自动检测与仪表共性技术 课程主要内容
自动检测技术 课程标准
《自动检测技术》课程标准一、课程和性质与任务1、课程的性质：本课程是信息类专业的技术基础课，自动检测技术是测量系统中重要环节，通过本课程的学习，应使学生掌握各种传感器的基本传感原理、结构，特性和典型应用。
2、课程和任务：通过本课程的学习，学生应掌握常用自动检测的原理及其测量电路，掌握常用传感器的性能和特点，具备合理地选择常用传感器和仪表的能力。
二、课程教学基本要求：通过本课程的学习，使学生获得自动检测技术方面的基础理论、基本知识和基本技能，为以后参加工作从事相关工作打好基础。
三、课程教学内容：对温度、压力、光电、电感、电容等经典传感器重点介绍，也对光纤、红外线、色彩等现代传感器作必要的讲解。
本课程通过具体的实验来验证各种传感器以及相关元件的特性。
学时分配：各章教学要求及教学要点第一章自动检测技术基础教学要求：了解传感器定义与组成、分类。
掌握传感器的分析方法、动态特性、静态特性。
了解传感器的技术指标。
（一）自动测控系统与传感器 2学时1.了解传感器在自动检测系统的意义。
2.掌握传感器的定义。
（二）传感器的分类 1学时1.了解按被测物理量的分类。
2.掌握按工作原理分类。
（三）传感器的数学模型、特性与技术指标 2学时1．了解传感器的数学模型。
2．掌握传感器的静态指标及技术指标的含义。
第二章温度检测6学时教学要求：掌握热电偶、热电阻及半导体温度传感器的工作原理及测量电路。
了解热电式温度传感器的典型应用。
（一）温度测量概述 1学时了解温度测量的重要性及其相应温度传感器分类。
（二）热电偶传感器 2学时1.掌握热电偶测温原理。
2.了解热电偶材料及热电偶结构。
3．了解热电偶测温计参考端温度补偿。
（三）金属热电阻传感器1．掌握热电阻的温度特性。
2．了解热电阻传感器的结构。
（四）半导体热敏电阻1．了解热敏电阻温度测量的非线性的修正。
2.掌握热敏电阻的特性。
第三章压力及力检测16学时教学要求：掌握电容式传感器基本工作原理、压电式传感器原理、变气隙式传感器的工作原理及等效电路、电涡流式传感器测量原理及应用。
自动化技术与仪表--检测仪表 ppt课件
p2 pA ,
p1 pA gh
液位零面
因此，差压变送器正负压室的压力差为
差压传感器测量液 位原理图
p p1 p2 gh
液位测量问题就转化为差压测量问题了。
15
3.量程迁移与零点迁移
(1)无迁移:取压点与液位零面在同一水平面
pA p2
h ρ p1
+-
液位零面
差压传感器测量液 位原理图
法兰式差压变送器测量液位示意图 1—法兰式测量头；2—毛细管；3—变送器
13
3. 量程迁移和零点迁移 • 零点迁移 • 量程迁移
14
3.量程迁移与零点迁移
(1)无迁移:取压点与液位零面在同一水平面
pA p2
h ρ p1
+-
设被测介质的密度为ρ，容器顶部气 相压力为pA，pB是液位零面的压力， p1 、p2是取压口的压力，根据静力学原 理可得
7
3.4.2 静压式液位计
1.检测原理 – 容器中某点的静压力和容器内物位的高度有关：
pB p A gH p pB p A gH
ρ为介质密度，H为液柱高度
A
B
8
– 若液体上方的自由空间为大气压力p0,则根据静 力学原理，有 p B p0 p H pB p0 Hg g g
– 因此要知道液位，需要测出压力容器下部某些 与上部自由空间之间的压力差(或压力)。为此 要用差压(或压力)传感器。
A
B
9
静压式液位变送器 静压式液位计
10
2.实现方法ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
测量开口容器液位高度的三种压力式液位计。
