机电一体化技术传感与检测技术
《传感器与检测技术》课程标准
《传感器与检测技术》课程标准1.刖百1.1课程性质在高职机电一体化技术专业课程体系中，《传感器及检测技术》课程是一门理实结合紧密的专业必修课，课程任务是使学生掌握不同类型的传感器应用实例、测量原理、测量电路，具备自动检测技术方面的基本知识和基本技能，能解决生产中传感器的选型、安装、调试、排除故障等方面的问题，初步形成解决生产实际问题的能力，同时深化学生团队协作能力、沟通交流能力、组织协调能力，提高学生的专业素养，并为后续课程深入学习和应用打好基础。
本课程主要培养学生以下几个方面的基础职业技能和能力：（1）知道控制系统中各种传感器的特点和应用；（2）能读懂传感器相关电路原理图；（3）能读懂控制系统各种传感器的说明书；（4）会使用常用电工工具和检测仪器仪表安装、调试常见传感器；（5）会诊断和处理常见传感器故障；（6）会应用常用传感器设计控制系统；（7）会分析解决问题，具有团队协作、组织协调的社会能力。
学生在学习此课程之前，已完成了前置课程《电工电子技术》的学习，获得了电路分析理论知识的储备，具备了初步的专业实践能力，为本课程的学习奠定了一定的专业和职业能力基础。
同时，本课程作为重要的专业课，为后续专业课程《可编程控制器技术》、《单片机原理及应用》、《机器人与柔性制造系统》、《机电设备安装与调试》、《机电设备故障诊断与维护》及《现代设备管理》等课程起到重要支撑作用。
1.2设计思路本课程标准以就业为导向，针对满足机电一体化技术专业毕业生的典型工作岗位（中级冶金机电设备点检员）的工作流程和内容设计。
课程设计运用了质量管理中产品设计的方法和步骤（DMADV）,基于以顾客为中心，充分满足顾客需求的设计原则，对照《高等职业学校机电一体化技术专业教学标准》、《职业院校机电一体化技术（机电技术应用）专业中高职衔接教学标准》、《高等职业学校机电一体化专业仪器设备装备规范》、《中华人民共和国职'也分类大典》中的课程相关教学标准和专业核心岗位的要求，导出教学目标。
浅析机电一体化系统中的检测传感技术
自 ２ 世纪 ８ 年 代开 始 ，传感 器 就在 全世 界 得到 了广 泛 的青 ０ ０ 睐， 传感 技术 以及 传感 器 的研究 越来 越受 到 各 国的广 泛重 视 ， 因而 传 感器 的生产 成 为 了一个极 其 重要 的新 兴行 业 。
２ 检 测 传 感 器 在 机 电 一 体 化 系统 中 的 应 用
Ｇｇ ｕｓ！ 至 堡 ｌ ｏｙ ｈ 三 量 ｎ Ｊｕ ｉｉ ｙ
浅析机 电一体化系统 中的检测传感 技术
缪 光 亮
（ 西 省 萍 乡 火 工 机 械 有 限责 任 公 司 ， 西 萍 乡 ３ ７ ３ ） 江 江 ３ ０ ９
摘
要 ：从传感器的现状和发展情况 出发对检测传感技术作 了简 单介 绍，在此基础上对检 测传 感器在机 电一 体化系统中的应用进行 了分
等 。 这一 过程 中 ， 在 切削 力 、 削过 程 中的振 动 ， 切 切削 过程 中声 音 的 发 射 以及 切 削过程 中 电机 的功 率等传 感 参数 是最 为主要 的。 么 ， 那
（） 国传 感器 的综 合 实力较 低 。 感器 是属 于 多学科 交叉 并 ２我 传
且技 术密集 的高科 技产 品 ，它 的技 术水 平对 科 学研 究水 平起 着 决
系统 自动 化的程 度 也就越 高 。 反 ， 相 传感 技术 的水 平越 低 ， 么 ， 那 所
需要 的系统 控制 的信 息就 无法 获得 ， 而影 响 了整个 系统 的工 作 。 从
运作 来说 ，传感 器能 够提 供 必要 的信 息从而 能够 对 其进 行有 效 控 制。 随着 科学 技术 的不 断发展 与 创新 ， 息传递 的速 度 也在 不断加 信
２１ 机 器 人 用 传 感 器 ．
传感器与检测技术课程设计《传感器与检测技术》课程改革设计方案
传感器与检测技术课程设计《传感器与检测技术》课程改革设计方案一、课程性质本课程作为机电一体化技术专业基础课程，在本专业的职业能力培养中所起着承前启后的桥梁作用，它既是前期理论课的延续，又是学习其他专业课的前提。
本课程主要培养学生选择应用各类传感器的能力，组成各种检测系统的能力和各种测试模块电路的设计制作能力，这些能力是构成本专业职业岗位技能的重要部分。
本课程的前期课程主要有《工程制图》《电子电路基础》《电子线路cad》《应用数学基础》等。
二、课程整体设计1课程目标设计1.1能力目标（1）能够用万用表、示波器等常用仪器检查各种传感器性能，判别其好坏；（2）能够根据检测要求合理选用各种类型的传感器；（3）能够根据被测信号的特点，用不同类型的传感器设计合理的检测电路；（4）能够设计一般电子检测产品；（5）能够正确维护常用电子检测设备。
1.2知识目标（1）掌握测量及误差理论等知识，传感器及检测技术基本知识，电桥测量电路的基本特性；（2）掌握各种常用传感器的基本工作原理、性能特点，理解它们的工作过程，掌握它们的各种应用场合和方法；（3）掌握信号处理及抗干扰技术的基本知识，理解典型检测系统的工作原理，清楚各组成部分的功能及其特性。
1.3职业目标（1）能独立学习、工作，掌握交流与团队合作能力，具备相应的职业道德；（2）养成良好的工作责任心、坚强的意志力和严谨的工作作风；（3）在实际工作中能创造性地完成各项任务，了解电子信息产业的相关法律法规常识；（4）掌握文明生产、安全生产与环境保护的相关规定及内容。
