检测技术与控制工程基础

这是一篇关于检测技术与控制工程基础的思维导图，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。

检测技术与控制工程基础

• 绪论
  • 检测技术的地位与作用
    • 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"是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"是指在生产、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。
    • 检测的应用
  • 自动控制理论与技术介绍
    • 自动控制
      • 指在没有人的直接参与情况下，利用控制装置（简称控制器）使被控对象（或生产过程等）的某一物理量（如温度、压力、PH值等）准确地按照预期的规律运行。指机器设备在没有人直接参与的情况下，经过自动检测、信息处理、分析判断、操纵控制实现预期的目标。
    • 自动控制系统
      • 是指实现上述控制目的，由相互制约的各部分按一定规律组成的具有特定功能的整体。由控制装置和被控对象组成。
  • 材料成型过程中的应用
    • 智能制造的内涵
      • 智能制造通过工况在线感知（看）、智能决策与控制（想） 、装备自律执行（做）大闭环过程，不断提升装备性能、增强自适应能力，是高品质复杂零件制造的必然选择。
• 检测系统及其基本特性
  • 检测技术概述
    • 定义
      • 以研究自动检测系统中的信息提取、信息转换以及信号处理的理论和技术为主要内容的一门应用性技术学科。同时，研究各种物理量（或参量）的检测原理和方法。
    • 意义
      • 推动科学技术的发展，互相促进。
    • 基本任务
      • 获得有用的信息。
    • 基本过程
      • 信号提取 信号转换 信号识别 显示输出
    • 检测与控制的关系
      • 两者密不可分 没有控制的检测：无法达到检测的精度；没有检测的控制：盲目的控制
    • 非电量电测法
      • 采用电子技术对非电物理量进行检测。
    • 检测仪器的发展
  • 检测系统基本类型和结构
    • 模拟式电测仪表及检测
    • 模拟式比较检测法
    • 数字式电测仪表及检测
    • 微机化仪器及其自动检测系统
  • 检测系统的基本特性
    • 检测系统的精度
    • 检测系统的静态特性
  • 检测技术发展趋势
    • 传感器方面
    • 信号处理方面
    • 计算机虚拟仪器技术
• 材料成型及控制工程中常用的传感器
  • 传感器的基本概念
    • 作用
      • 一种能够感受外界信息，如力、热、声、磁、光、色、味、位移、尺寸等信息变化，并按一定规律将其转换成信号的装置。
    • 定义
      • 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（GB/T 7665-2005)
    • 组成
      • 敏感元件
      • 传感元件
  • 热电势传感器
    • 热电偶
      • 原理
        • 热电效应
      • 定律
        • 中间导体
          • 冷端接入中间导体，若中间体两端温度同，则总电势不受影响
            • 开路热电偶测液金属，壁面温度
        • 匀质导体
          • 一种匀质导体形式的闭合回路不可产生热电势。
    • 热电阻传感器
      • 利用导体的电阻值随温度变化而变化的原理进行测温的。
    • 热敏电阻
      • 利用半导体的电阻值随温度显著变化的特性。
  • 电阻式传感器
    • 定义
      • 被测非电量变化引起电阻阻值改变的变换元件为电阻式传感器。
  • 电感式传感器
    • 自感式传感器
    • 互感式传感器(差动变压器)
    • 电涡流式传感器
      • 应用
        • 位移测量
        • 振幅测量
        • 转速测量
        • 涡流探伤
  • 电容式传感器
    • 工作原理、类型及特性
      • 工作原理
      • 类型
        • 变极距型
        • 变表面积型
        • 变介质型
    • 应用注意事项及措施
    • 测量电路
  • 压电式传感器
    • 压电效应及压电材料
      • 压电效应
        • 某些晶体或多晶陶瓷，当沿着一定方向受到外力作用时，内部就产生 极化现象，同时在某两个表面上产生符号相反的电荷；当外力去掉后， 又恢复到不带电状态；当作用力方向改变时，电荷的极性也随着改变； 晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。上述现象称为正压电效应。 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 也随着消失，称为逆压电效应。
      • 压电材料
        • 压电晶体(典型：石英)
        • 压电陶瓷
    • 等效电路及测量电路
    • 影响压电式传感器性能的主要因素
      • 横向灵敏度
      • 环境温度和湿度
      • 安装差异及基座突变
      • 噪声
  • 霍尔传感器
    • 霍尔效应与霍尔元件
    • 霍尔元件基本特性
      • 额定激励电流
        • 使霍尔元件温升10℃所施加的控制电流
      • 最大允许激励电流
        • 霍尔片允许最大温升为限制所对应的电流
      • 输入电阻