(a)压力表式液位计 (b)法兰式液位变送器 (c)吹气式液位计 （单法兰式液位变送器）
自动检测技术课程设计
自动检测技术课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握自动检测技术的基本概念，理解其工作原理及分类。
2. 使学生了解自动检测技术在工业、医疗、环保等领域的应用。
3. 引导学生掌握自动检测设备的安装、调试与维护方法。
技能目标：1. 培养学生运用自动检测技术解决实际问题的能力。
2. 提高学生进行自动检测设备操作、调试和故障排除的技能。
3. 培养学生运用相关软件对检测数据进行处理、分析的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生热爱科学，关注自动化技术发展的情感态度。
2. 增强学生的团队合作意识，提高沟通协调能力。
3. 培养学生严谨、求实的科学态度，注重实践与创新。
课程性质：本课程为理论与实践相结合的课程，旨在培养学生的实际操作能力和解决实际问题的能力。
学生特点：学生具备一定的物理、数学基础知识，对自动化技术有一定了解，但缺乏实际操作经验。
教学要求：教师应注重理论与实践相结合，充分调动学生的积极性，引导学生主动参与教学活动，培养其创新精神和实践能力。
通过课程学习，使学生达到课程目标所要求的知识、技能和情感态度价值观方面的具体学习成果。
二、教学内容1. 自动检测技术基本概念：包括传感器、执行器、控制器等组成部分，及其在自动检测系统中的作用。
相关教材章节：第一章 自动检测技术概述2. 自动检测技术分类及原理：介绍各类传感器的工作原理，如电阻式、电容式、电感式、光电式等。
相关教材章节：第二章 传感器原理与应用3. 自动检测技术在各领域的应用：分析工业、医疗、环保等领域中的应用案例。
相关教材章节：第三章 自动检测技术的应用4. 自动检测设备安装与调试：讲解设备安装、接线、调试的基本方法及注意事项。
相关教材章节：第四章 自动检测设备的安装与调试5. 自动检测设备维护与故障排除：介绍设备维护保养方法，分析常见故障及其排除方法。
相关教材章节：第五章 自动检测设备的维护与故障排除6. 检测数据处理与分析：教授使用相关软件处理检测数据，进行数据分析和图形展示。
检测技术及仪表
1999 年 5 月 1 日起，国内正式实施国家计量技术规范 JJF1059-1999《测量不确定度评 定与表示》代替旧规范 JJF1027-1991《测量误差及数据处理》中的有关误差部分内容，与 国际惯例接轨。
1） 测量不确定度含义：表示测量结果正确与否的可疑程度，是给定条件下测量结 果的分散性描述，表明了随机效应和系统效应对测量结果所造成影响的大小。
工业测量：对测量结果只需考虑误差的最大可能性。（技术测量）
2
实验室测量：对取得的测量结果要估计器误差，并评定其不确定度（精密测量）。 测量方法的不同：
直接测量：单位与被测量直接比较即可获得比值。 间接测量：通过测量值的函数运算后才能获得被测量。（如电阻率）。 接触测量：测量工具直接接触被测对象，感受其变化后得出测量结果。 非接触测量：测量工具无需直接接触被测对象，就能感受其变化得出测量结果。 能量变换型：将被测参数的能量转换成另一种易测量的能量类型。（电、光等） 能量控制型：被测参数的变化使其它参数发生变化，从而控制外部能量。 偏位法测量：被测参数使测量装置的参数产生偏差，以此进行刻度；（开环） 平衡法测量：上述偏差用已知参数进行平衡，偏差为零时由已知量刻度被测量； 微差法测量：综合上两种方法的优点。 被测参数时变状态不同： 静态测量：被测量在测量过程中无需考虑时间因素。 动态测量：测量过程中，被测量处于时变状态中。 测量条件的不同： 等精度测量：在相同条件下进行测量，数据无论偏差大小，具有相同的可信度 不等精度测量：在不同的条件下测量的数据。
