现代检测技术
《现代检测技术》综述
前言:
随着现代科学技术的不断发展、社会的日益进步，现代化生产的规模越来越大，管理的形式和方式趋于多样性，管理也更加科学，人们对产品的产量和质量的要求也越来越高，这就导致常规的检测参数、检测手段、检测仪表难以满足现代生产和生活的需求。从一般的单参数测量到相关多参数的综合自动检测，从一般的参数的量值测量到参数的状态估计，从确定性的测量到模糊的判断等等，已成为当前检测领域中的发展趋势，正受到越来越广泛的关注，从而形成了各种新的检测技术和新的检测方法，这些技术和方法统称为现代检测技术。
检测的发展和现代检测技术：
检测是指在各类生产、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，而工业化的发展则对传统的检测提出了更高的要求，为了保证生产过过程能正常、高效、经济的运行，严格控制生产过程中某些重要的工艺参数（如温度、压力、流量等）进行严格的控制，基于这样的理念现代检测呼之欲出。
1 检测的发展：
检测技术是20世纪六十年代发展起来的一门具有广泛应运价值的交叉学科，发展过程经历了三个阶段。
(1)第一阶段是依靠人工为主。通过专家现场获取设备运行时的感观状态，感知异常的震动、噪声、温度等信息，凭经验确定可能存在何种故障或故障隐患。
(2)第二阶段是信号分析监测与诊断阶段。随着传感器技术、测量技术以及分析技术的发展，状态监测逐步发展为依靠传感器和测量仪器获取设备的工作参数(如频率、振幅、速度、加速度、温度等参数)，通过与正常工作状态下的参数进行对比，确定故障点或故障隐患点。
(3)第三阶段是现代化状态监测与故障诊断阶段。随着信号处理技术、软测量技术、计算机技术和网络技术的发展，状态监测与故障诊断技术也发展到计算机时代，数据采集工作站采集现场的各种传感器信号，通过计算机网络将数据发送到远程的监测与诊断工作站，利用各种信号处理技术和分析软件对设备状态进行监测。
2 现代检测
2.1现代检测技术
现代测试技术是一门交叉性学科，是自动化、电子信息工程、电气自动化、机电一体化等专业的专业基础课程。
尽管现代检测仪器和检测系统的种类、型号繁多，用途、性能千差万别，但它们的作用都是用于各种物理或化学成分等参量的检测，其组成单元按信号传输的流程来区分：通常由各种传感器（变送器）将非电被测物理或化学成分参量转化成电信号，然后经信号调理、数据采集、信号处理后显示并输出，由以上设备以及系统所需要的交、直流稳压电源盒必要的输入设备便组成了一个完整的检测系统，涉及内容主要包括传感器原理与技术、信号调理、数据采集、信号处理、
信号显示、信号输出、输入设备与稳压电源。
现代检测技术是指采用先进的传感技术、信息处理技术、建模与推理等技术实现用常规仪表、方法和手段无法直接获取的对待测参数的检测。
2.2 现代检测技术的特征
(1)从待测参数的性质看，现代检测技术主要用于非常见的参数的测量，对于这些参数的测量目前还没有合适的传感器对应，难以实现常规意义的“一一对应”的测量；另一种情况是待测参数虽已有传感器，但测量误差比较大，受各种因素的影响比较大，不能满足测量要求。
(2)从应用的领域(对象)看，现代检测技术主要用于复杂设备(对象)、复杂过程的影响性能质量等方面的综合性参数的测量，如高速运动机械的故障分析、油品质量的检测、多相流系统中的流动参数的测量等。对于这样的被测对象或测量要求，很难用单一传感器来完成。
(3)从使用的技术或方法看，现代检测技术主要利用了新型的传感技术或传感器。更多的利用了软技术，即通过对传感器输出的信号进行处理得到特征量；通过建立传感器的输出与待测量之间的模型；通过应用专业知识、数据库、规则等进行推理，根据被测量的信息获取待测量。
2.3 现代检测技术常用的方法
2.3.1先进传感技术
传感技术是关于传感器原理、结构、材料、设计、制造及应用的综合技术。传感器处于检测过程的第一个环节，它直接感受被测参数，并将被测参数的变化转换成一种易于传输的物理量，通过传感器获得的信息正确与否直接关系到整个测量或控制系统的成败与精度。因此，传感器在检测系统中占有非常重要的位置。传感器的工作原理是建立在各种物理效应、化学效应和生物效应基础之上的，新材料、新效应、新工艺的不断问世，大大促进了传感技术的发展。
2.3.2 现代信息处理技术
现代信号处理方法，就是对传感器输出的信号进行处理或变换，获取信号的某些特征值，并通过这些特征值与待测参数的关系来得到待测参数的信息。常见的现代信号处理方法主要有：(1)幅域分析方法；(2)时域分析方法；(3)频域分析方法。
2.3.3软测量技术
软测量技术的基本原理，是利用较易测量的辅助变量(或称为二次变量)，依据这些辅助变量与难以直接测量的待测变量(称为主导变量)之间的数学关系(称为软测量模型)，通过各种数学计算和估计方法以实现对主导变量的测量。所以，软测量实际上以现有传感器为基础，以各种计算机软件为核心的一种硬件与软件相结合的新测量方法。
2.3.4 数据融合技术
基于多传感器数据融合技术的检测系统是由若干个传感器和具有数据综合
和决策功能的计算机系统组成，以完成通常单个传感器无法实现的测量。多传感器数据融合技术具有很多优点，如可以增加检测的可信度，降低不确定性，改善信噪比，增加对待测量的时间和空间覆盖程度等。
发展趋势：
近年来，传感器正处于传统型向新型传感器转型的发展阶段。新型传感器的特点是微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化，它不仅促进了传
统仪器仪表产业的改造，而且可导致建立新型工业和军事变革。
