示物理量之间的关系，它能更直观地表示物理量之间的变化规律，如递增或递减。
02
最小二乘法线性拟合 图示法虽然能很直观方便地将测量中的各种物理量之间的关系、变化规律用图像表示出来，但是，在图像的绘制上往往会引起一些附加的误差。
1.1 传感器简述
1.1 传感器简述
1)超调量σ：传感器输出超出稳定值而出现的最大偏差，常用相对于最终稳定值的百分比来表示。 2)延滞时间td：阶跃响应达到稳态值的50%所需要的时间。 3)上升时间tr：传感器的输出由稳态值的10%变化到稳态值的90%所需的时间。 4)峰值时间tp：传感器从阶跃输入开始到输出值达到第一个峰值所需的时间。 5)响应时间ts：传感器从阶跃输入开始到输出值进入稳态值所规定的范围内所需的时间。 (2)频率响应法 频率响应法是从传感器的频率特性出发研究传感器的动态特性。
转换元件 它是将敏感元件输出的非电信号直接转换为电信号，或直接将被测非电信号转换为电信号(如应变式压力传感器的电阻应变片，它作为转换元件将弹性敏感元件的输出转换为电阻)。 转换电路 它能把转换元件输出的电信号转换为便于显示、处理和传输的有用信号。
传感器的分类 传感器技术是一门知识密集型技术。
1.2 测量误差与准确度
3)恰为第n位单位数字的0.5，则第n位为偶数或零时就舍去，为奇数时则进1。 (2)参加中间运算的有效数字的处理 1)加法运算：运算结果的有效数字位数应与参与运算的各数中小数点后面的有效位数相同。 2)乘除运算：运算结果的有效数字位数，应与参与运算的各数中有效位数最小的相同。 3)乘方及开方运算：运算结果的有效数字位数比原数据多保留一位。 4)对数运算：取对数前后有效数字位数应相同。 2.测量数据的处理 常用的数据处理方法有列表法、图示法、最小二乘法线性拟合。
列表法 列表法是把被测量的数据列成表格，可以简明地表示有关物理量之间的对应关系，便于随时检查测量结果是否合理，及时发现和分析问题。
01
图示法 图示法是用图形或曲线表示物理量之间的关系，它能更直观地表示物理量之间的变化规律，如递增或递减。
02
最小二乘法线性拟合 图示法虽然能很直观方便地将测量中的各种物理量之间的关系、变化规律用图像表示出来，但是，在图像的绘制上往往会引起一些附加的误差。
1.1 传感器简述
1.1 传感器简述
1)超调量σ：传感器输出超出稳定值而出现的最大偏差，常用相对于最终稳定值的百分比来表示。 2)延滞时间td：阶跃响应达到稳态值的50%所需要的时间。 3)上升时间tr：传感器的输出由稳态值的10%变化到稳态值的90%所需的时间。 4)峰值时间tp：传感器从阶跃输入开始到输出值达到第一个峰值所需的时间。 5)响应时间ts：传感器从阶跃输入开始到输出值进入稳态值所规定的范围内所需的时间。 (2)频率响应法 频率响应法是从传感器的频率特性出发研究传感器的动态特性。
传感器与检测技术第1章 传感与检测技术基础PPT课件
1.2.1检测系统的组成
1.检测的概念 检测就是人们借助于仪器、设备，利用各
种物理效应，采用一定的方法，将被测量 的有关信息通过检查与测量获取定性或定 量信息的过程。这些仪器和设备的核心部 件就是传感器。检测包含检查与测量两个 方面，检查往往是获取定性信息，而测量 则是获取定量信息。
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
如果传感器的输入量从零值开始缓慢地增
（5）迟滞
在传感器内部，由于某些元器件具有储能 效应，例如：弹性形变、磁滞现象、极化 效应等，使得被测量逐渐增加和逐渐减少 时，测量得到的上升曲线和下降曲线出现 不重合的现象，使传感器特性曲线形成环 状迟，滞误这差种γH现以正象、称反为向输迟出滞量，
的最大偏差与满量程输出之比的 百分数表示，即
种传感器产品的全称由“主题词 + 四级修 饰语”构成。 主题词 —— 传感器； 一级修饰语 —— 被测量，包括修饰被测量 的定语； 二级修饰语 —— 转换原理，一般可后缀以 “式”字；
2. 传感器的代号
国家标准 GB /T7666 —2005 规定，一种传 感器的代号应包括以下四部分：
主称——传感器，代号C；
1.2检测技术基础知识
当今传感器检测技术早已无处不在，如商 场、银行的自动门，酒店自动升降电梯， 洗手间的自动水龙头等都应用了传感器检 测与控制技术。 如何有效地利用传感器实 现各种参数的自动检查和精确测量，则是 整个自动控制系统的基础。为了更好地掌 握传感器检测技术的相关知识，需要对检 测技术的基本概念、基本测量方法、检测 系统的组成、测量误差及数据处理等方面 的理论及工程应用进行学习和研究，只有
传感器的量程可用测量范围的大小来表示， 即量程就是传感器测量上限值与测量下限 值的代数差。
检测与传感器的技术基础(共26张PPT)
EAB(T, T0)=EAB(T，0) －EAB(T0，0)=f(T)- f(T0)
T0 eAB (T0 )
☆ ☆ 4、热电极的材料应具备的条件 根据金属的热电效应原理，任意两种不同材料的导体都可以作 为热电极组成热电偶，但在实际应用中，用作热电极的材料应具备 如下几方面的条件：
