传感器与检测技术-周杏鹏-清华大学出版社(1)报告
传感器与检测技术周杏鹏清华大学出版社58页PPT
传感器与检测技术周杏鹏清华大学出 版社
46、法律有权打破平静。——马·格林 47、在一千磅法律里，没有一盎司仁 爱。— —英国
48、法律一多，公正就少。——托·富 勒 49、犯罪总是以惩罚相补偿；只有处 罚才能 使犯罪 得到偿 还。— —达雷 尔
50、弱者比强者更能得到法律的保护 。—— 威·厄尔
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
传感器与检测技术实验报告
传感器与检测技术实验报告一、实验目的本次实验旨在深入了解传感器与检测技术的基本原理和应用，通过实际操作和数据测量，掌握常见传感器的特性和检测方法，培养我们的实践能力和解决问题的思维。
二、实验设备与材料1、传感器实验箱，包含各类常见传感器，如电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、光电式传感器等。
2、数字万用表、示波器。
3、实验连接导线若干。
三、实验原理1、电阻式传感器电阻式传感器是将被测量的变化转换为电阻值的变化。
常见的有应变式电阻传感器和热敏电阻传感器。
应变式电阻传感器基于电阻应变效应，当受到外力作用时，其电阻丝发生形变，从而导致电阻值的变化；热敏电阻传感器则根据温度的变化改变自身电阻值。
2、电容式传感器电容式传感器是将被测量的变化转换为电容值的变化。
主要有变极距型、变面积型和变介质型电容传感器。
其工作原理基于电容的定义式 C ＝εS/d，其中ε 为介质的介电常数，S 为两极板的相对面积，d 为两极板间的距离。
3、电感式传感器电感式传感器是利用电磁感应原理将被测量转换为电感量的变化。
包括自感式和互感式传感器。
自感式传感器通过改变线圈的自感系数来反映被测量；互感式传感器则是根据互感系数的变化进行测量。
4、光电式传感器光电式传感器是把被测量的变化转换成光信号的变化，然后通过光电元件转换成电信号。
常见的有光电管、光电倍增管、光敏电阻、光敏二极管和光敏三极管等。
四、实验内容与步骤1、电阻式传感器实验（1）连接应变式电阻传感器到实验电路，施加不同的外力，用数字万用表测量电阻值的变化，并记录数据。
（2）将热敏电阻传感器接入电路，改变环境温度，测量电阻值，绘制温度电阻曲线。
2、电容式传感器实验（1）分别连接变极距型、变面积型和变介质型电容传感器到实验电路，改变相应的参数，如极距、面积或介质，用示波器观察输出电压的变化。
（2）记录不同参数下的输出电压值，分析电容值与输出电压的关系。
3、电感式传感器实验（1）连接自感式传感器，改变磁芯位置或气隙大小，测量电感值的变化。
(完整版)传感器与检测技术实验报告
传感器与检测技术实验报告学院专业班级学号姓名实验目录实验一金属箔式应变片单臂、半桥、全桥性能比较实验 (3)实验二电容式传感器的位移实验 (8)实验三直流激励时霍尔式传感器位移特性实验 (9)实验四磁电式转速传感器测速实验 (11)实验五压电式传感器测振动实验 (12)实验六计算修正法热电偶测温电路 (13)实验一金属箔式应变片单臂、半桥、全桥性能比较实验一、实验目的：了解金属箔式应变片的应变效应，单臂、半桥、全桥工作原理和性能比较。
二、基本原理：电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应，描述电阻应变效应的关系式为：ΔR／R＝Kε式中：ΔR／R为电阻丝电阻相对变化，K为应变灵敏系数,ε=ΔL/L为电阻丝长度相对变化。
金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，通过它转换被测部位受力状态变化。
电桥的作用完成电阻到电压的比例变化，电桥的输出电压反映了相应的受力状态。
对单臂电桥输出电压 Uo1= EKε/4；对于半桥不同受力方向的两只应变片接入电桥作为邻边，电桥输出灵敏度提高，非线性得到改善。
当应变片阻值和应变量相同时，其桥路输出电压UO2＝EKε／2；对于全桥测量电路中，将受力方向相同的两应变片接入电桥对边，相反的应变片接入电桥邻边。
当应变片初始阻值：R1＝R2＝R3＝R4，其变化值ΔR1＝ΔR2＝ΔR3＝ΔR4时，其桥路输出电压U03＝KEε。
其输出灵敏度比半桥又提高了一倍，非线性误差和温度误差均得到改善。
应变片电桥性能试验原理图如下图所示：三、需用器件与单元：主机箱(±4V、±15V、电压表)、应变式传感器实验模板、托盘、砝码、4位数显万用表（自备）。
图1 应变片单臂电桥性能实验安装、接线示意图四、实验步骤：单臂：应变传感器实验模板说明：实验模板中的R1、R2、R3、R4为应变片，没有文字标记的5个电阻符号下面是空的，其中4个组成电桥模型是为实验者组成电桥方便而设，图中的粗黑曲线表示连接线。
《传感器与检测技术》目录