微型化是建立在微电子机械系统（MEMS）技术基础上的，目前已成功应用在硅器件上形成硅压力传感器（如上述EJX变送器）。微电子机械加工技术，包括体微机械加工技术、表面微机械加工技术、L1GA技术（X光深层光刻、微电铸和微复制技术）、激光微加工技术和微型封装技术等。MEMS的发展，把仪表的微型化、智能化、多功能化和可靠性水平提高到了新的高度。传感器和多通道检测仪表，在微电子技术基础上，内置微处理器，或把微传感器和微处理器及相关集成电路（运算放大器、A/D、D/A、存贮器、网络通讯接口电路）等封装在一起完成了数字化、智能化、网络化、系统化。网络化方面，目前主要是指采用多种现场总线和以太网（互联网），这要按各行业的需求，选择其中的一种或多种，近年内最流行的有FF、Profibus、CAN、LonWorks、AS-I、Interbus、TCP/IP等。
除MEMS外，新型传感器的发展还有赖于新型敏感材料、敏感元件和纳米技术，如新一代光纤传感器、超导传感器、焦平面陈列红外探测器、生物传感器、纳米传感器、新型量子传感器、微型陀螺、网络化传感器、智能变送器、模糊传感器、多功能传感器等。
多传感器数据融合技术正在形成热点，它形成于20世纪80年代，它不同于一般信号处理，也不同于单个或多个传感器的监测和测量，而是对基于多个传感器测量结果基础上的更高层次的综合决策过程。有鉴于传感器技术的微型化、智能化程度提高，在信息获取基础上，多种功能进一步集成以至于融合，这是必然的趋势。多传感器数据融合技术也促进了显示仪表技术的发展。多传感器数据融合的定义概括为：把分布在不同位置的多个同类或不同类传感器所提供的局部数据资源加以综合，采用计算机技术对其进行分析，消除多传感器信息之间可能存在的冗余和矛盾，加以互补，降低其不确定性，获得对被测对象的一致性解释与描述，从而提高系统决策、规划、反应的快速性和正确性，使系统获得更充分的信息。其信息融合在不同信息层次上出现，包括数据层（像素层）融合、特征层融合、决策层（证据层）融合。由于它比单一传感器信息有如下优点，即容错性、互补性、实时性、经济性，所以数字压力表逐步得到推广应用。应用领域除军事外，还适用于自动化技术、机器人、海洋监视、地震观测、建筑、空中交通管制、医学诊断、遥感技术等方面。
结束语
现代检测技术广泛应用于国防军事、医疗诊断、环境保护、工业、农业、交通运输、地质灾害的预报等领域并发挥着越来越大的作用。随着现代科学技术的发展以及新材料、新工艺的出现，现代检测技术必将得到迅猛的发展。
参考文献
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[3]肖忠祥．数据采集原理[M]．西安：西北工业大学出版社，2001.
[4]柳贵国．检测技术及应用[M]．北京：电子工业出版社，2003．
现代检测技术期末模拟试题
一、填空（1分* 20=20分） 如热电偶和热敏电阻等传感器。 表示金属热电阻纯度通常用百度电阻表示。其定义是100 C电阻值与0 C电阻值之比。 电位器是一种将机械位移转换成电阻或电压的机电传感元件。 它广泛用于测量大量程直线位移。 利用电涡流式传感器测量位移时，只有在线圈与被测物的距离大大小于线圈半径时，才能得到较好的线性度和较高的灵敏度。 电容式传感器是将被测物理量的变化转换成电容量变化的器件。 对线性传感器来说，其灵敏度是静态特性曲线的斜率。 13 ?用弹性元件和电阻应变片及一些附件可以组成应变式传感器, 按用途划分有应变式压力传感器，应变式加速度传感器（任填两个）。 14.铂热电阻的纯度通常用电阻比表示。 15 ?减小螺线管式差动变压器电感传感器零点残余电压最有效的办法是 尽可能保证传感器几何尺寸、线圈电气参数及磁路的相互对称（任填两个）。 16.空气介质间隙式电容传感器中，提高其灵敏度和减少非线性误差是矛盾的, 为此实际中在都采用差动式电容传感器。 17.由光电管的光谱特性看出，检测不同颜色的光需要选用 以便利用光谱特性灵敏度较高的区段。 20.磁电式传感器是利用电磁感应原理将运动速度转换成电势信号输岀。 21 .霍尔元件灵敏度的物理意义是：表示在单位磁感应强度和单位控制电流时的霍尔电势的大小。 二、选择题（2分* 6=12分,5、6题答案不止一个） 用热电阻传感器测温时，经常使用的配用测量电路是（）。 A.交流电桥 B.差动电桥C直流电桥 用电容式传感器测量固体或液体物位时，应该选用（）。 A.变间隙式 文档可自由复制编辑B.变面积 C.变介电常数式 D.空气介质变间隙式; 1. 传感器一般由敏感元件和转换元件两个基本部分组成。有的敏感元件直接输出电量，那么二者合而为一了。 2. 3. 4. 单线圈螺线管式电感传感器对比闭磁路变隙式电感传感器的优点很多，缺点是灵敏度低, 5. 6. 7. 光敏三极管可以看成普通三极管的集电结用光敏二极管替代的结果，通常基极不引出，只有二个电极。 霍尔效应是导体中的载流子在磁场中受洛伦兹力作用，发生横向漂移的结果。 9. 热敏电阻正是利用半导体的载流子数目随着温度而变化的特征制成的温度敏感元件。 10?金属电阻受应力后，电阻的变化主要由形匚的变化引起的，而半导体电阻受应力后，电阻的变化主要是由电阻率发生变化引起的。 11?磁敏二极管和三极管具有比霍尔元件高数百甚至数千的磁场灵敏度，因而适于弱磁场的测量。 12.传感器的灵敏度是指稳态条件下，输出增量与输入增量的比值。 光电阴极材料不同的光电管, 18.把两块栅距相等的光栅叠在一起，让它们刻度之间有较小的夹角，这时光栅上会出现若干条明暗相间的带状条 纹，称莫尔条纹。 19?霍尔元件的测量电路中：直流激励时，为了获得较大的霍尔电势，可将几块霍尔元件的输出电压串联； 在交流激励时，几块霍尔元件的输出通过变压器适当地联接，以便增加输岀。 C 1. C 2. 当应变片的主轴线方向与试件轴线方向一致，且试件轴线上受一维应力作用时，应变片灵敏系数K的定义（）。 A.应变片电阻变化率与试件主应力之比 B. 应变片电阻与试件主应力方向的应变之比 C.应变片电阻变化率与试件主应力方向的应变之比 D. 应变片电阻变化率与试件作用力之比; C 3.