(1)温度测量范围广 要求在规定的温度测量范围内有较高的 测量精确度，有较大的热电动势。温度与热电动势的关系是单值 函数，最好是呈线性关系。
Q f ( U i U 0 ) C f ( U A 0 U 0 ) C f ( 1 A )U A 0 C f
式中，A为开环放大系数。所以有
故放大器的输出电压为
U A 0 (C i C c C a ) Q [ ( 1 A )U A 0 C f] Q ( 1 A )U A 0 C f
Rf
d d0
[1
d d0
d d0
2
d d0
3
]
差分变极距型电容式传感器的电容相对变化量为：
CC1C2 C1 C2
C0
C0
C0 C0
dd0 [1dd0 dd0 2dd0 31dd0 dd0 2dd0 3]
2dd0 [1dd0 2dd0 4]
2〕差分变极距型电容式传感器的灵敏度
K 0 C /dC 0 1 d2 dd 0 d 2 0
☆线性度〔P17〕 〔2〕动态特性〔见补充〕
动态特性是指传感器测量动态信号时，输出对输入的响应特性。
2、研究动态特性的方法 〔1〕阶跃响应法——输入信号为阶跃函数 〔2〕频率响应法——输入信号为正弦函数
3、瞬态响应特性的评定指标〔见补充〕
〔1〕时间常数T 〔2〕上升时间tr 〔3〕响应时间ts
T0 eAB (T0 )
☆ ☆ 4、热电极的材料应具备的条件 根据金属的热电效应原理，任意两种不同材料的导体都可以作 为热电极组成热电偶，但在实际应用中，用作热电极的材料应具备 如下几方面的条件：
(1)温度测量范围广 要求在规定的温度测量范围内有较高的 测量精确度，有较大的热电动势。温度与热电动势的关系是单值 函数，最好是呈线性关系。
Q f ( U i U 0 ) C f ( U A 0 U 0 ) C f ( 1 A )U A 0 C f
式中，A为开环放大系数。所以有
故放大器的输出电压为
U A 0 (C i C c C a ) Q [ ( 1 A )U A 0 C f] Q ( 1 A )U A 0 C f
Rf
d d0
[1
d d0
d d0
2
d d0
3
]
差分变极距型电容式传感器的电容相对变化量为：
CC1C2 C1 C2
C0
C0
C0 C0
dd0 [1dd0 dd0 2dd0 31dd0 dd0 2dd0 3]
2dd0 [1dd0 2dd0 4]
2〕差分变极距型电容式传感器的灵敏度
K 0 C /dC 0 1 d2 dd 0 d 2 0
☆线性度〔P17〕 〔2〕动态特性〔见补充〕
动态特性是指传感器测量动态信号时，输出对输入的响应特性。
2、研究动态特性的方法 〔1〕阶跃响应法——输入信号为阶跃函数 〔2〕频率响应法——输入信号为正弦函数
3、瞬态响应特性的评定指标〔见补充〕
〔1〕时间常数T 〔2〕上升时间tr 〔3〕响应时间ts
传感器与检测技术课件
公称相对误差：绝对误差与仪表公称值之比，即 rx=Δx/x 且rx<r。
(3) 引用误差(fiducial error) 定义:测量器具的最大绝对误差与此标称范围上限或量程之比。 它是一个相对误差，且此相对误差是引用了特定值，即标称 范围上限或量程得到的，所以此误差又称为引用相对误差或 满度误差。即 rm=Δxm/xm
例如：在化学实验室用分析滤纸观察溶液的化学反应，以 确定溶液的酸碱性等化学性能，通常称为定性的化学实验， 而不叫化学测量。
测量的分类
1、直接测量和间接测量 根据对测量结果获取方式方法的不同。
2、静态测量和动态测量 根据被测量对象在测量过程中所处的状态。
3、等权测量和不等权测量 根据测量条件是否发生变化。
1.1.2传感器的组成
1、敏感元件 敏感元件是指传感器中能灵敏地直接感受或响应被测量（非电量，如位移、 应变）器件或元件。 2．转换元件 转换元件也称传感元件，是指传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量 (非电量)转换成适于传输或测量的电量(电信号)的器件或元件。它通常不 直接感受被测量。 3.转换电路 作用是，将转换元件的输出量进行处理，如信号放大、运算调制等，使输 出量成为便于显示、记录、控制和处理的有用电信号或电量，如电压、电 流或频率等。 4．辅助电路 辅助电路就是指辅助电源，即交、直流供电系统。
1.1.3传感器的分类
1．按输入量（被测量）分类 2．按工作原理（机理）分类 3、按能量的关系分类 4．按输出信号的形式分类
1.2 传感器的特性
静态特性和动态特性
输入量X和输输出Y的关系通常可用多项式表示
静态特性可以用一组性能指标来描述，如线性度、灵敏度、精确度（精 度）、重复性、迟滞、漂移、阈值和分辨率、稳定性、量程等。
传感器ppt课件
广泛应用。 C）检测技术和装置是自动化系统中不可缺少的组
成部分。 D）检测技术的完善和发展推动着现代科学技术的
进步。
ppt精选版
31
二、发展方向
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；
2、应用新技术和新的物理效应，扩大检测 领域；
