检测与转换技术基础(讲稿)李江全石河子大学机电学院电气工程教研室
检测与转换技术基础 (讲 稿) 李江全 石河子大学机电学院电气工程教研室
目录一、检测与转换技术概述1、检测技术的含义2、检测与转换技术在国民经济中的地位和作用3、现代信息技术4、检测技术的应用5、检测系统中常见信号类型6、信号的传递形式7、工业生产过程检测的目的8、检测与转换技术的发展方向二、课程教学的几点说明1、本课程研究的内容及性质2、教学目的3、教学内容4、教学基本要求5、教学手段与教学方法6、几点说明7、测试内容与方式
目 录 一、检测与转换技术概述 1、检测技术的含义 2、检测与转换技术在国民经济中的地位和作用 3、现代信息技术 4、检测技术的应用 5、检测系统中常见信号类型 6、信号的传递形式 7、工业生产过程检测的目的 8、检测与转换技术的发展方向 二、课程教学的几点说明 1、本课程研究的内容及性质 2、教学目的 3、教学内容 4、教学基本要求 5、教学手段与教学方法 6、几点说明 7、测试内容与方式
一、检测与转换技术概述1、检测技术的含义检测技术比测量定义有更加广泛的含义，它是指下述的全面过程：按照被测量的特点，选用合适的检测装置与实验方法，通过测量和数据处理及误差分析，准确得到被测量的数值，并为进一步提高测量精度，改进实验方法及测量装置性能提供可靠的依据。检测是利用传感器把被测信息检取出来，并转换成测量仪表或仪器所能接受的信号，再进行测量以确定量值的过程；或转换成执行器所能接受的信号，实现对被测物理量的控制。在特定情况下，检测信号可由模拟被测物理量的信号发生装置产生。2、检测与转换技术在国民经济中的地位和作用人类步入信息社会的今天，人们对信息的提取、处理、传输以及综合等要求愈加迫切。作为信息提取的功能器件一一仪表及传感器与人类的关系愈来愈密切。例如，用电压表对电压进行监视，用一氧化碳气敏传感器对煤气溢出进行监视等等。采用自动测试系统实时测量及分析产品性能，采用自动控制系统对产品加工过程实时控制，是提高产品质量的现代方法。近年来，由于计算机技术的迅猛发展，促使控制系统的功能不断完善：仪器仪表的智能化不断增强。这就对作为“感觉器官”的检测技术提出了更高的要求。如果感觉器官失灵，再聪明的大脑也无济于事。没有检测，即没有信息，也就无法控制。因此检测技术对于计算机技术的推广应用以及自动控制技术的发展具有重要意义。目前，检测与转换技术已成为一些发达国家最重要的热门技术之一，其主要原因是它可以给人们带来巨大的经济效益和社会效益。可以说，一个国家的现代化水平是用自动化水平来衡量的，而自动化水平是用仪表及传感器的种类和数量多少来衡量的。由此看来，检测与转换技术在国民经济中占有极其重要的地位和作用
一、检测与转换技术概述 1、检测技术的含义 检测技术比测量定义有更加广泛的含义，它是指下述的全面过程：按照被测 量的特点，选用合适的检测装置与实验方法，通过测量和数据处理及误差分析， 准确得到被测量的数值，并为进一步提高测量精度，改进实验方法及测量装置性 能提供可靠的依据。 检测是利用传感器把被测信息检取出来，并转换成测量仪表或仪器所能接受 的信号，再进行测量以确定量值的过程；或转换成执行器所能接受的信号，实现 对被测物理量的控制。 在特定情况下，检测信号可由模拟被测物理量的信号发生装置产生。 2、检测与转换技术在国民经济中的地位和作用 人类步入信息社会的今天，人们对信息的提取、处理、传输以及综合等要求 愈加迫切。作为信息提取的功能器件——仪表及传感器与人类的关系愈来愈密 切。例如，用电压表对电压进行监视，用一氧化碳气敏传感器对煤气溢出进行监 视等等。 采用自动测试系统实时测量及分析产品性能，采用自动控制系统对产品加工 过程实时控制，是提高产品质量的现代方法。 近年来，由于计算机技术的迅猛发展，促使控制系统的功能不断完善：仪器 仪表的智能化不断增强。这就对作为“感觉器官”的检测技术提出了更高的要求。 如果感觉器官失灵，再聪明的大脑也无济于事。没有检测，即没有信息，也就无 法控制。因此检测技术对于计算机技术的推广应用以及自动控制技术的发展具有 重要意义。 目前，检测与转换技术已成为一些发达国家最重要的热门技术之一，其主要 原因是它可以给人们带来巨大的经济效益和社会效益。可以说，一个国家的现代 化水平是用自动化水平来衡量的，而自动化水平是用仪表及传感器的种类和数量 多少来衡量的。由此看来，检测与转换技术在国民经济中占有极其重要的地位和 作用
