《自动检测技术及应用》教案1.docx

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《自动检测技术及应用》教案1

湖北水利水电职业技术学院

教师授课教案

课程名称：

自动检测技术2008年至2009年第1学期第1次课

班级：

07发电厂1、2编制日期：

2008年7月4日

教学单元（章节）：

绪论第一章检测技术的基本知识

目的要求：

1.了解检测及传感器的含义。

2.了解工业检测涉及的内容。

3.掌握检测系统的组成。

4.了解检测技术的作用和发展趋势。

知识要点：

自动检测系统的组成

技能要点：

教学步骤：

1.提出检测系统及传感器的概念。

2.分析检测系统的组成，传感器的分类。

3.总结非电量测量的特点及检测技术的发展方向。

教具及教学手段：

多媒体课堂教学结合黑板板书；讲述、举例、分析、提问。

作业布置情况：

课后习题1、2

课后分析与小结：

授课教师：

陈剑授课日期：

20年月日

教学内容

板书或旁注

一．检测技术的含义

检测包含检查和测量两方面，是将生产、科研、生活等方面的有

关信息通过选择合适的方法与装置进行分析或定量计算，以发现事物的规律性。

检测技术是以研究自动检测系统中的信息提取、信息转换及信息处理的理论和技术为主的内容的一门应用技术科学。

任务：

寻找与自然信息具有对应关系的各种表现形式的信号，以

及确定的定性、定量关系；从反映某一信息的多种信号中挑选出在所

处条件下最为合适的表现形式，及寻求最佳的采集、变换、处理、传

输、存储、显示的方法和相应的设备。

二．检测系统的组成

一个完整的检测系统或检测装置通常是由传感器、信息处理电路和显示记录装置等部分组成，分别完成信息获取、转换、显示和处理等功能。

如图0－1所示。

1．传感器

传感器是指一个能将被测的非电量变换成电量的器件，是连接被测对象和检测系统的接口。

按被测量的性质分：

机械量传感器，如位移传感器、力传感器、速度传感器、加速度传感器等；热工量传感器，如温度传感器、压力传感器、流量传感器；化学量传感器；生物量传感器等。

按输出量的性质分：

（1）参量型传感器

（2）发电型传感器

2．信息处理电路

信息处理电路的作用是把传感器输出的电量变成具有一定驱动和传输能力的信号（如电压、电流、频率等），以推动后级的显示电路、数据处理装置及执行机构。

3．显示记录装置

主要作用是使人们了解检测数值的大小或变化的过程。

目前常用的有模拟显示、数字显示、图像显示及记录仪等。

教学内容

板书或旁注

三．检测技术的作用及工业检测技术涉及的内容

主要优点：

1）能够连续、自动地对被测量进行测量和记录。

2）电子装置精度高、频率相应好，不仅能适用于静态测量，选用适当的传感器和记录装置还可以进行动态测量甚至瞬态测量。

3）电信号可以远距离传输，便于实现远距离测量和集中控制。

4）电子测量装置能方便地改变量程，因此测量的范范

广。

5）可以方便地与计算机相联，进行数据的自动运算、分析和处理。

四．检测技术的发展方向

（1）不断提高检测系统的测量精度、可靠性、稳定性、抗干扰性及使用寿命。

（2）发展小型化、集成化、多功能化、多维化、智能化和高性能、扩大量程范围的检测装置。

（3）应用新技术和新的物理效应，扩大检测领域的应用。

（4）网络化传感器及检测系统逐步发展。

湖北水利水电职业技术学院

教师授课教案

课程名称：

自动检测技术2008年至2009年第1学期第2次课

班级：

07发电厂1、2编制日期：

2008年7月4日

教学单元（章节）：

第一章检测技术的基本知识

1.1测量的基本概念1.2测量误差及其分类