3、发展集成化，功能化的传感器； 4、采用计算机技术，使检测技术智能化； 5、发展网络化传感器及检测系统。
检测系统的工程应用
在工程领域，科学实验、产品开发、生产监 督、质量控制等，都离不开检测系统。检测系统 应用涉及到航天、机械、电力、石化和海洋运输 等每一个工程领域。
ppt精选版
20
1、工业自动化中的应用
a)机械手、机器人中的传感器
转动/移动位置传感器、力传感器、视觉传感器、听 觉传感器、接近距离传感器、触觉传感器、热觉传感器、 嗅觉传感器。
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32
§1.3传感检测系统基本特性的评价指标 一、传感检测系统的基本特性 传感器特性主要是指输出与输入之间的关系。
静态特性：被测量不随时间变化或变化很慢时， 检测系统的输入和输出量都与时间无关。
动态特性：输入量和输出量都随时间变化较快， 是一个含有时间变量的微分方程式。检测系统对 快速变化的被测量的响应特性称为动态特性。
⊿Rmax2
⊿Rmax1
Rmax10% 0
R
YFS
或：
0
X
△Rmax1正行程的最大重复性偏差， △Rmax2反行程的最大重复性偏差。
2~310% 0
R
YFS
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6、稳定性：
传感器的稳定性一般是指长期稳定性
稳定性是指传感检测系统在长时间工作的状态下， 由于外界各种干扰对系统产生的影响，使得输出量发 生与输入无关的变化，有时称为长时间工作稳定性。
成部分。 D）检测技术的完善和发展推动着现代科学技术的
进步。
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二、发展方向
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；
2、应用新技术和新的物理效应，扩大检测 领域；
3、发展集成化，功能化的传感器； 4、采用计算机技术，使检测技术智能化； 5、发展网络化传感器及检测系统。
检测系统的工程应用
在工程领域，科学实验、产品开发、生产监 督、质量控制等，都离不开检测系统。检测系统 应用涉及到航天、机械、电力、石化和海洋运输 等每一个工程领域。
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1、工业自动化中的应用
a)机械手、机器人中的传感器
转动/移动位置传感器、力传感器、视觉传感器、听 觉传感器、接近距离传感器、触觉传感器、热觉传感器、 嗅觉传感器。
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§1.3传感检测系统基本特性的评价指标 一、传感检测系统的基本特性 传感器特性主要是指输出与输入之间的关系。
静态特性：被测量不随时间变化或变化很慢时， 检测系统的输入和输出量都与时间无关。
动态特性：输入量和输出量都随时间变化较快， 是一个含有时间变量的微分方程式。检测系统对 快速变化的被测量的响应特性称为动态特性。
⊿Rmax2
⊿Rmax1
Rmax10% 0
R
YFS
或：
0
X
△Rmax1正行程的最大重复性偏差， △Rmax2反行程的最大重复性偏差。
2~310% 0
R
YFS
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6、稳定性：
传感器的稳定性一般是指长期稳定性
稳定性是指传感检测系统在长时间工作的状态下， 由于外界各种干扰对系统产生的影响，使得输出量发 生与输入无关的变化，有时称为长时间工作稳定性。
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3．微差式测量法
微差式测量法是综合了偏差式测量法 和零位式测量法的优点而提出的一种测量 方法，它将被测未知量与已知的标准量进 行比较，并取出差值，然后用偏差式测量 法求出此偏差值。
微差式测量法反应快、测量精度高， 所以工程测量中已获得越来越广泛的应用。
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1.3 测 量 系 统
间接测量方法手段较麻烦，多用在实 验室，工程中有时也用。
Page 19
3．组合测量
在测量中，使各个未知量以不同的组 合形式出现，根据直接测量和间接测量所 得到的数据，通过解一组联立方程而求出 未知量的数值，这类测量称为组合测量， 又称联立测量。
组合测量的测量过程比较复杂，但易 达到较高的精度，一般适用于科学实验和 特殊场合。
Page 11
图像显示，如果被测量处于动态变化 之中，可以将输出信号送至记录仪，从而 描绘出被测量随时间变化的曲线。常用的 自动记录仪器有笔式记录仪、光线示波器、 磁带记录仪等。
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1.1.3 检测技术的发展趋势
