最新传感器与检测技术(周杏鹏版)第一章
《传感器与检测技术》习题答案周杏鹏
B类不确定度是在测量次数较少，不能用统计方法计算测量结果的不确定度时。
，
=1/3*=(cm)
=(cm)
选取置信率为P=，k=
则U=k* =(cm)
该工件结果为
X= （cm）（P=）
第三章
答：测量范围：是传感器或检测仪器按规定的精度对被测变量进行测量的允许范围。
②变面积型电容式传感器，能够进行力、位移和转角的测量。
③变介质型电容式传感器，变介质型电容传感器有较多的结构形式，可以用来测量纸张、绝缘薄膜等的厚度，也可用来测量粮食、纺织品、木材或煤等非导电固体介质的湿度。
答：电容式传感器的测量电路主要有调频电路、运算放大式电路、二极管双T形电路、差动脉冲调宽电路等。
答：直流电桥的基本形式如教程P75图4-10所示。
按桥臂工作方式的不同可分为：单臂工作电桥、双臂工作电桥和全臂工作电桥，分别如图本教材4-12、4-14、4-15所示。
电压输出计算公式：
单臂工作电桥：
其中 。此公式是忽略次要因素的简化公式。
双臂工作电桥： ，此公式为精确公式。
全臂工作电桥： ，此公式为精确公式。
通常把沿压电晶体电轴方向的力作用下产生的压电效应称为“纵向压电效应”，而把沿机械轴方向的力作用下产生的压电效应称为“横向压电效应”
答：马利科夫准则
X =
=
D=>
所系系统存在线性系统误差
阿贝—赫梅特准则
A=
=
A=< =
系统中不存在周期性系统误差
①要求 的概率，已知标准差 =
经过标准正态分布变换， , , =≈
经过查表可知
传感器与检测技术(周杏鹏)第一章
1.3 传感器与检测系统的分类
2. 按被测参量的检测转换方法分类
➢电磁转换 电阻式、应变式、压阻式、热阻式、电感式、互感式、电容
式、阻抗式、磁电式、 热电式、压电式、霍尔式、振频式、感 应同步器、磁栅等；
➢光电转换
光电式、激光式、红外式、光栅、光导纤维式等；
➢其他能/电转换 声/电转换、辐射能/电转换、化学能/电转换等。
目前七页\总数四十一页\编于十六点
1.1 传感器与检测技术的地位与作用
➢生活中化学成分的检测
利用化学反应机理检测成分，上图为酒精检测仪， 右图为空气质量检测仪。
目前八页\总数四十一页\编于十六点
1.1 传感器与检测技术的地位与作用
➢防火防盗和见用电器安全检测
左图为漏电报警器，上图为烟 雾报警器。
4. 信号处理 现代检测仪表、检测系统中的信号处理模块通
常以各种型号的嵌入式微控制器、专用高速数据处 理器（DSP）或为核心来直接采用工业控制计算机
构建。
目前十九页\总数四十一页\编于十六点
1.2 检测系统的组成
基于ARM9核的嵌入式 控制器
DSP处理芯片
目前二十页\总数四十一页\编于十六点
1.2 检测系统的组成
“工业用表”：是长期使用于实际工业生产现场的检测 仪表与检测系统。
目前三十四页\总数四十一页\编于十六点
绪论
1.1 传感器与检测技术的地位与作用 1.2 检测系统的组成 1.3 传感器与检测系统的分类 1.4 传感器与检测技术的发展趋势
目前三十五页\总数四十一页\编于十六点
1.4.1 传感器的发展方向
传感器技术的主要发展动向，一是深入开展基 础和应用研究，探索新现象、研发新型传感器；二 是研究和开发新材料、新工艺，实现传感器的集成 化、微型化与智能化。
传感器与检测技术习题答案周杏鹏(供参考)
传感器与检测技术习题答案第一章答：随着我国工业化、信息化步伐加快，现代化建设中的各行各业高效生产对传感器也检测技术的依赖逐步加深。
比如：先进的传感器技术助力现代化石油钻井平台建设。
为了能够可靠地采集钻井平台钴机塔架上运动部件的终点位置，使用了感应式传感器。
在整个新型钻井中共使用了60个这样的感应式传感器，方形的接近开关对钢质目标的感应距离增大到20mm, 满足了近海海上勘探工作环境极为恶劣的所有要求。
答：自动检测系统组成框图如下：对于传感器，一般要求是：①准确性：输出信号必须反映其输入量，即被测量的变化。
因此，传感器的输出与输入关系必须是严格的单值函数关系，最好是线性关系。
②稳定性：传感器的输入、输出的单值函数关系最好不随时间和温度二变化，受外界其他因素的干扰影响亦很小，重复性要好。
③灵敏度：即被测参量较小的变化就可使传感器获得较大的输出信号。
④其他：如耐腐蚀性、功耗、输出信号形式、体积、售价等。
答：功能：信号调理：在检测系统中的作用是对传感器输出的微弱信号进行检波、转换、滤波、放大等，以方便检测系统后续处理或显示。