4
1.5.2 仪表的性能指标：
1）用户关心的内容 计量性能 可靠性（抗干扰能力、防护能力） 防爆性能 能耗 使用方便性 价格
2）用户的选表原则 满足计量指标、使用安全可靠、维护量小、投资少；反对盲目追求高、精、尖。
自动检测技术课程标准
《自动检测技术》课程标准1．前言（1）本课程在相关专业中的定位《自动检测技术》作为电气自动化技术专业的专业基础课程，在本专业的职业能力培养中所起着承前启后的桥梁作用，它既是前期理论课的延续，又是学习其他专业课的前提。
本课程主要培养学生选择、应用、调试和维护各类传感器的能力，组成各种检测系统的能力和对自动检测系统的分析、调试能力，这些能力是构成本专业职业技术领域共性职业能力的重要部分。
本课程的前期课程主要有《电气技术基础》、《电子CAD》、《高等数学》等，平行的专业课程主要有《单片机与嵌入式系统》等，后续的专业课程主要有《电控与PLC应用技术 II》、《过程测量与仪表》、《计算机控制系统》等。
（2）本课程的基本教学理念①突出学生主体，注重学生的能力培养《自动检测技术》面向电气自动化技术专业全体学生，注重自动检测技术的基本理论、基本方法和基本技能的学习及素质教育，激发学生的学习兴趣，在启发、提示下使其自主地、全面地理解自动检测技术的基本理论和基本方法，提高学生的思维能力和实际软件开发能力，增强他们理论联系实际的能力，培养学生的创新精神，使学生养成善于观察、独立分析和解决问题的习惯；以提高技能、磨砺意志、活跃思维和扩展视野为基本目标。
本课程在目标设定、教学过程、课程评价和教学资源的开发等方面都突出以学生为主体的思想，注重学生实际操作能力与应用能力的培养。
课程实施应成为学生在教师指导下构建知识、提高技能、活跃思维、展现个性和拓宽视野的过程。
②尊重个体差异，注重过程评价，促进学生发展本课程在教学过程中，倡导自主学习，启发学生对设定状况积极思考、分析，鼓励多元思维方式并将其表达出来，尊重个体差异。
建立能激励学生学习兴趣和自主学习能力发展的评价体系。
该体系由形成性评价和终结性评价构成。
在教学过程中应以形成性评价为主，注重培养和激发学生的学习积极性和自信心。
终结性评价应注重检测学生的知识应用能力。
评价要有利于促进学生的知识应用能力和健康人格的发展。
《自动检测技术》课程教学大纲
《自动检测技术》课程教学大纲课程代码：060132013课程英文名称：Automatic Measurement Technology课程总学时：32 讲课：32 实验：0 上机：0适用专业：自动化大纲编写（修订）时间：2017.11一、大纲使用说明（一）课程的地位及教学目标本课程是自动化专业的选修课。
自动检测技术是工业自动化生产技术工作中不可缺少的重要环节，学生通过本大纲所规定的全部教学内容的学习，可以获得误差理论、传感器、自动检测工程应用中主要参数的检测技术等方面的基本知识和基本技能,为学生毕业后进一步从事自动化专业工作打下必要的基础。
（二）知识、能力及技能方面的基本要求1.基本知识：要求学生掌握自动检测系统的构成和基本特性,各类传感器的基本结构和工作原理,了解流程工业中参数检测的最新技术。
2.基本能力：通过本课程的教学，要培养和提高学生的自学能力,对所学知识进行整理、概括、消化吸收的能力，以及围绕课堂教学内容，阅读参考书籍和资料，自我扩充知识领域的能力。
其次，要培养学生提高分析能力（主要是对测试系统的测量误差分析能力的培养）。
最后，要具备联想与类比的设计能力以建立创新思维的体系。
3.基本技能:通过学习使学生具备常用传感器的测量和使用技能，学会在系统中合理的使用传感器。