科学技术的迅猛发展，为检测技术的 现代化创造了条件，主要表现在以下两个 方面。
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1.2.3 偏差式测量法、零位 式测量法和微差式测量法
1．偏差式测量法
在测量过程中，用仪表指针相对于刻 度线的位移（偏差）来直接表示被测量， 这种方法称为偏差式测量法，广泛应用于 工程测量。
Page 21ຫໍສະໝຸດ 2．零位式测量法零位式测量法是在测量过程中，用指 零仪表的零位指示来检测测量系统是否处 于平衡状态，当测量系统达到平衡时，用 已知的基准量决定被测未知量的量值。例 如用电位差计测量待测电势。只适用于测 量变化缓慢的信号。它在工程实践和实验 室中应用很普遍。
第1章 检测与传感技术基础
Page 1
1.1
检测技术基础
1.2
测量方法及其分类
1.3
测量系统
1.4
测量误差
1.5 传感器的组成、分类和性能指标
Page 2
1.1 检测技术基础
1.1.1 检测技术的概念与作用
1、概念
检测技术是人们为了对被测对象所包 含的信息进行定性了解和定量掌握所采取 的一系列技术措施，它是产品检验和质量 控制的重要手段。
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1.1.2 检测系统的基本组成
一个完整的检测系统或装置通常是由 传感器、测量电路和显示记录装置等几部 分组成，分别完成信息获取、转换、显示 和处理等功能。
Page 5
Page 6
图1-1 检测系统组成框图
1．传感器
传感器是把被测量转换成电化学量的 装置。是检测系统最重要的环节。从传感 器研究的目的出发，着眼于变换过程的特 征，可以将传感器按输入量的性质分为以 下两种。
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3．显示记录装置
显示记录装置是检测人员和监测系统 联系的主要环节，其主要作用是使人们了 解被测量的大小或变化的过程。常用的有 模拟显示、数字显示和图像显示3种。
Page 10
模拟显示是利用指针对标尺的相对位 置来表示被测量的大小，。
数字显示则直接以十进制数字形式来 显示读数，它可以附加打印机，打印记录 测量数值；并且易于和计算机连机。
1.3.1 测量系统构成
测量系统应具有对被测对象的特征量 进行检测、传输、处理及显示等功能，一 个测量系统是传感器、变送器（变换器） 和其他转换装置等的有机组合。图1-5所示 为测量系统组成框图。
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图1-5 测量系统组成框图
Page 25
1、传感器是感受被测量（物理 量、化学量、生物量等）的大小， 并输出相对应的可用输出信号（一 般多为电量）的器件或装置。
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（1）参量型传感器。它的输出量是 电阻、电感、电容等无源电参量，相 应的有电阻式传感器、电感式传感器、 电容式传感器等。 （2）发电型传感器。它的输出是电 压或电流，相应的有热电偶传感器、 光电传感器、磁电传感器、压电传感 器等。
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2．测量电路
测量电路的作用是将传感器的输出信 号转换成易于传输的电压或电流信号。通 常传感器输出信号微弱时，就需要由测量 电路加以放大，以满足显示记录装置的要 求。
Page 13
（1）人们研究新原理、新材料和新 工艺所取得得的成果，将产生更多品 质优良的新型传感器。 （2）检测系统或检测装置目前正迅 速地由模拟式、数字式向智能化方向 发展。
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1.2 测量方法及其分类 1.2.1 概述
测量是在有关理论的指导下，用专门 的仪器或设备，通过实验和必要的数据处 理，求得被测量的值。
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1.2.2 直接测量、间接测量 和组合测量
1．直接测量
用按已知标准标定好的测量仪器，对 某一未知量直接进行测量，这类测量称为 直接测量。
直接测量的优点是测量过程简单且迅 速，是工程技术中采用较为广泛的测量方 法。
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2．间接测量
对几个被测量有确切函数关系的物体 物理量进行直接测量，然后通过已知函数 关系的公式、曲线或表格，求出该未知量， 这类测量称为间接测量。
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测量方法的正确与否十分重要，必须 根据不同测量任务的要求，找出切实可行 的测量方法，然后根据测量方法选择合适 的测量工具，组成测量装置，进行实际测 量。