2课程内容设计课程教学内容根据课程目标，按照职业岗位能力要求进行选择，采取项目教学结合虚拟真实工作场景的实践教学，培养典型电子产品设计和生产管理人员。
教学内容包括产品开发市场调研、产品电子线路设计制作、工艺文档编制、质量检验等，通过项目执行使学生了解项目从调研到成品检验的全过程，具体教学内容安排见表1。
表1《传感器与检测技术》课程内容工作过程课程内容模块子模块课时市场调研传感器常识传感器在电子产品中的应用情况4电子线路设计制作传感器选用模块电阻传感器及其应用4电容传感器及其应用4电感传感器及其应用6热电偶传感器及其应用6光电传感器及其应用4霍尔传感器及其应用4压电传感器及其应用4超声波传感器及其应用4工艺文档编制及产品质量检验检测系统集成模块信号处理与抗干扰技术4传感器网络的组成与应用4简易电子秤系统的设计10小组答辩23能力训练项目设计学期初，将学生分成四至六名一组的学习小组，每个学习小组分配在编号固定的传感器实验台上，上课在传感器实验室进行，在整个学习过程中完成常用传感器选型应用训练和典型检测系统集成与使用维护训练等10个项目。
传感器与检测技术
传感器与检测技术山东省高等教育自学考试《传感器与检测技术》02202考试大纲第一部分学习过程评价部分考核大纲一、学习过程评价的课程性质及课程设置的目的、课程基本要求(一)课程性质与学习过程评价的设置目的传感器与检测技术是机电一体化工程专业的一门专业基础课。
本课程阐述如何利用传感器将机电一体化系统典型被测物理量转换成与之有确切对应关系并且容易检测、传输、处理的信号，通过计算机数据处理，得到有关被测系统的有用信息。
传感器与检测技术是机电一体化系统的关键技术之一。
“传感器与检测技术”是一门综合性、实践性很强的课程，在自学过程中必须做一定数量的基本实验，才能掌握课程的基本内容，培养考生分析问题和解决问题的能力。
考生应高度重视实验环节。
这是学习过程评价目的之一;另外，作一定数量的习题、思考题对学好本课程也非常必要，这是学习过程评价目的之二。
(二)学习过程评价基本要求考生在学习过程中进行必要的教学实验:(1)通过电阻应变式传感器实验，掌握电阻应变式传感器工作原理和输出特性。
(2)通过电感式传感器实验，掌握电感式传感器工作原理和输出特性 (3)通过电容式传感器实验，掌握电容式传感器工作原理和输出特性 (4)通过滤波器特性实验，了解无源滤波器和有源滤波器的类型、工作原理，掌握滤波器特性及其测试方法。
(5)通过压力传感器静态标定实验，掌握压力传感器静态标定方法，学习标定数据处理及传感器特性指标的计算。
(6)通过温度传感器校准实验，掌握温度传感器的使用方法和校准方法。
(7)通过振动测试实验，了解其固有频率、阻尼比及各阶振型的测试方法;了解非接触式和接触式测振传感器的特点;附加传感器质量对测试结果的影响;了解激振、测振系统的基本组成和选择。
(8)通过切削力测量实验，了解八角换车削测力仪的结构、应变片的粘贴和组桥方法以及测力仪工作原理掌握八角环测力仪的静态标定方法。
考生在学习过程中必须完成一定数量的习题、思考题。
二、学习过程评价的课程内容和考核要求(一) 实验内容与要求实验1 电阻应变式传感器实验。
机电一体化的核心技术
机电一体化的核心技术机电一体化包括软件和硬件两方面技术。
硬件是由机械本体、传感器、信息处理单元和驱动单元等部分组成。
因此，为加速推进机电一体化的发展，必须从以下几方面着手。
1、机械本体技术机械本体必须从改善性能、减轻质量和提高精度等几方面考虑。
现代机械产品一般都是以钢铁材料为主，为了减轻质量除了在结构上加以改进，还应考虑利用非金属复合材料。
只有机械本体减轻了重量，才有可能实现驱动系统的小型化，进而在控制方面改善快速响应特性，减少能量消耗，提高效率。
2、传感技术传感器的问题集中在提高可靠性、灵敏度和精确度方面，提高可靠性与防干扰有着直接的关系。
为了避免电干扰，目前有采用光纤电缆传感器的趋势。
对外部信息传感器来说，目前主要发展非接触型检测技术。
3、信息处理技术机电一体化与微电子学的显著进步、信息处理设备（特别是微型计算机）的普及应用紧密相连。
为进一步发展机电一体化，必须提高信息处理设备的可靠性，包括模/数转换设备的可靠性和分时处理的输入输出的可靠性，进而提高处理速度，并解决抗干扰及标准化问题。
4、驱动技术电机作为驱动机构已被广泛采用，但在快速响应和效率等方面还存在一些问题。
目前，正在积极发展内部装有编码器的电机以及控制专用组件-传感器-电机三位一体的伺服驱动单元。
5、接口技术为了与计算机进行通信，必须使数据传递的格式标准化、规格化。
接口采用同一标准规格不仅有利于信息传递和维修，而且可以简化设计。
目前，技术人员正致力于开发低成本、高速串行的接口，来解决信号电缆非接触化、光导纤维以及光藕器的大容量化、小型化、标准化等问题。
6、软件技术软件与硬件必须协调一致地发展。
为了减少软件的研制成本，提高生产维修的效率，要逐步推行软件标准化，包括程序标准化、程序模块化、软件程序的固化、推行软件工程等。
关于机电一体化系统中的传感器与检测技术探究
代表产物 ，它 的 自动化程度在某些方 面实现 了很 大的突
相 同点 ，并且在人类器官上有所延伸 。在信息化 的社会
中 ，人们通 常也利 用传感 器检测 力 、压力 、速度 、温 度 、流量 、湿度 、生物量以及更多 的非电量信息来促进
微 电子技术 ，并将机械装置与电子装置用相关软件有机
融合而成的系统 总称” 。从 它的定义上能看出 ，机 电一