信号处理：信号处理时自动检测仪表，检测系统进行数据处理和各种控制的中枢环节，其作用和人类的大脑相类似。
区别： 被测对象传感器 信号调理数据采集 信号处理 输入设备 信号存储 信号输出 信号显示 稳压电源信号调理作用是把信号规格化，滤除干扰，信号处理则是提取信号中的信息，并对这些信息按照功能要求进行处理。
可以说，信号调理是进行信号处理的基础。
组成：信号调理：信号放大、信号滤波、A/D转换信号处理：主要是各种信号的嵌入式微控制器、专用高速数据处理器（DSP）等答：分类见表1-1(P8)答：按照被测参量分类，可以分成测量：电工量、热工量、机械量、物性和成分量、光学量、状态量等。
答：1.不断拓展测量范围，提高管检测精度和可靠性2重视非接触式检测技术研究3检测系统智能化第二章答：随机误差：检测仪器或者测量过程中某些未知或无法控制的随机因素（如仪器某些原件器件性能不稳定、外界温度、湿度变化，空中电磁波扰动等）综合作用的结果。
传感器与检测技术第1章 传感与检测技术基础PPT课件
1.2.1检测系统的组成
1.检测的概念 检测就是人们借助于仪器、设备，利用各
种物理效应，采用一定的方法，将被测量 的有关信息通过检查与测量获取定性或定 量信息的过程。这些仪器和设备的核心部 件就是传感器。检测包含检查与测量两个 方面，检查往往是获取定性信息，而测量 则是获取定量信息。
检测技术是以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为主
如果传感器的输入量从零值开始缓慢地增
（5）迟滞
在传感器内部，由于某些元器件具有储能 效应，例如：弹性形变、磁滞现象、极化 效应等，使得被测量逐渐增加和逐渐减少 时，测量得到的上升曲线和下降曲线出现 不重合的现象，使传感器特性曲线形成环 状迟，滞误这差种γH现以正象、称反为向输迟出滞量，
的最大偏差与满量程输出之比的 百分数表示，即
种传感器产品的全称由“主题词 + 四级修 饰语”构成。 主题词 —— 传感器； 一级修饰语 —— 被测量，包括修饰被测量 的定语； 二级修饰语 —— 转换原理，一般可后缀以 “式”字；
2. 传感器的代号
国家标准 GB /T7666 —2005 规定，一种传 感器的代号应包括以下四部分：
主称——传感器，代号C；
1.2检测技术基础知识
当今传感器检测技术早已无处不在，如商 场、银行的自动门，酒店自动升降电梯， 洗手间的自动水龙头等都应用了传感器检 测与控制技术。 如何有效地利用传感器实 现各种参数的自动检查和精确测量，则是 整个自动控制系统的基础。为了更好地掌 握传感器检测技术的相关知识，需要对检 测技术的基本概念、基本测量方法、检测 系统的组成、测量误差及数据处理等方面 的理论及工程应用进行学习和研究，只有
传感器的量程可用测量范围的大小来表示， 即量程就是传感器测量上限值与测量下限 值的代数差。
《传感器与检测技术》习题答案--周杏鹏
传感器与检测技术习题答案第一章1.1答：随着我国工业化、信息化步伐加快，现代化建设中的各行各业高效生产对传感器也检测技术的依赖逐步加深。
比如：先进的传感器技术助力现代化石油钻井平台建设。
为了能够可靠地采集钻井平台钴机塔架上运动部件的终点位置，使用了感应式传感器。
在整个新型钻井中共使用了60个这样的感应式传感器，方形的接近开关对钢质目标的感应距离增大到20mm,满足了近海海上勘探工作环境极为恶劣的所有要求。
1.2答：自动检测系统组成框图如下:对于传感器，一般要求是：①准确性：输出信号必须反映其输入量，即被测量的变化。
因此，传感器的输出与输入关系必须是严格的单值函数关系，最好是线性关系。
②稳定性：传感器的输入、输出的单值函数关系最好不随时间和温度二变化，受外界其他因素的干扰影响亦很小，重复性要好。
③灵敏度：即被测参量较小的变化就可使传感器获得较大的输出信号。
④其他：如耐腐蚀性、功耗、输出信号形式、体积、售价等。
1.3答：功能：信号调理：在检测系统中的作用是对传感器输出的微弱信号进行检波、转换、滤波、放大等，以方便检测系统后续处理或显示。
信号处理：信号处理时自动检测仪表，检测系统进行数据处理和各种控制的中枢环节，其作用和人类的大脑相类似。
区别：信号调理作用是把信号规格化，滤除干扰，信号处理则是提取信号中的信息，并对这些信息按照功能要求进行处理。
可以说，信号调理是进行信号处理的基础。
