检测技术的发展及概述

一、检测技术的新发展

检测技术是科技领域的重要组成部分, 可以说科技发展的每一步都离不开检测技术的配合 , 尤其是极端条件下的检测技术 , 已成为深化认识自然的重要手段。

近几十年来 ,随着电子技术的快速发展 , 各种弱物理量 ( 如弱光、弱电、弱磁、小位移、微温差、微电导、微振动等) 的测量有了长足的发展 ,其检测方法大都是通过各种传感器作电量转换 , 使测量对象转换成电量 , 基本方法有: 相干测量法 , 重复信号的时域平均法 , 离散信号的统计平均法及计算机处理法等。但由于弱信号本身的涨落、传感器本身及测量仪噪声等的影响 , 检测的灵敏度及准确性受到了很大的限制。近年来 , 各国的科学家们对光声光热技术进行了大量广泛而深入的研究,。人们通过检测声波及热效应便可对物质的力、热、声、光、磁等各种特性进行分析和研究 ; 并且这种检测几乎适用于所有类型的试样 ,甚至还可以进行试样的亚表面无损检测和成像。还由此派生出几种光热检测技术 ( 如光热光偏转法、光热光位移法、热透射法、光声喇曼光谱法及光热释电光谱法等 ) 。这些方法成功地解决了以往用传统方法所不易解决的难题 , 因而广泛地应用于物理、化学生物、医学、化工、环保、材料科学等各个领域 ,成为科学研究中十分重要的检测和分析手段。尤其是近几年来 , 随着光声光热检测技术的不断发展 ,光声光热效应的含义也不断拓宽 ,光源也由传统的光波 ,电磁波、x 射线、微波等扩展到电子束、离子束、同步辐射等 ,探测器也由原来的传声器扩展到压电传感器、热释电探测器及光敏传感器 ,从而适应了不同应用场合的实际需要。

1光声光热检测的特点

光声光热检测之所以有如此迅速的发展并得到日益广泛的应用 ,是由其本身的特点所决定的。

1. 1 与普通的光谱测量技术相比 ,光声检测的光声信号直接取决于物质吸收光能的大小 ,反射光、散射光对光声检测的干扰很小 ; 因此 ,对于弱信号则可以通过增大入射光功率的办法来提高检测的信噪比 ; 同时 ,它还是惟一可用以检测试样剖面吸收光谱的方法。

1. 2 在光声检测中，试样本身既是被测物质，又是吸收光波的检测器 ,因此 ,可以在一个很宽的波谱范围内进行研究 ,而不必改变检测系统 ,给实际操作带来极大的方便。

1. 3 光声效应是研究物质荧光、光电和光化学现象的极其灵敏而又十分有效的方法 , 这是因为光声信息是物质吸收了经调制后的外界入射能量 , 由受激态跃迁到低能态而产生的 ,因此 ,它与物质受激后的辐射过程、光化学过程等是互补的 ,从而大大地提高了检测的灵敏度。

1. 4 光声效应还可以用来测量其他一些非光谱研究领域的物理量 ( 如薄膜厚度、弹性形变、不透 )。明材料的亚表面热波成像等。

当物质吸收强度变化的辐射能而使自身加热时 ,便会在它的内部产生热应力、热应变及折射率变化等多种效应 ; 如果采用适当的检测手段及检测系统 ,便可对其物理、化

学性质进行测量和研究。根据试样特性和检测目的的不同 , 可采用不同的检测方法。各种检测方法都有自己相应的检测装置。每个光声光热检测系统 ,通常都是由强度时变的辐射源、光声光热信号检测器和信号处理系统等 3 个部分组成的。

2常见的光声光热检测技术有以下几类。

2. 1 传声器光声检测技术这是目前使用最广泛的一种光声检测系统 , 它适用于固体、液体、气体、粉末及胶体等各种形态物质特性的检测 ,其特点是理论较完善 ,易于实现定量检测。该系统的主要部分是一个光声腔 , 用以安装传声器和放置被测试样 , 检测过程中的光—热—声能量的转换过程都是在这里发生的。根据其工作方式的不同 ,光声腔又可分为谐振式和非谐振式两大类 ; 物质吸收调制光能后 ,将在光声腔内形成光声信号 ,然后再由腔内的传声器检测并转换成电信号 , 最后输入信号处理系统 , 常用的传声器是电容传声器 ,它是由一很薄金属膜或镀金属的塑料电介质膜与一刚性电极组成 ,它对体积的变化特别灵敏 ,对气体、固体试样常采用非谐振式 , 因其体积小 , 又工作在低调制频率 , 所以检测灵敏度高 ; 对于流体试样 , 常采用谐振式 ,虽其体积较大 , 工作频率较高 , 但由于驻波“放大”作用及提高光声耦合等措施 , 也能达到很高的检测灵敏度。

2. 2 光偏转和光位移检测技术这是一种非接触式检测技术 , 可以在十分恶劣的环境下对试样进行检测, 灵敏度极高。利用这项技术 ,不仅可以检测光热偏转信号 ,而且还可以检测试样的表面位移和表面斜率 , 所以, 它也是观测声波 ,表面波以及对物质进行无损检测的十分有效的手段。当调制光束照射到试样时 , 试样的表面会产生时变的位移或振动 ; 通常这种光热位移及光热偏转是非常小的 ,所以采用灵敏高的非接触式检测技术十分有利。这里的关键是选择一个理想的光检测系统 ,并尽可能地降低噪声干扰。目前广泛使用的光探测器 ,如光电倍增管、光电二极管、硅光电池等都是一种能量检测器 ,因其输出与入射光能成正比 ,故可采用一种由若干光敏元件阵列组成的象限光电探测器来提高灵敏度 , 还可以利用专门设计的电容或位移传感器 ,应用光的相干原理来精确测定简谐振动的微小位移。

2. 3 压电和热释电检测技术某些电介质在外界应力作用下发生形变时，在其表面上产生出束缚电荷 ,这种效应称为压电效应 ; 反之 ,电介质在外电场作用下而产生形变的现象称为反压电现象。这一正一反的现象 , 表明在电介质中机械性质与电学性质之间存在着相关的行为。在光声检测中主要是利用正压电效应 , 即试样受强度调制的入射光作用后 , 产生的应力波传递到压电传感器上时 ,将因正压电效应而输出光信号。为达到最佳的检测效果 ,必须选择合适的压电材料 ; 通常压电材料分单晶体、多晶陶瓷和有机压电体 ,在光声检测中用得最多的是多晶压电陶瓷。而压电传感器则必须根据检测固体、液体、粉末的不同要求 , 选择相应的灵敏度高、屏蔽性好、抗干扰能力强、声阻抗相匹配的传感器。所谓的热释电效应 ( Pyroelectric effect ) 是指某些晶体、陶瓷或聚合物因温度的变化而引起自发激化强度发生变化,并在特定方向上产生表面电荷的现象。和压电效应一样 , 并非所有的材料都有热释电效应 ,它与晶体结构

有关 ,只有那些非中心对称的晶体点阵才具有这种效应。热释电检测实际上是利用某些材料的热释电效应做成探测器检测热释电信号。其工作原理是 : 一束强度经调制的电磁波入射到试样上 ,在试样内引起的热波传到热释电探测器上 ,使探测器温度升高 , 并引起探测器材料的极化强度发生变化 ,在其表面产生电荷 ,并在外电路上形成正比于入射能量的输出信号 ,这种信号可随波长变化 ,也可随试样位置变化 ,或者随外界条件 ( 如温度、压力、场强等) 而变化 , 通过这些变化便可研究其光谱性质、热成像及其他有关的物理性质。

2. 4 微弱信号检测技术微弱信号是实际检测中经常遇到的 ; 由于一些有用的信号往往会被强于自身数千甚至数十万倍的噪声所淹没 ,所以必须采用必要的手段将被覆盖的信号从噪声中提取出来。在光声检测中常用的模拟弱信号检测装置是锁相分析仪和Boxcar 积分仪。锁相分析仪又叫锁相放大器 , 常用于检测周期性的连续信号 ; 它主要是由信号通道、参考通道及相关器3部分组成。相关器是它的核心部分 , 它主要是由乘法器和积分器组成 ; 为了同时测出输入信号的幅值和相位，通常锁相分析仪采用两个相关器。在实际应用中 ,应根据检测信号的特性 ,选择适当的交流和直流增益及积分时间常数 , 以便获得最好的检测结果。 Boxcar 积分器用于检测非周期性连续信号 , 是一种通过信号多次平均而改善信号信噪比的装置 , 所以又叫 Boxcar 平均器 , 可用来检测淹没在噪声中重复脉冲的平均幅值和恢复被噪声模糊的重复信号波形。它主要是由信号通道和时基单元组成。信号通道由宽前置放大器、快速采样开关和 RC 取样积分器组成。在实际应用中 ,首先确定窗口宽度 ,再按改善信噪比的要求设置 RC , 然后由被测波形的覆盖范围来选择延迟范围 , 依上面 3 个参数来确定扫描时间 ,以获得较好的检测结果。

