第1章 认识传感器与自动检测系统测讲解
传感器与检测技术项目一 传感器与检测技术的认知(44页)
任务三 传感器与检测系统的特性认识
5. 分辨率 分辨率是指传感器能够检测出被测量的最小变化量，
是有量纲的数。对数字式仪表，该表的最后一位数值 就是它的分辨率；一般模拟式仪表分辨率为最小刻度 分格数值的一半。 灵敏度越高，分辨率越好。
6. 测量范围与量程 测量范围是指在规定的测量特性和精确度范围内所
任务一 传感器的认知 三、传感器的分类
3、按能量关系分类 按能量关系分类，可分为能量转换型和能量控制型两类。
能量转换型又称为发电型或有源传感器。这种传感器 直接由被测对象输入能量使其工作，无需外加电源。如热 电偶、压电片、光电池等传感器。
能量控制型又称参量型或无源传感器。这种传感器要 从外部获得能量使其工作，需外加电源。如电阻式、电容 式、电感式等传感器。
等。 9 ．购买与维修要求 考虑价格、交货方式与日期、保修期限、售后服务和 零配件供应等。
任务四 传感器的选用
三、传感器的选用原则
在满足检测系统对传感器所有要求的情况下，价 格低廉、工作可靠，容易维修。
谢谢
本章任务
? 任务一 ? 任务二 ? 任务三 ? 任务四
传感器的认知 测量误差的认知及处理 传感器与检测系统的特性认知 传感器的选用
任务一 传感器的认知
一、传感器的定义
? “能感受（或响应）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。传感器通常由直接响应于被 测量的敏感元件和产生可用输出信号的转换元件以及相应 的电子线路所组成。”
任务二 测量误差的认知及处理
1.静态误差：在被测量不随时间变化时测 得的测量误差。
2.动态误差：在被测量随时间变化过程中 进行测量时所产生的附加误差。它的大 小为动态中测量和静态中测量所得误差 值的差值。
《传感器与检测系统》课件
快速响应
实时监测、快速反馈。
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02
高精度
高分辨率、高灵敏度、高线性度。
多功能化
同时检测多个参数，如温度、湿度 、压力等。
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CHAPTER 04
检测系统的设计与实现
检测系统的设计原则
准确性
检测系统应能够准确反映被检测参数的真实 值，误差应在可接受的范围内。
可靠性
医疗健康
传感器在医疗健康领域中也有 广泛应用，如血压、血糖、心 电等生理参数的监测。
物联网
传感器是物联网的重要组成部 分，能够实现各种物理量的实
时监测和远程传输。
传感器的发展趋势
微型化
随着微电子技术的发展，传感器正朝 着微型化方向发展，体积更小、精度 更高。
智能化
传感器正与微处理器、算法等结合， 实现智能化，能够自动进行数据处理 和误差补偿。
多功能化
传感器正向着多功能化方向发展，能 够同时测量多种参数，满足复杂系统 的需求。
网络化
传感器正与互联网、物联网等技术结 合，实现远程监控和数据共享，提高 系统的可靠性和实时性。
CHAPTER 02
传感器的工作原理
电阻式传感器
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总结词：通过电阻变化测量物理量
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人机交互界面设计
设计直观、易用的用户界面，方便用户进行 操作和设置。
数据处理算法设计
根据实际需求，设计合适的数据处理算法， 如滤波、拟合、插值等。
系统集成与调试
将硬件和软件集成在一起，进行系统调试， 确保检测系统的正常运行。
CHAPTER 05
传感器与检测技术ppt课件第一章
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1.2检测技术理论基础
1.2.2 测量方法
1) 直接测量、间接测量和组合测量 (又称联立 测量)。经过求解联立方程组，才能得到被测物理量的最后
结果，则称这样的测量为组合测量。
2) 偏差式测量、零位式测量与微差式测量