组成：信号调理：信号放大、信号滤波、A/D 转换信号处理：主要是各种信号的嵌入式微控制器、专用高速数据处理器（DSP等1.4答：分类见表1-1（P8）1.5答：按照被测参量分类，可以分成测量：电工量、热工量、机械量、物性和成分量、光学量、状态量等。
1.6答：1.不断拓展测量范围，提高管检测精度和可靠性2 重视非接触式检测技术研究3 检测系统智能化第二章2.1答：随机误差：检测仪器或者测量过程中某些未知或无法控制的随机因素（如仪器某些原件器件性能不稳定、外界温度、湿度变化，空中电磁波扰动等）综合作用的结果。
最新《传感器与检测技术》习题答案--周杏鹏
传感器与检测技术习题答案第一章1.1答：随着我国工业化、信息化步伐加快，现代化建设中的各行各业高效生产对传感器也检测技术的依赖逐步加深。
比如：先进的传感器技术助力现代化石油钻井平台建设。
为了能够可靠地采集钻井平台钴机塔架上运动部件的终点位置，使用了感应式传感器。
在整个新型钻井中共使用了60个这样的感应式传感器，方形的接近开关对钢质目标的感应距离增大到20mm, 满足了近海海上勘探工作环境极为恶劣的所有要求。
1.2答：自动检测系统组成框图如下：对于传感器，一般要求是：①准确性：输出信号必须反映其输入量，即被测量的变化。
因此，传感器的输出与输入关系必须是严格的单值函数关系，最好是线性关系。
②稳定性：传感器的输入、输出的单值函数关系最好不随时间和温度二变化，受外界其他因素的干扰影响亦很小，重复性要好。
③灵敏度：即被测参量较小的变化就可使传感器获得较大的输出信号。
④其他：如耐腐蚀性、功耗、输出信号形式、体积、售价等。
1.3答：功能：信号调理：在检测系统中的作用是对传感器输出的微弱信号进行检波、转换、滤波、放大等，以方便检测系统后续处理或显示。
信号处理：信号处理时自动检测仪表，检测系统进行数据处理和各种控制的中枢环节，其作用和人类的大脑相类似。
区别：信号调理作用是把信号规格化，滤除干扰，信号处理则是提取信号中的信息，并对这些信息按照功能要求进行处理。
可以说，信号调理是进行信号处理的基础。
组成：信号调理：信号放大、信号滤波、A/D转换信号处理：主要是各种信号的嵌入式微控制器、专用高速数据处理器（DSP）等1.4答：分类见表1-1(P8)1.5答：按照被测参量分类，可以分成测量：电工量、热工量、机械量、物性和成分量、光学量、状态量等。
1.6答：1.不断拓展测量范围，提高管检测精度和可靠性2重视非接触式检测技术研究3检测系统智能化第二章2.1答：随机误差：检测仪器或者测量过程中某些未知或无法控制的随机因素（如仪器某些原件器件性能不稳定、外界温度、湿度变化，空中电磁波扰动等）综合作用的结果。
传感器与检测技术周杏鹏主编pdf
传感器与检测技术周杏鹏主编pdf 标题：传感器与检测技术周杏鹏主编PDF引言概述：传感器与检测技术是现代科技领域中的重要组成部分，它们在各个领域中发挥着重要的作用。
而作为该领域的权威专家，周杏鹏主编的《传感器与检测技术》PDF书籍无疑是学习和研究传感器与检测技术的重要参考资料。
本文将从五个大点出发，详细阐述该书籍的内容和价值。
正文内容：1. 传感器与检测技术概述1.1 传感器的定义与分类1.2 检测技术的基本原理1.3 传感器与检测技术在现代社会中的应用2. 《传感器与检测技术》PDF书籍的内容2.1 传感器原理与设计2.2 传感器的制造与工艺2.3 传感器与检测技术的应用案例2.4 传感器与检测技术的发展趋势3. 该书籍的优势与特点3.1 作者背景与专业性3.2 内容全面详实3.3 配图与实例丰富3.4 研究与实践的结合4. 该书籍的学习与应用价值4.1 学术研究的参考资料4.2 工程技术人员的实践指南4.3 学生学习与科研的必备工具5. 该书籍的推荐与总结5.1 推荐给传感器与检测技术领域的从业者5.2 推荐给相关专业的学生与研究者5.3 总结：《传感器与检测技术》PDF书籍是一本内容详实、专业性强、实用性极高的权威参考资料，无论是从事传感器与检测技术工作的专业人士，还是学习与研究该领域的学生与研究者，都值得拥有和阅读。
总结：通过本文的阐述，我们了解到《传感器与检测技术》周杏鹏主编的PDF书籍是一本内容详实、专业性强、实用性极高的权威参考资料。
该书籍涵盖了传感器与检测技术的基本概念、原理、制造工艺、应用案例以及未来发展趋势等方面的内容。
无论是从事相关工作的专业人士，还是学习与研究该领域的学生与研究者，都可以从该书籍中获得丰富的知识和实践指南。
因此，推荐该书籍给所有对传感器与检测技术感兴趣的人士。
最新传感器与检测技术周杏鹏