光声光热检测的应用光声检测技术由于具有灵敏度高，可检测的波谱范围宽 ,特别是它几乎适用于所有类型的试样 ,使之在众多领域获得越来越广泛的应用，前景十分诱人。3. 1 固、液材料的定量分析自20 世纪80年代开始，许多科学工作者分别测定了无机材料、有机材料、半导体的光声谱 , 并通过光声谱对材料的组元和成分作定量分析。有人提出 ,这种新方法可以用来测定谷物中的农药含量、药片中的添加剂、食品中的着色剂及法医的检测分析等。提高用途与价格比和定量分析能力，是光声光热检测设备商业化及扩大该技术应用范围的关键 , 已有不少科学工作者致力于这方面的研究与开发。对于液体材料 , 光声谱法和热透镜法都是灵敏度极高的分析方法 , 已有人成功地将其应用于溶液的痕量和超痕量分析, 检测限比传统的分光光度法提高2～3 个数量级 ,为分析化学开创了新的应用前景。

3. 2 气体分析光声技术是检测微量气体浓度的一种极为有用的技术 ,利用激光光源的高强度功率及单色性激光光声谱可达到很高的检测灵敏度和分辨率。因此,，它特别适用于微弱吸收气体的检测。这项技术不仅为气体分子光谱学的研究提供了一种新颖的技术 , 而且也为大气污染的监测开辟了一条光明的道路 , 它能够有效地克服其他检测低浓度物质方法的缺点。

3. 3 表面与界面的研究表面和界面现象是一种很普遍的现象, 许多自然现象、生理现象和科学研究 ,几乎都涉及到各种表面与界面。长期以来都是使用反射光谱仪和扫描电镜

等工具 ,对表面处理要求严格，手续繁杂 , 由于光声检测信号只与吸收光能有关，使光声技术对表面和界面的研究具有与众不同的独特之处；因为光声谱( PAS ) 是测定由物质吸收的光谱变成热而引起的压力波 ,故能直接理解为对表面的敏感测定。应用光声技术研究表面可以达到单分子层水平 , 如采用高分辨率光源,还能获得各种情况下的表面氧化作用 ,还原作用和钝化的重要信息 ,对研究表面的结构及表面间的相互作用机制有着实际意义。

3. 4 在生物医药上的应用光声光热技术的最大优点是试样可以不经过处理直接进行测定 ,因而保存了原试样的自然状态,应用在生物医药上，可进行活体和剖面深度的断层分析 ,因此可以获得正常和变异的生物过程及病理学方面有价值的信息；近年来，它已应用于细胞组织、细菌繁殖过程、药品合成和渗透、植物光合作用及光声免疫反应的研究 ; 因可以找出组织病理和疾病之间的内在联系,为早期诊断(包括癌变) 提供了有价值的临床诊断工具。随着检测技术的不断发展和完善,人们对光声光热检测技术的认识也将逐渐深化，而且又因其本身的特点及功能的多样化 , 其应用领域必将不断拓展。可以预期在不远的将来 , 光声光热检测技术会成为各个领域广泛使用的常规研究和分析手段 ; 如与现有的检测技术相结合,将会在工业上的实时检测、质量控制和产品分析等领域获得越来越广泛的应用。光声光热检测技术仍属发展中的新技术, 需要不断完善和改进，还有许多问题有待进一步开发和探索。可以相信 , 一个广泛使用和发展光声光热技术的时代必然会到来 !

二、无损检测技术的应用

所谓无损检测技术，是指在不破坏或不改变被检物体的前提下，利用物质因存在缺陷而使其某一物理性能发生变化的特点，完成对该物体的检测与评价的技术手段的总称。它由无损检测和无损评价两个不可分割的部分组成。

一个设备在制造过程中，可能产生各种各样的缺陷，如裂纹、疏松、气泡、夹渣、未焊透和脱粘等；在运行过程中，由于应力、疲劳、腐蚀等因素的影响，各类缺陷又会不断产生和扩展。现代无损检测与评价技术，不但要检测出缺陷的存在，而且要对其作出定性、定量评定，其中包括对缺陷的定量测量（形状、大小、位置、取向、内含物等），进而对有缺陷的设备分析其缺陷的危害程度，以便在保障安全运行的条件下，作出带伤设备可否继续服役的选择，避免由于设备不必要的检修和更换所造成的浪费。

现代工业和科学技术的飞速发展，为无损检测技术的发展提供了更加完善的理论和新的物质基础，使其在机械、冶金、航空航天、原子能、国防、交通、电力、石油化工等多种工业领域中得到了广泛的应用。它被广泛应用于制造厂家的产品质量管理、用户订货的验收检查以及设备使用与维护过程中的安全检查等方面，例如锅炉、压力容器、管道、飞机、宇航器、船舶、铁轨和车轴、发动机、汽车、电站设备等等方面，特别是在高温、高压、高速、高负载条件下运行的设备。无损检测技术包括超声检测、射线检测、磁粉检测、渗透检测、涡流检测等常规技术以及声发射检测、激光全息检测、微波检测等新技术。常见的分类形式如表所示。实践证明，开展无损检测技术，对于改进产品的设计

制造工艺、降低制造成本以及提高设备的运行可靠性等具有重要的意义，已成为机械故障诊断学的一个重要组成部分。

三、超声波检测

超声波检测是无损检测的主要方法之一。

1利用声响从物体外界不损坏地检测其内部情况的方法早就问世了。

超声波检测就是利用电振荡在发射探头中激发高频超声波，入射到被检物内部后若遇到缺陷，超声波会被反射、散射或衰减，再用接收探头接收从缺陷处反射回来（反射法）或穿过被检工件后（穿透法）的超声波，并将其在显示仪表上显示出来，通过观察与分析反射波或透射波的时延与衰减情况，即可获得物体内部有无缺陷以及缺陷的位置、大小及其性质等方面的信息，并由相应的标准或规范判定缺陷的危害程度的方法。

2超声波检测具有灵敏度高、穿透力强、检验速度快、成本低、设备简便和对人体无害等一系列优点，既适合在制造厂生产线上成批检查，也可以用于野外作业。

3超声波之所以被广泛地应用于无损检测，是基于超声波的如下特性

指向性好超声波是一种频率很高、波长很短的机械波，在无损检测中使用的超声波波长为毫米数量级。

它像光波一样具有很好的指向性，可以定向发射，犹如一束手电筒灯光可以在黑暗中寻找所需物品一样在被检材料中发现缺陷。

穿透能力强超声波的能量较高，在大多数介质中传播时能量损失小，传播距离远，穿透能力强，在有些金属材料中，其穿透能力可达数米。

4超声波检测的应用实例

超声波检测既可用于锻件、棒材、板材、管材以及焊缝等的检测，又可用于厚度、硬度以及材料的弹性模量和晶粒度等的检测。下面简述超声波检测的几个应用实例。

1．螺栓的超声波检测电站中高温高压部件（如汽缸、主蒸汽门、调速汽门等）用的螺栓，在运行中经常有断裂的现象。

紧固螺栓螺纹根部产生的裂纹是沿螺栓横断面发展的横向裂纹，中心孔加热不当产生的内孔裂纹也是横向裂纹。因此将直探头放在螺栓端面上探测，声束刚好与裂纹面垂直，对发现这些裂纹很有利。

2．车轴的超声波检测车轴是机车、车辆运行时受力的关键部件之一，它在水气的浸蚀

中承受载荷，容易产生裂纹，多数是危险性较大的横向裂纹。经常采用横波探伤法和小角度纵波探伤法。

3. 非金属材料的超声波检测超声波在非金属材料（塑料、有机玻璃、陶瓷、橡胶、混凝土等）中的衰减一般都比金属大，为了减小衰减而多采用低频检测，一般为20～200kHz，有的也用2～5MHz。为了获得较窄的声束，常采用较大尺寸的探头。

四、射线检测

1射线检测的基本原理

射线检测是以X射线、γ射线和中子射线等易于穿透物质的特性为基础的。其基本工作原理为：射线在穿过物质的过程中，由于受到物质的散射和吸收作用而使其强度衰减，强度衰减的程度取决于物体材料的性质、射线种类及其穿透距离。当把强度均匀的射线照射到物体上一个侧面，在物体的另一侧使透过的射线在照相底片上感光、显影后，就可得到与材料内部结构或缺陷相对应的黑度不同的图象，即射线底片。通过观察射线底片，就可检测出物体表面或内部的缺陷，包括缺陷的种类、大小和分布情况并作出评价。