3、现代信息技术1）信息技术的地位当前，世界上正面临着一场新的技术革命，这场革命的主要基础就是信息技术。信息技术的发展给人类社会和国民经济的各个部门及各个领域带来了巨大的、广泛的、深刻的变化，并且正在改变着传统工业的生产方式，带动着传统产业和其他新兴产业的更新和变革，是当今人类社会发展的强大动力。当前，传感技术（信息的采集技术）、通信技术（信息的传输技术）和计算机应用技术（信息的处理技术）可以说是现代电子信息技术信息技术的三大支柱其中，计算机和通信技术发展相当迅速，而传感技术发展有些滞后，因此，我国和世界各国都视传感技术为现代电子信息技术的关键技术之一。所谓信息的采集是指从自然界中、生产过程中或科学实验中获取人们需要的信息。信息的采集是通过检测技术实现的，因此检测技术实质上也就是信息采集技术。显而易见，在现代信息技术的三大环节中，“采集”是首要的基础的一环，没有“采集”到的信息，通信“传输”就是“无源之水”，计算机“处理”更是“无米之炊”。2）信息的性质由信息的定义，可以概括出信息具有以下一些重要的性质（1）信息来源于物质运动，又不等同于物质：(2)信息与能量息息相关，又互相异质，获得信息需要能量；控制能量又需要信息；3)信息可以识别，可以通过人的感官直接识别，也可以通过各种探测器间接识别：4)信息可以转换，可以从一种形态转换成另一种形态，如语言、文字、图像，图表等信号形式，可以转换成计算机代码及广播、电视等电信号，而电信号和代码又可以转换成语言、文字、图像等；（5）信息可以存储，人用脑神经细胞存储信息（称作记忆）：计算机用内存储器和外存储器存储信息：录音机；录像机用磁带存储信息等；（6)信息可以传输，人与人之间的信息传输依靠语言，表情、动作，社会信息的传输借助报纸、杂志、广播，工程中的信息则可以借助机械、光，声，电等传
3、现代信息技术 1）信息技术的地位 当前，世界上正面临着一场新的技术革命，这场革命的主要基础就是信息技 术。信息技术的发展给人类社会和国民经济的各个部门及各个领域带来了巨大 的、广泛的、深刻的变化，并且正在改变着传统工业的生产方式，带动着传统产 业和其他新兴产业的更新和变革，是当今人类社会发展的强大动力。 当前，传感技术（信息的采集技术）、通信技术（信息的传输技术）和计算 机应用技术（信息的处理技术）可以说是现代电子信息技术信息技术的三大支柱， 其中，计算机和通信技术发展相当迅速，而传感技术发展有些滞后，因此，我国 和世界各国都视传感技术为现代电子信息技术的关键技术之一。 所谓信息的采集是指从自然界中、生产过程中或科学实验中获取人们需要的 信息。信息的采集是通过检测技术实现的，因此检测技术实质上也就是信息采集 技术。显而易见，在现代信息技术的三大环节中， “采集”是首要的基础的一 环，没有“采集”到的信息，通信“传输”就是“无源之水”，计算机“处理” 更是“无米之炊”。 2）信息的性质 由信息的定义，可以概括出信息具有以下一些重要的性质： (1)信息来源于物质运动，又不等同于物质； (2)信息与能量息息相关，又互相异质，获得信息需要能量；控制能量又需要 信息； (3)信息可以识别，可以通过人的感官直接识别，也可以通过各种探测器间接 识别； (4)信息可以转换，可以从一种形态转换成另一种形态，如语言、文字、图像， 图表等信号形式，可以转换成计算机代码及广播、电视等电信号，而电信号和代 码又可以转换成语言、文字、图像等； (5)信息可以存储，人用脑神经细胞存储信息(称作记忆)；计算机用内存储器 和外存储器存储信息：录音机；录像机用磁带存储信息等； (6)信息可以传输，人与人之间的信息传输依靠语言，表情、动作，社会信息 的传输借助报纸、杂志、广播，工程中的信息则可以借助机械、光，声，电等传