3) 等精度测量与非等精度测量
4) 静态测量与动态测量
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1.1.3 传感器基本特性
当传感器的输入信号是常量，不随时间变化时，其 输入输出关系特性称为静态特性。
传感器的基本特性是指系统的输入与输出关系特性 ，即传感器系统的输出信号y(t)和输入信号（被测 量）x(t)之间的关系，传感器系统示意图如下图所 示。
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1.1.3 传感器基本特性
2．传感器的分类
（1）按照其工作原理，传感器可分为电参数式(如电阻式、 电感式和电容式)传感器、压电式传感器、光电式传感器及 热电式传感器等。
（2）按照其被测量对象，传感器可分为力、位移、速度、 加速度传感器等。常见的被测物理量有机械量、声、磁、温 度和光等。
（3）按照其结构，传感器可分为结构型、物性型和复合型 传感器。物性型传感器是依靠敏感元件材料本身物理性质的 变化来实现信号变换，如：水银温度计。结构型传感器是依 靠传感器结构参数的变化实现信号变换，如：电容式传感器。
敏感元件输出的物理量转换成适于传输或测量电信号 的元件。
测量电路(measuring circuit)： 将转换
元件输出的电信号进行进一步转换和处理的部分，如 放大、滤波、线性化、补偿等，以获得更好的品质特 性，便于后续电路实现显示、记录、处理及控制等功 能。
传感器与自动检测系统的基本知识说明书
单元1 认识传感器与自动检测系统本单元传授的知识要点是：（1）自动检测系统基本组成。
（2）传感器基本组成、分类。
（3）测量误差及表示方法。
学生应掌握的基本技能是：（1）能根据自动检测系统实际应用示意图指出系统组成，并画出组成框图。
（2）能利用传感器静态特性参数估算一些性能指标。
（3）能理解误差表示方法。
本单元的拓展知识是传感器选用、标定与校准方法；测量误差处理方法。
拓展能力是能够利用互联网或其他资料初步选用传感器，能够初步设计出传感器标定与校准方案，能够运用所学知识分析计算测量数据的准确度。
在素质培养方面，本单元主要培养学生能利用基本概念解释传感器与自动检测系统的一些常用技术术语；通过测量数据分析处理的训练培养学生分析问题的能力，培养学生具有根据数据说明问题的基本科学思维方面的素质。
本单元由2个项目组成，每个项目有知识学习和技能训练两部分。
项目1教学学时为1课时，项目2教学学时为3课时。
拓展知识，可用于课堂教学，也可让学生自学。
1.1 项目1 自动检测系统认识1.1.1 项目1知识学习 自动检测系统基本概念1．什么叫自动检测系统？随着科学技术的发展，自动检测技术已深入到现代社会的各个领域，包括工农业生产，国防科技、现代生活，无所不在、无所不有。
自动检测系统或者自动检测装置是实现信息提取、信息转换以及信息处理的系统或装置。
信息提取是从自然界、社会、生产过程或科学实验中获取人们所需要的信息。
信息处理是自动检测的真正目的，是指人们把已经获得的信息进行加工、运算、分析或综合，以便进行预报、报警、检测、计量、保护、控制、调度和管理等，达到预防自然灾害、防止事故发生、提高劳动生产率、正确计量、改善产品质量、顺利进行科学实验、进行文明生产和科学管理等目的。
2．为什么要学习自动检测系统？当今信息社会，人们对信息的提取、处理、传输以及综合等要求愈加迫切。
作为信息提取的功能器件—仪表或传感器与人类的关系愈来愈密切。
传感器与检测技术-教案
传感器与检测技术-教案第一章：传感器概述1.1 教学目标了解传感器的定义、分类和作用理解传感器的基本原理和特性掌握传感器的选用和安装方法1.2 教学内容传感器的定义和分类传感器的基本原理和特性传感器的选用和安装方法1.3 教学方法讲授传感器的基本概念和分类分析实际案例，讲解传感器的工作原理和特性动手实验，演示传感器的选用和安装方法1.4 教学评估课堂问答，检查学生对传感器定义和分类的理解分析案例，评估学生对传感器工作原理和特性的掌握程度实验报告，评估学生对传感器选用和安装方法的掌握程度第二章：温度传感器2.1 