传感器与检测技术目录项目一传感器与检测技术概述相关知识一、传感器的定义、组成与作用二、传感器的分类三、传感器的特性四、测量基础五、测量误差项目实施实操传感器实操设备的认识练习题项目二电阻式传感器项目导入（力的测量）相关知识一、应变式传感器（一）电阻应变片的结构（二）电阻应变片的工作原理（三）电阻应变片的特性（四）电阻应变片的测量电路二、####项目实施实操一金属箔式应变片――单臂电桥性能实验实操二金属箔式应变片――半桥性能实验实操三金属箔式应变片――全桥性能实验实操四直流全桥的应用――电子秤实验练习题项目三压阻式传感器项目导入（压力的测量）相关知识一、压阻效应二、半导体应变片的结构三、压阻式传感器的测量电路项目实施实操扩散硅压阻式压力传感器的压力测量实验练习题项目四差动变压器式传感器项目导入（位移的测量）相关知识一、差动变压器式传感器结构与工作原理二、差动变压器式传感器测量电路项目实施实操差动变压器的应用――振动测量实验练习题项目五电涡流式传感器项目导入相关知识一、电涡流式传感器结构二、电涡流式传感器工作原理三、电涡流式传感器测量电路项目实施实操一电涡流传感器的位移特性实验实操二电涡流传感器测量振动实验练习题项目六电容式传感器项目导入相关知识（位移的测量）一、电容式传感器结构与工作原理（一）变面积型电容式传感器（二）变极距型电容式传感器（三）变介电常数型电容式传感器二、电容式传感器测量电路项目实施实操电容式传感器的位移特性实验练习题项目七霍尔式传感器项目导入相关知识一、霍尔元件二、霍尔效应三、霍尔传感器结构与测量电路项目实施实操一直流激励时霍尔式传感器的位移特性实验实操二霍尔测速实验实操三霍尔式传感器振动测量实验练习题项目八压电式传感器项目导入相关知识一、压电效应二、压电材料三、压电式传感器结构与工作原理四、压电式传感器测量电路项目实施实操压电式传感器振动实验练习题项目九热电式传感器项目导入（温度测量）相关知识一、热电偶传感器（一）热电偶材料（二）常用热电偶（三）热电偶工作原理（四）热电偶冷端补偿二、金属热电阻（一）金属热电阻测温原理（二）金属热电阻材料（三）金属热电阻结构三、热敏电阻简介项目实施实操一热电偶测温实验实操二PT100温度控制实验实操三铂电阻温度特性实验练习题项目十光电式传感器项目导入相关知识一、光电效应二、光电器件（一）光敏电阻（二）光电二极管和光电三极管（三）光电池（四）光电耦合器三、光电转感器结构与工作原理项目实施实操光电转速传感器的转速测量实验练习题项目十一光纤传感器项目导入相关知识一、光纤结构和种类二、光调制与解调三、光纤传感器分类四、光纤传感器结构与工作原理项目实施实操一光纤传感器的位移特性实验实操二光纤传感器的测速实验练习题项目十二气敏传感器项目导入相关知识一、气敏元件工作机理二、常用气敏元件三、气敏传感器项目实施实操气敏传感器实验练习题项目十三湿敏传感器项目导入相关知识一、相对湿度与绝对湿度二、湿敏元件三、湿敏传感器项目实施实操湿敏传感器实验练习题参考文献。
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。
(完整word版)《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》习题答案--周杏鹏资料
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：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。
传感器与检测技术周杏鹏课后答案
传感器与检测技术周杏鹏课后答案【篇一：传感与检测技术清华大学出版社(周杏鹏)课后习题答案】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。
《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。
《智能传感与检测》教学大纲
《智能传感与检测》课程教学大纲一、课程基本信息（四号黑体）二、课程目标（四号黑体）（一）总体目标：（小四号黑体）《智能传感器与检测》智能制造工程专业的专业基础课程。
本课程理论严谨,逻辑性强、运用了一定数学分析方法、结合实验来进行测控系统的分析和传感器的应用、同时和工程实际有密切的联系。
通过本课程的学习，应使学生掌握误差分析与系统特性分析技术的基本理论、结构性传感器、物性型传感器、固态传感器、其它智能传感器的基本原理、基本特性和测量电路等，以及压力检测、温度检测以及机械量检测等相关以具体检测物理量为目的的检测方案，使学生掌握智能检测系统的设计和分析方法，能够根据工程需要选用合适的智能传感器，并能够对智能检测系统的性能进行分析、对测得的数据进行处理，为后续课程的学习打下厚实的基础；并提高对智能测控系统进行分析和解决工程测量问题的能力；树立理论联系实际的科学作风。
（二）课程目标：（小四号黑体）（课程目标规定某一阶段的学生通过课程学习以后，在发展德、智、体、美、劳等方面期望实现的程度，它是确定课程内容、教学目标和教学方法的基础。
）（五号宋体）课程目标1：知识与技能目标1.1 知识目标通过智能传感器与检测技术的学习，应使学生系统地掌握智能传感器的工作原理、基本结构、测量电路及各种应用，熟悉非电量测量的基本知识及误差处理方法，熟悉智能制造过程主要参数的检测方法，了解智能传感器的发展趋势机器在智能制造和科学技术方面的广泛应用，具有正确应用智能传感器的能力。
1.2 能力目标锻炼学生应用各种手段查阅文献资料、获取信息、拓展知识领域、继续学习并提高业务水平的能力；通过实验环节，使学生更牢固的掌握理论知识和实操能力，培养严谨求实的作风、解决实际问题的能力以及初步的设计能力。
课程目标2：方法与过程目标2.1 方法目标课程内容分为三大块：基础理论、典型智能传感器原理与应用以及典型参量的测试。