目的要求：

1.理解常用测量方法的分类。

2.掌握测量误差及其分类。

知识要点：

1.直接测量与间接测量。

2.误差的表达方式及分类。

3.测量仪表的精确度与分辨率。

技能要点：

教学步骤：

1.根据测量的基本概念进一步提出不同的测量方法。

2.根据不同的划分标准对不同的测量方法进行分类。

3.分析测量仪表的精确度与分辨率。

教具及教学手段：

多媒体课堂教学结合黑板板书；讲述、举例、分析、提问。

作业布置情况：

课后习题3、4

课后分析与小结：

授课教师：

陈剑授课日期：

20年月日

教学内容

板书或旁注

1.1.1测量的基本概念

测量或检测是指人们用实验的方法，借助于一定的仪器或设备，

将被测量与同性质的单位标准量进行比较，并确定被测量对标准量的倍数，从而获得被测量的定量的信息。

测量的结果包括数值大小和测量单位两部分。

1.2.1测量方法

按测量手续分：

直接测量和间接测量。

按获得测量值的方式可以分：

偏差式测量、零位式测量和微差式测量。

根据传感器是否与被测对象直接接触：

接触式测量和非接触式测量。

根据被测对象的变化特点：

静态测量和动态测量。

具体将几种测量方法展开分析：

1．直接测量

2．间接测量

1．偏差式测量

2．零位式测量

3．微差式测量

教学内容

板书或旁注

1.2.2测量误差及分类

测量误差的主要来源可以概括为工具误差、环境误差、方法误差

和人员误差等。

1.2.3绝对误差与相对误差

（一）绝对误差

绝对误差是仪表的指示值与被测量的真值之间的差值，记做

（二）相对误差

相对误差是仪表指示值的绝对误差与被测量真值的比值，

常用百分数来表示，即

引用误差是绝对误差与仪表量程的比值。

通常也用百分数表示。

最大引用误差就是测量仪表整个量程中，可能出现的绝对误差最大值。

1.2.4系统误差与随机误差

（一）系统误差

在相同的条件下，多次重复测量同一量时，误差的大小和符号保

持不变，或按照一定的规律变化，这种误差称为系统误差。

（二）随机误差

在相同的条件下，多次测量同一量时，其误差的大小和符号以不

可预见的方式变化，这种误差称为随机误差。

分析正确度、精密度和精确度的区别与关系。

系统误差与随机误差的关系

（三）粗大误差

1.2.5静态误差与动态误差

1.2.6测量仪表的精确度与分辨率

湖北水利水电职业技术学院

教师授课教案

课程名称：

自动检测技术2008年至2009年第1学期第3次课

班级：

07发电厂1、2编制日期：

2008年7月4日

教学单元（章节）：

第一章检测技术的基本知识

1.3测量结果的数据分析及处理

目的要求：

1.掌握随机误差、系统误差的统计特征。

2.掌握粗大误差的判别准则。

3.理解测量结果的数据处理方法。

4.掌握静态误差的合成方法。

知识要点：

1.随机误差、系统误差的统计特征。

2.粗大误差的判别准则。

3.静态误差的合成方法。

技能要点：

教学步骤：

1.介绍随机误差统计特性。

2.弄清粗大误差的判别准则。

3.介绍测量结果数据处理方法及静态误差合成方法。

教具及教学手段：

多媒体课堂教学结合黑板板书；讲述、举例、分析、提问。

作业布置情况：

课后习题5、6、7

课后分析与小结：

授课教师：

陈剑授课日期：

20年月日

教学内容

板书或旁注

1.3.1测量结果的数据分析

1.3.1.1随机误差的统计特征

1.集中性

2.对称性

3.有界性

1.3.1.2系统误差的统计特征

1.3.1.3粗大误差的判别准则

通常才有3σ准则。

1.3.2测量结果的数据处理

1）将一系列等精度测量的读数按先后顺序列成表格。