现代测试技术及应用学习心得
《现代测试技术》课程总结 学校：太原科技大学 班级：力学141802班 姓名：曹华科 学号：201418020202
《现代测试技术》课程总结 经过这学期现代测试技术的学习，让我对测试技术有了一个全新的认识和理解。让我以前对现代测试技术浅薄的认知有了很大的变化，现代测试的飞速发展也让我对之充满信心。 随着自动化技术的高速发展，仪器及检测技术已成为促进当代生产的主流环节，同时也是生产过程自动化和经营管理现代化的基础，没有性能好、精度高、质量可靠的仪器测试到各种有关的信息，要实现高水平的自动化就是一句空话。随着自动化程度要求的不断提高，测试技的作用越来越明显。可以说，自动化的提高很大作用取决于现代测试技术的提高。科学技术的发展历史表明，许多新的发现和突破都是以测试为基础的。同时，其他领域科学技术的发展和进步又为测试提供了新的方法和装备，促进了测试技术的发展。 测试的基本任务是获取有用的信息，而信息又是蕴涵在某些随时间或空间变化的物理量中，即信号之中的。因此，首先要检测出被测对象所呈现的有关信号，再加以分析处理，最后将结果提交给观察者或其他信息处理装置、控制装置。测试技术已成为人类社会进步和各学科高级工程技术人员必须掌握的重要的基础技术。 测试系统是执行测试任务的传感器、仪器和设备的总称。当测试的目的、要求不同时，所用的测试装置差别很大。测试系统的基本特性是测试系统与其输入、输出的关系，它一般分为两类：静态特性和动态特性。在选用测试系统时，要综合考虑多种因素，其中最主要的一个因素是测试系统的基本特性是否能使其输入的被测物理量在精度要求范围内真实地反映出来。 基于计算机的测量师现代测试技术的特点。20多年来，仪器开始与计算机连接起来。如今，计算机已成为现代测试和测量系统的基础。随着计算机技术、大规模集成电路技术和通信技术的飞速发展，传感器技术、通信技术和计算机技术者3大技术的结合，使测试技术领域发生了巨大变化。 第一种结合是计算机技术与传感器技术的结合。其结果是产生了智能传感器，为传感器的发展开辟了全新的方向。多年来，智能传感器技术及其研究在国
现代材料测试技术期末测试题汇总
《材料现代分析测试技术》思考题 1.电子束与固体物质作用可以产生哪些主要的检测信号？这些信号产生的原理是什么？它们有哪些特点和用途？ (1)电子束与固体物质产生的检测信号有：特征X射线、阴极荧光、二次电子、背散射电子、俄歇电子、吸收电子等。 (2)信号产生的原理：电子束与物质电子和原子核形成的电场间相互作用。 (3)特征和用途： ①背散射电子：特点：电子能量较大，分辨率低。用途：确定晶体的取向，晶体间夹角，晶粒度及晶界类型，重位点阵晶界分布，织 构分析以及相鉴定等。 ②二次电子：特点：能量较低，分辨率高。用途：样品表面成像。 ③吸收电子：特点：被物质样品吸收，带负电。用途：样品吸收电子成像，定性微区成分分析。 ④透射电子：特点：穿透薄试样的入射电子。用途：微区成分分析和结构分析。 ⑤特征X射线：特点：实物性弱，具有特征能量和波长，并取决于被激发物质原子能及结构，是物质固有的特征。用途：微区元素定 性分析。 ⑥俄歇电子：特点：实物性强，具有特征能量。用途：表层化学成分分析。 ⑦阴极荧光：特点：能量小，可见光。用途：观察晶体内部缺陷。 ①电子散射：当高速运动的电子穿过固体物质时，会受到原子中的电子作用，或受到原子核及周围电子形成的库伦电场的作用，从而 改变了电子的运动方向的现象叫电子散射 ②相干弹性散射：一束单一波长的电子垂直穿透一晶体薄膜样品时，由于原子排列的规律性，入射电子波与各原子的弹性散射波不但 波长相同，而且有一定的相位关系，相互干涉。 ③不相干弹性散射：一束单一波长的电子垂直穿透一单一元素的非晶样品时，发生的相互无关的、随机的散射。 ④电子衍射的成像基础是弹性散射。 3.电子束与固体物质作用所产生的非弹性散射的作用机制有哪些？ 非弹性散射作用机制有：单电子激发、等离子激发、声子发射、轫致辐射 ①单电子激发：样品内的核外电子在收到入射电子轰击时，有可能被激发到较高的空能级甚至被电离，这叫单电子激发。 ②等离子激发：高能电子入射晶体时，会瞬时地破坏入射区域的电中性，引起价电子云的集体振荡，这叫等离子激发。 ③声子发射：入射电子激发或吸收声子后，使入射电子发生大角度散射，这叫声子发射。 ④轫致辐射：带负电的电子在受到减速作用的同时，在其周围的电磁场将发生急剧的变化，将产生一个电磁波脉冲，这种现象叫做轫 致辐射。 1）二次电子产生：单电子激发过程中，被入射电子轰击出来并离开样品原子的核外电子。应用：样品表面成像，显微组织观察，断口形貌观察等 2）背散射电子：受到原子核弹性与非弹性散射或与核外电子发生非弹性散射后被反射回来的入射电子。应用：确定晶体的取向，晶体间夹角，晶粒度及晶界类型，重位点阵晶界分布，织构分析以及相鉴定等。 3）成像的相同点：都能用于材料形貌分析成像的不同点：二次电子成像特点：（1）分辨率高（2）景深大，立体感强（3）主要反应形貌衬度。背散射电子成像特点：（1）分辨率低（2）背散射电子检测效率低，衬度小（3）主要反应原子序数衬度。 5.特征X射线是如何产生的，其波长和能量有什么特点，有哪些主要的应用？ 特征X-Ray产生：当入射电子激发试样原子的内层电子，使原子处于能量较高的不稳定的激发态状态，外层的电子会迅速填补到内层电子空位上，并辐射释放一种具有特征能量和波长的射线，使原子体系的能量降低、趋向较稳定状，这种射线即特征X射线。 波长的特点：不受管压、电流的影响，只决定于阳极靶材元素的原子序。 应用：物质样品微区元素定性分析