教学目标了解温度传感器的定义、分类和作用理解温度传感器的基本原理和特性掌握温度传感器的选用和安装方法2.2 教学内容温度传感器的定义和分类温度传感器的基本原理和特性温度传感器的选用和安装方法2.3 教学方法讲授温度传感器的基本概念和分类分析实际案例，讲解温度传感器的工作原理和特性动手实验，演示温度传感器的选用和安装方法2.4 教学评估课堂问答，检查学生对温度传感器定义和分类的理解分析案例，评估学生对温度传感器工作原理和特性的掌握程度实验报告，评估学生对温度传感器选用和安装方法的掌握程度第三章：压力传感器3.1 教学目标了解压力传感器的定义、分类和作用理解压力传感器的基本原理和特性掌握压力传感器的选用和安装方法3.2 教学内容压力传感器的定义和分类压力传感器的基本原理和特性压力传感器的选用和安装方法3.3 教学方法讲授压力传感器的基本概念和分类分析实际案例，讲解压力传感器的工作原理和特性动手实验，演示压力传感器的选用和安装方法3.4 教学评估课堂问答，检查学生对压力传感器定义和分类的理解分析案例，评估学生对压力传感器工作原理和特性的掌握程度实验报告，评估学生对压力传感器选用和安装方法的掌握程度第四章：流量传感器4.1 教学目标了解流量传感器的定义、分类和作用理解流量传感器的基本原理和特性掌握流量传感器的选用和安装方法4.2 教学内容流量传感器的定义和分类流量传感器的基本原理和特性流量传感器的选用和安装方法4.3 教学方法讲授流量传感器的基本概念和分类分析实际案例，讲解流量传感器的工作原理和特性动手实验，演示流量传感器的选用和安装方法4.4 教学评估课堂问答，检查学生对流量传感器定义和分类的理解分析案例，评估学生对流量传感器工作原理和特性的掌握程度实验报告，评估学生对流量传感器选用和安装方法的掌握程度第五章：位移传感器5.1 教学目标了解位移传感器的定义、分类和作用理解位移传感器的基本原理和特性掌握位移传感器的选用和安装方法5.2 教学内容位移传感器的定义和分类位移传感器的基本原理和特性位移传感器的选用和安装方法5.3 教学方法讲授位移传感器的基本概念和分类分析实际案例，讲解位移传感器的工作原理和特性动手实验，演示位移传感器的选用和安装方法5.4 教学评估课堂问答，检查学生对位移传感器定义和分类的理解分析案例，评估学生对位移传感器工作原理和特性的掌握程度实验报告，评估学生对位移传感器选用和安装方法的掌握程度第六章：光学传感器6.1 教学目标了解光学传感器的定义、分类和作用理解光学传感器的基本原理和特性掌握光学传感器的选用和安装方法6.2 教学内容光学传感器的定义和分类光学传感器的基本原理和特性光学传感器的选用和安装方法6.3 教学方法讲授光学传感器的基本概念和分类分析实际案例，讲解光学传感器的工作原理和特性动手实验，演示光学传感器的选用和安装方法6.4 教学评估课堂问答，检查学生对光学传感器定义和分类的理解分析案例，评估学生对光学传感器工作原理和特性的掌握程度实验报告，评估学生对光学传感器选用和安装方法的掌握程度第七章：超声波传感器7.1 教学目标了解超声波传感器的定义、分类和作用理解超声波传感器的基本原理和特性掌握超声波传感器的选用和安装方法7.2 教学内容超声波传感器的定义和分类超声波传感器的基本原理和特性超声波传感器的选用和安装方法7.3 教学方法讲授超声波传感器的基本概念和分类分析实际案例，讲解超声波传感器的工作原理和特性动手实验，演示超声波传感器的选用和安装方法7.4 教学评估课堂问答，检查学生对超声波传感器定义和分类的理解分析案例，评估学生对超声波传感器工作原理和特性的掌握程度实验报告，评估学生对超声波传感器选用和安装方法的掌握程度第八章：无线传感器网络8.1 教学目标了解无线传感器网络的定义、分类和作用理解无线传感器网络的基本原理和特性掌握无线传感器网络的选用和安装方法8.2 教学内容无线传感器网络的定义和分类无线传感器网络的基本原理和特性无线传感器网络的选用和安装方法8.3 教学方法讲授无线传感器网络的基本概念和分类分析实际案例，讲解无线传感器网络的工作原理和特性动手实验，演示无线传感器网络的选用和安装方法8.4 教学评估课堂问答，检查学生对无线传感器网络定义和分类的理解分析案例，评估学生对无线传感器网络工作原理和特性的掌握程度实验报告，评估学生对无线传感器网络选用和安装方法的掌握程度第九章：传感器信号处理与分析9.1 