（三）实施说明1．教学方法：课堂讲授中要重点对基本概念、基本方法和解题思路的讲解；采用启发式教学，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；引导和鼓励学生通过实践和自学获取知识，培养学生的自学能力；增加讨论课，调动学生学习的主观能动性；注意培养学生提高利用标准、规范及手册等技术资料的能力。
讲课要联系实际并注重培养学生的创新能力。
2．教学手段：本课程属于专业基础课，在教学中采用电子教案、CAI课件及多媒体教学系统等先进教学手段，以确保在有限的学时内，全面、高质量地完成课程教学任务。
（四）对先修课的要求本课程的教学必须在完成先修课程之后进行。
自动检测技术及仪表控制系统.pptx
其中：V为体积总量；M为质量总量；t为测量时间。
☎质量流量是表示流量的最好方法，因为其它两种可由它求出。
2020/6/30
4
二、流量检测方法及流量计分类
1.流量检测方法及流量计分类
流量检测方法：可归为体积流量检测和质量流量检测 ➢流量计：测量流量的仪表称为流量计。流量计通常由 一次装置和二次仪表组成，一次装置产生一个与流量 有确定关系的信号，亦称流量传感器，二次仪表则给 出相应的流量值大小。见表6－1。 ➢总量计：测量流体总量的仪表称为计量表或总量计。
以，压力损失大小是流量计选型的一个重要指标。
2020/6/30
7
6.2 体积流量检测方法
——容积式流量计、差压式流量计、速度式流量计
一、容积(volumn)式流量计
原理：使被测流体充满具有一定容积的空间，然后把这
部分流体从口排出，利用运动元件的往复次数或转速与流体的 连续排出量成比例对被测流体进行连续的检测，故叫做容积式 流量计。用来测量液体和气体的体积流量，主要用于测量累积 流量。
1.容积式流量计的测量机构与流量公式 组成：由测量室、运动部件、传动和显示部件构成。它的
测量主体为具有固定标准容积的测量室，测量室由流量计内部的运动部件 与壳体构成。在流体进、出口压力差的作用下，运动部件不断地将充满在
测量室中的流体从入口排向出口。
2020/6/30
8
流量方程式： Q=nV
其中：V——测量室的固定容积， n——某一时间间隔内经过流量计排出流体的固定容积
分类 ➢按测量单位分为质量流量计和体积流量计 ➢按测量原理分为容积式、速度式和压差式流量计 ➢按测量方法分为直接测量式和间接测量式
2020/6/30
5
自动化技术与仪表 第一章检测技术基础 第1.1-1.2节
43
1.检测技术基础
静态测量
44
1.检测技术基础
对缓慢变化的对象进行测量——
静态测量。
45
1.检测技术基础
动态测量
46
1.检测技术基础
便携式仪表
可以显示波 形的便携式 仪表
47
1.检测技术基础
• 按获得测量结果的方式分类 1.零位式测量（又称补偿式或平衡式） 2.偏差式测量 3.微差式测量 （这三种测量方法在1.3节详述）
过传感器进行检测。 24
1.检测技术基础
阿波罗10号飞船就使用了数千个传感器对 3295个测量参数进行监测。
25
1.检测技术基础
常娥一号
26
1.检测技术基础
神州6号成功发射
27
1.检测技术基础
在兵器领域中，使用了诸如机械式、压电、电容、电磁、 光纤、红外、激光、生物、微波等等传感器，以实现对周 围环境的监测与目标定位信息的收集，从而更好的解决了 安全、可靠的防卫能力。
31
1.检测技术基础
远望号舰艇
32
1.检测技术基础
1.1 检测技术的基本概念
教学内容与要求
• 掌握检测的基本概念、常见的检测分类方 法；
33
1.检测技术基础
第一节 检测技术的基本概念
一、检测：
门捷列也夫：检测是认识自然界的主要手段 西门子：检测就是去认识 从信息论角度：检测就是信息获取