2射线检测对缺陷的形象非常直观，对缺陷的尺寸、性质等情况判断比较容易。采用计算机辅助断层扫描法还可以了解断面的情况，可以进行自动化分析。射线检测对所测试检查物体既不破坏也不污染，但射线检测成本较高，且对人体有害，在检测过程中必须注意要妥善保护。

3工业上常用的是X射线、γ射线检测。

2射线检测（照相法）的特点和适用范围

射线检测是一种常用于检测物体内部缺陷的无损检测方法，它几乎适用于所有的材料，检测结果（照相底片）可永久保存。但从检测结果很难辨别缺陷的深度，要求在被检试件的两面都能操作，对厚的试件曝光时间需要很长。

对厚的被检测物来说，可使用硬X射线或γ射线；对薄的被检物则使用软X射线。射线穿透物质的最大厚度为：钢铁约450mm、铜约350mm、铝约1200mm。

对于气孔、夹渣和铸造孔洞等缺陷，在X射线透射方向有较明显的厚度差别，即使很小的缺陷也较容易检查出来。而对于如裂纹等虽有一定的投影面积但厚度很薄的一类

缺陷，只有用与裂纹方向平行的X射线照射时，才能够检查出来，而用与裂纹面几乎垂直的射线照射时就很难查出。这是因为在照射方向上几乎没有厚度差别的缘故。因此，有时要改变照射方向来进行照相。

结束语

计算机与微电子技术的高速发展，使得仪器仪表业发生革命性的变革，传统的测量仪器都要有独立的机箱，在面板上有操作按键和旋钮，有信号输入与输出端口，有显示测量结果的指示计或数码窗口等。每种仪器都有各自的专用功能，相互不能通用。虚拟仪器的出现，使操作者面对的不再是专用的机箱，而是一台通用计算机。由传感器或变送器送来的信息经过专门的接口卡进入计算机，通过软件处理在计算机显示屏上显示测量结果，并发送各种控制信号。操作者通过鼠标或键盘进行操作。特别是数字传感器的出现，可省去A/D转换的接口卡，更无需模拟量放大等处理，并可远距离传输。不同的传感器可以构成不同的仪器，可以共用一台计算机，可以将两台不同性质的仪器合在一台计算机上。虚拟仪器开放性强，具有与其它设备互联的能力，可实现对现场实时的监测与管理。其另一特点就是性价比高，它能一机多用；它的主体采用的是通用的计算机，其功能强，质量高，成本远比专用仪器低，由于遍布的计算机服务网点，使得仪器能得到及时的与星级的维修与服务等，这也是专用仪器所不能相比拟的。因此虚拟仪器将在未来测控领域中成为主导的中坚，并推动测控技术不断发展与变革。

参考文献

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5刘燕德无损智能检测技术及应用. 华中科技大学版社.

致谢

本论文是在牛博英老师的的指导下完成的。从论文的选题、结构到资料的整理等工作都得到了导师的悉心指导。在撰写论文的过程中，导师渊博的学识，严谨的治学态度，丰富的实践经验，循循善

诱的指导方式，令学生终生受益，谨此表示学生最衷心的感谢。

光电探测技术发展概况

光电探测技术发展概况 学号：20121226465姓名：熊玉宝 摘要:本文扼要论述光电探测技术重要性，并简要地介绍了光电探测技术的几种主要方法及发展趋势。 关键词:光电；探测；技术 光电探测技术是根据被探测对象辐射或反射的光波的特征来探测和识别对象的一种技术，这种技术本身就赋予光电技术在军事应用中的四大优点，即看得更清、打得更准、反应更快和生存能力更强。 光电探测技术是现代战争中广泛使用的核心技术，它包括光电侦察、夜视、导航、制导、寻的、搜索、跟踪和识别多种功能。光电探测包括从紫外光（0.2～0.4μm）、可见光（0.4～0.7μm）、红外光（1～3μm，3～5μm，8～12μm）等多种波段的光信号的探测。 新一代光电探测技术及其智能化，将使相关武器获得更长的作用距离，更强的单目标/多目标探测和识别能力，从而实现更准确的打击和快速反应，在极小伤亡的情况下取得战争的主动权。同时使武器装备具有很强的自主决策能力，增强了对抗，反对抗和自身的生存能力。实际上，先进的光电探测技术已成为一个国家的军事实力的重要标志。 现代高技术战争的显著特点首先是信息战，而信息战中首要的任务是如何获取信息。谁获取更多信息，谁最早获取信息，谁就掌握信息战的主动权。光电探测正是获取信息的重要手段。微波雷达和光电子成像设备常常一起使用，互相取长补短，相辅相成，可以获取更多信息，可以更早获取信息。前者作用距离远，能全天候工作；后者分辨率高，识别能力和抗干扰能力强。无论侦察卫星、预警卫星、预警飞机还是无人侦察机往往同时装备合成孔径雷达和CCD相机、红外热像仪或多光谱相机。为改进对弹道导弹的预警能力，美国正在研制的天基红外系统（SBIRS）拟用双传感器方案，即一台宽视场扫描短波红外捕获传感器和一台窄视场凝视多色（中波/长波红外、长波红外/可见光）跟踪传感器，能捕获和跟踪弹道导弹从发射到再入大气的全过程。美国已经装备并正在不断改进的CR-135S眼镜蛇球预警机，采用可见光和中波红外像机，能精确测定420km外的导弹发射，确定发动机熄火点，计算出它的弹道和碰撞点。最近在上面加了一台远程激光测距机，其作用距离可达400km。美国海军也在为战区弹道导弹防御

传感器与检测技术习题解答

传感器与检测技术（胡向东，第2版）习题解答 王涛 第1章概述 什么是传感器？ 答：传感器是能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件和装置，通常由敏感元件和转换元件组成。 传感器的共性是什么？ 答：传感器的共性就是利用物理定律或物质的物理、化学或生物特性，将非电量（如位移、速度、加速度、力等）输入转换成电量（电压、电流、频率、电荷、电容、电阻等）输出。 传感器一般由哪几部分组成？ 答：传感器的基本组成分为敏感元件和转换元件两部分，分别完成检测和转换两个基本功能。 为普遍。 ①按传感器的输入量（即被测参数）进行分类 按输入量分类的传感器以被测物理量命名，如位移传感器、速度传感器、温度传感器、湿度传感器、压力传感器等。 ②按传感器的工作原理进行分类

根据传感器的工作原理（物理定律、物理效应、半导体理论、化学原理等），可以分为电阻式传感器、电感式传感器、电容式传感器、压电式传感器、磁敏式传感器、热电式传感器、光电式传感器等。 ③按传感器的基本效应进行分类 根据传感器敏感元件所蕴含的基本效应，可以将传感器分为物理传感器、化学传感器和生物传感器。 改善传感器性能的技术途径有哪些？ 答：①差动技术；②平均技术；③补偿与修正技术；④屏蔽、隔离与干扰抑制；⑤稳定性处理。 第2章传感器的基本特性 什么是传感器的静态特性？描述传感器静态特性的主要指标有哪些？答：传感器的静态特性是它在稳态信号作用下的输入、输出关系。静态特性所描述的传感器的输入-输出关系中不含时间变量。 衡量传感器静态特性的主要指标是线性度、灵敏度、分辨率、迟滞、重复性和漂移。 利用压力传感器所得测试数据如下表所示，计算非线性误差、迟滞和重复性误差。设压力为0MPa时输出为0mV，压力为时输出最大且为。

传感器与检测技术(知识点总结)

传感器与检测技术(知识点总结) 一、传感器的组成2：传感器一般由敏感元件，转换元件及基本转换电路三部分组成。①敏感元件是直接感受被测物理量，并以确定关系输出另一物理量的元件（如弹性敏感元件将力，力矩转换为位移或应变输出）。②转换元件是将敏感元件输出的非电量转换成电路参数（电阻，电感，电容）及电流或电压等电信号。③基本转换电路是将该电信号转换成便于传输，处理的电量。 二、传感器的分类 1、按被测量对象分类（1）内部信息传感器主要检测系统内部的位置，速度，力，力矩，温度以及异常变化。（2）外部信息传感器主要检测系统的外部环境状态，它有相对应的接触式（触觉传感器、滑动觉传感器、压觉传感器）和非接触式（视觉传感器、超声测距、激光测距）。 2、传感器按工作机理（1）物性型传感器是利用某种性质随被测参数的变化而变化的原理制成的（主要有：光电式传感器、压电式传感器）。（2）结构型传感器是利用物理学中场的定律和运动定律等构成的（主要有①电感式传感器；②电容式传感器； ③光栅式传感器）。 3、按被测物理量分类如位移传感器用于测量位移，温度传感器用于测量温度。