教学目标了解传感器信号处理与分析的基本概念、方法和作用理解传感器信号处理与分析的基本原理和特性掌握传感器信号处理与分析的方法和技巧9.2 教学内容传感器信号处理与分析的基本概念和方法传感器信号处理与分析的基本原理和特性传感器信号处理与分析的方法和技巧9.3 教学方法讲授传感器信号处理与分析的基本概念和方法分析实际案例，讲解传感器信号处理与分析的基本原理和特性动手实验，演示传感器信号处理与分析的方法和技巧9.4 教学评估课堂问答，检查学生对传感器信号处理与分析的基本概念和方法的理解分析案例，评估学生对传感器信号处理与分析的基本原理和特性的掌握程度实验报告，评估学生对传感器信号处理与分析的方法和技巧的掌握程度第十章：传感器在工程应用中的案例分析10.1 教学目标了解传感器在工程应用中的重要性理解传感器在不同工程领域的应用案例掌握传感器在工程应用中的选型和应用方法10.2 教学内容传感器在工程应用中的重要性传感器在不同工程领域的应用案例传感器在工程应用中的选型和应用方法10.3 教学方法讲授传感器在工程应用中的重要性分析实际案例，讲解传感器在不同工程领域的应用动手实验，演示传感器在工程应用中的选型和应用方法10.4 教学评估课堂问答，检查学生对传感器在工程应用中的重要性的理解分析案例，评估学生对传感器在不同工程领域应用的掌握程度实验报告，评估学生对传感器在工程应用中的选型和应用方法的掌握程度重点和难点解析1. 传感器的基本概念和分类：重点关注传感器定义和分类的理解，以及传感器的功能和作用。
1模块一教案认识传感器与检测技术传感器与检测技术项目教程梁森授课教案
模块一、认识传感器与检测技术授课教案建议教学学时分配表（各学校可根据专业与具体情况作适当调整）被测量类型被测量被测量类型被测量热工量温度、热量、比热容、热流、热分布、压力（压强）、压差、真空度、流量、流速、物位、液位、界面物体的性质和成分量气体、液体、固体的化学成分、浓度、粘度、湿度、密度、酸碱度、浊度、透明度、颜色机械量直线位移、角位移、速度、加速度、转速、应力、应变、力矩、振动、噪声、质量（重量）状态量工作机械的运动状态（启停等）、生产设备的异常状态（超温、过载、泄漏、变形、磨损、堵塞、断裂等）几何量长度、厚度、角度、直径、间距、形状、平行度、同轴度、粗糙度、硬度、材料缺陷电工量电压、电流、功率、电阻、阻抗、频率、脉宽、相位、波形、频谱、磁场强度、电场强度、材料的磁性能提问：本课程重点介绍电量检测还是非电量检测？自动检测系统的组成提问：什么是系统框图？图1-4 自动检测系统原理框图人体信息接受过程框图与自动检测系统框图比（2）传感器定义：在本书中，传感器是指一个能将被测的非电量变换成电量的器件。
（3）信号调理电路信号调理电路包括放大（或衰减）电路、滤波电路、隔离电路等。
其中的放大电路的作用是把传感器输出的电量变成具有一定驱动和传输能力的电压、电流或频率信号等，以推动后级的显示器、数据处理装置及执行机构。
（4）显示器目前常用的显示器有四类：模拟显示、数字显示、图象显示及记录仪等。
模拟量是指连续变化量。
模拟显示是利用指针对标尺的相对位置来表示读数的，常见的有毫伏表、微安表、模拟光柱等。
提问：LED与LCD比较，有什么特点？（5）数据处理装置数据处理装置用来对测试所得的实验数据进行处理、运算、逻辑判断、线性变换，对动态测试结果作频谱分析（幅值谱分析、功率谱分析）、相关分析等，完成这些工作必须采用计算机技术。
（6）执行机构所谓执行机构通常是指各种继电器、电磁铁、电磁阀门、电磁调节阀、伺服电动机等，它们在电路中是起通断、控制、调节、保护等作用的电器设备。
《认识传感器》 讲义
《认识传感器》讲义一、什么是传感器在我们的日常生活和现代科技的各个领域中，传感器扮演着极其重要的角色。
那么，究竟什么是传感器呢？简单来说，传感器就是一种能够感知和检测外界环境中各种物理量、化学量或生物量，并将其转换为电信号或其他易于处理和传输的信号的装置。
传感器就像是我们的“感觉器官”，但它的感知能力远远超过了人类自身。
它能够感知到我们肉眼无法看到的微小变化，听到我们耳朵无法分辨的细微声音，感受到我们皮肤无法察觉的温度差异等等。