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测量方法的分类多种多样，例如，根 据在测量过程中，被测量是否随时间变化， 可分为静态测量和动态测量；根据测量手 段分类，可分为直接测量、间接测量和组 合测量；按测量方式分类，可分为偏差式 测量、零位式测量和微差式测量等。
2、变送器将传感器输出的信号 变换成便于传输和处理的信号。
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3、传输通道将测量系统各环节 的输入、输出信号连接起来，通常 用电缆连接，或用光纤连接，以用 来传输数据。
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4、信号处理环节将传感器输出 信号进行处理和转换。也可与计算 机进行连接，以便对测量信号进行 信息处理。
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2、作用
对产品进行质量评价；保证大型设备 安全经济运行；对多种参数进行长期动态 检测，以便及时发现异常情况，加强故障 预防，达到早期诊断的目的，可以避免严 重的突发事故，保证设备和人员的安全， 提高经济效益；可采用计算机来处理检测 信息，进行分析、判断，及时诊断出故障 并自动报警或采取相应的对策；也是自动 化系统中不可缺少的组成部分。
3．微差式测量法
微差式测量法是综合了偏差式测量法 和零位式测量法的优点而提出的一种测量 方法，它将被测未知量与已知的标准量进 行比较，并取出差值，然后用偏差式测量 法求出此偏差值。
微差式测量法反应快、测量精度高， 所以工程测量中已获得越来越广泛的应用。
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1.3 测 量 系 统
间接测量方法手段较麻烦，多用在实 验室，工程中有时也用。
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3．组合测量
在测量中，使各个未知量以不同的组 合形式出现，根据直接测量和间接测量所 得到的数据，通过解一组联立方程而求出 未知量的数值，这类测量称为组合测量， 又称联立测量。
组合测量的测量过程比较复杂，但易 达到较高的精度，一般适用于科学实验和 特殊场合。
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图像显示，如果被测量处于动态变化 之中，可以将输出信号送至记录仪，从而 描绘出被测量随时间变化的曲线。常用的 自动记录仪器有笔式记录仪、光线示波器、 磁带记录仪等。
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1.1.3 检测技术的发展趋势
科学技术的迅猛发展，为检测技术的 现代化创造了条件，主要表现在以下两个 方面。
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1.2.3 偏差式测量法、零位 式测量法和微差式测量法
1．偏差式测量法
在测量过程中，用仪表指针相对于刻 度线的位移（偏差）来直接表示被测量， 这种方法称为偏差式测量法，广泛应用于 工程测量。
Page 21ຫໍສະໝຸດ 2．零位式测量法零位式测量法是在测量过程中，用指 零仪表的零位指示来检测测量系统是否处 于平衡状态，当测量系统达到平衡时，用 已知的基准量决定被测未知量的量值。例 如用电位差计测量待测电势。只适用于测 量变化缓慢的信号。它在工程实践和实验 室中应用很普遍。
第1章 检测与传感技术基础
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1.1
检测技术基础
1.2
测量方法及其分类
1.3
测量系统
1.4
测量误差
1.5 传感器的组成、分类和性能指标
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1.1 检测技术基础
1.1.1 检测技术的概念与作用
1、概念
检测技术是人们为了对被测对象所包 含的信息进行定性了解和定量掌握所采取 的一系列技术措施，它是产品检验和质量 控制的重要手段。
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1.1.2 检测系统的基本组成
一个完整的检测系统或装置通常是由 传感器、测量电路和显示记录装置等几部 分组成，分别完成信息获取、转换、显示 和处理等功能。
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图1-1 检测系统组成框图
1．传感器
传感器是把被测量转换成电化学量的 装置。是检测系统最重要的环节。从传感 器研究的目的出发，着眼于变换过程的特 征，可以将传感器按输入量的性质分为以 下两种。
