纯技术文章－传感器1-2

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第一章 检测概述 检测(Detection)，是利用各种物理效应，将物质世界的有关信息通过检查与测量的方法赋予定性或定量结果的过程。能够自动地完成整个检测处理过程的技术称为自动检测与转换技术。 在信息社会的一切活动领域中，从日常生活、生产活动到科学实验，时时处处都离不开检测。现代化的检测手段在很大程度上决定了生产、科学技术的发展水平，而科学技术的发展又为检测技术提供了新的理论基础和制造工艺，同时也对检测技术提出了更高的要求。 一、检测技术在国民经济中的地位和作用 检测技术是现代科技领域中一门很有发展前途的技术，它在国民经济中起着极其重要的作用。 在机械制造工业中，通过对机床的许多静态、动态参数如工件的加工精度、切削速度、床身振动等进行在线测量，从而控制加工质量；在化工、电力等行业中，如果不随时对生产工艺过程中的温度、压力、流量等参数进行自动检测，生产过程就无法控制甚至产生危险；在交通领域，一辆现代化汽车装备的传感器就多达数十种，用以检测车速、方位、转矩、振动、油压、油量、温度等；在国防科研中，检测技术用得更多，许多尖端的检测技术都是因国防工业需要而发展起来的。例如，研究飞机的强度，就要在机身、机翼上贴上几百片应变片并进行动态测量；在导弹、卫星的研制中，检测技术就更为重要，必须对它们的每个构件进行强度和动态特性的测试。近年来，随着家电工业的兴起，检测技术也进入了人们的日常生活中，比如，自动测量并调节房间的温度、湿度等。 近20年来，自动控制理论、计算机技术迅速发展，已应用到生产和生活的各个领域。但是，由于作为“感觉器官”的传感器技术没有与计算机技术协调发展，出现了信息处理功能发达，检测功能不足的局面，直接影响了计算机技术的推广应用。目前这个问题已得到世界各国的高度重视，检测技术在国民经济中的地位也日益提高。 二、工业检测技术的内容 工业检测涉及的内容较广泛，常见的检测量如下表：被测量类型被测量热工量温度、热量、比热容、热分布、压力(压强)、压差、真空度、流量、流速、容量、物位、液位，界面机械量直线位移、角位移、速度、加速度、转速、压力、应变、力矩、振动、噪声、质量(重量)几何量长度、厚度、角度、直径、间距、形状、平行度、偏心度、粗糙度、硬度、材料缺陷物性和成分量气体、液体、固体的化学成分、浓度、粘度、湿度、密度、酸碱度、浊度、透明度、颜色状态量工作机械的运动状态(启停等)、生产设备的异常状态(超温、过载、泄漏、变形、磨损、堵塞、断裂等)电工量电压、电流、功率、电阻、阻抗、频率、脉宽、相位、波形、频谱、磁场强度、电场强度、材料的磁性 显然，在实际工业生产中，需要检测的量远不止以上所举的项目，而且随着自动化、现代化的需要，工业生产将对检测技术提出越来越多的新的要求，本章只打算向读者介绍基本的非电量的检测技术。 三、自动检测系统的组成 目前，非电量的检测多采用电测法，即首先将各种非电量转变为电量，然后经过一系列的处理，将非电量参数显示出来，其原理框图见图。 传感器(Transducer)在本教材中是指一个能把被测的非电量变换成电量的器件。信号处理电路的作用是把传感器输出的电量变成具有一定功率的电压或电流信号，以推动后级的显示电路、数据处理电路及执行机构。 目前常用的显示器有四类：模拟显示、数字显示、图象显示及记录仪。模拟显示是利用指针对标尺的相对位置来表示读数的，常见的有毫伏表、微安表等。数字显示目前多采用LED发光数码管或液晶等以数字的形式来显示读数。图象显示是用CRT屏幕显示读数或被测参数的变化曲线，有时还可用图表形式、彩色模拟图形式来反映整个生产线上的多组数据。记录仪主要用来记录被测量的动态变化过程，常用的记录仪有笔式记录仪、光线示波器、磁带记录仪、快速打字机等。 数据处理装置用来对测试所得的实验结果进行处理、运算、分析，对动态测试结果作频谱分析、幅值谱分析、能量谱分析等，完成以上工作必须采用计算机技术。 许多检测系统还能输出与被测量对应的电流或电压信号去驱动某些执行机构，为自动控制系统提供控制信号。 四、检测技术的发展趋势 近年来，随着半导体、计算机技术的发展，新型、具有特殊功能的传感器不断涌现出来，检测装置也向小型化、固体化及智能化方向变革，应用领域也越加宽广，上至茫茫太空，下至海底、井下，大至工业生产系统，小至家用电器、个人用品，我们都可发现检测技术的广泛应用。当前，检测技术的进展主要表现在以下几个方面： 1)不断提高检测系统的测量精度、量程范围、延长使用寿命、提高可靠性等。随着科学技术的不断发展，对检测系统测量精度的要求也相应地在提高。近年来人们研制了许多高精度的测量仪器以满足各种需要。用直线光栅测量直线位移时，测量范围可达二、三十

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