例如，在智能手机中，有光线传感器可以根据周围环境的亮度自动调节屏幕的亮度；在汽车中，有速度传感器来监测车速；在智能家居中，有温度传感器来控制空调的运行。
二、传感器的工作原理要理解传感器是如何工作的，我们首先需要了解一些基本的物理和化学原理。
大多数传感器的工作基于某种物理效应或化学反应。
比如，电阻式传感器利用电阻值随被测量的变化而变化的原理；电容式传感器则是基于电容值随被测量的改变而改变；而光电传感器则是依靠光电效应，将光信号转换为电信号。
以温度传感器为例，常见的热电偶温度传感器是利用两种不同金属在温度变化时产生的热电势差来测量温度的。
当温度发生变化时，两种金属之间的热电势差也会相应地改变，这个变化的电势差被测量并转换为对应的温度值。
再比如，压力传感器通常采用应变片的原理。
当压力作用在应变片上时，应变片会发生微小的形变，从而导致其电阻值发生变化。
通过测量电阻值的变化，就可以推算出所施加的压力大小。
三、传感器的分类传感器的种类繁多，为了更好地理解和研究它们，可以根据不同的标准进行分类。
1、按照被测量的物理量分类物理量传感器：如温度传感器、压力传感器、位移传感器、速度传感器、加速度传感器等。
化学量传感器：例如气体传感器、湿度传感器、水质传感器等。
生物量传感器：像血糖传感器、生物芯片等。
2、按照工作原理分类电阻式传感器电容式传感器电感式传感器压电式传感器光电式传感器磁电式传感器等3、按照输出信号的类型分类模拟量传感器：输出连续变化的模拟信号，如电压、电流等。
传感器与自动检测技术简介教材
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第1章 传感器的基本知识
1.3 传感器的定义与组成
1.3.1 传感器的定义 • “能感受（或响应）规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输
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第1章 传感器的基本知识
电量和非电量
表征物质特性及运动形式的参数很多，根据物质的电 特性，可分为电量和非电量两类。
电量——一般是指物理学中的电学量，例如电压、电 流、电阻、电容及电感等；
非电量——则是指除电量之外的一些参数，例如压力、 流量、尺寸、位移量、重量、力、速度、加速度、转 速、温度、浓度及酸碱度等等。
在利用信息的过程中，首先要解决的问题就是获取可 靠、准确信息， 所以传感器精度的高低直接影响计算 机控制系统的精度，可以说没有性能优良的传感器， 就没有现代化技术的发展。
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第1章 传感器的基本知识
1.2 传感器的应用与发展
➢ 传感器几乎渗透到所有的技术领域。如工业 生产、宇宙开发、海洋探索、环境保护、资 源利用、医学诊断、生物工程、文物保护等 等广泛领域，并逐渐深入到人们的生活中。
第1章 传感器的基本知识
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第1章 传感器的基本知识
学习要点
掌握传感器的概念及组成 熟悉传感器的分类方法 了解传感器的命名方法 掌握传感器的一般特性
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第1章 传感器的基本知识
主要内容
1.1 传感器的作用与地位 1.2 传感器的应用与发展 1.3 传感器的定义与组成 1.4 传感器的分类 1.5 传感器的命名及代号 1.6 传感器的基本特性 本章小结 复习思考题
传感器与自动检测技术演示教程-第01,2章 传感与检测基础,概述 24页-25页精选文档
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反 馈
图 2.3 闭 环 系 统 测 量 框 图
第二章 传感器概述
变量
电 量 非电量
电压 电流 电感等
机械量
位移 速度 加速度
热学量 声学量
力等
光学量等
图1.1 变量分类