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3．显示记录装置
显示记录装置是检测人员和监测系统 联系的主要环节，其主要作用是使人们了 解被测量的大小或变化的过程。常用的有 模拟显示、数字显示和图像显示3种。
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模拟显示是利用指针对标尺的相对位 置来表示被测量的大小，。
数字显示则直接以十进制数字形式来 显示读数，它可以附加打印机，打印记录 测量数值；并且易于和计算机连机。
1.3.1 测量系统构成
测量系统应具有对被测对象的特征量 进行检测、传输、处理及显示等功能，一 个测量系统是传感器、变送器（变换器） 和其他转换装置等的有机组合。图1-5所示 为测量系统组成框图。
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图1-5 测量系统组成框图
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1、传感器是感受被测量（物理 量、化学量、生物量等）的大小， 并输出相对应的可用输出信号（一 般多为电量）的器件或装置。
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（1）参量型传感器。它的输出量是 电阻、电感、电容等无源电参量，相 应的有电阻式传感器、电感式传感器、 电容式传感器等。 （2）发电型传感器。它的输出是电 压或电流，相应的有热电偶传感器、 光电传感器、磁电传感器、压电传感 器等。
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2．测量电路
测量电路的作用是将传感器的输出信 号转换成易于传输的电压或电流信号。通 常传感器输出信号微弱时，就需要由测量 电路加以放大，以满足显示记录装置的要 求。
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（1）人们研究新原理、新材料和新 工艺所取得得的成果，将产生更多品 质优良的新型传感器。 （2）检测系统或检测装置目前正迅 速地由模拟式、数字式向智能化方向 发展。
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1.2 测量方法及其分类 1.2.1 概述
测量是在有关理论的指导下，用专门 的仪器或设备，通过实验和必要的数据处 理，求得被测量的值。
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1.2.2 直接测量、间接测量 和组合测量
1．直接测量
用按已知标准标定好的测量仪器，对 某一未知量直接进行测量，这类测量称为 直接测量。
直接测量的优点是测量过程简单且迅 速，是工程技术中采用较为广泛的测量方 法。
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2．间接测量
对几个被测量有确切函数关系的物体 物理量进行直接测量，然后通过已知函数 关系的公式、曲线或表格，求出该未知量， 这类测量称为间接测量。
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测量方法的正确与否十分重要，必须 根据不同测量任务的要求，找出切实可行 的测量方法，然后根据测量方法选择合适 的测量工具，组成测量装置，进行实际测 量。
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测量方法的分类多种多样，例如，根 据在测量过程中，被测量是否随时间变化， 可分为静态测量和动态测量；根据测量手 段分类，可分为直接测量、间接测量和组 合测量；按测量方式分类，可分为偏差式 测量、零位式测量和微差式测量等。
2、变送器将传感器输出的信号 变换成便于传输和处理的信号。
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3、传输通道将测量系统各环节 的输入、输出信号连接起来，通常 用电缆连接，或用光纤连接，以用 来传输数据。
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4、信号处理环节将传感器输出 信号进行处理和转换。也可与计算 机进行连接，以便对测量信号进行 信息处理。
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2、作用
对产品进行质量评价；保证大型设备 安全经济运行；对多种参数进行长期动态 检测，以便及时发现异常情况，加强故障 预防，达到早期诊断的目的，可以避免严 重的突发事故，保证设备和人员的安全， 提高经济效益；可采用计算机来处理检测 信息，进行分析、判断，及时诊断出故障 并自动报警或采取相应的对策；也是自动 化系统中不可缺少的组成部分。