2）求出测量列的算术平均值。

3）计算出各测量值的残余误差，并列入表中的每个测量数值旁。

4）检查的条件是否满足。

若不满足，需再计算。

5）在每个残余误差旁列出，然后求出均方根误差σ。

6）判别是否存在粗大误差，若有，应舍去此读数，然后从第二条重新计算。

7）在确定不存在粗大误差后，求出算术平均值的标准差。

8）写出最后的测量结果，并注明置信概率（99.7%）。

1.3.3测量系统静态误差合成

1.绝对值合成法

2.方均根合成法

湖北水利水电职业技术学院

教师授课教案

课程名称：

自动检测技术2008年至2009年第1学期第4次课

班级：

07发电厂1、2编制日期：

2008年7月4日

教学单元（章节）：

第一章检测技术的基本知识

1.4传感器及其基本特性1.5传感器中的敏感弹性元件

目的要求：

1.了解传感器的定义及组成。

2.理解传感器的分类及基本特性。

3.了解传感器中的弹性敏感元件。

知识要点：

1.传感器的分类及基本特性。

2.传感器中的弹性敏感元件。

技能要点：

教学步骤：

1.首先了解传感器的定义及组成。

2.分析传感器的基本特性。

教具及教学手段：

多媒体课堂教学黑板板书；讲述、举例、分析、提问。

作业布置情况：

课后习题8、9

课后分析与小结：

授课教师：

陈剑授课日期：

20年月日

教学内容

板书或旁注

1.4传感器及其基本特性

1.4.1传感器的定义及组成

传感器是一种以测量为目的，以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系，以便于处理和应用的某种物理量的测量装置。

含义：

1.传感器是一种测量装置，能完成检测任务；

2.它的输入量是某一被测量，可能是物理量，化学量等；

3.它的输出量是某种物理量，这种量可以是气、光、电量；

4.输出输入有对应关系，且应有一定的精确度。

组成：

1.敏感元件

2.转换元件

3.转换电路

1.4.2传感器的分类

1.4.3传感器的基本特性

1.4.3.1线性度

线性度是用实测的检测系统输入－输出特性曲线与拟和直线之间的最大偏差与满量程输出的百分比来表示的，也称线性误差。

1.4.3.2迟滞

迟滞特性表明检测系统在正向（输入量增大）和反向（输入量减小）行程期间，输入－输出特性曲线不一致的程度。

1.4.3.3重复性

重复性是指传感器在输入按同一方向作全量程连续多次变动时所得特性曲线不一致的程度。

教学内容

板书或旁注

1.4.3.4灵敏度与分辨率

灵敏度是指传感器或检测系统在稳态下输出量变化和引起变化的输入量变化的比值。

分辨率是指检测仪表能够精确检测出被测量的最小变化的能力。

在传感器输入零点附近的分辨率称为阀值。

1.4.3.5稳定性

稳定性包括稳定度和环境影响量两方面。

稳定度是指传感器在所有条件均不变情况下，能在规定的时间内维持其示值不变的能力。

环境影响量是指由于外界环境变化而引起的示值的变化量。

示值变化由两个因素组成：

零点漂移和灵敏度漂移。

1.5传感器中的弹性敏感元件

1.5.1弹性敏感元件的基本特性

1.5.1.1刚度

刚度是弹性敏感元件受外力作用下变形大小的量度，是弹性元件单位变形下所需要的力，一般用k表示。

1.5.1.2灵敏度

弹性敏感元件的灵敏度是单位力作用下弹性敏感元件产生的变形的大小。

通常用刚度的倒数表示，用s表示。

1.5.1.3弹性滞后

实际的弹性敏感元件在增加、去除负载的正、反行程中变形曲线是不重合的，此现象称为弹性滞后现象。

1.5.1.4弹性后效

当负载由一数值变化为另一数值时，弹性变形不会立即形成相应的变形，而是在一定的时间后逐渐完成变化的，此现象称为弹性后效。