举例：用电压表测量电源电压是否正常、用 温度计测量一个病人的体温是多少。 34
62
1.检测技术基础
2. 输入―输出特性
– 灵敏度 – 分辨率（分辨力）和閾值（死区、不灵敏区、 灵敏限、失灵区） – 回差 – 线性度 – 漂移（补充）
检测技术与自动化仪表课件-现代检测系统
➢ 一、現代檢測系統的基本結構
人机 交换 设备
被测 对象
传感 器
信息 转换 单元
处理与控 制单元
传输 通信 单元
执行 设备
上位处理 机或其他
单元
*
13.2 電腦檢測系統基本構成
一、現代檢測系統的基本結構 ➢ 檢測系統的基本形式
参量1
参量2 …… 参量n
传感 器1
传感 器2
…… 传感 器n
信号 处理
*
13.1 檢測系統設計基礎
➢ （4)回應時間
➢ 檢測系統的回應特性與感測器的阻尼情況有關。阻尼 表徵能量消耗特性，它與固有頻率一起決定了頻率回 應的上限和檢測系統的瞬態回應特性。用回應時間、 上升時間和時間常數表示出有阻尼檢測系統對所測物 理量的階躍變化的回應特性。回應時間，輸出上升到 終值的95％(或98％)所需的時間
*
13.1 檢測系統設計基礎
➢ 靈敏度為：
*
13.1 檢測系統設計基礎
➢ （3）線性度
➢ 也稱為非線性度。反映測量系統實際輸出、輸人關係曲線 與據此擬合的理想直線的偏離程度。
➢ （4）遲滯
➢ 遲滯又稱滯環，它說明檢測系統的正向(輸入量增大)和反 向(輸入量減少)輸入時輸出特性的不一致程度。
*
13.1 檢測系統設計基礎
*
13.3 匯流排技術
二、現場匯流排的通信協議模型
*
13.3 匯流排技術
二、現場匯流排的通信協議模型
➢ 匯流排模型可以分為以下幾種： ➢ Profibus現場匯流排模型； ➢ CAN現場匯流排模型； ➢ LonWorks現場匯流排模型； ➢ 基金會現場匯流排模型。
*
13.3 匯流排技術
《自动检测技术与仪表控制系统》第10章 现代检测技术及智能仪表
10.2.1 智能仪表的特点及定义
➢ 特点：
(1)智能仪表有了在线性和过程性； (2)智能仪表有可编程性； (3)智能仪表具有可记忆特性； (4)智能仪表有计算功能； (5)智能仪表有数据处理功能； (6)智能仪表有自校正、自诊断、自学习及多种控制 功能。
10.2.2智能仪表的分类
➢ 1．按功能用途分类
• 美国霍尼韦尔公司推出的ST-3000系列传感器是将 差压、静压和温度三种传感器集成在一块半导体基 片上，可以同时测量差压、静压和温度这三个参数 ，并具有压力校准和温度补偿功能。
图10-11 ST-3000 系列智能式压力传感器原理框图
➢ 谢谢
10.1.2.2 软测量技术分类
➢ 1. 基于传统方法的软测量模型
➢ 基于工艺机理的软测量模型 ➢ 基于状态估计的软测量模型
➢ 2. 基于回归分析的软测量模型
➢ 多元线性回归。 ➢ 主元回归。 ➢ 偏最小二乘回归。
➢ 3. 基于智能方法的软测量模型
➢ 基于模糊数学的软测量模型 ➢ 基于模式识别的软测量模型 ➢ 基于人工神经网络的软测量模型 ➢ 基于统计学习的软测量模型
10.1.4 虚拟仪器技术简介
➢ 虚拟仪器以计算机为核心，充分利用计算机系统的软 件和硬件资源，使计算机在仪器中不但能像在传统程 控化仪器中那样完成过程控制、数据运算和处理工作 ，而且可以用图形软件去代替传统仪器的部分硬件功 能，产生出激励信号或实现所需要的各种测试功能。 从这个意义上说，虚拟仪器的一个显著特点就是仪器 功能的软件化，也就是说，软件就是仪器。
10.1.3 多传感器融合技术简介
➢ 多传感器数据融合是一种针对单一传感器或多传感 器数据或信息的处理技术。它通过数据关联、相关 和组合等方式以获得对被测环境或对象的更加精确 的定位、身份识别及对当前态势和威胁的全面而及 时的评估。