1CHAPTER1检测系统传感器介绍21.传感器定义：以一定精度把某种被测量按照一定规律转换成另一参量的器3件或者测量装置。
4实物测量装置由敏感器件和转换器件和基本转换电路组成52.计量：用精度等级更高的标准量具、器具对被测样品进行考核性质的测量。
6非实时、离线、标定7检测：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8测对象进行在线、连续的测量。
93.检测技术作用：（1）城市生活污水处理（2）新型武器和设备的研制与10测试（3）先进医疗检测仪（4）生活中化学成分检测（5）防火防盗11及家用电器安全监测124.检测系统组成：稳压电源+输入设备+传感器+信号调理+数据采集+信号处理13+信号显示+信号输出14信号调理：对传感器输出的微弱信号进行检波、转换、滤波、放大等，以方15便检测系统后续处理或显示。
组成：滤波、放大、线性化、要求：能准确转换、16稳定放大、可靠地传输信号17信号处理：进行数据处理和各种控制的中枢环节。
组成：嵌入式微控制器、18DSP专用高速数据处理器、大规模集成电路195.检测系统分类：（1）按被测量（电工量、热工量、机械量、光学量、状态20量）（2）被测量的检测转换方法（电磁转换、光电转换、其他能/电转换）（3）121使用性质（实验室表、工业用表、标准表）226.传感器分类：（1）按输入参量（位移传感器，压力传感器）（2）按转换机23理（电阻式、电容式、压电式、超声波式）（3）按物理现象（结构型、物性型）24（4）按能量关系（能量转换——自源型、带激励源型、能量控制——外源型）25（5）按输出信号（模拟式、数字式）267.检测系统发展：（1）不断拓展测量范围、努力提高检测精度和可靠性；（2）27重视非接触式检测技术研究；（3）模拟式，数字式，向智能化发展288.传感器发展：（1）研发新型传感器（2）采用新技术提高现有传感器的性能29（3）微型化，智能化，集成化309.测量单位、测量仪器与设备是测量的“三要素”。
《传感器与检测技术》课件——第1章 检测技术的基础知识
第1章 检测技术的基础知识
【例1】某温度计的量程范围为0～500℃，校验时该表的最大绝对误差为6℃，试确定该仪表的精度等级。 解： 根据题意知 6℃， 500℃，代入式中 从表1.1中可知，该温度计的基本误差介于1.0%与1.5%之间，因此该表的精度等级应定为1.5级。 【例2】现有0.5级的0～300℃和1.0级的0～100℃的两个温度计，欲测量80℃的温度，试问选用哪一个温度计好？为什么？ 解：0.5级温度计测量时可能出现的最大绝对误差、测量80℃可能出现的最大示值相对误差分别为: 1.0级温度计测量时可能出现的最大绝对误差、测量80℃时可能出现的最大示值相对误差分别为:
第1章 检测技术的基础知识
置信区间或置信限：[- ， ]。 置信系数： 误差落在确定区间 [- ， ]的置信概率 。 对于一个等精度的、独立的、有限的测量列来说，在没有系统误差和粗差的的情况下，它的测量结果通常表示为： 1.3.2 系统误差的发现与处理 1.系统误差的类型 （1）固定不变的系统误差：是指在重复测量中，数值大小和符号均不变的系统误差。固定不变的系统误差大多数是由于测量设备的缺陷或者采用了不适当的测量方法造成的。例如天平砝码的质量误差、观测者习惯性的错误角度等。
第1章 检测技术的基础知识
（2）残余误差观察法：将一个测量列的残余误差在坐标中依次连接后，通过观察误差曲线可以判断有无系统误差的存在。这种方法很直观，如图1.2所示，（a）不存在系统误差；（b）存在线性变化的系统误差；(c)存在周期性变化的系统误差；（d）同时存在线性变化和周期性变化的系统误差。 （3）准则判别法： ①马利科夫准则：
第1章 检测技术的基础知识
2.测量结果的数据处理 【例3】用温度传感器对某温度进行12次等精度测量，测量数据（℃）如下： 20.46， 20.52， 20.50， 20.52， 20.48， 20.47， 20.50， 20.49， 20.47， 20.49， 20.51， 20.51 要求对该组数据进行分析整理，并写出最后结果。 数据处理步骤如下： （1）记录填表 将测量数据 xi ( i = 1、2、3、………n )按测量序号依次列在表格的第一、二列中，如表1.2所示。 （2）计算 ①求出测量数据列的算术平均值 ，填入表1.2第二列的下面。 ②计算各测量值的残余误差 ，并相应列入表1.2中的第三列。
传感器与检测技术完整版本
.