率 、制造成本 和对金属材料 的切割的检测 。传感器通过
对切削力 、切削过程振动 、切削过程 的声音发射 和切削
体化技术涉及 到了很多方面 ，例如 ，机械制造技术 、测 试技术 、人工智能技术 、微电子技术等等。 （ 三 ）传感 器与 机 电一 体化 的联 系 。传 感器技 术
定程度或者是出现破损的时候 ，就无法继续保证切削过
敏度 、准确度 、灵活性 的传感器 。２ ． 可靠性的发展。传
感器的抗温度性能 、抗压力性能 、抗干扰性能都是影 响
传感器 可靠性 的关 键 因素 ，所 以我们应该 注重这些 因
用来加 工工件 的工作过程是 否符合 工件 加工 的标 准程
序、即将被加工 的工件是否是当前要求被加工 的工件 、 工件所安装 的具体位 置是否是 当前工件要求 安装 的位 置。 目前我们的传感技术还无法很好地完成这些识别 和
监测任务 ，所 以 ，在 已有 的技 术上我们还需 创造 出更
生 产 力 的 发展 。
破 。它之所 以具备 良好 自动化功能 ，在操作 中能够准确 无误 ，其中主要原因是传感器 的作用 。传感器在 机器人 内部感知到 自身 、外部或者操作对象 的状态 ，从 而对信 息进行处理 ，比如 ，速度 、加速度 、方 向、位置等等。 （ 二） 机械加工过程 的传感检测技术 。 １ ． 切削过程 和机床运行过程 中的传感技术应用 。切
传感器与检测技术在机电一体化系统中的应用
传感器与检测技术在机电一体化系统中的应用随着科技的不断发展，机电一体化系统已经成为了现代工业领域中不可或缺的一部分。
机电一体化系统是由机械、电子、计算机等多种技术交叉融合而成的一种系统，其主要功能是实现自动化控制、信息采集和处理等多种功能。
而在机电一体化系统中，传感器与检测技术则是其核心组成部分之一，它们的应用不仅可以提高系统的稳定性和可靠性，还可以实现对系统的智能化控制，提高生产效率和降低成本。
本文将从传感器与检测技术在机电一体化系统中的应用、传感器的种类、检测技术的原理等方面进行探讨。
一、传感器与检测技术在机电一体化系统中的应用传感器是一种能够将物理量转换为电信号的器件，它可以将温度、压力、流量等多种物理量转换为电信号，从而实现对这些物理量的测量和控制。
在机电一体化系统中，传感器的应用非常广泛，主要包括以下几个方面：1、温度传感器的应用：温度传感器可以测量物体的温度，从而实现对物体的控制。
在机电一体化系统中，温度传感器可以用来测量电机的温度、电器设备的温度、液体的温度等，从而实现对这些物体的控制。
2、压力传感器的应用：压力传感器可以测量物体的压力，从而实现对物体的控制。
在机电一体化系统中，压力传感器可以用来测量液体的压力、气体的压力、油压等，从而实现对这些物体的控制。
3、流量传感器的应用：流量传感器可以测量物体的流量，从而实现对物体的控制。
在机电一体化系统中，流量传感器可以用来测量液体的流量、气体的流量等，从而实现对这些物体的控制。
4、位置传感器的应用：位置传感器可以测量物体的位置，从而实现对物体的控制。
在机电一体化系统中，位置传感器可以用来测量机械臂的位置、工件的位置等，从而实现对这些物体的控制。
5、光电传感器的应用：光电传感器可以测量物体的光电信号，从而实现对物体的控制。
在机电一体化系统中，光电传感器可以用来测量物体的颜色、形状等，从而实现对这些物体的控制。
除了传感器之外，检测技术也是机电一体化系统中不可或缺的一部分。
第3章 机电一体化系统传感与检测系统设计
0
x
W2 x (c)
机电一体化导论
第3章 机电一体化传感与检测系统设计
当连接成如图4-9所示桥式电路，且 R2பைடு நூலகம் Rw2 R1 Rw1
d 1 di1 e1 M1 dt dt d 2 di2 e2 M 2 dt dt
1 1 di U sc (e1 e2 ) ( M 1 M 2 ) 2 2 dt
度要求、测量所需时间要求等。
2．传感器性能。 精度、稳定性、响应速度、输 出量性质校正周期、输入端保护等。 3．使用条件。 安装条件、工作场地的环境条件 (温度、湿度、振动等)、测量时间、所需功率容量、与 其它设备的连接、备件与维修服务等。
机电一体化导论
第3章 机电一体化传感与检测系统设计 3.1.3. 检测系统设计的任务、方法和步骤 目前，传感器技术已经形成了一个新型科学技术领域， 即传感器工程学。传感器也形成专业化生产，市场上有各 种各样的传感器可供选用。因而对于从事机电一体化研究、 应用和产品开发的工程技术人员来说，检测系统设计的主
非接触型（光电开关、接近开关等）
电阻型（电位器、电阻应变片等）
传感器
模拟型
电压、电流型（热电耦、光电电池、压电元件等） 电感、电容型（电感、电容式位移传感器等） 记数型（二值＋计数器等）
数字型 代码型（编码器、磁尺等）
图3-2 传感器按输出信号性质分类
机电一体化导论
第3章 机电一体化传感与检测系统设计 模拟型传感器的输出是与输入物理量变化相对应 的连续变化的电量。传感器的输入／输出关系可能是
在线圈W1中产生感应电势
定：
e1 ；另一部分磁通
则通过 2
线圈W2 ，并在其中产生感应电势
《传感器与检测技术》课程标准
《传感器与检测技术》课程标准一、课程概述1.基本信息课程名称：《传感器与检测技术》课程类型：理论+实践课程总学时：课程总计64学时，其中一理论课时54,机动+实践课时10。
标准适用专业：本标准适用于机电一体化与制造专科专业。