4、按工作原理分类主要是有利于传感器的设计和应用。 5、按传感器能量源分类（1）无源型：不需外加电源。而是将被测量的相关能量转换成电量输出（主要有：压电式、磁电感应式、热电式、光电式）又称能量转化型；（2）有原型：需要外加电源才能输出电量，又称能量控制型（主要有：电阻式、电容式、电感式、霍尔式）。 6、按输出信号的性质分类（1）开关型（二值型）：是“1”和“0”或开(ON)和关（OFF）；（2）模拟型：输出是与输入物理量变换相对应的连续变化的电量，其输入/输出可线性，也可非线性；（3）数字型：①计数型：又称脉冲数字型，它可以是任何一种脉冲发生器所发出的脉冲数与输入量成正比；②代码型（又称编码型）：输出的信号是数字代码，各码道的状态随输入量变化。其代码“1”为高电平，“0”为低电平。 三、传感器的特性及主要性能指标 1、传感器的特性主要是指输出与输入之间的关系，有静态特性和动态特性。 2、传感器的静态特性是当传感器的输入量为常量或随时间作缓慢变化时，传感器的输出与输入之间的关系，叫静态特性，简称静特性。表征传感器静态特性的指标有线性度，敏感度，重复性等。 3、传感器的动态特性是指传感器的输出量对于随时间变化的输入量的响应特性称为动态特性，简称动特性。传感器的动态特

自动检测技术综述

课程综述 08自动化（2）班 0805070124 随着大三分专业被分到自动化这个专业后，首先接触的课程就是自动化检测技术。作为一门动手能力要求比较高的课程，这门课也配套了相应的实验课程。回味这学期的自动检测技术这门课的学习，按照自己的学习计划学习起来还是比较从容的。自动检测技术是自动化科学技术的一个重要分支科学，是在仪器仪表的使用、研制、生产、的基础上发展起来的一门综合性技术。自动检测就是在测量和检验过程中完全不需要或仅需要很少的人工干预而自动进行并完成的。实现自动检测可以提高自动化水平和程度，减少人为干扰因素和人为差错，可以提高生产过程或设备的可靠性及运行效率。 对于自动检测技术这门课，我觉得很重要的就是学习计划，不管做什么事都应该有一个计划，大到自己的学习生涯规划，小到自己的一天什么时刻该做什么，这样你才能做到有的放矢。作为一门自动化专业重要的课程，学好这门课是必须的。关于学习计划，我觉得每天课后的复习工作是很重要，这有助于我们对新知识的理解和吸收。大学里要充分利用各种资源，比如说图书馆、学术论坛、网络资源等。网络这种全新的学习形式具有开放性、互动性、网络性、虚拟性的特点,为我们的自主学习，教师的教学提供了许多便利条件。目前，互联网上学习资源中，管理方面的资源极为丰富；收费、互助、免费应有尽有。当然如何有效利用这些资源，是我们必须重视的问题，不适当的选择，会浪费精力，浪费时间，我们要选择适合自己的资源进行学习，这样才能做到事半功倍。还有就是一个老师每次布置的小设计论文，每次的设计论文感觉都是对自己所学到的知识的一些升华，在原有知识的基础上进行设计，利用课本知识缩学到的东西应用到实际的设计当中去。这是一项很好的作业，让我们在学到基础知识的前提下，能够活用。 自动检测的任务：自动检测的任务主要有两种，一是将被测参数直接测量并显示出来，以告诉人们或其他系统有关被测对象的变化情况，即通常而言的自动检测或自动测试；二是用作自动控制系统的前端系统，以便根据参数的变化情况做出相应的控制决策，实施自动控制。自动检测技术主要的研究内容：自动检测技术的主要研究内容包括测量原理、测量方法、测量系统、及数据处理。测量系统：确定了被测量的测量原理和测量方法后，就要设计或选用装置组成测量系统。目前的测量系统从信息的传输形式看，主要有模拟式和数字式两种。模拟式测量系统：模拟量测试系统是由传感器，信号调理器，显示、记录装置和（或）输出装置组成。数字式测量系统：数字式测量系统目前主要是带微机的测量系统，是由传感器、信号调理器、输入接口、中央处理器组件、输出接口和显示记录等外围设备组成。检测技术的特点：实时性强、精确度高、可靠性高、通道多、功能强。 关于自动化专业而言，自动化检测技术对学生动手能力要求比较高，所以有关和自动检测技术的实验课也是尤为重要的一项。实验课的课前准备工作必须充

常用无损检测技术分析

158 第三篇 常用无损检测技术 第15章 射线照相检测技术 15.1射线照相检测技术概述（Ⅱ级人员仅要求本节内容） 射线是具有可穿透不透明物体能力的辐射，包括电磁辐射（X 射线和γ射线）和粒子辐射。在射线穿过物体的过程中，射线将与物质相互作用，部分射线被吸收，部分射线发生散射。不同物质对射线的吸收和散射不同，导致透射射线强度的降低也不同。检测透射射线强度的分布情况，可实现对工件中存在缺陷的检验。这就是射线检测技术的基本原理。射线照相检测技术，利用射线对胶片可以产生感光作用的原理，采用胶片记录透射射线强度，在底片上形成不同黑度的图像，完成检验。图15—1显示了射线照相检测技术的基本原理。 射线照相检测的基本过程为准备、透照、暗室处理、评片，从底片上给出的图像，判断缺陷性质、分布、尺寸，完成对工件的检验。 图15-1 射线照相检测技术基本原理 图15-2 光电效应示意图 射线照相检验技术可应用于各种材料（金属材料、非金属材料和复合材料）、各种产品缺陷的检验。检验技术对被检工件的表面和结构没有特殊要求。检验原理决定了，这种技术最适宜检验体积性缺陷，对延伸方向垂直于射线束透照方向（或成较大角度）的薄面状缺陷难于发现。射线照相检验技术特别适合于铸造缺陷和熔化焊缺陷的检验，不适合锻造、轧制等工艺缺陷检验。现在它广泛应用于航空、航天、船舶、电子、兵器、核能等工业领域。 射线照相检测技术直接获得检测图像，给出缺陷形貌和分布直观显示，容易判定缺陷性质和尺寸。检测图像还可同时评定检测技术质量，自我监控工作质量。这些为评定检测结果可靠性提供了客观依据。 射线照相检测技术应用中必须考虑的一个特殊问题是辐射安全防护问题。必须按照国家、地方、行业的有关法规、条例作好辐射安全防护工作，防止发生辐射事故。 15.2射线照相检测技术基础 15.2.1 射线与物质的相互作用 射线按其特点分为二类：电磁辐射和粒子辐射，以下仅讨论Ｘ射线与γ射线（电磁辐射）。 Ｘ射线、γ射线与物质的相互作用是光量子和物质的相互作用。包括光量子与原子、原子核、原子的电子及自由电子的相互作用。主要的作用是：光电效应、康普顿效应、电子对效应和瑞利散射。图15—2、图15—3、图15—4是光电效应、康普顿效应、电子对效应作用示意图。

光电检测技术教学大纲

《光电检测技术》教学大纲 课程编号： 302057020 课程性质： 选修 课程名称： 光电检测技术 学时/学分：32/2 英文名称： Optic Detecting Technology考核方式： 闭卷笔试 选用教材： 周秀云等编著，《光电检测技术及应 大纲执笔人： 尹伯彪 用》第2版，电子工业出版社 先修课程： 工程光学、传感器、测控电路等 大纲审核人： 专业教学指导组适用专业： 测控技术与仪器 一、 课程目标 课程具体目标为： 1.能根据光电检测系统组成，理解光电检测技术相关的参数； 2.能针对具体待检测量，选择合理的测量原理，设计光电检测系统，并能 选择合适的光源及光电检测器件； 3.能根据光电检测技术的特点，分析光电检测系统优缺点。 二、 教学内容 本课程作为测控技术及仪器专业的专业课程，学生通过本课程的学习，能够根据光电检测技术的特点，针对具体的工程问题，提出相应的光电检测方案，对该方案中的各环节选择相应的光电检测器件，并理解该系统的局限性。 1.光电检测技术概述（支撑课程目标1） 光电检测系统的基本构成、基本工作原理和基本结构形式。 要求学生：理解光电检测系统的基本构成、基本工作原理和基本结构形式。 理解光电检测技术相关的参数。 2.光电检测光源（支撑课程目标2） 光源的基本特性参数和常用的光源。 要求学生：能针对待检定量，选择光电检测系统的合适光源。 3.光电探测器件（支撑课程目标2） 光电导器件、光生伏特器件和光电发射器件的工作原理、主要参数和各自的应用场合。 要求学生：能针对待检定量，选择光电检测系统的光电探测器件。 4.光电成像器件（支撑课程目标2） 光电成像器件的主要特性参数和应用场合。 要求学生：能针对待检定量，选择光电检测系统的光电成像器件。