1、线性度 也称为非线性误差，是指在全量程范围内实际
特性曲线与拟合直线之间的最大偏差值与满量程输出值 之
比。反映了实际特性曲线与拟合直线的不吻合度或偏离程
度。
L
Lmax10% 0 YFS
.
2.迟滞。传感器在输入量由小到大（正行程）及输入量由大到小（反行程） 变化期间其输入输出特性曲线不重合的现象称为迟滞。即，对于同一大小的 输入信号，传感器的正反行程输出信号大小不相等，这个差值称为迟滞差值。 传感器在全量程范围内最大的迟滞差值或最大的迟滞差值的一半与满量程输 出值之比称为迟滞误差，又称为回差或变差（最大滞环率）。
xmin 100% YFS
.
6．稳定性。稳定性有短期稳定性和长期稳定性之分。对于传感器常用长期 稳定性描述其稳定性。所谓传感器的稳定性是指在室温条件下，经过相当长 的时间间隔，传感器的输出与起始标定时的输出之间的差异。因此，通常又 用其不稳定度来表征传感器输出的稳定程度。
7．漂移。传感器的漂移是指在输入量不变的情况下，传感器输出量随着时 间变化，此现象称为漂移。产生漂移的原因有两个方面：一是传感器自身结 构参数；二是周围环境（如温度、湿度等）。
.
1.1.2传感器的组成
1、敏感元件 敏感元件是指传感器中能灵敏地直接感受或响应被测量（非电量，如位移、 应变）器件或元件。 2．转换元件 转换元件也称传感元件，是指传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量 (非电量)转换成适于传输或测量的电量(电信号)的器件或元件。它通常不 直接感受被测量。 3.转换电路 作用是，将转换元件的输出量进行处理，如信号放大、运算调制等，使输 出量成为便于显示、记录、控制和处理的有用电信号或电量，如电压、电 流或频率等。 4．辅助电路 辅助电路就是指辅助电源，即交、直流. 供电系统。
传感器与检测技术—周 目录
传感器与检测技术研究方向：电气工程与自动化本书根据高职高专教育的特点，以就业为导向，以职业岗位核心能力为目标，精选教学内容，力求新颖、叙述简练、灵活应用，学用结合。
本书主要介绍两个方面的内容：一是传感器的组成原理、特性和使用方法，主要包括电阻式、变磁阻式、电容式、霍尔式、压电式、热电式、光电式和光纤传感器；二是结合大量的应用实例，介绍了测量系统的基本技术和温度、压力、位移、速度、物位、流量等参数的检测原理及方法。
本书以应用为目的，以必需、够用为尺度，理论少而精，加强理论与实际的统一，且注重新技术、新成果的应用。
本书适用于高职高专计算机控制技术、自动化、仪表、应用电子、通信、机电一体化等相关专业的教学。
第一章传感器技术基础第一节传感器简介一、传感器的定义二、传感器的组成与作用第二节传感器的分类一、按传感器工作原理分类二、按被测量(或传感器的用途)分类三、按输出信号的性质分类第三节传感器的特性及主要技术指标一、传感器的静态特性和动态特性二、传感器的主要技术指标本章小结思考题及习题第二章电阻式传感器第一节电位器式传感器一、电位器式传感器的基本工作原理二、电位器式传感器的输出特性三、电位器式传感器的结构四、电位器式位移传感器第二节应变式传感器一、电阻应变片的结构和工作原理二、电阻应变片的特性三、测量电路四、温度误差及补偿第三节压阻式传感器一、压阻效应二、结构与特性三、固态压阻传感器测量电路四、温度补偿本章小结思考题及习题第三章变磁阻式传感器第一节自感式传感器一、自感式电感传感器的工作原理二、自感式电感传感器的测量电路第二节差分变压器式传感器一、差分变压器式传感器工作原理二、测量电路第三节电涡流式传感器一、电涡流式传感器的工作原理二、电涡流式传感器的结构三、电涡流式传感器的测量电路四、电涡流式传感器应用举例实训1 差分变压器式电感传感器性能测试与标定本章小结思考题及习题第四章电容式传感器第一节电容式传感器的结构、工作原理和特性一、变面积型电容传感器二、变极距型电容传感器三、变介电常数型电容传感器第二节测量电路一、变压器电桥电路二、差分脉冲调宽电路三、运算放大器电路第三节保持电容式传感器特性稳定的方法一、减小边缘效应的影响二、减小寄生电容的影响实训2 差分电容传感器待性测试本章小结思考题及习题第五章霍尔式传感器第一节霍尔传感器的工作原理一、霍尔元件与霍尔效应二、霍尔元件的主要特性第二节霍尔传感器的基本测量电路一、将被测量转换为磁感应强度B二、将被测量转换为控制电流I三、将被测量转换为I与B的乘积第三节霍尔传感器的误差与补偿一、零位误差与补偿二、温度误差与补偿实训3 