传感器原理与检测技术
传感器原理及检测技术(pdf 67页)
光电式传感器
光电式传感器
●光电效应和光电元件●光电器件的特性
●光电耦合器件
●电荷耦合器件(CCD)●光电式传感器
光电式传感器
光电式传感器的概念
光电式传感器是以光电元件作为转化元件，可以将被测的非电量通过光量的变化再转化成电量的传感器。
光电式传感器一般由光源、光学元件和光电元件三部分组成。
光电式传感器的物理基础是光电效应。
光电效应和光电元件
●外光电效应
●基于外光电效应的器件●内光电效应
●基于内光电效应的器件
基于外光电效应的器件 光电管
基于外光电效应的器件 光电倍增管
光电效应
●内光电效应之二(光生伏特效应)
✓势垒效应(结光电效应)
✓侧向光电效应。
传感器原理及检测技术
传感器原理及检测技术传感器是一种能够将物理量或化学量转换成可测量信号的设备。
它在现代科技中发挥着重要作用，广泛应用于工业、农业、医疗等领域。
本文将介绍传感器的原理、种类以及常见的检测技术。
一、传感器的原理传感器的原理基于物理量与电信号之间的相互转换。
一般来说，传感器由灵敏元件、信号处理电路和输出装置组成。
灵敏元件是传感器的核心。
它能够将物理变量转换成电信号。
常见的灵敏元件有电阻、电容、电势、磁阻、磁感应等，它们的变化都可以通过电路检测到。
信号处理电路用于对传感器输出的信号进行放大、滤波等处理，以确保信号的准确性和稳定性。
它可以是模拟电路或数字电路，根据具体应用需求选择。
输出装置将经过信号处理的电信号转换成可供外部系统读取或显示的形式，如数字显示器、计算机接口等。
二、传感器的种类传感器按照测量物理量的不同可以分为多种类型，包括温度传感器、压力传感器、湿度传感器、光传感器等。
以下是其中几种常见传感器的简要介绍：1. 温度传感器：用于测量物体的温度，常见的有热电偶、热电阻等。
2. 压力传感器：用于测量气体或液体的压力，广泛应用于工业自动化、航空航天等领域。
3. 湿度传感器：用于测量空气中的湿度，常见的有电容式湿度传感器、电阻式湿度传感器等。
4. 光传感器：用于测量环境光强度或接收光信号，包括光电二极管、光敏电阻和光电导。
三、传感器的检测技术传感器的检测技术包括校准、线性化和误差补偿等。
这些技术能够提高传感器的精确度和可靠性。
1. 校准：通过与标准样品进行比较，调整传感器的输出，使之达到准确的测量结果。
2. 线性化：对于非线性传感器，通过数学模型进行线性化处理，使输出信号与被测量的物理量成线性关系。
3. 误差补偿：传感器在工作过程中可能会出现一些误差，例如零点漂移、温度影响等。
合理的误差补偿技术能够提高传感器的精度和稳定性。
四、传感器的应用传感器在各个领域都有广泛的应用。
以下是几个示例：1. 工业领域：传感器在工业自动化、机器人控制、生产线监测等方面发挥重要作用，能够实现实时监测和控制。
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。
传感器原理与检测技术
传感器原理与检测技术传感器是指能够感知和测量物理量、化学量或生物量的一种装置或设备。
传感器的原理是通过将待测物理量、化学量或生物量转换成电信号，然后对电信号进行测量和处理，从而得到待测量的数值。
传感器的作用是将环境中的物理量、化学量或生物量转化为电信号。
它通常由传感器元件、信号处理电路和输出接口组成。
传感器主要应用于自动化控制、电子设备、医疗健康、环境监测、能源管理等领域。
常见的传感器有温度传感器、压力传感器、湿度传感器、光传感器、力传感器等。
传感器的原理多种多样，以下是几种常见的传感器原理和检测技术：1.压力传感器：基于压力对物体的作用力的原理。
常见的压力传感器有电阻应变式传感器和压电传感器。
电阻应变式传感器是利用材料的电阻随应变变化的特性进行测量，而压电传感器则是利用压电材料的应变和电荷的产生关系进行测量。
