第1章 传感与检测技术绪论

第一章 绪论

绪论1.1 传感器与检测技术的地位与作用1.2 检测系统的组成 1.3 传感器与检测系统的分类 1.4 传感器与检测技术的发展趋势

1.1 传感器与检测技术的地位与作用1.1.1 传感器的定义传感器是能以一定精确度把某种被测量(主要为 各种非电的物理量、化学量、生物量等)按一定规律 转换为(便于人们应用、处理)另一参量(通常为电 参量)的器件或测量装置。 传感器通常由敏感器件和转换器件组合而成。敏 感器件是指传感器中直接感受被测量的部分，转换器 件通常是指将敏感器件在传感器内部输出转换为便于 人们应用、处理外部输出(通常为电参量)信号的部 分。

1.1 传感器与检测技术的地位与作用1.1.2 检测的概念 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。

检测与计量的不同“计量”:指用精度等级更高的标准量具、 器具或标准仪器，对被测样品、样机进行考 核性质的测量。特点：非实时、离线、标定。 “检测” :指在生产、实验等现场，利用 某种合适的检测仪器或综合测试系统对被测 对象进行在线、连续的测量。

1.1 传感器与检测技术的地位与作用1.1.3 传感器与检测技术的地位与作用 检测技术是自动化和信息化的基础与前提。 新型武器和装备的研制与测试

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

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 先进医疗检测仪

成分量检测， 可测试项目为生化、 离子检测、微免疫、 肿瘤标志物、毒品 检测、同工酶测定、 脂类、糖尿病诊断 等。

1.1 传感器与检测技术的地位与作用 生活中化学成分的检测

利用化学反应机理检测成分，上图为 酒精检测仪，右图为空气质量检测仪。

1.1 传感器与检测技术的地位与作用 防火防盗和家用电器安全检测

左图为漏电报警器，上图 为烟雾报警器。

绪论

1.1 传感器与检测技术的地位与作用 1.2 检测系统的组成 1.3 传感器与检测系统的分类 1.4 传感器与检测技术的发展趋势

1.2 检测系统的组成

1.2 检测系统的组成由图可知： 首先通常由各种传感器将非

电被测物理或 化学成分参量转换成电参量信号，然后经信号 调理(包括：信号转换、信号检波、信号滤波、 信号放大等)、数据采集、信号处理后，进行 显示、输出；加上系统所需的交、直流稳压电 源和必要的输入设备，便构成了一个完整的现 代检测(仪器)系统 。

1.2 检测系统的组成1. 传感器 传感器性能要求： 准确性 传感器的输出与输入关系必须是严格的 单值函数关系，最好是线性关系 ； 稳定性 传感器的输入、输出的单值函数关系最 好不随时间和温度而变化 ； 灵敏度 要求被测参量较小的变化就可使传感器 获得较大的输出信号； 其他 如耐腐蚀性、功耗、输出信号形式、体积、 售价等。

1.2 检测系统的组成

温度传感器

电磁流量计

红外线传感器

1.2 检测系统的组成2. 信号调理 信号调理在检测系统中的作用是对传感器 输出的微弱信号进行检波、转换、滤波、放大 等，以方便检测系统后续处理或显示。对信号 调理电路的一般要求是： 能准确转换、稳定放大、可靠地传输信号； 信噪比高，抗干扰性能要好。

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 数据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，同时把数据及时传递给微处理器或自动存 储。性能指标如下： 输入模拟电压信号范围 单位V; 转换速度 单位次/秒； 分辨率 以模拟信号输入为满度时的转换值的倒 数来表征； 转换误差 实际转换数值与理想A/D转换器理论转 换值之差。

1.2 检测系统的组成

各类数据采集卡

1.2 检测系统的组成

4. 信号处理 现代检测仪表、检测系统中的信号处理模 块通常以各种型号的嵌入式微控制器、专用高 速数据处理器(DSP)或为核心来直接采用工 业控制计算机构建。

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