传感器检测技术与仪表
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2.1 概述

2.1.1 检测的定义

测量(measurement)和试验(test)能够使人们对客观事物获得定量或定性的认识,并由此发现客观事物的规律性。

广义而言,测量就是使用专门的技术工具,依靠实验和计算,找到被测量值(包括大小和正负)的过程。狭义而言,测量是以确定量值为目的的一组操作,即用同性质的标准量与被测量比较,并确定被测量对标准量的倍数(标准量是国际国内公认的、性能稳定的量)。

测试(test and measurement)是测量与试验的合称。测试是对产品、服务或过程的特性进行的实验和测定。对产品的额定值(或极限值)或特性、指标、质量进行验证时,通常称为试验。

检验(detect)与测量相近,但是检验与测量有区别。检验常常不关心被检测对象有关参数的准确值,而是更关心被检测参数是否在给定的范围。

作为一门技术科学,统一采用基本术语“检测”(detection and measurement)一词来综合代表“测量”“试验测试”“检验”等相近词语。

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。

检测在工农业生产、科学研究、医疗卫生、交通运输、经济贸易、日常生活等方面起着重要作用。例如,电冰箱的温度调节离不开对温度的检测;家庭用电、用水和用气的多少则通过电能表、水表和煤气表对电量、水流量和气流量进行检测;医生对病人进行诊断时,常常要量测病人的体温和血压等。这些都是通过检测获取信息的简单实例。

2.1.2 检测技术

检测技术是研究检测系统中的信息提取、信息转换以及信息处理的理论与技术应用的一门技术学科。检测技术研究的主要内容是被测量的测量原理、检测方法、测量系统结构和检测信号处理。检测技术属于信息科学的范畴,与计算机技术、自动控制技术和通信技术构成完整的信息技术学科。

检测技术是应人类文明生活的需求而产生的,检测技术水平随着人类社会活动和经济活动的发展而提高。人们越来越清楚地认识到检测技术是信息技术的基础技术之一。广义地讲,检测技术是自动化技术四大支柱(检测技术、计算机技术、自动控制技术和通信技术)之一。

自动化领域的工程检测,是对生产过程和运动对象的有用信息的检出、变换分析处理、判断、控制等的综合过程,这种对被测/被控生产过程和运动对象实施的定性检查和定量测量的技术又称工程检测技术。

基于传感器的检测技术已成为工科院校大部分专业学生必修的专业基础课。虽然检测技术服务的领域非常广泛,但是这门课程涉及的研究内容,不外乎是传感器技术、误差理论、测试计量技术、抗干扰技术以及电量间互相转换的技术等。

2.1.3 检测过程

检测过程的主要目的是获得信息。首先检测被测对象的信息,经过处理,将结果提供给观测人员,或输出到其他信息处理装置,这种信息概念构成了检测仪表的理论基础。

从信息科学角度考察,一个完整的检测过程一般包括信息采集、信息转换、信息存储与传输、信号的显示记录和信号的分析处理。

2.1.4 检测技术作用

中国有句古话:“工欲善其事,必先利其器”,用这句话来说明检测技术在我国现代化建设中的重要性是非常恰当的。“事”就是现代化建设大业,而“器”则是先进的检测技术。科学技术的进步,制造业和服务业的发展,军队现代化建设的大量需求,促进了检测技术的发展,而先进的检测手段可提高制造业、服务业的自动化、信息化水平和劳动生产率,促进科学研究和国家建设的进步,提高人们的生活水平。