2.课程定位《传感器与检测技术》课程是机电一体化与制造专业的一门专业核心技能课程；本课程的任务是要教会学生了解和熟悉常用工业传感器及检测方法的基本知识，能够使用合理的传感器实施可靠的检测方案，培养解决生产实际问题的基本技能。
本课程适用于机电一体化、机械制造以及自动化等专业3年制高职学生，课程应在学完电工和电子学等课程后开设，并为后续专业课程的学习和从事专业相关工作打下基础。
二、课程目标（一）总体目标通过《传感器与检测技术》课程的学习，使学生掌握基本工业常用传感器的基本知识、基本理论，初步具备运用传感器设计简单检测系统的能力，并获得运用所学知识解决生产实际问题的基本技能。
（二）分项目标通过《传感器与检测技术》课程的学习，应达到以下培养目标：1.知识目标①学习常用检测量以及相应传感器的基本原理和使用方法等知识；②掌握常用检测系统的基本设计方法；3.技能目标①具备搜集和查阅传感器与检测技术国家标准和有关资料的能力；②具备进行简单检测系统设计和确定相应传感器性能指标的技能；③初步具备简单检测系统的搭建和基本调试手段；4.方法目标①通过常用物理量检测方法在日常生活中的自动化运用实例激发学习兴趣；②通过Flash等丰富多彩的课堂呈现手段加深学生对检测方法认识。
5.素质目标①通过本课程，使学生认识到传感器对于自动化和智能化的产业应用所发挥的作用,增加通过不同手段解决问题的思路，开阔学生的眼界和视野。
②使学生认识到我国有关行业和世界发达国家的巨大差距，增强学生的竞争意识和努力学习的自觉性。
说明：机动课时可安排有关和语言的基本课时，以及有关试验安排, 共计IO个课时。
四、教学设计1.考核方式说明：（I）有些课程可能只进行两种考核中的一种考核，则另外一项考核权重为O即可。
机电一体化(三)-传感器与检测
反射式光栅
金属反射光栅 钢尺、钢 带 照相腐蚀、 钻石刀刻划 热膨胀系 数与机床一致， 安装调整方便， 易接长，不易碎
透射式光栅
玻璃透射光栅 光源可垂直入 射，信号幅度大， 读数头结构简单; 刻线密度大100 条/mm, 细分后， 分辨率达微米级; 易碎，热膨胀系 数与机床不一致， 影响测量精度.
敏元件三大部分组成。计量光栅按形状
又可分为长光栅和圆光栅。
光栅的外形及结构
尺身 尺身安装孔 防尘保护罩的内部为长光栅
反射式扫描头 扫描头安装孔 可移动电缆
光栅的外形及结构（续）
可移动电缆 扫描头 光栅尺
标尺光栅（长光栅） 指示光栅（短光栅）
光栅的构造：
3 2 1
4
1.标尺光栅 3.光电元件
2.指示光栅 4.光源
3.2.1
光栅传感器
光栅用于数控机床作为检测装置，已有几十年的历史，用以测 量长度、角度、速度、加速度、振动和爬行等。其分辨率高达 纳米级, 测量速度高达480m/min,测量行程高达100m. 它是数 控机床闭环系统用得较多的一种检测装置。
一、光栅的类型和结构
计量光栅可分为透射式光栅和反射
式光栅两大类，均由光源、光栅副、光
γL Δmax 100% yFS
(2).灵敏度 传感器的灵敏度是指传感器在稳定标准条件下， 输出量的变化量与输入量的变化量之比，即
S0
二、传感器的基本特性
y x
(3).迟滞 传感器在正（输入量增大）反（输入量减小）行 程中，输出——输入特性曲线不重合的程度称为迟滞， 迟滞误差一般以满量程输出的百分数表示
有限
将此电压信号放大、整形变换为方波，经微分转换为脉 冲信号，再经辨向电路和可逆计数器计数，则可用数字形 式显示出位移量，位移量等于脉冲与栅距乘积。测量分辨 率等于栅距。
机电一体化技术专业《传感器与检测技术》习题集(整理)
电气工程系机电一体化技术专业《传感器和检测技术》习题集一、单项选择题1、某压力仪表厂生产的压力表满度相对误差均控制在0.4%~0.6%，该压力表的精度等级应定为（）级。
A. 0 .2B. 0 .5C. 1 .0D. 1.52、另一家仪器厂需要购买压力表，希望压力表的满度相对误差小于0.9%，应购买（）级的压力表。
A. 0 .2B. 0 .5C. 1 .0D. 1.53、某采购员分别在三家商店购买100kg大米、10kg苹果、1kg巧克力，发现均缺少约0.5kg，但该采购员对卖巧克力的商店意见最大，在这个例子中，产生此心理作用的主要因素是（）。
A.绝对误差B.示值相对误差C.满度相对误差D.精度等级4、在选购线性仪表时，必须在同一系列的仪表中选择适当的量程。
这时必须考虑到应尽量使选购的仪表量程为欲测量的（）左右为宜。
A.3倍B.10倍C.1.5倍D.0.75倍5、用某万用表直流电压档测量5号干电池电压，发现每次示值均为1.8V，该误差属于（）。
A.系统误差B.粗大误差C.随机误差D.动态误差6、重要场合使用的元器件或仪表，购入后需进行高、低温循环老化试验，其目的是为了（）。
A.提高精度B.加速其衰老C.测试其各项性能指标D.提高可靠性7、有一温度计，它的测量范围为0～200℃，精度为0.5级，该表可能出现的最大绝对误差为（）。
A. 1℃B. 0.5℃C. 10℃D. 200℃8、有一温度计，它的测量范围为0～200℃，精度为0.5级，当示值为20℃时的示值相对误差为（）。
A. 1℃B. 5％C. 1％D. 10％9、欲测240V左右的电压，要求测量示值相对误差的绝对值不大于0.6%，问：若选用量程为250V电压表，其精度应选（）级。
A. 0.25B. 0.5C. 0.2D.1.010、电子秤中所使用的应变片应选择（）应变片.A. 金属丝式B. 金属箔式C. 电阻应变仪D. 固态压阻式传感器11、为提高集成度，测量气体压力应选择（）。