现代检测技术期末模拟试题
一、填空（1分＊20=20分） 1．传感器一般由敏感元件和转换元件两个基本部分组成。有的敏感元件直接输出电量，那么二者合而为一了。 如热电偶和热敏电阻等传感器。 2．表示金属热电阻纯度通常用百度电阻表示。其定义是 100℃电阻值与 0℃电阻值之比。 3．电位器是一种将机械位移转换成电阻或电压的机电传感元件。 4．单线圈螺线管式电感传感器对比闭磁路变隙式电感传感器的优点很多，缺点是灵敏度低，它广泛用于测量大量程直线位移。 5．利用电涡流式传感器测量位移时，只有在线圈与被测物的距离大大小于线圈半径时，才能得到较好的线性度和较高的灵敏度。 6．电容式传感器是将被测物理量的变化转换成电容量变化的器件。 7．光敏三极管可以看成普通三极管的集电结用光敏二极管替代的结果，通常基极不引出，只有二个电极。 8．霍尔效应是导体中的载流子在磁场中受洛伦兹力作用，发生横向漂移的结果。 9．热敏电阻正是利用半导体的载流子数目随着温度而变化的特征制成的温度敏感元件。 10．金属电阻受应力后，电阻的变化主要由形状的变化引起的，而半导体电阻受应力后，电阻的变化主要是由电阻率发生变化引起的。 11．磁敏二极管和三极管具有比霍尔元件高数百甚至数千的磁场灵敏度，因而适于弱磁场的测量。 12．传感器的灵敏度是指稳态条件下，输出增量与输入增量的比值。 对线性传感器来说，其灵敏度是静态特性曲线的斜率。 13．用弹性元件和电阻应变片及一些附件可以组成应变式传感器， 按用途划分有应变式压力传感器，应变式加速度传感器（任填两个）。 14．铂热电阻的纯度通常用电阻比表示。 15．减小螺线管式差动变压器电感传感器零点残余电压最有效的办法是 尽可能保证传感器几何尺寸、线圈电气参数及磁路的相互对称（任填两个）。 16．空气介质间隙式电容传感器中，提高其灵敏度和减少非线性误差是矛盾的， 为此实际中在都采用差动式电容传感器。 17．由光电管的光谱特性看出，检测不同颜色的光需要选用光电阴极材料不同的光电管， 以便利用光谱特性灵敏度较高的区段。 18．把两块栅距相等的光栅叠在一起，让它们刻度之间有较小的夹角，这时光栅上会出现若干条明暗相间的带状条纹，称莫尔条纹。 19．霍尔元件的测量电路中：直流激励时，为了获得较大的霍尔电势，可将几块霍尔元件的输出电压串联； 在交流激励时，几块霍尔元件的输出通过变压器适当地联接，以便增加输出。 20．磁电式传感器是利用电磁感应原理将运动速度转换成电势信号输出。 21．霍尔元件灵敏度的物理意义是：表示在单位磁感应强度和单位控制电流时的霍尔电势的大小。 二、选择题（2分＊6=12分,5、6题答案不止一个） C 1.用热电阻传感器测温时，经常使用的配用测量电路是（）。 A.交流电桥 B.差动电桥C直流电桥 C 2.当应变片的主轴线方向与试件轴线方向一致，且试件轴线上受一维应力作用时，应变片灵敏系数K的定义（）。 A．应变片电阻变化率与试件主应力之比 B. 应变片电阻与试件主应力方向的应变之比 C. 应变片电阻变化率与试件主应力方向的应变之比 D. 应变片电阻变化率与试件作用力之比； C 3.用电容式传感器测量固体或液体物位时，应该选用（）。 A．变间隙式 B.变面积 C.变介电常数式 D. 空气介质变间隙式；
现代检测技术作业.(DOC)
现代检测技术 学院： 专业： 姓名： 学号： 指导教师： 2014年12月30日
一现代检测技术的技术特点和系统的构成 1、现代检测技术特点 （1）测量过程软件控制 智能检测系统可以是新建自稳零放大，自动极性判断，自动量程切换，自动报警，过载保护，非线性补偿，多功能测试和自动巡回检测。由于有了计算机，上述过程可采用软件控制。测量过程的软件控制可以简化系统的硬件结构，缩小体积，降低功耗，提高检测系统的可靠性和自动化程度。 （2）智能化数据处理 智能化数据处理是智能检测系统最突出的特点。计算机可以方便、快捷地实现各种算法。因此，智能检测系统可用软件对测量结果进行及时、在线处理，提高测量精度。另一方面，智能检测系统可以对测量结果再加工，获得并提高更多更可靠的高质量信息。 智能检测系统中的计算机可以方便地用软件实现线性化处理、算术平均值处理、数据融合计算、快速的傅里叶变换（FFT）、相关分析等各种信息处理功能。（3）高度的灵活性 智能检测系统已以软件工作为核心，生产、修改、复制都比较容易，功能和性能指标更加方便。而传统的硬件检测系统，生产工艺复杂，参数分散性较大，每次更改都涉及到元器件和仪器结构的改变。 （4）实现多参数检测与信息融合 智能检测系统设备多个测量通道，可以有计算对多路测量通进行检测。在进行多参数检测的基础上，依据各路信息的相关特性，可以实现智能检测系统的多传感器信息融合，从而提高检测系统的准确性、可靠性和容错性。 （5）测量速度快 高速测量时智能检测系统追求的目标之一。所谓高速检测，是指从检测开始，经过信号放大、整流滤波、非线性补偿、A/D转换、数据处理和结果输出的全过程所需要的时间。目前，高速A/D转换的采样速度在2000MHz以上，32位PC机的时钟频率也在500MHz以上。随着电子技术的迅猛发展，高速显示、高速打印、高速绘图设备也日臻完善。这些都为智能检测系统的快速检测提供了条件。（6）智能化功能强 以计算机为信息处理核心的智能检测系统具有较强的智能功能，可以满足各类用户的需要。典型的智能功能有： 1）测量选择功能 智能检测系统能够实现量程转换、信号通道和采样方式的自动选择，使系统具有对被测量对象的最优化跟踪检测能力。 2）故障诊断功能 智能检测系统结构复杂，功能较多，系统本身的故障诊断尤为重要，系统可以根据检测通道的特性和计算机本身的自诊断能力，检查个单元故障，显示故障部位，故障原因和应采取的故障排除方法。 3）其他智能功能 智能检测系统还可以具备人机对话、自校准、打印、绘图、通信、专家知识查询和控制输出等智能功能。 2、系统的构成
现代测试技术及应用
现代测试技术及应用作业 学号2013010106 姓名刘浩峰 专业核技术及应用 提交作业时间2014 12 10 无损检测中的CT重建技术 1无损检测 1、1无损检测概述 无损检测就是工业发展必不可少的有效工具,在一定程度上反映了一个国家的工业发展水平,其重要性已得到公认。中国在1978年11月成立了全国性的无损检测学术组织——中国机械工程学会无损检测分会。此外,冶金、电力、石油化工、船舶、宇航、核能等行业还成立了各自的无损检测学会或协会;部分省、自治区、直辖市与地级市成立了省(市)级、地市级无损检测学会或协会;东北、华东、西南等区域还各自成立了区域性的无损检测学会或协会。 无损检测缩写就是NDT(或NDE,non-destructive examination),也叫无损探伤,就是在不损害或不影响被检测对象使用性能的前提下,采用射线、超声、红外、电磁等原理技术并结合仪器对材料、零件、设备进行缺陷、化学、物理参数检测的技术。利用材料内部结构异常或缺陷存在引起的热、声、光、电、磁等反应的变化,以物理或化学方法为手段,借助现代化的技术与设备器材,对试件内部及表面的结构、性质、状态及缺陷的类型、性质、数量、形状、位置、尺寸、分布及其变化进行检查与测试。无损检测就是工业发展必不可少的有效工具,在一定程度上反映了一个国家的工业发展水平,无损检测的重要性已得到公认,主要有射线检验(RT)、超声检测(UT)、磁粉检测(MT)、液体渗透检测(PT)、涡流检测(ECT)、声发射(AE)与超声波衍射时差法(TOFD)。 1、射线照相法(RT)就是指用X射线或γ射线穿透试件,以胶片作为记录信息的器材的无损检 测方法,该方法就是最基本的,应用最广泛的一种非破坏性检验方法。工作原理就是射线能穿透肉眼无法穿透的物质使胶片感光,当X射线或r射线照射胶片时,与普通光线一样,能使胶片乳剂层中的卤化银产生潜影,由于不同密度的物质对射线的吸收系数不同,照射到胶片各处的射线强度也就会产生差异,便可根据暗室处理后的底片各处黑度差来判别缺陷。RT的定性更准确,有可供长期保存的直观图像,总体成本相对较高,而且射线对人体有害,检验速度会较慢。 2、超声波检测(UT)原理就是通过超声波与试件相互作用,就反射、透射与散射的波进行研究, 对试件进行宏观缺陷检测、几何特性测量、组织结构与力学性能变化的检测与表征,并进而对其特定应用性进行评价的技术。适用于金属、非金属与复合材料等多种试件的无损检测;可对较大厚度范围内的试件内部缺陷进行检测。如对金属材料,可检测厚度为1～2mm的薄壁管材与板材,也可检测几米长的钢锻件;而且缺陷定位较准确,对面积型缺陷的检出率较高;灵敏度高,可检测试件内部尺寸很小的缺陷;并且检测成本低、速度快,设备轻便,对人体及环境无害,现场使用较方便。缺点就是对具有复杂形状或不规则外形的试
《现代检测技术及仪表》第2版习题解答(孙传友编)第6章
第6章 6-1 答：有三条码道。码盘上最外圈码道上只有一条透光的狭缝，它作为码盘的基准位置，所产生的脉冲将给计数系统提供一个初始的零位(清零)信号；中间一圈码道称为增量码道，最内一圈码道称为辨向码道。这两圈码道都等角距地分布着m 个透光与不透光的扇形区，但彼此错开半个扇形区即90°/m 。所以增量码道产生的增量脉冲与辨向码道产生的辨向脉冲在时间上相差四分之一个周期，即相位上相差90°。增量码道产生的增量脉冲的个数用于确定码盘的转动角度，辨向脉冲与增量脉冲的相位关系用于确定码盘的转动方向。 6-2 答：因为主光栅沿栅线垂直方向(即x 轴方向)移动一个光栅栅距W ，莫尔条纹沿y 轴正好移动一个条纹间距H （H>>W ），光电元件的输出电压变化一个周期，光栅辩向电路产生一个脉冲计数，采用电子细分技术后，主光栅移动一个光栅栅距W ，细分电路将产生m 个计数脉冲，光栅的分辨率即一个脉冲计数代表的位移就从W 变成W/m 。光栅的栅距一般为0.01～0.1mm ，电子细分数在12～60甚至更多，因此光栅传感器能测量很微小的位移。 