在基础理论部分，采取“以兴趣为核心”的方式，让学生以从感兴趣和有亲身感知的事件中由实践到理论，从工程实际到科学认识传感器；再分门别类讲述每种传感器，由于传感器涉及知识面广、种类多、发展快，在讲解每种传感器时在内容的组织和讲解上采用基本相同的知识线路：传感器工作原理→分类及结构→工作特性参数→误差及补偿→基本信号调理电路→应用示例，这样有利于学生掌握重点内容，同时采取“以问题为核心”的方式，从科学到工程，引导学生对传感器工作原理进行探究，根据工程需要对科学问题进行提炼；在典型参量测试部分，采取“以案例或课题为核心”的方式，从科学到工程，从单元构建系统，进行设计学习。
传感器与检测技术实验报告
传感器与检测技术实验报告
目录
1. 传感器的概念
1.1 传感器的作用
1.2 传感器的分类
2. 检测技术的发展
2.1 检测技术的定义
2.2 检测技术的应用领域
2.3 检测技术的未来趋势
1. 传感器的概念
1.1 传感器的作用
传感器是一种能够感知并转换物理量或化学量等各种被测量信息为电信号或其他所需形式信息的器件。
传感器在工业控制、环境监测、医疗设备等领域发挥着关键作用，可以实现对各种参数的监测和控制。
1.2 传感器的分类
传感器可以根据其感知的被测量信息类型、工作原理、测量范围等不同特征进行分类。
常见的传感器分类包括光学传感器、压力传感器、温度传感器、湿度传感器等，每种传感器都有其特定的工作原理和适用场景。
2. 检测技术的发展
2.1 检测技术的定义
检测技术是利用各种传感器和仪器设备对特定参数或特征进行监测和测量的技术。
通过检测技术，可以获取被测量物体的信息，实现对其状态和性能的评估。
2.2 检测技术的应用领域
检测技术广泛应用于工业生产、环境保护、医疗诊断、安防监控等各个领域。
在工厂生产中，检测技术可以帮助监测设备运行状态和产品质量，提高生产效率；在医疗领域，检测技术可以用于疾病诊断和治
疗监测，提升医疗水平。
2.3 检测技术的未来趋势
随着科技的不断发展，检测技术也在不断创新和进步。
未来，检测技术可能会更加智能化、便捷化和精准化，例如结合人工智能技术实现自动化检测、远程监控等功能，为各个领域带来更加便利和高效的检测解决方案。
传感器与检测技术周杏鹏
1.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件或者测量装置。
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2.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。
非实时、离线、标定检测：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测对象进行在线、连续的测量。
3.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）防火防盗及家用电器安全监测4.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+信号显示+信号输出信号调理：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、稳定放大、可靠地传输信号信号处理：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、DSP专用高速数据处理器、大规模集成电路5.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）使用性质（实验室表、工业用表、标准表）6.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）（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）（5）按输出信号（模拟式、数字式）7.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）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8.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（3）微型化，智能化，集成化9.测量单位、测量仪器与设备是测量的“三要素”。
CHAPTER2检测知识1.量：物体和物质可以定性区别和定量确定的一种属性。
量值：由一个数和一个计量单位表示的量。
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重视非接触式检测技术研究
加快光电式传感器、电涡流式传感器、超声波检测仪表、 核辐射检测仪表、红外检测与红外成像仪器等非接触检测技 术的研究。
检测系统智能化
具有系统故障自测、自诊断、自调零、自校准、自选量 程、自动测试和自动分选功能，数据处理，远距离数据通信， 可方便接入不同规模的自动检测、控制与管理信息网络系统。
1.3 传感器与检测系统的分类
3 按使用性质分类
通常可分为标准表、实验室表和工业用表等三种 。 “标准表”：各级计量部门专门用于精确计量、校准 送检样品和样机的标准仪表。 “ 实验室表”：多用于各类实验室中，使用环境条 件较好，往往无特殊的防水、防尘措施。对于温度、相 对湿度、机械振动等的允许范围也较小。 “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。