输。一般说来，信息是比较抽象的。虽然它很抽象，却可以被观察者（包括人、生物以及人造的仪器设备）所感知、检测，提取，识别、存储、传输、显示、分析、处理和利用：且为众多的观察者所共享，它是决策的依据，控制的基础和管理的保证。信号中虽然携带着信息，但是信号并非就是信息：信号中既包含着我们所需要的信息，也常常含有大量不感兴趣的信息，后者统称为于扰。所以信号可分为“有用”信号和“于扰”信号。但这是相对的，在某种场合中，我们认为是于扰的信号，在另外一种场合却可能是有用的信号：例如齿轮噪声，对工作环境是一种“污染”，但是齿轮噪声是齿轮副传动缺陷的一种表现，因此可以用来评价齿轮副的运行并用作故障诊断：对故障诊断来说，就是有用信号：从复杂的信号中提取出有用信息，这也是测试中非常重要的工作。3）信息系统的组成由信息提取、信息转换、信息处理、信息传输等部分组成。信息提取：是指用组成的测试系统，从自然界诸多的被检查与测量量（物理量、化学量、生物量与社会量）中提取出有用的信息（一般都是电信号）。信息转换：是将所提取的有用信息，根据下一单元的需要，在幅值，功率及精度等方面进行处理和转换。信息的显示：将转换后的信息在显示记录仪上显示出来，以供观测分析。信息处理：的任务，视输出环节的需要，将变换后的电信号进行数字运算、A/D变换等处理。信息处理是测试的真正目的，是指人们把已经获得到的信息进行加工、运算、分析或综合，以便进行预报，报警、检测、计量、保护、控制、调度和管理等，以期达到预防自然灾害、防正事故发生、提高劳动生产率、正确计量、改善产品质量、顺利进行科学实验、进行文明生产和科学管理等目的。信息反馈：将信息送回到被测对象，以改变被控信号的大小。信息传输：的任务是，在排除于扰的情况下经济地、准确无误地把信息进行传递
输。 一般说来，信息是比较抽象的。虽然它很抽象，却可以被观察者(包括人、 生物以及人造的仪器设备)所感知、检测，提取，识别、存储、传输、显示、分析、 处理和利用；且为众多的观察者所共享．它是决策的依据，控制的基础和管理的 保证。 信号中虽然携带着信息，但是信号并非就是信息．信号中既包含着我们所需 要的信息，也常常含有大量不感兴趣的信息，后者统称为干扰。所以信号可分为 “有用”信号和“干扰”信号。但这是相对的，在某种场合中，我们认为是干扰 的信号，在另外一种场合却可能是有用的信号．例如齿轮噪声，对工作环境是一 种“污染”．但是齿轮噪声是齿轮副传动缺陷的一种表现，因此可以用来评价齿 轮副的运行并用作故障诊断．对故障诊断来说，就是有用信号．从复杂的信号中 提取出有用信息，这也是测试中非常重要的工作。 3）信息系统的组成 由信息提取、信息转换、信息处理、信息传输等部分组成。 信息提取：是指用组成的测试系统，从自然界诸多的被检查与测量量(物理量、 化学量、生物量与社会量)中提取出有用的信息(一般都是电信号)。 信息转换：是将所提取的有用信息，根据下一单元的需要，在幅值，功率及 精度等方面进行处理和转换。 信息的显示：将转换后的信息在显示记录仪上显示出来，以供观测分析。 信息处理：的任务，视输出环节的需要，将变换后的电信号进行数字运算、 A／D 变换等处理。 信息处理是测试的真正目的，是指人们把已经获得到的信息进行加工、运算、 分析或综合，以便进行预报，报警、检测、计量、保护、控制、调度和管理等， 以期达到预防自然灾害、防止事故发生、提高劳动生产率、正确计量、改善产品 质量、顺利进行科学实验、进行文明生产和科学管理等目的。 信息反馈：将信息送回到被测对象，以改变被控信号的大小。 信息传输：的任务是，在排除干扰的情况下经济地、准确无误地把信息进行 传递