中职中专机电一体化专业微型课传感器与测控技术
中职中专机电一体化专业微型课传感器与测控技术随着科技的快速发展，传感器与测控技术在各个领域中发挥着越来越重要的作用。
中职中专机电一体化专业的学习旨在培养学生具备传感器与测控技术方面的基础知识和实践能力，为他们未来的职业发展奠定坚实的基础。
一、传感器：科技的眼睛与耳朵传感器是现代科技的眼睛与耳朵，它能将各种物理量或化学量转化为电信号输出，从而实现对环境的感知与测量。
在机电一体化专业中，学生将学习到各种传感器的原理、分类和应用。
例如，温度传感器可以用于测量物体的温度变化，压力传感器可以用于监测管道中的压力变化，光学传感器可以用于检测物体的亮度等等。
通过学习传感器的原理和应用，学生能够了解传感器的工作原理，并能够在实践中运用传感器解决实际问题。
二、测控技术：智能系统的核心测控技术是机电一体化专业中的重要组成部分，它是实现机电系统智能化的核心技术。
测控技术包括传感器的数据采集与处理、信号调理与放大、控制器的设计与编程等方面。
学生将学习到如何选择合适的传感器、如何进行数据采集与处理、如何设计控制系统，并通过实践来掌握测控技术的应用。
在现代智能制造中，测控技术广泛应用于各个环节。
例如，在自动化生产线上，传感器可以实时感知生产过程中的各种参数变化，并通过控制器对生产过程进行调节和控制，以达到提高生产效率和质量的目的。
在环境监测中，传感器可以感知各种环境参数的变化，并通过控制系统对环境进行监控和管理。
测控技术的应用范围广泛，学习传感器与测控技术将有助于学生在未来的职业发展中获得更多机会。
三、机电一体化专业的培养目标与就业前景机电一体化专业旨在培养德、智、体、美全面发展的技术技能型人才，具备扎实的机电一体化专业知识和实践能力，能够胜任机电设备的安装、调试、运维和维修等工作。
通过学习传感器与测控技术，能够使学生掌握现代智能制造技术，具备在自动化设备、机器人、电力设备等领域中从事机电一体化技术工作的能力。
就业前景方面，机电一体化专业毕业生广泛应用于制造业、电力系统、交通运输、环境监测等各个领域。
传感器与检测技术在机电一体化系统中的应用分析
传感器与检测技术在机电一体化系统中的应用分析1. 引言1.1 研究背景传感器与检测技术在机电一体化系统中的应用分析引言随着科技的不断发展和进步，机电一体化系统在工业生产中的应用越来越广泛。
机电一体化系统集成了机械、电气、控制和信息技术，实现了各种功能模块之间的高效协同工作，提高了生产效率和质量。
而传感器与检测技术作为机电一体化系统中不可或缺的关键环节，发挥着至关重要的作用。
传感器是能够将感知到的信息转换为电信号或其他形式的信号的装置，广泛应用于机电一体化系统中的各个环节，如检测物体位置、速度、温度、压力等参数。
传感器的应用可以实现对机电一体化系统的实时监测和控制，提高系统的响应速度和精度。
检测技术则是利用各种传感器和仪器设备对系统中各种参数进行检测和分析，以实现对系统性能的评估和优化。
检测技术的应用可以帮助工程师更好地了解系统运行状态，及时发现问题并进行修复。
传感器与检测技术的结合在机电一体化系统中具有巨大的优势，可以实现系统的智能化、自动化和高效化。
本文将对传感器与检测技术在机电一体化系统中的应用进行深入分析，探讨其未来发展方向和研究展望。
1.2 研究意义传感器与检测技术在机电一体化系统中的应用分析引言传感器与检测技术在机电一体化系统中的应用是当前各行业智能化发展的重要组成部分。
随着科技的进步和工业自动化水平的不断提高，机电一体化系统在现代生产中扮演着至关重要的角色。
传感器作为实现机电一体化系统智能化的关键技术之一，其应用对提升生产效率、节约资源、改善生产环境具有重要意义。
而检测技术作为传感器的补充，可对机电一体化系统中的各种参数进行实时监测与分析，进一步提高系统的稳定性和可靠性。
本研究旨在探讨传感器与检测技术在机电一体化系统中的作用及应用，分析二者结合在系统中的优势，并对未来发展方向进行展望。
通过对传感器与检测技术的深入研究和应用，可以为各行业提供更加智能化、高效化的生产解决方案，推动机电一体化系统向着更加智能、可持续的方向发展。
传感器与检测技术-教学大纲精选全文
教学大纲课程名称：传感器与检测技术课程类别：专业基础课适合专业：数控技术、机电一体化、电气自动化、检测技术（课程80学时）课程要求：必修课程先修课程：大学物理、电路基础、电子技术和微机原理等开课时间：第4学期传感器与检测技术是高等院校数控技术、机电一体化、电气自动化、检测技术类专业教学计划中一门必修的专业基础课。
本课程主要研究各类传感器的机理、结构、测量电路和应用方法，主要包括常用传感器、近代新型传感技术及信号调理电路等内容。
本课程的目的和任务是使学生通过本课程的学习，掌握常用传感器的基本原理、应用基础，并初步具有检测和控制系统设计的能力。
第一章检测技术的基础知识(3学时)基本概念（敏感元件、变换器、检测技术、测系统的组成及特点、传感器及检测技术的发展）；；误差分析及处理技术第二章传感器的基本概念（4学时）传感器的基本概念、基本特性（静态特性、动态特性、静、动态特性标定）及其选用。
第三章常用传感器的工作原理及应用（15学时）通过对电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、压电式传感器、霍尔传感器、热敏传感器的学习，掌握各种测量几何量的传感器的基本结构、工作原理、测量转换电路；熟悉几何量测控所需传感器的应用和选用。