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 。
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
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
电工量 电压、电流、电功率、电阻、电容、频率、磁 场强度、磁通密度等； 热工量 温度、热量、比热、热流、热分布、压力、压 差、真空度、流量、流速、物位、液位、界面等； 机械量 位移、形状，力、应力、力矩、重量、质量、 转速、线速度、振动、加速度、噪声等； 物性和成分量 气体成分、液体成分、固体成分、酸碱 度、盐度、浓度、粘度、粒度、密度、比重等； 光学量 光强、光通量、光照度、辐射能量等； 状态量 颜色、透明度、磨损量、裂纹、缺陷、泄漏、 表面质量等。
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。
1.4.1 传感器的发展方向
微型化指：
应用微米/纳米技术和微机械加工技术，制 造微米级敏感元件。 智能化指： 制作带微处理器、可双向通信的传感器， 除被测参量检测、转换和信息处理功能外，还 具有存储、记忆、自补偿、自诊断和双向通信 功能。
1.4.2 检测技术的发展趋势
不断拓展测量范围，努力提高检测精度和可靠性
绪论
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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。
1.3 传感器与检测系统的分类
1.3 传感器与检测系统的分类 1. 按被测参量分类
第一章
绪论
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。 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。
1.2 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
采用新型的半导体氧化物可以制造各种气体传感器； 采用特种陶瓷材料制作的压电加速度传感器其工作温度 可远高于半导体晶体传感器。而传感器制造新工艺的发 明与应用往往将催生新型传感器诞生，或相对原有同类 传感器可大幅度提高某些指标。
1.4.1 传感器的发展方向
研究和开发集成化、微型化与智能化传感器
传感器集成化主要指： 把同一功能敏感器件微型化、多敏感器件阵列化， 排成一维的构成线型阵列传感器，排成二维的构成面 型阵列传感器； 把传感器功能延伸至信号放大、滤波、线性化、电 压/电流信号转换电路等； 把不同功能敏感器件微型化再组合构成能检测两个 以上参量的集成传感器。
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
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
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
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
1.4.1 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。
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
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
1.4.1 传感器的发展方向
探索新现象，研发新型传感器
利用物理现象、化学反应和生物效应是各 种传感器工作的基本原理，因而探索和发现新 现象与新效应是研制新型传感器的最重要的工 作，亦是研制新型传感器的前提与技术基础。
1.4.1 传感器的发展方向
采用新技术、新工艺、新材料，提高现有传感 器的性能
5. 信号显示 检测仪表和检测系统在信号处理器计算出 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 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
温度传感器
电磁流量计
红外线传感器
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。
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。
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。
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。
1.2 检测系统的组成
串口、网口信号输出
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 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
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。