2.温度传感器：基于温度对物体内部或表面特性的影响进行测量。
常见的温度传感器有热电偶、热电阻和半导体温度传感器。
热电偶是利用两种不同金属的热电势差随温度变化的特性进行测量，热电阻则是利用电阻随温度变化的特性进行测量，而半导体温度传感器则是利用半导体材料电阻随温度变化的特性进行测量。
3.气体传感器：基于气体对物体或物质的作用的原理。
常见的气体传感器有气敏传感器和红外传感器。
气敏传感器是利用气体与敏感材料的相互作用产生的电阻或电导随气体浓度变化的特性进行测量，红外传感器则是利用红外辐射的变化来检测气体浓度。
4.光传感器：基于光对物体或物质的作用的原理。
常见的光传感器有光电传感器和光学传感器。
光电传感器是利用光的能量转化为电流或电压的原理进行测量，光学传感器则是利用光的反射、折射、散射等特性进行测量。
5.生物传感器：用于检测和分析生物体内部的生物活动或特定物质的存在。
常见的生物传感器有生物电传感器、酶传感器和免疫传感器。
生物电传感器是利用生物体内部产生的电信号进行测量，酶传感器和免疫传感器则是利用特定酶或免疫反应来检测特定物质的存在。
传感器原理与检测技术
传感器原理与检测技术
传感器原理与检测技术是一种系统的结合，包括传感器的运作原理，检测技术的框架
及各种检测方法，以及传感器仪器的设计与应用。
传感器的基本原理是将物理量或化学量转换成电信号，并在仪器或计算机中处理电信
号的微小变化，从而检测物理量或化学量的变化。
现代传感器有诸多种类，如温度传感器、光传感器、压力传感器、磁传感器、湿度传感器、振动传感器、位移传感器、流量传感器等。
传感器原理中，多数传感器都需要一个或多个“响应器”，其作用是改变电子及磁学
特性随测量物理量或化学量的变化而变化。
例如，温度传感器中的响应器是一个变温元件，在物理量温度的变化时，可以产生改变的电阻；光传感器的响应器为光敏元件，在物理量
光的变化期间，可以产生可测量的电信号。
检测技术一般采用物理量和电子信号检测原理，物理量检测部分包括正确选择传感器，正确设置和使用传感器，以及改变物理量的影响等。
电子信号检测部分主要涉及测量电子
信号的幅度、频率等技术参数的确定，并采用适当的数据处理技术实现物理量的真实检测。
传感器仪器一般由传感器本身、检测元件、电子元件、显示部分、计算机控制软件和
结构部分组成，主要负责将物理量或化学量转换成电子信号，再显示物理量或化学量的检
测结果。
总之，传感器原理与检测技术是一个复杂而又完善的系统，其应用广泛并起到了重要
的作用。
它不仅有助于深入了解物理量和化学量的变化规律，而且对实际应用也有重要意义。
传感器原理及检测技术
2．平均技术
在传感器中普遍采用平均技术可产生平均效应，其 原理是利用若干个传感单元同时感受被测量，其输出 则是这些单元输出的平均值，若将每个单元可能带来 的误差均可看作随机误差且服从正态分布，根据误差 理论，总的误差将减小为
δΣ=±δ/√n
式中 n—传感单元数。
可见，在传感器中利用平均技术不仅可使传感 器误差减小，且可增大信号量，即增大传感器 灵敏度。
4．集成化、多功能化
为同时测量几种不同被测参数，可将几种不同的传感 器元件复合在一起，作成集成块。例如一种温、气、 湿三功能陶瓷传感器已经研制成功。
把多个功能不同的传感元件集成在一起，除可同时进 行多种参数的测量外，还可对这些参数的测量结果进 行综合处理和评价，可反映出被测系统的整体状态。 同一功能的多元件并列化，即将同一类型的单个传感 元件用集成工艺在同一平面上排列起来，如CCD图像 传感器。 多功能一体化，即将传感器与放大、运算以及温度补 偿等环节一体化，组装成一个器件。