模拟式（连续信号） 传感器输出的电信号
电压 电流 频率
数字式（离散信号） 脉冲
图1.3 输出信号分类
基本部分
弱
被测量
敏感元件
信 号 转换元件
信号调节与转换电路
输出
辅助电源 图1.2 传感器的组成
y
y
y
0
x
0
x
0
x
y
0
x
(a)理想线性
(b)只有偶次非线性项
(c)只有奇次非线性项
图3.1 线性度
(d)实际特性曲线
直线拟合
Laxm L2 Laxm L1 L2
L3
y YFS
y YFS
L1＝Lmax
y YFS
0.03 0.02
0.01
0.1
0.2
0°ห้องสมุดไป่ตู้－40° －80° －120°
＝0.1 0.2 0.4
1.0 0.6 0.8
0.5
1.0
2
n
(a) 幅频特性
＝0.1 0.2 0.4
0.6 0.8 1.0
5
10
－160°
0.1
0.2
0.5
1.0
2
5
10
n
(b) 相频特性
图3.11 二阶传感器的频率特性
被测对象 被测量
传感器
数据处理环节
传感器基本知识与自动检测技术讲解
电源
转换成适于传输
的电信号变换为 便于处理、显示、
➢并不或是测所量有的的电传信感号器必须记录包、括控敏制感和元传件和转换元件。
➢如果敏感元件直接输出的输的是可电用量电，信它号就同时兼为转换元件
➢如果转换元件能直接感受被测量而输出与之成一定关系的
电量，它就同时兼为敏感元件。例如压电晶体、热电偶、热
敏感电阻及光电器件等。敏感元件与转换元件两者合二为一
➢ 在航空、航天技术领域，仅阿波罗10号飞船就 使用了数千个传感器对3295个测量参数进行监 测。
➢ 在兵器领域中，使用了诸如机械式、压电、电容、电磁、光纤、红外、 激光、生物、微波等等传感器，以实现对周围环境的监测与目标定位信 息的收集，从而更好的解决了安全、可靠的防卫能力。
➢ 在民用工业生产中，传感器也起着至关重要的作 用。如一座大型炼钢厂就需要2万多台传感器和检 测仪表
掌握传感器的概念及组成 熟悉传感器的分类方法 了解传感器的命名方法 掌握传感器的一般特性
1.1 传感器的作用与地位 1.2 传感器的应用与发展 1.3 传感器的定义与组成 1.4 传感器的分类 1.5 传感器的命名及代号 1.6 传感器的基本特性 本章小结 复习思考题
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世界是由物质组成的，各种事物都是物质的不同形态。人们为了从外界 获得信息，必须借助于感觉器官。
随着科学技术的发展，传感器技术、通信技术和计算 机技术构成了现代信息产业的三大支柱产业，分别充 当信息系统的“感官”、“神经”和“大脑”，他们构成了一 个完整的自动检测系统。
在利用信息的过程中，首先要解决的问题就是获取可 靠、准确信息， 所以传感器精度的高低直接影响计算 机控制系统的精度，可以说没有性能优良的传感器， 就没有现代化技术的发展。
传感器与自动检测技术
成分量传感器 如：气敏传感器等
状态量传感器 如：各种接近开关 等 探伤传感器等 如：超声波探伤仪等
模拟传感器 （3）按输出量种类来分 数字传感器 直接传感器 （4）按传感器结构来分 差动传感器
补偿传感器
（2）命名
传感器常常按工作原理及被测量性质两种分 类方式合二为一进行命名。 例如：①电感式位移传感器 ②光电式转速计 ③压电式加速度计 光电式转速计
弹簧管受力动画演示
（2）波纹管
压力p
自由端的位移x
波纹管示意图
波纹管受力动画演示
（3）等截面薄板 压力 p 或者 压力 p 应变ε 等截面薄板示意图 位移 x
（4）波纹膜片和膜盒 压力差p 位移x 膜盒示意图
（5）薄壁圆筒和薄壁半球 压力 p 应变ε
薄壁圆筒和薄壁半球示意图
光敏电阻
铂电阻测温传感器
解：按最坏的情况考虑，每次误差都达到技术指标 规定的极限值，即： 基本误差 x1 1.25% 附加误差 x 2 0.5%
x x1 x 2 (1.25% 0.5%) 1.75%
求其均方根值为：
x
2 xi
1.25 % 0.5% 1.35 %
例：木块刚度小，铁块刚度大 2．灵敏度
dx K 1/ k dF
弹性特性曲线图
灵敏度为常数，此弹性特性是线性