《传感器与检测技术》课程综述

《传感器与检测技术》课程学习综述

目录 第一章摘要 (1) 第二章传感器基本特性 (3) 一、传感器的静态特性 (3) 二、传感器的动态特性 (4) 第三章传感器 (5) 一、电阻式传感器 (5) 二. 电感式传感器 (5) 三、电容式传感器 (6) 四、压电式传感器 (7) 五、磁敏感式传感器 (8) 六、热电式传感器 (9) 七、光电式传感器 (10) 八、辐射与波式 (10) 九、化学传感器 (11) 十、新型传感器 (12) 第四章检测技术 (14) 一、参数检测基本概念 (14) 二、参数检测的一般方法 (16) 三、基本参数测量 (17) 第五章测量不确定度与回归分析 (19) 一、测量误差 (19) 二、测量不确定度 (20) 第六章自动监测系统 (21) 一、组成 (21) 二、设计方案 (22) 第七章课程总结 (25)

第一章摘要 《传感器与检测技术》顾名思义围绕着传感器和检测技术来进行的讲解，对于传感器和检测技术的学习对于自动化与电气工程类的我而言十分重要。传感器位于研究对象与测控系统之间的接口位置，是感知、获取与检测信息的窗口同时传感器也是实现对物理环境或人类社会信息获取的基本工具，是检测系统的首要环节，是信息技术的源头。 作为自动化与电气工程类的学生，即使专业分流之后我们还是会用到大量的传感器知识，掌握传感器方面的知识对我们以后的发展尤为重要。 本课程先从传感器的概述谈起，先让我们知道什么叫做传感器以及传感器的特点和传感器技术的发展再到传感器的基本特性的讲解。在了解了传感器的基本概述和基本特性之后就需要实例来深入对传感器与检测技术的了解。本书列举了许多经典的传感器类型，由易到难，从电阻式传感器到电感、电容式传感器、压电式传感器、磁敏式传感器、热电式传感器与光电式传感器等，同时也涵盖了参数检测自动检测系统等来进行了全面详细的讲解。从原理到测量电路再到应用，环环相扣使人了解原理。 在学习传感器之前我对传感器的理解就是一个很简单的工具，根据物理学原理而实现的各种测量。学习了之后才明白传感器并非那么简单，不同的参数需要我们用不同的传感器去进行测量，同时有的传

传感器与检测技术复习总结Word版

l.检测系统由哪几部分组成? 说明各部分的作用。 答：一个完整的检测系统或检测装置通常是由传感器、测量电路和显示记录装置等几部分组成，分别完成信息获取、转换、显示和处理等功能。当然其中还包括电源和传输通道等不可缺少的部分。传感器与检测技术是研究自动检测系统中的信息提取，信息转换和信息处理的理论和技术为主要内容的一门应用技术学科。 2 ．什么是传感器？它由哪几个部分组成？分别起到什么作用？ 解：传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的、便于应用的某种物理量的测量装置，能完成检测任务；传感器由敏感元件，转换元件，转换电路组成。敏感元件是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的物理量；转换元件把敏感元件的输出作为它的输入，转换成电路参量；上述电路参数接入基本转换电路，便可转换成电量输出。 3 ．简述正、逆压电效应。 解：某些电介质在沿一定的方向受到外力的作用变形时，由于内部极化现象同时在两个 表面上产生符号相反的电荷，当外力去掉后，恢复到不带电的状态；而当作用力方向改变时，电荷的极性随着改变。晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。这种现象称为正压电效应。反之，如对晶体施加一定变电场，晶体本身将产生机械变形，外电场撤离，变形也随之消失，称为逆压电效应。 4．简述电压放大器和电荷放大器的优缺点。 解：电压放大器的应用具有一定的应用限制，压电式传感器在与电压放大器配合使用时，连接电缆不能太长。优点：微型电压放大电路可以和传感器做成一体，这样这一问题就可以得到克服，使它具有广泛的应用前景。缺点：电缆长，电缆电容 C c 就大，电缆电容增大必然使传感器的电压灵敏度降低。 电荷放大器的优点：输出电压 U o 与电缆电容 C c 无关，且与 Q 成正比，这是电荷放大器的最大特点。但电荷放大器的缺点：价格比电压放大器高，电路较复杂，调整也较困难。要注意的是，在实际应用中，电压放大器和电荷放大器都应加过载放大保护电路，否则在传感器过载时，会产生过高的输出电压。 6．为什么说压电式传感器只适用于动态测量而不能用于静态测量? 答：因为压电式传感器是将被测量转换成压电晶体的电荷量，可等效成一定的电容，如被测量为静态时，很难将电荷转换成一定的电压信号输出，故只能用于动态测量。 7．压电式传感器测量电路的作用是什么?其核心是解决什么问题? 答：压电式传感器测量电路的作用是将压电晶体产生的电荷转换为电压信号输出，其核心是要解决微弱信号的转换与放大，得到足够强的输出信号。8．说明霍尔效应的原理？ 解：置于磁场中的静止载流导体，当它的电流方向与磁场方向不一致时，载流导体上垂直于电流和磁场方向上的两个面之间产生电动势，这种现象称霍尔效应。 9 ．磁电式传感器与电感式传感器有何不同？ 解：磁电式传感器是通过磁电作用将被测量（如振动、位移、转速等）转换成电信号的一种传感器。磁电感应式传感器也称为电动式传感器或感应式传感器。磁电感应式传感器是利用导体和磁场发生相对运动产生电动式的，它不需要辅助电源就能把被测对象的机械量转换成易于测量的电信号，是有源传感器。电感式传感器是利用电磁感应原理将被测非电量如位移、压力、流量、、重量、振动等转换成线圈自感量 L 或互感量 M 的变化，再由测量电路转换为电压或电流的变化量输出的装置，是无源传感器。 10 ．霍尔元件在一定电流的控制下，其霍尔电势与哪些因素有关？ 解：根据下面这个公式U=KIBf(L/B)可以得到霍尔电势还与磁感应强度 B, K H 为霍尔片的灵敏度 , 霍尔元件的长L 和宽度 b 有关。11．什么是热电势、接触电势和温差电势？ 解：两种不同的金属 A 和 B 构成的闭合回路，如果将它们的两个接点中的一个进行加热，使其温度为 T ，而另一点置于室温 T 0 中，则在回路中会产生的电势就叫做热电势。由于两种不同导体的自由电子密度不同而在接触处形成的电动势叫做接触电势。温差电势是同一导体的两端因其温度不同而产生的一种热电势。 12 ．说明热电偶测温的原理及热电偶的基本定律。 解：热电偶是一种将温度变化转换为电量变化的装置，它利用传感元件的电参数随温度变化的特征来达到测量的目的。通常将被测温度转换为敏感元件的电阻、磁导或电势等的变化，通过适当的测量电路，就可由电压电流这些电参数的变化来表达所测温度的变化

无损检测技术综述

无损检测技术原理与应用 安全工程1401班 2014074201 1无损检测技术的定义及发展概况 随着中国科学和工业技术的发展，高温、高压、高速度和高负荷已成为现代化工业的重要标志。但它的实现是建立在材料高质量的基础之上的。必须采用不破坏产品原来的形状，不改变使用性能的检测方法，以确保产品的安全可靠性，这种技术就是无损检测技术。无损检测技术不损害被检测对象的使用性能，应用多种物理原理和化学现象，对各种工程材料，零部件，结构进行有效地检验和测试，借以评价它们的连续性、完整性、安全可靠性及某些物理信息。目的是为了评价构件的允许负荷、寿命或剩余寿命，检测设备在制造和使用过程中产生的结构不完整性及缺陷情况，以便及时发现问题，保障设备安全[1]。 无损检测技术是机械工业的重要支柱，也是一项典型的具有低投入、高产出的工程应用技术。可能很难找到其他任何一个应用学科分支，其涵盖的技术知识之渊博、覆盖的基本研究领域之众多、所涉及的应用领域之广泛能与无损检测相比。美国前总统里根在发给美国无损检测学会成立20周年的贺电中曾说过，(无损检测)能给飞机和空间飞行器、发电厂、船舶、汽车和建筑物等带来更高的可靠性，没有无损检测(美国)就不可能享有目前在飞机、船舶和汽车等众多领域和其他领域的领先地位。作为一门应用性极强的技术，只有与国家大型工程项目结合，解决国家大型和重点工程项目中急需解决的安全保障问题，无损检测技术才能有用武之地和广阔的发展空间[2]。 我国无损检测技术的快速发展得益于经济的快速发展和国家综合实力的快速增强。近十年来，我国经济一直处于快速发展期，无损检测事业也处于蒸蒸日上的局面，其总体形势和水平已是十年前无法比拟。在我国各工业部门和国防单位，我国无损检测工作者取得了令世人瞩目的成绩[2]。 2无损检测技术的基本类型及其原理 目前常用的无损检测类型主要有超声检测技术、射线检测技术、磁粉检测技术、渗透检测和红外检测技术五种，本文选取其中3种检测技术对其基本原理和应用进行简单的讲述，选取超声波检测技术和红外检测技术这两种检测技术进行