光栅传感器中有两个相距四分之一莫尔条纹间距的光电元件，这两个光电元件的输出信号u 1和u 2的相位差正好等于π/2。当位移反方向时，正向位移时原来相位超前的那个光电元件的输出信号的相位，就从相对超前变为相对迟后，这就会使相关的辨向电路控制计数器从脉冲加计数变成脉冲减计数，因此计数器的计数结果反映位移正负两抵后的净位移。 6-3 答：长光栅所允许的移动速度V 受光敏二极管响应时间τ的限制τ≥V W 故s m s m W V /2010501063=?=≤--τ 6-4 解：六位循环码码盘测量角位移的最小分辨率为： rad 098.06.52 3606=== α。 码盘半径应为： mm mm l R 1.0098 .001.0===α 循环码101101的二进制码为110110，十进制数为54； 循环码110100的二进制码为100111，十进制数为39。 码盘实际转过的角度为： 846.515)3954(=?=?-=αθ。 6-5 答：莫尔条纹宽度为mm mm W H 73.522.0sin 210202sin 23=?==- β 因为标尺光栅每移动一个栅距W ，莫尔条纹就移动一个条纹宽度H 的距离,所以当标尺光栅移动100微米时，莫尔条纹移动的距离为
现代测试技术及应用
西华大学课程考核试题卷 （ 中考卷） 试卷编号： （ 2012__ 至 2013____ 学年 第_2___学期 ） 课程名称：现代测试技术及应用 考试时间：90 分钟 课程代码：6002699 试总分：100分 考试形式： 网络考试 学生自带普通计算器: 允许 一、判断题（本大题共10小题，每小题2分，总计20分） 1.粗大误差具有随机性，可采用多次测量，求平均的方法来消除或减少。( ) 错 2. 当计数器进行自校时，从理论上来说还是存在±1个字的量化误差。（ ）对 3.一个频率源的频率稳定度愈高，则频率准确度也愈高。（ ）错 4. 给线性系统输入一个正弦信号，系统的输出是一个与输入同频率的正弦信号（）对 5.随机误差又叫随差，随机误差决定了测量的精密度。（ ）对 6.测量系统的理想静态特性为y=Sx+S0（ ）．答案：错 7. 从广义上说，电子测量是泛指以电子科学技术为手段而进行的测量，即以电子科 技术理论为依据，以电子测量仪器和设备为工具，对电量和非电量进行的测量。（ ） 答案：对 8. 在进行阿伦方差的测量时，组与组之间以及组内两次测量之间必须都是连续的。 （ ）答案：错 9.反射系数、 功率、 导磁率 、信号频率均为有源量（ ）。答案：错 10. 峰值电压表按有效值刻度，它能测量任意波形电压的有效值。（ ）答案：对 二、选择题（本大题共10小题，每小题3分，总计30分） 1. 若马利科夫判据成立，则说明测量结构中含有 ____ 。 A:随机误差 B: 粗大误差 C: 恒值系差 D: 累进性变值系差 答案：D 2. 如两组测量的系数误差相同，则两组测量的 相同。 A. 精密度 B. 准确度 C. 精确度 D. 分散度 答案：A 3.在使用连续刻度的仪表进行测量时，一般应使被测量的数值尽可能在仪表满刻度值的 ____ 以上 答案：D 4.±1误差称为____。 A.最大量化误差 B.仅测频的误差 C.±1一个字误差 D.闸门抖动引起的误差 答案：A 5.仪器通常工作在（ ），可满足规定的性能。
现代测试技术试题A----答案
现代道路交通测试技术 试题A----答案 一. 解：由题意频谱函数：x （ω）= dt e t x j ? +-∞ ∞ -t )(ω = dt e j ?+--2 /2 /t ττ ω =2/2/12t/ττω ω-+--j e j = () 2 /2/1ωτωτω j j e e j -- = ω 2 sin 2 ωτ =τ /2 /2sin ωτωτ ∴频谱函数虚部为0，故相频谱为0； X(0)=τωτωττ ωωω==→→2 /2 /sin lim )(lim 0 x 当ω= τ π n （n=1,2,3……）时 X （ω）=0 故幅频谱图如下： 二．解：因为信号是周期信号，可以用一个共同周期内的平均值代替整个历程的平均值 故：dt t y t x T R T T xy ? +=∞→0)()(1lim )(ττ = 1 T dt t y t x T ? -+++0 00])(sin[)sin(φθτωθω =)cos(2 1 00φωτ-y x