二、弹性敏感元件的形式及应用范围 等截面轴 变换力 1．弹性敏感 元件的形式 环状弹性敏感元件 悬臂梁
扭转轴
弹簧管 波纹管 变换压力 等截面薄板 波纹膜片和膜盒 薄壁圆筒和薄壁半球
2．变换力的弹性敏感元件 （1）等截面轴 力F 应变ε
等截面轴示意图
等截面轴受 力动画演示
第1章传感器与检测技术概述
第1章传感与检测技术概述
第1章 传感器与检测技术概述
1.1 传感器的概念、组成和分类 1.2 传感器的基本特性
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第1章传感与检测技术概述
第1章 传感器与检测技术的理论 基础
1.1 传感器的概念、组成和分类
一、传感器的概念、组成与应用
1、 现代信息技术的三大要素：信息获取————传感器技术
第1章传感与检测技术概述
传感器的主要应用
需要量
111 110 103 81 61 47 34 31 31 78 70 61 55 59 47 111 76 93
36
27
26
21 24 20 14
信 息 处 理
电 信 电 话
科 技 测 试
设 备 控 制
交 通 控 制
输 机 机 家 照 汽 飞 船 气海 环 医防光 热 机 电 床 器 用 相 车 机 舶 象洋 境 疗火能 能 械 人 电 机 系 污 利 利 能 统 器 染 用 用 利 用
划的研究也大大促进了对酶、免疫、微生物、 体液组份以及血气、血压、血流量、脉搏等
传感器的研究。
第1章传感与检测技术概述
第1章传感与检测技术概述
光纤流速传感器 生物酶血样分析传感器 荧光材 料制作 的电子 鼻传感 器
热/光
电量
第1章传感与检测技术概述
传感器与航空及航天
第1章传感与检测技术概述
陀螺仪、阳光传
第1章传感与检测技术概述
软驱:速度,位置伺服
麦克风:电容传声器
第1章传感与检测技术概述
楼宇控制与安全防护
为使建筑物成为安全、健康、舒适、温馨的生活、工作环
境，并能保证系统运行的经济性和管理的智能化。在楼宇中应 用了许多测试技术，如闯入监测、空气监测、温度监测、电梯 运行状况。
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1.2 认识传感器
（2）灵敏度
灵敏度是指传感器输出量的变化量ΔY与引起此变化的 输入量的变化量ΔX之比，用K表示，即
K
输出量的变化量 输入量的变化量
=
Y X
对于线性传感器来说，它的灵敏度K是个常数。
第1
迟滞是指在相同的工作条件下，传感器正行程特性曲线和反行程 特性曲线的不一致程度，如图1-4所示。
图1-6 传感器的阶跃响应曲线
上升时间tr：指输出值上升到稳 态值的90%所需的时间。
响应时间ts：指输出值进入稳定 值所规定的范围内所需的时间。
峰值时间tp：指输出值到达最大 值使所需的时间。
超调量σ：指输出量最大值y（tp ）与稳态值的最大偏差与稳态值之
比。
第1章 认识传感器与自动检测系统
1.2 认识传感器
第1章 认识传感器与自动检测系统
1.2 认识传感器
1.2 认识传感器
1.2.1传感器的组成及其分类
传感器是能够感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输 出信号（一般为的电信号）的器件或装置。
1．传感器的组成
传感器一般由敏感元件、转换元件、基本转换电路和辅助电源组 成，如图1-2所示。
图1-2 传感器的基本组成
迟滞大小一般要由实验方法确定，其值用正反行程输出值间最大
偏差ΔLmax对满量程输出ym的百分比表示：
t
Lmax ym
100%
图1-4 迟滞特性
第1章 认识传感器与自动检测系统
1.2 认识传感器
（4）重复性
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，如图1-5所示。产生不一致的 原因与产生迟滞现象的原因相同。多次重复测试的曲线越重合，说明 该传感器重复性好，使用时误差越小。
图1-5 重复性
第1章 认识传感器与自动检测系统
1.2 认识传感器
2．传感器的动态特性 传感器的动态特性反映了传感器对于随时间变化的动态量的响应特
性。 （1）时域分析法
当输入信号为阶跃函数时，因为它是时间的函数，故传感器的响应是在时