霍尔传感器的特性测试本章小结思考题及习题第六章压电式传感器第一节压电效应与压电材料一、压电效应二、压电材料第二节压电式传感器的工作原理一、压电元件的结构形式二、压电式加速度传感器三、压电式压力传感器第三节压电式传感器的等效电路与测量电路一、压电式传感器的等效电路二、压电式传感器的测量电路第四节压电式传感器的应用一、压电式金属加工切削力测量二、压电式玻璃破碎报警器实训4 压电式加速度计性能测试本章小结思考题及习题第七章热电式传感器第一节热电偶传感器一、热电偶的材料与常用热电偶二、热电偶的工作原理三、热电偶冷端温度补偿第二节金属热电阻传感器一、金属热电阻测温原理二、金属热电阻的材料三、金属热电阻的结构及应用第三节热敏电阻一、热敏电阻的工作原理二、热敏电阻的主要特性及参数实训5 热电式传感器测温本章小结思考题及习题第八章光电式传感器第一节光电效应第二节光电器件一、光敏电阻二、光电二极管和光电晶体管三、光电池四、光电耦合器第三节红外光传感器一、红外光传感器的原理和类型二、红外探测器实训6 光电式传感器测速本章小结思考题及习题第九章光纤传感器第一节光纤传感器基础一、光纤的结构和种类二、光调制与解调技术三、光纤传感器的分类第二节功能型光纤传感器一、相位调制型光纤传感器二、光强调制型光纤传感器第三节非功能型光纤传感器一、传输光强调制型光纤传感器二、反射光强调制型光纤传感器第四节光纤传感器的应用一、光纤加速度传感器二、光纤磁场传感器本章小结思考题及习题第十章测量技术基础知识第一节测量基础知识一、测量的基本概念二、测量方法三、测量系统第二节测量误差一、测量误差的表示方法二、测量误差的分类三、测量精度与分辨率四、测量误差的估计和校正本章小结思考题及习题第十一章温度与压力测量系统第一节温度测量系统一、金属热电阻传感器测温二、热敏电阻传感器测温与温度控制三、热电偶测温系统四、辐射式测温系统五、光导纤维测温系统第二节压力测量系统一、应变片式力值测量二、压电式压力测量三、电阻应变片压力传感器四、电容式差压压力变送器五、霍尔式压力测量本章小结思考题及习题第十二章位移与速度测量系统第一节位移测量系统一、电感式位移测量二、电容式位移测量三、霍尔式位移测量和接近开关四、电涡流式位移测量第二节速度测量系统一、磁电感应式速度测量二、光电式转速计三、测速发电机四、电磁脉冲式转速计五、应变片式加速度计六、压电式加速度计七、电容式加速度计本章小结思考题及习题第十三章物位与流量测量系统第十节物位测量系统一、浮力式液位计二、静压式物位测量三、电容式物位测量四、超声式物位测量第二节流量测量系统一、流量概述和测量方法二、差压式流量计三、容积式流量计四、速度式流量计五、振动式流量计六、电磁流量计七、质量流量计八、光纤传感器测量流量本章小结思考题及习题参考文献。
《传感器与检测技术》习题答案--周杏鹏
传感器与检测技术习题答案第一章1.1答：随着我国工业化、信息化步伐加快，现代化建设中的各行各业高效生产对传感器也检测技术的依赖逐步加深。
比如：先进的传感器技术助力现代化石油钻井平台建设。
为了能够可靠地采集钻井平台钴机塔架上运动部件的终点位置，使用了感应式传感器。
在整个新型钻井中共使用了60个这样的感应式传感器，方形的接近开关对钢质目标的感应距离增大到20mm, 满足了近海海上勘探工作环境极为恶劣的所有要求。
1.2②稳定性：传感器的输入、输出的单值函数关系最好不随时间和温度二变化，受外界其他因素的干扰影响亦很小，重复性要好。
③灵敏度：即被测参量较小的变化就可使传感器获得较大的输出信号。
④其他：如耐腐蚀性、功耗、输出信号形式、体积、售价等。
答：功能：信号调理：在检测系统中的作用是对传感器输出的微弱信号进行检波、转换、滤波、放大等，以方便检测系统后续处理或显示。
信号处理：信号处理时自动检测仪表，检测系统进行数据处理和各种控制的中枢环节，其作用和人类的大脑相类似。
区别：信号调理作用是把信号规格化，滤除干扰，信号处理则是提取信号中的信息，并对这些信息按照功能要求进行处理。
可以说，信号调理是进行信号处理的基础。
组成：信号调理：信号放大、信号滤波、A/D转换信号处理：主要是各种信号的嵌入式微控制器、专用高速数据处理器（DSP）等1.4答：分类见表1-1(P8)1.5答：按照被测参量分类，可以分成测量：电工量、热工量、机械量、物性和成分量、光学量、状态量等。