传感器与检测技术(重点知识点总结)

传感器与检测技术知识总结 1：传感器是能感受规定的被检测量并按照一定规律转换成可输出信号的器件或装置。 一、传感器的组成 2：传感器一般由敏感元件，转换元件及基本转换电路三部分组成。①敏感元件是直接感受被测物理量，并以确定关系输出另一物理量的元件（如弹性敏感元件将力，力矩转换为位移或应变输出）。②转换元件是将敏感元件输出的非电量转换成电路参数（电阻，电感，电容）及电流或电压等电信号。 ③基本转换电路是将该电信号转换成便于传输，处理的电量。 二、传感器的分类 1、按被测量对象分类 （1）内部信息传感器主要检测系统内部的位置，速度，力，力矩，温度以及异常变化。（2）外部信息传感器主要检测系统的外部环境状态，它有相对应的接触式（触觉传感器、滑动觉传感器、压觉传感器）和非接触式（视觉传感器、超声测距、激光测距）。 2、传感器按工作机理 （1）物性型传感器是利用某种性质随被测参数的变化而变化的原理制成的（主要有：光电式传感器、压电式传感器）。 （2）结构型传感器是利用物理学中场的定律和运动定律等构成的（主要有①电感式传感器；②电容式传感器；③光栅式传感器）。 3、按被测物理量分类 如位移传感器用于测量位移，温度传感器用于测量温度。 4、按工作原理分类主要是有利于传感器的设计和应用。 5、按传感器能量源分类 （1）无源型：不需外加电源。而是将被测量的相关能量转换成电量输出（主要有：压电式、磁电感应式、热电式、光电式）又称能量转化型； （2）有原型：需要外加电源才能输出电量，又称能量控制型（主要有：电阻式、电容式、电感式、霍尔式）。 6、按输出信号的性质分类 （1）开关型（二值型）：是“1”和“0”或开(ON)和关（OFF）； （2）模拟型：输出是与输入物理量变换相对应的连续变化的电量，其输入/输出可线性，也可非线性； （3）数字型：①计数型：又称脉冲数字型，它可以是任何一种脉冲发生器所发出的脉冲数与输入量成正比；②代码型（又称编码型）：输出的信号是数字代码，各码道的状态随输入量变化。其代码“1”为高电平，“0”为低电平。 三、传感器的特性及主要性能指标 1、传感器的特性主要是指输出与输入之间的关系，有静态特性和动态特性。 2、传感器的静态特性是当传感器的输入量为常量或随时间作缓慢变化时，传感器的输出与输入之间的关系，叫静态特性，简称静特性。 表征传感器静态特性的指标有线性度，敏感度，重复性等。 3、传感器的动态特性是指传感器的输出量对于随时间变化的输入量的响应特性称为动态特性，简称动特性。传感器的动态特性取决于传感器的本身及输入信号的形式。传感器按其传递，转换信息的形式可分为①接触式环节；②模拟环节； ③数字环节。评定其动态特性：正弦周期信号、阶跃信号。 4、传感器的主要性能要求是：1）高精度、低成本。2）高灵敏度。3）工作可靠。4）稳定性好，应长期工作稳定，抗腐蚀性好；5）抗干扰能力强；6）动态性能良好。7）结构简单、小巧，使用维护方便等； 四、传感检测技术的地位和作用 1、地位：传感检测技术是一种随着现代科学技术的发展而迅猛发展的技术，是机电一体化系统不可缺少的关键技术之一。 2、作用：能够进行信息获取、信息转换、信息传递及信息处理等功能。应用：计算机集成制造系统（CIMS）、柔性制造系统（FMS）、加工中心（MC）、计算机辅助制造系统（CAM）。 五、基本特性的评价 1、测量范围：是指传感器在允许误差限内，其被测量值的范围； 量程：则是指传感器在测量范围内上限值和下限值之差。2、过载能力：一般情况下，在不引起传感器的规定性能指标永久改变条件下，传感器允许超过其测量范围的能力。过载能力通常用允许超过测量上限或下限的被测量值与量程的百分比表示。 3、灵敏度：是指传感器输出量Y与引起此变化的输入量的变化X之比。 4、灵敏度表示传感器或传感检测系统对被测物理量变化的反应能力。灵敏度越高越好，因为灵敏度越高，传感器所能感知的变化量越小，即被测量稍有微小变化，传感器就有较大输出。K值越大，对外界反应越强。 5、反映非线性误差的程度是线性度。线性度是以一定的拟合直线作基准与校准曲线作比较，用其不一致的最大偏差△Lmax与理论量程输出值Y（=ymax—ymin）的百分比进行计算。 6、稳定性在相同条件，相当长时间内，其输入/输出特性不发生变化的能力，影响传感器稳定性的因素是时间和环境。 7、温度影响其零漂，零漂是指还没输入时，输出值随时间变化而变化。长期使用会产生蠕变现象。 8、重复性：是衡量在同一工作条件下，对同一被测量进行多次连续测量所得结果之间的不一致程度的指标；（分散范围

光电检测技术课程作业及答案(打印版)概要教学提纲

思考题及其答案 习题01 一、填空题 1、通常把对应于真空中波长在（0.38m μ）范围内的电磁辐 μ）到（0.78m 射称为光辐射。 2、在光学中，用来定量地描述辐射能强度的量有两类，一类是（辐射度学量），另一类是(光度学量)。 3、光具有波粒二象性，既是（电磁波），又是（光子流）。光的传播过程中主要表现为（波动性），但当光与物质之间发生能量交换时就突出地显示出光的（粒子性）。 二、概念题 1、视见函数：国际照明委员会（CIE）根据对许多人的大量观察结果，用平均值的方法，确定了人眼对各种波长的光的平均相对灵敏度，称为“标准光度观察者”的光谱光视效率V(λ),或称视见函数。 2、辐射通量：辐射通量又称辐射功率，是辐射能的时间变化率，单位为瓦(1W=1J/s)，是单位时间内发射、传播或接收的辐射能。 3、辐射亮度：由辐射表面定向发射的的辐射强度，除于该面元在垂直于该方向的平面上的正投影面积。单位为(瓦每球面度平方米) 。 4、辐射强度：辐射强度定义为从一个点光源发出的，在单位时间内、给定方向上单位立体角内所辐射出的能量，单位为W／sr(瓦每球面度)。 三、简答题 辐射照度和辐射出射度的区别是什么？ 答：辐射照度和辐射出射度的单位相同，其区别仅在于前者是描述辐射接

收面所接收的辐射特性，而后者则为描述扩展辐射源向外发射的辐射特性。 四、计算及证明题 证明点光源照度的距离平方反比定律，两个相距10倍的相同探测器上的照度相差多少倍？答： 2 22 4444R I R I dA d E R dA d E R I I ===∴=ππφπφφπφ＝的球面上的辐射照度为半径为又＝的总辐射通量为在理想情况下，点光源设点光源的辐射强度为ΘΘ ()1 2222222221 122 12 11001001010E E L I E L I L I L I E R I E L L L L =∴====∴= =ΘΘ又的距离为第二个探测器到点光源， 源的距离为设第一个探测器到点光 习题02 一、填空题 1、物体按导电能力分（绝缘体）（半导体）（导体）。 2、价电子的运动状态发生变化,使它跃迁到新的能级上的条件是（具有能向电子提供能量的外力作用）、（电子跃入的那个能级必须是空的）。 3、热平衡时半导体中自由载流子浓度与两个参数有关：一是在能带中（能态的分布），二是这些能态中（每一个能态可能被电子占据的概率）。 4、半导体对光的吸收有（本征吸收）（杂质吸收）（自由载流子吸收）（激子吸收）（晶格吸收）。半导体对光的吸收主要是（本征吸收）。 二、概念题 1、禁带、导带、价带：