域内发生的，因此称它为阶跃分析法。传感器的阶跃响应曲线如图1-6所示。
第1章 认识传感器与自动检测系统
小结
传感器是能够感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出 信号（一般为的电信号）的器件或装置。传感器一般由敏感元件，转 换元件，基本转换电路和辅助电源组成。
传感器的分类方法有:按照工作原理分类，按照传感器用途分类，按 照输出信号的性质分类。
（1）线性度
y
线性度是以一定的拟合直线作基准与 YFS 校准曲线作比较，用其不一致的最大偏差
ΔLmax与理论输出值Y=ymax-ymin的百分比 进行计算，即
实 际 特性 曲 线 理 想 特性 曲 线
L
|
Lmax Y
| 100%
o x
图1-3 传感器的实际特性曲线与理想特性曲线
第1章 认识传感器与自动检测系统
（3）按照输出信号的性质分类
可分为数字传感器、模拟式传感器等。
第1章 认识传感器与自动检测系统
1.2 认识传感器
1.2.2传感器的特性与指标
传感器的特性主要是指传感器的输入与输出之间的关系， 有静态特性和动态特性之分。
1．传感器的静态特性
传感器在稳态信号作用下，其输出-输入关系称为传感器的静 态特性。
第1章 认识传感器与自动检测系统
1.2 认识传感器
2．传感器的分类
（1）按照被测量（传感器用途）分类
可分为位移传感器、压力传感器、速度传感器、温度 传感器、流量传感器、气敏传感器、湿度传感器等。
（2）按照传感器工作原理分类
可分为电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、 压电式传感器、霍尔式传感器、光电式传感器、光纤式传 感器、热电式传感器等。
自动检测就是在测量和检查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。
1.1.2自动检测系统组成
尽管现代检测系统的种类繁多，但它们作用都是用于各种物理或化 学成分等参量检测，检测过程通常先通过各种传感器获得被测量的信 息，把它变换成电量，然后经信号调理、数据采集、信号处理后显示 并输出。传感检测系统的组成框图如图1-1所示。
第1章 认识传感器与自动检测系统
1.1 认识自动检测系统
图1-1 检测系统组成框图
（1）传感器 传感器是把被测的非电量变换成电量的装置. （2）信号调理电路 信号调理电路是传感器输出的微弱信号进行检波、转换、滤波和 放大等，以方便检测系统后续环节进行处理或显示。 （3）数据采集 数据采集是对信号调理后的连续模拟信号进行离散化并转换成与模拟 信号电压幅度相对应的一系列数值信息，同时以一定的方式把这些转换数据及时传递给微 处理器或依次自动存储。 （4）信号处理 信号处理模块通常以单片机、微处理器为核心，或直接采用工业控制 计算机，对检测的结果进行处理、运算、分析，对动态测试结果作频谱分析、幅值谱分析、 能量谱分析等。 （5）信号输出 信号显示是把转换来的信号显示出来，便于人机对话。 （6）输入设备 输入设备主要用于输入设置参数、有关命令等。
传感器与自动检测技术
刘丽 主编
第1章 认识传感器与自动检测系统
1.1 认识自动检测系统 1.2 认识传感器
本 章小
结
第1章 认识传感器与自动检测系统
1.1 认识自动检测系统
1.1 认识自动检测系统
1.1.1自动检测系统基本概念
检测是指在各类生产、生活、科研等各个领域为获得被测对象的 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。
（2）频率响应法
当输入信号为正弦函数时，因为它是频率的函数，故传感器的响 应是在频域内发生的，因此称它频率响应法。
频率响应特性是指将频率不同而幅值相等的正弦信号输入传感器， 输出正弦信号的幅值、相位与频率之间的关系。常用的评定指标有： 通频带BW、时间常数τ 、固有频率ω0。 通频带BW 是指传感器的增益保持在一定值之内的频率范围，对应 有上、下截止频率。 时间常数τ 用来表征一阶传感器的动态特性，τ 越小，频带越宽。 固有频率ω0 用来表征二阶传感器的动态特性，ω0越大，快速性越好。