结构型传感器是利用物理学中场的定律构成的，包括动 力场的运动定律，电磁场的电磁定律等。物理学中的定 律一般是以方程式给出的。对于传感器，这些方程式就 是许多传感器在工作时的数学模型。这类传感器的特点 是传感器的工作原理是以传感器中元件相对位置变化引 起场的变化为基础，而不是以材料特性变化为基础。 物性型传感器是利用物质定律构成的,如虎克定律、欧姆 定律等。物质定律是表示物质某种客观性质的法则。这 种法则，大多数是以物质本身的常数形式给出。这些常 数的大小，决定了传感器的主要性能。因此，物性型传 感器的性能随材料的不同而异。如，光电管，它利用了 物质法则中的外光电效应。显然，其特性与涂覆在电极 上的材料有着密切的关系。又如，所有半导体传感器， 以及所有利用各种环境变化而引起的金属、半导体、陶 瓷、合金等性能变化的传感器，都属于物性型传感器。
传感器原理及检测技术
传感器原理及检测技术传感器技术是测量技术、半导体技术、计算机技术、信息处理技术、微电⼦学、光学、声学、精密机械、仿⽣学和材料科学等众多学科相互交叉的综合性和⾼新技术密集型前沿技术之⼀，是现代新技术⾰命和信息社会的重要基础，是⾃动检测和⾃动控制技术不可缺少的重要组成部分。
⽬前，传感器技术已成为我国国民经济不可或缺的⽀柱产业的⼀部分。
传感器在⼯业部门的应⽤普及率⼰被国际社会作为衡量⼀个国家智能化、数字化、⽹络化的重要标志。
传感器技术是新技术⾰命和信息社会的重要技术基础，是现代科技的开路先锋，也是当代科学技术发展的⼀个重要标志，它与通信技术、计算机技术构成信息产业的三⼤⽀柱之⼀。
如果说计算机是⼈类⼤脑的扩展，那么传感器就是⼈类五官的延伸，当集成电路、计算机技术飞速发展时，⼈们才逐步认识信息摄取装置——传感器没有跟上信息技术的发展⽽惊呼“⼤脑发达、五官不灵”。
从⼋⼗年代起，逐步在世界范围内掀起了⼀股“传感器热”。
美国早在80年代就声称世界已进⼊传感器时代，⽇本则把传感器技术列为⼗⼤技术之创⽴。
⽇本⼯商界⼈⼠声称“⽀配了传感器技术就能够⽀配新时代”。
世界技术发达国家对开发传感器技术部⼗分重视。
美、⽇、英、法、德和独联体等国都把传感器技术列为国家重点开发关键技术之⼀。
美国国家长期安全和经济繁荣⾄关重要的22项技术中有６项与传感器信息处理技术直接相关。
关于保护美国武器系统质量优势⾄关重要的关键技术，其中８项为⽆源传感器。
美国空军2000年举出15项有助于提⾼21世纪空军能⼒关键技术，传感器技术名列第⼆。
⽇本对开发和利⽤传感器技术相当重视并列为国家重点发展６⼤核⼼技术之⼀。
⽇本科学技术厅制定的90年代重点科研项⽬中有70个重点课题，其中有18项是与传感器技术密切相关。
美国早在80年代初就成⽴了国家技术⼩组（BTG），帮助政府组织和领导各⼤公司与国家企事业部门的传感器技术开发⼯作。
美国国防部将传感器技术视为今年20项关键技术之⼀，⽇本把传感器技术与计算机、通信、激光半导体、超导并列为６⼤核⼼枝术，德国视军⽤传感器为优先发展技术，英、法等国对传感器的开发投资逐年升级，原苏联军事航天计划中的第五条列有传感器技术。
传感器与检测技术重点知识点总结
传感器与检测技术重点知识点总结传感器是一种能够感知、收集并转换物理量或化学量等信息的装置。
它广泛应用于各个行业和领域，如工业生产、环境监测、医疗设备、汽车等。
以下是传感器与检测技术的一些重点知识点总结。
1.传感器的基本原理-传感器是通过感知或测量物理量或化学量等信息，并将其转化为可用的电信号输出。
-常见的物理量包括温度、压力、湿度、光照强度、流量等；化学量包括气体浓度、pH值等。
-传感器的工作原理包括电学、热学、光学、化学以及机械等不同的原理。
-传感器的输出信号可以是电压、电流、频率、电阻等形式。
2.传感器的分类-按照感知的物理量或化学量的不同，传感器可以分为温度传感器、压力传感器、光敏传感器、流量传感器等。
-按照测量原理的不同，传感器可以分为电阻传感器、电容传感器、电感传感器、化学传感器等。
-按照输出信号类型的不同，传感器可以分为模拟输出传感器和数字输出传感器。
3.传感器的特性与参数-灵敏度：传感器响应物理量变化的能力，它决定了传感器的测量范围和分辨率。