传感器心得体会

传感器心得体会

传感器心得体会 【篇一：传感器实验总结】 《传感器及检测技术》教学实践工作总结 本学期，担任《传感器及检测技术》课程的理论和实践教学内容。本课程的实践教学主要是教学实验，在全体同学的大力配合下，比较圆满的完成了实践教学任务，达到了实验的预期目的。现将此课程的实践教学工作总结如下： 1、实验计划的制定 为更好的完成实践教学环节，使学生能够真正的在实践环节学到更多的东西，在学期初我就认真研究教材内容和教学大纲要求，针对教学内容和学生特点制定了详细的实验安排，并与实验室老师进行了认真的沟通，充分做好教学实践前的各项准备工作。 2、注重理论和实践的结合 每讲授一段内容，就组织同学们做一次实验，让学生把课堂上获得的理论知识及时的得到验证和应用，从而加深对所学内容的理解。同时鼓励同学们利用课余时间多到实验室做一些创造性的实验，提高他们的知识迁移能力和思维能力。 3、实验过程的安排 （1）每次实验前，提前下达实验任务，让学生做好实验前的各种准备工作。由班长做好分组工作，每组指定一名组长，实行组长负责制，负责本组的组织和协调工作，。 （2）进实验室时，讲清实验室纪律，不得随意摆弄实验用品，要严格遵守实验章程，在老师的指导下进行各种实验。

（3）实验过程中，认真抓好学生的纪律，不得无故迟到、早退，杜绝做与实验无关的事情。实验过程中教师要不断巡 视及时发现学生们遇到的各种问题，并给与指导或启发。尽量多鼓励、少批评，培养学生的自信心，提高学生学习的积极性。 （4）实验完毕，及时清查实验物品，并督促学生摆放好实验物品，做到物归原位。另外，每组展示实验成果，并派代表做出总结，谈谈实验中遇到的各种问题，并说明做出了怎样的处理，有哪些收获。小组成员之间先进行互评，然后由教师作出补充，并适当给与鼓励。同时督促同学课下认真完成实验报告。 4、反思改进 在每次实验完毕后，我都把实验中发现的问题进行归纳整理，进行反思，同时向有经验的教师请教，争取在下次实践课中加以改进。 总之，这一个学期的实践教学，总的来说基本上能够按照要求保质保量的完成教学任务，但从中我也发现了一些问题，在今后的教学工作中，我会努力的改进不足的地方，争取把以后的实践教学工作做得更好。 【篇二：实验心得体会】 实验心得体会 在做测试技术的实验前,我以为不会难做,就像以前做物理实验一样, 做完实验,然后两下子就将实验报告做完.直到做完测试实验时,我才知道其实并不容易做,但学到的知识与难度成正比,使我受益匪浅. 在做实验前,一定要将课本上的知识吃透,因为这是做实验的基础,否则,在老师讲解时就会听不懂,这将使你在做实验时的难度加大,浪费做实验的宝贵时间.比如做应变片的实验,你要清楚电桥的各种接法,如果你不清楚,在做实验时才去摸索,这将使你极大地浪费时间,使你事倍功半.做实验时,一定要亲力亲为,务必要将每个步骤,每个细节弄清楚,弄

传感器与检测技术总复习精华

填空： 1.传感器是把外界输入的非电信号转换成(电信号)的装置。 2.传感器是能感受规定的(被测量)并按照一定规律转换成可用(输出信号)的器件或装置。 3.传感器一般由(敏感元件)与转换元件组成。 (敏感元件)是指传感器中能直接感受被测量的部分 (转换元件)是指传感器中能将敏感元件输出量转换为适于传输和测量的电信号部分。 4.半导体应变片使用半导体材料制成，其工作原理是基于半导体材料的(压阻效应)。 5.半导体应变片与金属丝式应变片相比较优点是(灵敏系数)比金属丝高50~80倍。 6.压阻效应是指半导体材料某一轴向受到外力作用时，其(电阻率ρ)发生变化的现象。 7.电阻应变片的工作原理是基于(应变效应), 即在导体产生机械变形时, 它的电阻值相应发生变化。 8.金属应变片由(敏感栅)、基片、覆盖层和引线等部分组成。 9.常用的应变片可分为两类: (金属电阻应变片)和(半导体电阻应变片)。 半导体应变片工作原理是基于半导体材料的(压阻效应)。金属电阻应变片的工作原理基于电阻的(应变效应)。 10.金属应变片有（丝式电阻应变片）、（箔式应变片）和薄膜式应变片三种。 11.弹性敏感元件及其基本特性:物体在外力作用下而改变原来尺寸或形状的现象称为(变形),而当外力去掉后物体又能完全恢复其原来的尺寸和形状，这种变形称为(弹性变形)。 12.直线电阻丝绕成敏感栅后，虽然长度相同，但应变不同，园弧部分使灵敏系数K↓下降，这种现象称为(横向效应)。 13.为了减小横向效应产生的测量误差, 现在一般多采用(箔式应变片)。 14.电阻应变片的温度补偿方法 1) 应变片的自补偿法 这种温度补偿法是利用自身具有温度补偿作用的应变片(称之为温度自补偿应变片)来补偿的，应变片的自补偿法有（单丝自补偿）和（双丝组合式自补偿）。 15.产生应变片温度误差的主要因素有下述两个方面。 1) (电阻温度系数)的影响 2) 试件材料和电阻丝材料的(线膨胀系数不同)的影响

传感器与检测技术第二知识点总结

、电阻式传感器 1） 电阻式传感器的 原理：将被测量转化为传感器 电阻值的变化，并加上测量电路。 2） 主要的种类：电位器式、 应变式、热电阻、热敏电阻 应变电阻式传感器 1） 应变：在外部作用力下发生形变的现象。 2） 应变电阻式传感器：利用电阻应变片将应变转化为电阻值的变化 a. 组成：弹性元件+电阻应变片 b. 主要测量对象：力、力矩、压力、加速度、重量。 c. 原理：作用力使弹性元件形变发生应变或位移应变敏感元件电阻值变化通过测量电路变成电压等 点的输出。 PL 3） 电阻值：R （电阻率、长度、截面积）。 A 4） 应力与应变的关系： 打二E ；（被测试件的应力=被测试件的材料弹性模量 *轴向应变） 应注意的问题： a. R3=R4; b. R1与 R2应有相同的温度系数、线膨胀系数、应变灵敏度、初值; c. 补偿片的材料一样，个参数相同； d. 工作环境一样； 、电感式传感器 1） 电感式传感器的 原理：将输入物理量的变化转化为线圈 自感系数L 或互感系数 M 的变化 2） 种类：变磁阻式、变压器式、电涡流式。 3） 主要测量 物理量：位移、振动、压力、流量、比重。 变磁阻电感式传感器 1） 原理：衔铁移动导致气隙变化导致 电感量变化，从而得知位移量的大小方向。 点 八、、 5） 应力与力和受力面积的关系: 二（应力） F （力）

2)自感系数公式: 2 N 4 (( 磁导率)Ao (截面积) L 二2;(气隙厚度) 3) 种类：变气隙厚度、变气隙面积 4) 变磁阻电感式传感器的灵敏度取决于工作使得 当前厚度。 5) 测量电路：交流电桥、变压器式交变电桥、谐振式测量电桥。 P56 6) 应用：变气隙厚度电感式压力传感器(位移导致气隙变化导致自感系数变化导致电流变化) 差动变压器电感式传感器 1) 原理：把非电量的变化转化为互感量的变化。 2) 种类：变隙式、变面积式、螺线管式。 3) 测量电路：差动整流电路、相敏捡波电路。 电涡流电感式传感器 1) 电涡流效应：块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中做切割磁感线的运动，磁通变化，产生电动 势，电动势将在导体表面形成闭合的电流回路。 Z W 「，r ，f ，x ) 等效阻抗 (电阻率、磁导率、尺寸 、励磁电流的频率、距 离) 2) 趋肤效应：电涡流只集中在导体表面的现象。 3) 原理：产生的感应电流产生新的交变磁场来反抗原磁场，式传感器的等效阻抗变化 4) 测量电路：调频式测量电路、调幅式测量电路。 5) 测量对象：位移、厚度、表面温度、速度、应力、材料损伤、振幅、转速。 三、电容式传感器 1) 原理：将非电量的变化转化为电容量的变化。 2) 特点：结构简单、体积小、分辨率高、动态响应好、温度稳定性好、电容量小、负载能力差、易受外 界环境的影响。 3) 测量对象：位移、振动、角度、加速度、压力，差压，液面、成分含量。 结构分类：平板和圆筒电容式传感器 1) 公式: >0 zr A d 2) 平板式电容器可分为三类：变极板覆盖面积的 的变极距型。 变面积型，变介质介电常数的 变介质型、变极板间距离 3) 测量电路：调频电路、运算放大器、变压器是交流电桥、二极管双 T 型交流电路、脉冲宽度调制电路 4) 典型应用 四、压电式传感器(有源) 1) 正压电效应：对某些电介质沿一定方向加外力使之形变，其内部产生极化而在表面产生 电荷聚集的现