第四章数字式传感器（7学时）掌握光栅数字式传感器、磁栅数字式传感器、感应同步器、编码器的工作原理及其应用。
第五章新型传感器（5学时）了解仿生传感器、光纤传感器、微型传感器、集成传感器的工作原理及应用和新型传感器研发的重点领域。
第六章传感器与检测系统的信号处理技术（5学时）通过对电桥电路、信号的放大与隔离、信号的变换的学习，重点掌握检测系统的信号放大与变换电路的处理技术。
第七章传感器与检测系统的干扰抑制技术（3学时）学习噪声干扰的形成、硬件抗干扰技术、软件抗干扰技术，熟悉检测系统的各种干扰拟制技术。
第八章典型非电参量的测试方法（7学时）熟悉掌握各种测量几何量的测试方法和传感器的选用原则。
包括：应变的测量、力及压力的测量、位移的测量、振动的测量、流量的测量。
机电一体化数字化时代的关键技术
机电一体化数字化时代的关键技术机电一体化数字化时代的关键技术随着科技的不断进步和发展，机电一体化已成为当今制造业的趋势。
机电一体化是机械和电气控制相结合的一种新型技术，可以使传统的机械设备实现数字化和智能化。
在数字化时代，机电一体化的关键技术变得尤为重要。
本文将针对机电一体化数字化时代的关键技术进行探讨，旨在揭示这些技术的意义和应用。
一、智能传感技术智能传感技术是机电一体化数字化时代的关键之一，它能够实时监测和感知物理量，并将其转化为数字信号进行处理和分析。
传统的机械设备通常需要人工检测和调整，而智能传感技术可以实现自动化、快速、精确的监测和控制。
例如，智能温度传感器可以实时监测设备温度，并通过数据分析和反馈，实现温度的自动调节和控制。
二、数字化控制技术数字化控制技术是实现机电一体化的关键环节，通过数字化的方式对机械设备进行控制和调节。
传统的机械控制通常依赖于人工操作，不仅效率低下，而且易受人为因素影响。
而数字化控制技术则可以通过编程和算法实现设备的自动化运行和精确控制。
例如，数字化控制系统可以根据预设的参数和逻辑，控制机械设备的运行速度、力度等参数，从而提高生产效率和质量。
三、云计算与大数据云计算和大数据技术在机电一体化数字化时代扮演着重要的角色。
云计算技术可以将海量的数据存储和处理在云端服务器上，通过网络进行远程访问和控制。
而大数据技术则可以对这些数据进行分析和挖掘，提取有价值的信息和模式。
在机电一体化数字化时代，云计算和大数据技术可以对机械设备进行远程监测和分析，实现设备的智能化和优化控制。
例如，通过云计算和大数据技术，可以实时追踪设备的运行状态、故障预警等，提前采取措施，避免设备故障造成的损失和停机时间。
四、物联网技术物联网技术是机电一体化数字化时代的重要组成部分，它通过将机械设备与互联网连接，实现设备之间的信息交互和共享。
物联网技术可以将各种传感器、设备和系统连接在一起，形成一个智能化的网络。
机电一体化技术-2.3 机电一体化的单元技术-传感检测技术-1
▽数字式：传感器输出数字信号。如编码器式传感 器。
工程习惯上常根据工作原理和被测量量命名传 感器，电感式位移传感器，电容式加速度传感器等。
传感器
非电量型
有接点型(微动开关，接触开关，
二值型
行程开关)
无接点型(光电开关，接近开关)
电量
电阻型（电位器，电阻应变片） 模拟型 电压，电流型（热电偶,Cds电池）
（2）传递函数（复数域内）
在数学上，如果运用拉普拉斯变换将时域的数学 模型转换成复数域的数学模型，就得到传递函数。
上述微分方程在初始条件为零时，输出y(t)拉氏 变换Y(S)和输入x(t)的拉氏变换X(S)之比，即为传递 函数G(S)。
G(s)
Y(S) X(S)
bm S m bm1S m1 b1S b0 an S n an1S n1 a1S a0
▽能量转换型（无源型、发电型或主动型传感器）
不需要外加电源而将被测量转化为电量输出，但其 负载能力有限，应用时需要注意。如热电偶、压电 式传感器等。
▽能量控制型（有源型、被动型传感器）
需要外加电源才能将被测信号转换为电量，能量控 制型传感器本身参数的改变（如电阻、电容、电感） 不起换能作用。
＊按输出信号的形式分类
应用，如电阻式、电感式、电容式、压电式、磁电式传感器等。
电感式位移传感器
压电式加速度传感器 光纤式位移传感器
激光位移传感器
超声波位移传感器
＊按工作机理分类
▽物性型：依靠敏感元件本身的物理化学性质的变 化实现信号转换。如压阻式传感器、压电式传感器 等。
▽结构型：依靠传感器结构参数的变化实现信号转 换。如电容式、电感式传感器等。 ＊按基本效应分类
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。
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图3-5 绝对式光电编码器的结构示意 1—光源；2—透镜；3—编码盘；4—狭缝；5—光电元件
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光电编码器的应用——转速测量
转速可由编码器发出的脉冲频率或周期来测量。
数字输出 N1 门 数字器
编码器 脉冲
t 时钟 控制逻辑
图3-6(a) 脉冲频率法测转速
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数字输出 2MHz 门 N2 计数器
时钟脉冲
×
控制电路 编码器脉冲
脉冲间隔
复位