三．1．试述瞬态瑞雷面波无损检测基本原理及其相应的测试技术要求。 参考答案： ①基本原理：对于均匀的弹性半空间分层介质，其结构表面受到瞬态冲击作用时，将产生瞬态振动。振动组份中包括纵波、横波和瑞雷波。在一次冲击产生的波能中，瑞雷波占67%，即从一个振源向一个半无限介质表面辐射的总能量的三分之二形成瑞雷型表面波。而纵波和横波只占有少量能量；并且在表面，随着波传播距离的增大其衰减比瑞雷面波大得多。确切地说，纵波和横波引起的位移振幅沿表面随着距离的平方衰减，而瑞雷面波是随着距离的平方根而衰减，因此，在地基表面的瞬态振动中，瑞雷面波的衰减比纵波和横波衰减慢得多，瞬态表面波主要是由瑞雷波组成。我们通过一系列的关系可以得出，利用瞬态瑞雷面波的传播速度和频率可以确定不同介质的穿透深度。 ②技术要求：检测系统设计是否合理、仪表选型与安装是否符合要求，是保证质量检测精度和可靠性的关键，对其各组成部分有相应的技术要求。 1）．激振部分——力锤的选择 它是整套测量系统的前哨，对路面冲击信号的产生和冲击响应信号的正确检取，是系统准确测试的基本保证。预先应根据检测深度做一些力锤冲击试验，以选择合理的力锤重量或合适材料的锤头。使瞬态冲击施加于路面表面后，能产生一组具有不同频率的瑞雷面波在介质中传播。 2）．垂向检波器的选型 垂向检波器选用压电式加速度传感器。 对于层状路面结构来说，一般选择小冲击源作为振源，使其产生具有丰富频率的瑞雷面波沿地表一定深度向四周传播。对于高频短波长的波来说，选择加速度传感器，因为它具有频率范围宽，对冲击振动的频响特性好等特点。如检测像硅酸盐、水泥混凝土和沥青混凝土路面的刚性层状体系时需要选择加速度传感器。 速度、位移传感器一般不用作冲击测量。另外，正确选定压电式加速度传感器的型号也是十分重要的（必须考虑它的频率范围、动态范围、灵敏度等主要特征参数是否符合测试精度要求）。 3）．安装位置的确定 测试前，应对现场路面进行调查，确定检测点，并合理布置。一般两个垂向检 波器之间的距离应视测试的路面深度而定，通常应使两个间距大于路面深度的一半以上，并且取振源到最近的传感器的距离等于两传感器之间的距离。 4）．连接导线选择 仪器之间的连接导线应尽量短，且记不应将各种导线混合使用，尽量选择相同线种，且忌抖动，以免引起现场测量不稳定。 四． 参考答案：令SAM(t)=Х(t)﹡cos ω0t,则SAM(t)的傅立叶变换为 SAM(ω)= ? ∞ ∞ - Х(t)﹡cos ω0t*e t j ωdt=1/2[X(ω+ω0)+X(ω-ω0)]
现代检测技术教案
绪论 ?教学要求 1．掌握检测等基本概念。 2．了解工业检测技术涉及的内容。 3．掌握自动检测系统的组成。 4．明确本课程的任务。 5．了解检测技术的发展趋势。 ?教学手段多媒体课件，实物演示 ?教学课时1学时 ?教学内容 一．检测（Detection）的定义（联系具体、日常生活的例子，如举“操冲秤象”的例子过程来说明检测的定义） 检测是利用各种物理、化学效应，选择合适的方法与装置，将生产、科研、生活等各方面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。 二．检测技术在国民经济中的地位和作用 举例说明：检测技术是现代化领域中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。 三．工业检测技术的内容（了解） 四．自动检测系统的组成（掌握） 1. 系统框图(0-1) 2. 传感器（Transducer）及定义 3. 显示器 4. 数据处理装置 5. 执行机构 6. 自动检测系统举例(0-2) 五．检测技术的发展趋势（举例介绍）
当前，检测技术的发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 2.应用新技术和新的物理效应，扩大检测领域 3.发展集成化、功能化的传感器 4.采用计算机技术，使检测技术智能化 5.发展网络化传感器及检测系统 六．本课程的任务和学习方法 本课程的任务是：在阐明测量基本原理的基础上，逐一分析各种传感器是如何将非电量转换为电量的，并介绍相应的测量转换电路、信号处理电路及各种传感器在工业中的应用。 本课程的学习方法是：要理论联系实际，要举一反三（演示光电开关，提问和讨论可以哪有几种用途，启发！），富于联想，善于借鉴，关心和观察周围的各种机械、电气等设备，重视实验和实训，这样才能学得活、学得好，才有利于提高今后解决实际问题的能力。 留一个问题给学生回去思考：举出课堂上演示过的光电开关共有哪几种用途，第二次上课时，回答得越多越好。
现代检测技术样本
现代检测技术 姓名: 周慧慧 学号: 124056 任课老师: 冯晓明 现代检测技术 一、概述
随着现代科学技术的不断发展、社会的日益进步, 现代化生产的规模越来越大, 管理的形式和方式趋于多样性, 管理也更加科学, 人们对产品的产量和质量的要求也越来越高, 这就导致常规的检测参数、检测手段、检测仪表难以满足现代生产和生活的需求。从一般的单参数测量到相关多参数的综合自动检测, 从一般的参数量值测量到参数的状态估计, 从确定性测量到模糊的判断等, 已成为当前检测领域中的发展趋势, 正受到越来越广泛的关注, 从而形成了各种新的检测技术和新的检测方法, 这些技术和方法统称为现代检测技术。 二、传感器的基本原理及检测技术的特点 利用某种转换功能, 将物理的、化学的、生物的等外界信号变成可直接测量的信号的器件称为传感器。由于电信号易于放大、反馈、滤波、微分、存储和远距离传输, 加上计算机只能处理电信号, 因此, 从狭义上说, 传感器又能够定义为可唯一而重视性好的将外界信号转换成电信号的元器件; 从广义上讲, 传感器就是能感知外界信息并能按一定规律将这些信息转换成可用信号的装置; 简单说传感器是将外界信号转换为电信号的装置。因此它由敏感元器件( 感知元件) 和转换器件两部分组成, 有的半导体敏感元器件能够直接输出电信号, 本身就构成传感器。敏感元器件品种繁多, 就其感知外界信息的原理来讲, 可分为: ①物理类, 基于力、热、光、电、磁和声等物理效应。②化学类, 基于化学反应的原理。③生物类, 基于酶、抗体、和激素等分子识别功能。一般据其基本感知功能可分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类。 检测技术的特点能够归纳为: (1)从待测参数的性质看, 现代检测技术主要用于非常见的参数的测量, 对于这些参数的测量当前还没有合适的传感器对应, 难以实现常规意义的”一一对