常用无损检测方法的特点及应用

检测方法优点缺点应用 射线检测 1.检测结果有直接记录——底片 2.可以获得缺陷的投影图像，缺陷 定性定量准确1.体积型缺陷检出率很 高，而面积型缺陷的检 出率受到多种因素影 响 2. 不适宜检验较厚工 作。 3. 检测角焊缝效果较 差，不适宜检测板材、 楱材、锻件。 4. 对缺陷在工作中厚 度方向的位置、尺寸 （高度）的确定比较困 难。 5. 射线对人体有伤害 1.焊缝透照。 2.平板对接焊 缝透照。 3.角形焊缝照 射。 4.管件对接焊 缝照射。 超声检测 1.面积型缺陷的检出率较高，而体积 型缺陷的检出率较低。 2.适宜检验厚度较大的工件，不适 宜检验较薄的工件。 3.应用范围广，可用于各种试件。 4.检测成本低、速度快，仪器体积 小、重量轻，现场使用较方便 5.对缺陷在工件厚度方向上的定位 较准确。1.无法得到缺陷直观图 像，定性困难，定量精 度不高。 2.检测结果无直接见 证记录。 3.材质、晶粒度对检测 有影响。 4.工件不规则的外形 和一些结构会影响检 测。 5.探头扫查面的平整 度和粗糙度对超声检 测有一定影响。 1.陶瓷气孔率 的检测。 2.陶瓷表面缺 陷检测。 3.钻孔灌注桩 的无损检测 磁粉检测 1.磁粉检测对工件中表面或近表面 的缺陷检测灵敏度最高。 2.对裂纹、折叠、夹层和未焊透等 缺陷较为灵敏，能直观地显示出缺 陷的大小、位置、形状和严重程度， 并可大致确定缺陷性质，检测结果 的重复性好。1.随着缺陷的埋藏深度 的增加，其检测灵敏度 迅速降低。因此，它被 广泛用于磁性材料表 面和近表面的缺陷 1.压力容器的 探伤。 2.锻件探伤。 3.疲劳缺陷探 伤。

光电检测技术介绍

?（一）检测 一、检测是通过一定的物理方式，分辨出被测参数量病归属到某一范围带，以此来 判别被测参数是否合格或参数量是否存在。测量时将被测的未知量与同性质的标准量进行比较，确定被测量队标准量的倍数，并通过数字表示出这个倍数的过程。 在自动化和检测领域，检测的任务不仅是对成品或半成品的检验和测量，而且为了检查、监督和控制某个生产过程或运动对象使之处于人们选定的最佳状况，需要随时检测和测量各种参量的大小和变化等情况。这种对生产过程和运动对象实时检测和测量的技术又称为工程检测技术。 测量有两种方式：即直接测量和间接测量 直接测量是对被测量进行测量时，对以表读数不经任何运算，直接的出被测量的数值，如：用温度计测量温度，用万用表测量电压 间接测量是测量几个与被测量有关的物理量，通过函数关系是计算出被测量的数值。 如：功率P与电压V和电流I有关，即P=VI，通过测量到的电压和电流，计算出功率。 直接测量简单、方便，在实际中使用较多；但在无法采用直接测量方式、直接测量不方便或直接测量误差大等情况下，可采用间接测量方式。 光电传感器与敏感器的概念 传感器的作用是将非电量转换为与之有确定对应关系得电量输出，它本质上是非电量系统与电量系统之间的接口。在检测和控制过程中，传感器是必不可少的转换器件。 从能量角度出发，可将传感器划分为两种类型：一类是能量控制型传感器，也称有源传感器；另一类是能量转换传感器，也称无源传感器。能量控制型传感器是指传感器将被测量的变换转换成电参数（如电阻、电容）的变化，传感器需外加激励电源，才可将被测量参数的变化转换成电压、电流的变化。而能量转换型传感器可直接将被测量的变化转换成电压、电流的变化，不需外加激励源。 在很多情况下，所需要测量的非电量并不是传感器所能转换的那种非电量，这就需要在传感器前面加一个能够把被测非电量转换为该传感器能够接收和转换的非电量的装置或器件。这种能够被测非电量转换为可用电量的元器件或装置成为敏感器。例如用电阻应变片测量电压时，就需要将应变片粘贴到售压力的弹性原件上，弹性原件将压力转换为应变力，应变片再将应变力转换为电阻的变化。这里应变片便是传感器，而弹性原件便是敏感器。敏感器和传感器随然都可对被测非电量进行转换，但敏感器是把被测量转换为可用非电量，而传感器是把被测非电量转换为电量。 二、光电传感器是基于光电效应，将光信号转换为电信号的一种传感器，广泛应用 于自动控制、宇航和广播电视等各个领域。 光电传感器主要噢有光电二极管、光电晶体管、光敏电阻Cds、光电耦合器、继承光电传感器、光电池和图像传感器等。主要种类表如下图所示。实际应用时，要选择适宜的传感器才能达到预期的效果。大致的选用原则是：高速的光电检测电路、宽范围照度的照度计、超高速的激光传感器宜选用光电二极管；几千赫兹的简单脉冲光电传感器、

传感器与检测技术总结材料

《传感器与检测技术》总结 ：王婷婷 学号：14032329 班级：14-11

传感器与检测技术 这学期通过学习《传感器与检测技术》，懂得了很多，以下是我对这本书的总结。 第一章 概 述 传感器的作用是：传感器是各种信息的感知、采集、转换、传输和处理的功能器件，具有不可替代的重要作用。 传感器的定义：能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。 传感器的组成：被测量量---敏感元件---转换元件----基本转换电路----电量输出 传感器的分类：按被测量对象分类（部系统状态的部信息传感器{位置、速度、力、力矩、温度、导演变化}、外部环境状态的外部信息传感器{接触式[触觉、滑动觉、压觉]、非接触式[视觉、超声测距、激光测距）；按工作机理分类（结构型{电容式、电感式}、物性型{霍尔式、压电式}）；按是否有能量转换分类（能量控制型[有源型]、能量转换型[无源型]）；按输出信号的性质分类（开关型[二值型]{接触型[微动、行程、接触开关]、非接触式[光电、接近开关]}、模拟型{电阻型[电位器、电阻应变片]，电压、电流型[热电偶、光电电池]，电感、电容型[电感、电容式位置传感器]}、数字型{计数型[脉冲或方波信号+计数器]、代码型 [回转编码器、磁尺]}）。 传感器的特性主要是指输出与输入之间的关系。当输入量为常量，或变化极慢时，称为静态特性；输出量对于随时间变化的输入量的响应特性，这一关系称为动态特性，这一特性取决于传感器本身及输入信号的形式。可以分为接触式环节（以刚性接触形式传递信息）、模拟环节（多数是非刚性传递信息）、数字环节。动态测量输入信号的形式通常采用正弦周期（在频域）信号和阶跃信号(在时域)。 传感器的静态特性：线性度（以一定的拟合直线作基准与校准曲线比较% 100max ??=Y L L δ）、迟滞、重复性、灵敏度（K0=△Y/△X=输出变化量/输入变化量 =k1k2···kn ）和灵敏度误差（rs=△K0/K0×100%、稳定性、静态测量不确定性、其他性能参数：温度稳定性、抗干扰稳定性。 传感器的动态特性：传递函数、频率特性（幅频特性、相频特性）、过渡函数。 0阶系统：静态灵敏度；一阶系统：静态灵敏度，时间常数；二阶系统：静态灵敏度，时间常数，阻尼比。 传感器的标定：通过各种试验建立传感器的输入量与输出量之间的关系，确定传感器在不同使用条件下的误差关系。国家标准测力机允许误差±0.001%，省、部一级计量站允许误差±0.01%，市、企业计量站允许误差±0.1%，三等标准测力机、传感器允许误差±（0.3～0.5）%，工程测试、试验装置、测试用力传感器允许误差±1%。分为静态标定和动态标定。 第二章 位 移 检 测 传 感 器 测量位移常用的传感器有电阻式、电容式、涡流式、压电式、感应同步器式、磁栅式、光电式。参量位移传感器是将被测物理量转化为电参数，即电阻、电容或电感等。发电型位移传感器是将被测物理量转换为电源性参量，如电动势、电荷等。属于能量转换型传感器，这类传感器有磁电型、压电型等。 电位计的电阻元件通常有线绕电阻、薄膜电阻、导塑料（即有机实心电位计）等。电位计结构简单，输出信号大，性能稳定，并容易实现任意函数关系。其缺点是要求输入能量大，电刷与电阻元件之间有干摩擦，容易磨损，产生噪声干扰。 线性电位计的空载特性：x K x l R R R x == ，KR----电位计的电阻灵敏度（Ω/m ）。电