图3-6（b）脉冲周期法测转速
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3.2.2光栅尺 光栅尺或称光栅，是一
种高精度的直线位移传 感器。
W
图3-7 光栅尺的结构示意图
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2、莫尔条纹与参数间的关系
光栅的莫尔条纹有如下特点：
（1）起放大作用。
（2）莫尔条纹的移动与栅距成正比。
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标尺光栅 指示光栅 光源
A B A1 B1 光电元件
差动放大
差动放大
信 号 处 理
正向脉冲
反向脉冲
图3-8 光电元件
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3、信号处理
光栅尺输出的信号有两种：一种是正弦波信
号；一种是方波信号。 光栅尺除了增量式测量外，还有绝对式测量， 输出二进制BCD码子或格雷码 编码的设计可采用二进制码、循环码、二进 制补码等。
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（2）中位值滤波法
中位值滤波法的原理是对被测参数连续采样次（3
且为奇数），并按大小顺序排序；再取中间值作为 本次采样的有效数据。 中位值滤波法和算术平均值滤波法结合起来使用， 滤波效果会更好。 （3）限幅滤波法 由于大的随机干扰或采样器的不稳定，使得采样数 据偏离实际值太远，为此仅采用上、下限限幅
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（2）中位值滤波法
中位值滤波法的原理是对被测参数连续采样次（3
且为奇数），并按大小顺序排序；再取中间值作为 本次采样的有效数据。 中位值滤波法和算术平均值滤波法结合起来使用， 滤波效果会更好。 （3）限幅滤波法 由于大的随机干扰或采样器的不稳定，使得采样数 据偏离实际值太远，为此仅采用上、下限限幅
2、数字信号处理方法
通过A/D转换得到的数字信号，可以利用计算机进行各种各
样的处理。除此之外，还有数字滤波、快速傅立叶变换 （Fast Fourier Transform,FFT）等。 （1）算术平均值法 平均值滤波法是对信号Y的m次测量值进行算术平均，作为 时刻n的输出，即
Y (n)
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（2）中位值滤波法
中位值滤波法的原理是对被测参数连续采样次（3
且为奇数），并按大小顺序排序；再取中间值作为 本次采样的有效数据。 中位值滤波法和算术平均值滤波法结合起来使用， 滤波效果会更好。 （3）限幅滤波法 由于大的随机干扰或采样器的不稳定，使得采样数 据偏离实际值太远，为此仅采用上、下限限幅
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3.3.1模拟信号处理 R
2
R2 -
R1 V1
+ V0 V1 R1
+ V0
(a)反相放大电路
(b)正相放大电路
R1 R1 V1 R1
V2 V
3
R2 +
v0
R1 R1 V1
V2
R2 +
R2
(c)加法运算电路
（d)减法运算电路
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C R + Vi Vo Vi R -
明区组成，这些透明及不透明区按一定编 码构成，编码盘上码道的条数就是数码的 位数。绝对式编码器能够直接给出对应于 每个转角位置的二进制数码，便于计算机 处理。
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(a) 4位二进制绝对式编码器的编码盘 (b) 4位格雷码盘示意图 图3-4 绝对式光电编码器的编码盘
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（2）中位值滤波法
中位值滤波法的原理是对被测参数连续采样次（3
且为奇数），并按大小顺序排序；再取中间值作为 本次采样的有效数据。 中位值滤波法和算术平均值滤波法结合起来使用， 滤波效果会更好。 （3）限幅滤波法 由于大的随机干扰或采样器的不稳定，使得采样数 据偏离实际值太远，为此仅采用上、下限限幅
(a)齿轮轮齿弯矩
(b)立柱应力
图3-11 开始 前页 后页 结束
构件应力测定的应用
（2）将应变片粘贴在弹性元件上，进行标定后作为测量力、
压力、位移等物理量的传感器。
1—质量块；2—应变梁；3—应变片；4—阻尼液； 5—密封圈；6—接线板；7—底座 图 3-12 应变式加速度传感器
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3.2.4温度传感器
温度传感器是一种将温度变化转换为电学量
变化的装置，用于检测温度和热量，因此也 叫做热电式传感器。 温度传感器一般分为接触式和非接触式两大 类
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1、热电效应
热电偶测温是基于热电效应。在两种不同的导体（或半导体）
A和B组成的闭合回路中，如果它们两个结点的温度不同， 则回路中产生一个电动势，通常我们称这种电动势为热电势， 这种现象就是热电效应