现代检测技术及仪表 考试题
第一章 1. 5大热功量：温度、压力、物位、流量、成分 2.传感器：能把外界非电信息转换成电信号输出的装置。能把被测非电量转换为可用非电量的装置为敏感器。异同：敏感器与传感器虽然都是对被测非电量进行转换，但敏感器是把被测非电量转换为可用非电量，而不是象传感器那样把非电量转换成电量。理论上讲，M 种敏感器，N 种传感器和3种仪表电路的排列组合可产生出（M*N*3）种非电量检测仪表。 3. 非电量电测法有哪些优越性。 答：1）便于采用电子技术，用放大和衰减的办法灵活地改变测量仪器的灵敏度，从而大大扩展仪器量程。2）电子测量仪器具有极小的惯性，既能测量缓慢变化的量，也可测量快速变化的量，具有很宽的频带。3）把非电量变成电信号后，便于远距离传送和控制，这样就可实现远距离的自动测量。4）把非电量转换为数字电信号，不仅能实现测量结果的数字显示，而且更重要的是能与计算机技术相结合，便于用计算机对测量数据进行处理，实现测量的微机化和智能化。 4. 常见的检测仪表有哪几种类型？画出其框图，简述其工作原理。 答：普通模拟式检测仪表、普通数字式检测仪表、微机化 在整个测量过程中，只是模拟量之间发生转换。测量结果用指针相对标尺的位置来表示。 二、普通数字式检测仪表 （a ）模数转换式――模拟测量电路把传感器输出的电量转换成直流电压信号，A/D 转换器把直流电压转换成数字，最后由数字显示器显示出来 (b) 脉冲计数式――信号放大整形后，由计数器进行计数最后由数字显示器显示出来 三、微机化检测系统 传感器将被测非电量转换成电量，测量通道对传感器信号进行调理和数据采集，转换成数字信号，送入微机进行必要处理后，由显示器显示出来并记录下来。 第4章 2、有源电桥―电桥输出电压U0与传感器电阻相对变化R R ?成线性关系02E R U R ?=- ? 4、为什么线绕式电位器容易实现各种非线性特性而且分辨力比非线绕式电位器低? 答：由线绕式电位器可见，只有当电刷的位移大于相邻两匝线圈的间距时，线绕式电位器的电阻才会变化一个台阶。而非线绕式电位器电刷是在电阻膜上滑动，电阻呈连续变化，因此线绕式电位器分辨力比非线绕式电位器低。 5、电阻应变片的灵敏系数比应变电阻材料本身的灵敏系数小吗?为什么? 答：应变片的灵敏系数k 是指应变片的阻值相对变化与试件表面上安装应变片区域的轴向应变之比称为，而应变电阻材料的应变灵敏系数k0是指应变电阻材料的阻值的相对变化与应变电阻材料的应变之比。实验表明：k ＜k0，除了黏结层传递应变有损失外，另一重要原因是存在横向效应的缘故。 6、热电阻与热敏电阻的电阻—温度特性有什么不同? 答：热电阻：金属的电阻率随温度的升高而升高，从而使金属的电阻也随温度的升高而升高，金属热电阻的电阻温度系数为正值。热敏电阻的电阻温度系数分为三类：(1)负温度系数 (2)正温度系数 (3)临界温度系数 7、为什么气敏电阻都附有加热器? 答：气敏电阻都附有加热器，以便烧掉附着在探测部位处的油雾、尘埃，同时加速气体的吸附，从而提高元件的灵敏度和响应速度。半导瓷气敏电阻元件一般要加热到200℃～400℃。 8、自感式传感器有哪些类型?各有何优缺点? 答：自感传感器有三种类型：变气隙式、变面积式和螺管式。变气隙式灵敏度最高，但非线性严重，示值范围只能较小，自由行程受铁心限制，制造装配困难。变面积式和螺管式的优点是具有较好的线性，示值范围大些，自由行程可按需安排，制造装配也较方便。此外，螺管式与变面积式相比，批量生产中的互换性好。 9、试比较差动自感式传感器与差动变压器式传感器的异同? 答：差动自感式传感器与差动变压器式传感器的相同点是都有一对对称的线圈铁心和一个共用的活动衔铁，而且也都有变气隙式、变面积式、螺管式三种类型。不同点是，差动自感式传感器的一对对称线圈是作为一对差动自感接入交流电桥或差动脉冲 调宽电路，将衔铁位移转换成电压。而差动变压器式传感器的是作为变压器的次级线圈，此外，差动变压器式传感器还有初级线圈（差动自感式传感器没有）。 10、试说明图４－３－１１电路为什么能辨别衔铁移动方向和大小?为什么能调整零点输出电压? 答：图(a)和图(b)的输出电流为Iab=I1-I2，图(c)和图(d)的输出电压为Uab=Uac-Ubc 。当衔铁位于零位时，I1＝I2,Uac=Ubc ，故Iab=0,Uab=0;当衔铁位于零位以上时，I1>I2，Uac>Ubc ，故Iab>0，Uab>0;当衔铁位于零位以下时，I1