答：1.不断拓展测量范围，提高管检测精度和可靠性2重视非接触式检测技术研究3检测系统智能化第二章2.1答：随机误差：检测仪器或者测量过程中某些未知或无法控制的随机因素（如仪器某些原件器件性能不稳定、外界温度、湿度变化，空中电磁波扰动等）综合作用的结果。
随机误差的变化通常难以预测，因此也无法通过实验的方法确定、修正和消除。
但是通过足够多的测量比较可以发现随机误差服从某种统计规律。
传感与检测技术清华大学出版社(周杏鹏)课后习题答案
1-2自动检测系统通常由几个部分组成?其中对转感器的一般要求是什么?首先先由各种传感器将非电被测物理或化学成分参量转化成电参量信号，然后经信号调理，数据采集，信号处理后，进行显示，输出，加上系统所需的交，直流稳压电源和必要的输入设备，便构成了一个完整的自动检测系统。
对传感器通常有如下要求:1，准确性2,稳定性3，灵敏度4其他:如耐腐蚀性，功耗，输出信号形式，体积，售价等。
1-3试述信号调理和信号处理的主要功能和区别，并说明信号调理单元和信号处理单元通常由哪些部分组成。
信号调理在检测系统中的作用是对传感器输出的微弱信号进行检波，转换，滤彼，放大等，以便检测系统后续处理或显示。
信号处理模块是自动检测仪表，检测系统进行数据处理和各种控制的中枢环节，其作用和大脑相类似。
信号调理电路通常包括滤波、放大、线性化等环节。
信号处理模块通常以各种型号的嵌入式微控制器、专用高速处理器(D5P)和大规模可编程集成电路，或直接采用工业控制计算机来构建。
2-1随机误差，系统误差，粗大误差产生的原因是什么?对测量结果的影响有什么不同?从提高测量准确度看，应如何处理这些误差?随机误差主要是由于检测仪器或测量过程中某些未知或无法控制的随机因素综合作用的结果。
系统误差产生的原因大体上有:测量所用的仪器木身性能不完善或安装，布置，调整不当;在测量过程中温度，湿度，气压，电磁干扰等环境条件发生变化;测量方法不完善，或者测量所依据的理论本身不完善;操作人员视读方式不当等。
粗大误差一般由外界重大干扰或仪器故障或不正确的操作等引起的。
减小和消除系统误并的方法1.针对产生系统误差的主要原因采取相应措施2.采用修止方法减小恒差系统误差3.采用交叉读书法减小线性系统误差4.采用半周期法减小周期性系统误差随机误差的处理可以用数理统计的方法，对其分布范围做出估计，得到随机影响的不确定度。
粗大误差的处理拉伊达准则和格拉布斯准则2-2工业仪表常用的精度等级是如何定义的?精度等级与测量误差是什么关系?人为规定:取最大引用误差百分数的分子作为检测仪器(系统)精度等级的标志，即用最大引用误差去掉正负号的数字来表示精度等级。
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被测参量的当前值后送至各自的显示器作实时 显示，以及时知道被测参量的瞬时值、累积值 或其随时间的变化情况。显示器一般可分为指 示式、数字式和屏幕式三种。
1.2 检测系统的组成
指 示 式
数字式 屏 幕 式
1.2 检测系统的组成
6.信号输出 通常把测量值及时传送给监控计算机、可
1.2 检测系统的组成
稳 压 电 源
绪论
1.1 传感器与检测技术的地位与作用 1.2 检测系统的组成 1.3 传感器与检测系统的分类 1.4 传感器与检测技术的发展趋势
1.3 传感器与检测系统的分类
1.3.1 传感器的分类 传感器常见的分类方法如表1-1所示。
1.2 检测系统的组成
温度传感器 红外线传感器
电磁流量计
1.2 检测系统的组成
2. 信号调理 信号调理在检测系统中的作用是对传感器
输出的微弱信号进行检波、转换、滤波、放大 等，以方便检测系统后续处理或显示。对信号 调理电路的一般要求是：
✓能准确转换、稳定放大、可靠地传输信号；
✓信噪比高，抗干扰性能要好。
提。
应用领域主要有： ➢石化行业的自动 化控制。 如右图，有液位、 温度、压力等检测。
1.1 传感器与检测技术的地位与作用
➢城市生活污水处理
主要有流 量检测、液位 检测和成分量 检测。
1.1 传感器与检测技术的地位与作用
➢新型武器和装备的研制与测试
定位与导航，图为中国研制的DF-21和雷达。
1.1 传感器与检测技术的地位与作用
左图为漏电报警器，上图 为烟雾报警器。
绪论