3.2.5 霍尔效应式线位移传感器
图 3-17霍尔效应线位移传感器工作原理
图 3-18 霍尔效应线位移传感器输出特性
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3.2.6 超声波传感器 超声波传感器用超声波来测量距离，在机器人上用
来检测障碍物。其原理与蝙蝠通过感觉自己所发出 的超声波来测定距离的道理相同。 发射脉冲导通时，开始发射超声波。反射回来的超 声波接收后，经过放大和检波得到的波形上升沿由 施密特触发器提取。
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3.2.3电阻应变计 电阻应变计是根据应变—电阻效应，将给测
试件的应变量转换成电阻变化量的敏感元件。 它不仅直接作为应力、应变测量的传感器而 且可以与弹性元件组合构成力、压力、称重、 位移、扭矩、振动、加速度等多种专用式传 感器，广泛应用于机械、交通、建筑、化工 和电力等行业。
=
1 m Y (n i ) m i 1
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（2）中位值滤波法
中位值滤波法的原理是对被测参数连续采样次（3
且为奇数），并按大小顺序排序；再取中间值作为 本次采样的有效数据。 中位值滤波法和算术平均值滤波法结合起来使用， 滤波效果会更好。 （3）限幅滤波法 由于大的随机干扰或采样器的不稳定，使得采样数 据偏离实际值太远，为此仅采用上、下限限幅
4、热电偶的特点
（1）温度测量范围宽
（2）性能稳定、准确可靠 （3）信号可以远传和记录 5、热电阻传感器 利用热敏电阻可以制成温度传感器。所谓热
敏电阻即是对热量敏感的电阻体，其电阻值 随温度的变化而显著改变。
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6、温度传感器的应用
图3-16 热电偶检测电路 开始 前页 后页 结束
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（a）固定螺纹形 (b) 无固定装置形 (c) 固定法兰形 (d) 活动法兰形 (e) 角形 图3-14 普通型热电偶外形
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（3）铠装热电偶 铠装热电偶的外形像电缆，也称缆式热电偶。
图3-15 铠装热电偶外形及结构 （a）外形 (b)结构
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第3章：机电一体化技术 传感与检测技术
陕西国防学院机电工程系机电教研室
本章导读
传感器技术是现代检测和自动化技术的重要
基础之一，机电一体化系统的自动化程度越 高，对传感器的依赖性也就越大。 能将各种非电物理量转换成电量的传感器及 其应用技术便成为机电一体化技术系统中不 可缺少的组成部分。
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电阻应变计的结构
电阻应变计主要由电阻敏感栅、基底和面胶（或覆盖层）、
粘结剂、引出线五部分组成。电阻应变计的结构如图所示。
4 2
5
3 1
图3-9 电阻应变计的构造 1—敏感栅；2—引出线；3—粘结剂（未示出）；4—覆盖层；5—基底
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3、应变计的类型
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（2）中位值滤波法 中位值滤波法的原理是对被测参数连续采样次（3
且为奇数），并按大小顺序排序；再取中间值作为 本次采样的有效数据。 中位值滤波法和算术平均值滤波法结合起来使用， 滤波效果会更好。 （3）限幅滤波法 由于大的随机干扰或采样器的不稳定，使得采样数 据偏离实际值太远，为此仅采用上、下限限幅 开始 前页 后页 结束
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（2）中位值滤波法
中位值滤波法的原理是对被测参数连续采样次（3
且为奇数），并按大小顺序排序；再取中间值作为 本次采样的有效数据。 中位值滤波法和算术平均值滤波法结合起来使用， 滤波效果会更好。 （3）限幅滤波法 由于大的随机干扰或采样器的不稳定，使得采样数 据偏离实际值太远，为此仅采用上、下限限幅
C
V
+ Vo
(a)积分运算电路
(b)微分运算电路
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3.3.2数字信号处理
1、数字信号处理的步骤
数字信号处理的基本步骤如图所示
x1 (t )
x2 (t )
模 拟 信 号
预处理
信号 采集
分析 计算
显示 记录
预处理
处 理 结 果
图3-22 数字信号处理系统功能框图
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度的数字信号，进行角位移检测的传感器。 编码器的种类很多，根据检测原理，它可分 为电磁式、电刷式、电磁感应式及光电式等。 光电编码器根据其刻度方法及信号输出形式， 分为增量式编码器和绝对式编码器。