        • 控制电流极间电阻
      • 输出电阻
        • 霍尔电极间电阻
      • 不等位电势
        • 通以额定激励电流IH而不加外磁场时它的霍尔输出端之间的空载电势
    • 霍尔传感器的应用
  • 光电式传感器
    • 光电效应及光电器件
      • 外光电效应
        • 在光的照射下，使电子逸出物体表面而 产生光电子发射的现象称为外光电效应
          • 光电管
          • 光电倍增管
      • 内光电效应
        • 在光线作用下，物体的导电性能发生变 化，引起电阻率或电导改变的现象称为 内光电效应，也称光电导效应
          • 光敏电阻
          • 光敏二极管
          • 光敏三极管
      • 阻挡层光电效应
        • 在光线作用下，物体产生一定方向 的电动势的现象，称为阻挡层光电 效应，也称为光生伏特效应
          • 光伏电池
    • 光电器件的特性
      • 光照特性
      • 伏安特性
      • 光谱特性
      • 频率特性
      • 温度特性
    • 光电式传感器与新型光电检测器
  • 传感器的信号处理
  • 传感器的适用原则
• 自动控制系统理论基础
  • 概述
    • 自动控制系统的工作原理及其组成
    • 自动控制系统的分类
      • 按给定值变化规律
        • 恒值控制
          • 被调量保持恒定或基本恒定
        • 程序控制
          • 被调量按一定的预先确定的规律变化
        • 随动控制
          • 与被调量相应的给定值的变化规律不确定
      • 按被调量的稳态值是否受扰动影响
        • 有静差
          • 外来扰动造成的被调量稳态值与给定值的偏差
        • 无静差
          • 稳态时被控制量恒定，与外扰动无关
      • 按系统反应特性
        • 连续控制
          • 输出都是其输入的连续函数。分线性和非线性控制系统
        • 断续控制
          • 内部信号的传递或被控对象的运动是断续的。分继电、脉冲控制系统
    • 自动控制系统的动特性和静特性
      • 静特性
        • 当信号为定值或变化缓慢时，系统的输出与输入的关系。
      • 动特性
        • 当系统运行时，输出量与输入量之间的关系。
  • 自动控制系统的数字模型
    • 微分方程分析法
    • 拉普拉斯变换基础
    • 自动控制系统的传递函数
  • 自动控制系统基本性能分析
    • 自动控制系统稳定性分析
    • 自动控制系统动态过程分析
  • 调节器的类型和控制特性
    • 调节器概述
      • 调节器，也称为控制器、调节单元
      • 作用：将被控变量测量值与给定值进行比较，然后对比较后得到的偏差进行比例P、积分I、微分D等运算，并将运算结果以一定的信号形式送往执行器，以实现对被控变量的自动控制。
    • 运算放大器的传递函数
    • 常用调节器的类型和控制作用
• 温度检测技术
  • 概述
    • 温标
      • 经验温标
      • 热力学温标
      • 国际实用温标
    • 测温方法分类及其特点
  • 热电偶
    • 原理
      • 优点
        • 测温范围广1000 到2800
        • 精度高，性能稳定，结构简单，动态性能好
        • 便于处理和远距离传输
      • 构成
        • 接触电势
          • 两种材料
        • 温差电势
          • 一种材料
      • 条件
        • 两种材料
        • 两端存在温差
    • 定律
      • 匀质导体
        • 一种匀质导体形式的闭合回路不可产生热电势。
      • 中间导体
        • 冷端接入中间导体，若中间体两端温度同，则总电势不受影响
          • 开路热电偶测液金属，壁面温度
      • 连接导体
        • 总热电势等于热电偶的加连接导体的
          • 补偿导线
    • 冷端处理和补偿
      • 定义
        • 使用补偿导线将冷端延长至温度稳定的地方
        • 将其处理为0 度
      • 方法
        • 补偿导线
          • 意义
            • 实现冷端迁移
            • 降低电路成本
          • 分类
            • 延长型
            • 补偿型
        • 冷端温度恒温法
        • 计算修正法
        • 冷端补偿电桥
  • 非接触式测温仪表
    • 全辐射测温法
    • 光学测温法
    • 红外辐射测温法
    • 光导纤维测温法
  • 集成温度传感器
    • AD590集成温度传感器
    • AD592集成温度传感器
    • LM35集成温度传感器
• 材料成型及控制工程常用检测技术
  • 零件应变和应力状态的检测
    • 盲孔应力释放法
    • 磁弹性法
  • 材料表面性能电测技术
    • 表面粗糙度测量
      • 触针式表面轮廓仪
    • 覆层厚度的检测
      • 涡流法测厚
  • 工件表面缺陷电测技术
    • 磁力探伤法
    • 涡流探伤法
  • 工件内部缺陷电测技术
    • 射线检测技术简介
    • X射线探伤
    • 超声波探伤
    • 子主题