-精度：传感器测量值与真实值之间的偏差，包括系统误差、随机误差等。
-响应时间：传感器从感知到输出响应所需的时间。
-可靠性：传感器在一定环境条件下长时间稳定工作的能力。
-线性度：传感器输出信号与输入物理量之间的线性关系。
-温度影响：传感器在不同温度下性能的稳定性。
-零点漂移：在长时间使用过程中，传感器输出信号发生的零点偏移。
-跨度漂移：在长时间使用过程中，传感器输出信号的量程偏移。
-电磁兼容性：传感器在干扰条件下的工作能力。
4.传感器的应用领域-工业生产：用于监测和控制工艺过程中的温度、压力、流量等参数，提高生产效率和质量。
-环境监测：用于监测大气污染、水质污染、噪声等环境参数，保护生态平衡和人类健康。
-汽车行业：用于汽车发动机的温度、压力、氧气浓度等参数的监测和控制，提高汽车性能和安全性。
-医疗设备：用于监测病人的体温、心率、血压等生理参数，辅助医疗诊断和治疗。
传感器原理与技术
传感器原理与技术
传感器是一种能够将物理量转化为电信号的设备或装置，它通过感知和测量外部环境中的物理量来实现对环境变化的监测和控制。
传感器的原理和技术主要包括以下几个方面：
1. 效应原理：传感器工作的基础是利用物理效应来感知环境中的物理量。
常见的效应原理有电阻效应、电磁感应效应、热敏效应、压阻效应等。
不同的物理效应适用于不同的传感器类型。
2. 传感器结构：传感器的结构设计是根据传感器的工作原理和测量要求来确定的。
常见的结构包括电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器等。
不同的结构对于不同的物理量有不同的灵敏度和测量范围。
3. 传感器信号处理：传感器输出的是模拟信号，为了能够更好地应用于各种控制系统中，一般需要对信号进行放大、滤波和线性化等处理。
常见的信号处理技术包括运算放大器、滤波器、模数转换器等。
4. 传感器应用：传感器的应用领域非常广泛，例如温度传感器、湿度传感器、压力传感器、光学传感器、位移传感器等。
不同的应用领域对于传感器的要求也不同，需要根据具体需求选择适合的传感器。
总之，传感器原理和技术是实现传感器功能和性能的基础，通过对物理效应的利用、传感器结构的设计、信号处理的方法以及应用的选择，可以实现高精度、高灵敏度的环境监测和控制。
传感器与检测技术 听课笔记
传感器与检测技术听课笔记以下是一份关于“传感器与检测技术”的听课笔记，供您参考：一、课程概述传感器与检测技术是一门涉及传感器原理、特性分析、测量系统和信号处理等方面的学科。
传感器是实现自动检测和自动控制的关键环节，广泛应用于工业、农业、军事、医疗等领域。
本课程将介绍传感器的基本原理、分类、特性分析、测量系统设计以及信号处理等方面的知识。
二、传感器分类1. 按工作原理：电感式、电容式、光电式、热电式等。
2. 按输出信号：模拟输出和数字输出。
3. 按用途：压力、温度、流量、物位、成分等。
三、传感器原理1. 电感式传感器：基于电磁感应原理，通过测量线圈的电感变化来检测物体的位移或质量。
2. 电容式传感器：基于电容器原理，通过测量电容器极板间距的变化来检测物体的位移或压力。
3. 光电式传感器：基于光电效应原理，通过光电器件将光信号转换为电信号，实现非接触测量。
4. 热电式传感器：基于热电效应原理，通过测量热电偶的温差电动势来检测温度。
四、传感器特性分析1. 线性度：描述传感器输出与输入之间的线性关系。
2. 灵敏度：描述传感器输出变化量与输入变化量之间的比值。
3. 迟滞：描述传感器在相同输入下，正向和反向输出之间的差异。
4. 重复性：描述传感器在同一输入下，多次测量的输出一致性。
5. 漂移：描述传感器在使用过程中，输出逐渐偏离初始值的现象。
五、测量系统设计1. 测量系统组成：传感器、信号处理电路、显示仪表和记录装置等。