1.1 传感器与检测技术的地位与作用 1.2 检测系统的组成 1.3 传感器与检测系统的分类 1.4 传感器与检测技术的发展趋势
1.2 检测系统的组成
1.2 检测系统的组成
由图可知： 首先通常由各种传感器将非电被测物理或
化学成分参量转换成电参量信号，然后经信号 调理（包括：信号转换、信号检波、信号滤波、 信号放大等）、数据采集、信号处理后，进行 显示、输出；加上系统所需的交、直流稳压电 源和必要的输入设备，便构成了一个完整的现 代检测（仪器）系统 。
检测与计量的不同
“计量”：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” ：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。
1.1 传感器与检测技术的地位与作用
1.1.3 传感器与检测技术的地位与作用 检测技术是自动化和信息化的基础与前
传感器通常由敏感器件和转换器件组合而成。敏 感器件是指传感器中直接感受被测量的部分，转换器 件通常是指将敏感器件在传感器内部输出转换为便于 人们应用、处理外部输出（通常为电参量）信号的部 分。
1.1 传感器与检测技术的地位与作用
1.1.2 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。
1.2 检测系统的组成
各类数据采集卡
1.2 检测系统的组成
4. 信号处理 现代检测仪表、检测系统中的信号处理模
块通常以各种型号的嵌入式微控制器、专用高 速数据处理器（DSP）或为核心来直接采用工 业控制计算机构建。
1.2 检测系统的组成
基于ARM9核的嵌入 式控制器
DSP处理芯片
1.2 检测系统的组成
➢先进医疗检测仪
成分量检测， 可测试项目为生化、 离子检测、微免疫、 肿瘤标志物、毒品 检测、同工酶测定、 脂类、糖尿病诊断 等。
1.1 传感器与检测技术的地位与作用
➢生活中化学成分的检测
利用化学反应机理检测成分，上图为 酒精检测仪，右图为空气质量检测仪。
1.1 传感器与检测技术的地位与作用
➢防火防盗和见用电器安全检测
传感器与检测技术(周杏鹏版)第 一章
绪论
1.1 传感器与检测技术的地位与作用 1.2 检测系统的组成 1.3 传感器与检测系统的分类 1.4 传感器与检测技术的发展趋势
1.1 传感器与检测技术的地位与作用
1.1.1 传感器的定义
传感器是能以一定精确度把某种被测量（主要为 各种非电的物理量、化学量、生物量等）按一定规律 转换为（便于人们应用、处理）另一参量（通常为电 参量）的器件或测量装置。
编程控制器（PLC）或其他智能化终端。检测 仪表和检测系统的输出信号通常有4～20 mA 的电流模拟信号和脉宽调制PWM信号及串行 数字通信信号等多种形式，需根据系统的具体 要求确定。
1.2 检测系统的组成串口、口信号输出8路电压信号输出
1.2 检测系统的组成
7.输入设备 输入设备用于输入设置参数，下达有关
1.2 检测系统的组成
信号调理模块实物图
单通道信号调理电路
1.2 检测系统的组成
3. 数据采集 数据采集是对信号调理后的连续模拟信号离
散化并转换成与模拟信号电压幅度相对应的数值 信息，同时把数据及时传递给微处理器或自动存 储。性能指标如下： 输入模拟电压信号范围 单位V； 转换速度 单位次/秒； 分辨率 以模拟信号输入为满度时的转换值的倒 数来表征； 转换误差 实际转换数值与理想A/D转换器理论转 换值之差。
命令等。最常用的输入设备是各种键盘、拨 码盘、条码阅读器等。通过网络或各种通信 总线利用其他计算机或数字化智能终端，实 现远程信息和数据输入的方式将会得到更多 的应用。
1.2 检测系统的组成
键盘
触摸屏
1.2 检测系统的组成
8.稳压电源 由于工业现场通常只能提供交流220 V工
频电源或+24 V直流电源，传感器和检测检测 系统通常不经降压、稳压就无法直接使用； 因此需根据传感器和检测检测系统内部电路 实际需要，自行设计稳压电源。
1.2 检测系统的组成
1. 传感器 传感器性能要求： ➢准确性 传感器的输出与输入关系必须是严格的 单值函数关系，最好是线性关系 ； ➢稳定性 传感器的输入、输出的单值函数关系最 好不随时间和温度而变化 ； ➢灵敏度 要求被测参量较小的变化就可使传感器 获得较大的输出信号； ➢其他 如耐腐蚀性、功耗、输出信号形式、体积、 售价等。