2. 测量系统设计原则：精度高、稳定性好、可靠性高、成本低等。
3. 测量系统误差分析：随机误差和系统误差。
4. 测量系统校准与标定：确定传感器的线性度、灵敏度、迟滞等特性参数的方法。
六、信号处理技术1. 信号放大与滤波：提高信号的信噪比，抑制噪声和干扰。
2. 信号转换：将模拟信号转换为数字信号，或将一种形式的信号转换为另一种形式。
3. 数字信号处理技术：通过数字计算方法对信号进行滤波、变换和分析等处理，提取有用的信息。
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。
本实验旨在通过对传感器和检测技术的研究和实验，掌握传感器的工作原理、特性及其在检测技术中的应用，提高学生对传感器和检测技术的理论和实际操作能力。
二、实验原理。
1. 传感器的工作原理。
传感器是一种能够对被测量进行感知并将感知到的信息转换成可识别的信号输出的装置。
其工作原理一般为根据被测量的变化，通过内部的敏感元件产生相应的信号输出。
常见的传感器有温度传感器、湿度传感器、光敏传感器等。
2. 传感器的特性。
传感器的特性包括灵敏度、线性度、分辨率、稳定性等。
这些特性直接影响着传感器的检测精度和可靠性。
在实际应用中，需要根据具体的检测需求选择合适的传感器，并对其特性进行评估和测试。
3. 传感器在检测技术中的应用。
传感器在各个领域都有着广泛的应用，如工业生产、环境监测、医疗诊断等。
通过传感器的检测技术，可以实现对各种参数的实时监测和控制，为生产和生活带来便利和安全保障。
三、实验内容。
1. 温度传感器的实验。
通过连接温度传感器和数据采集系统，测量不同温度下传感器的输出信号，并分析温度传感器的特性曲线和灵敏度。
2. 光敏传感器的实验。
利用光敏传感器对不同光照条件下的光强进行测量，并观察其输出信号的变化规律，了解光敏传感器的工作原理和特性。
3. 气体传感器的实验。
使用气体传感器对不同浓度的气体进行检测，并记录传感器的输出信号，分析气体传感器的检测灵敏度和稳定性。
四、实验结果与分析。
通过实验数据的收集和分析，我们得出了不同传感器在不同条件下的输出信号变化规律，了解了传感器的特性和在检测技术中的应用。
同时，也发现了传感器在实际应用中可能存在的一些问题和局限性，为今后的实际应用提供了参考和改进的方向。
五、实验总结与展望。
通过本次实验，我们对传感器和检测技术有了更深入的了解，掌握了一定的实验操作技能和数据分析能力。
同时，也意识到了传感器技术在实际应用中的重要性和挑战，为今后的学习和研究打下了基础。
传感器原理及应用技术
传感器原理及应用技术传感器在现代科技中扮演着重要的角色，它们能够将环境中的各种物理量转化为电信号，并通过相应的技术进行采集和处理，为各种行业和领域提供了重要的数据支持。
本文将介绍传感器的基本原理以及其在不同领域的应用技术。
一、传感器的基本原理传感器是一种能够感知环境中各种物理量并将其转化为电信号的装置。
传感器的基本原理主要包括输入、转换和输出三个环节。
输入环节：传感器接收来自环境中的物理量，比如温度、压力、湿度等，并将其转化为电信号的形式。
这些物理量可以通过各种感应元件来实现，如热敏电阻、压阻、湿敏电容等。
转换环节：传感器将输入信号转化为适合采集和处理的信号形式，通常是电压信号或电流信号。
这一过程需要借助传感器内部的电路结构来实现，如放大、滤波、线性化等。
输出环节：转换后的信号被传感器输出，通常以模拟信号或数字信号的形式向外部传递。
输出信号的特性与传感器的类型和应用有关，比如模拟量输出或数字量输出。
二、传感器的应用技术传感器的应用极为广泛，涵盖了工业、农业、医疗、环保等众多领域。
下面将介绍几个典型的应用技术。
1. 温度传感器温度传感器可用于各种温度监测和控制场景。
常见的温度传感器包括热敏电阻、热电偶和热电阻等。
它们基于物质热敏性质随温度变化的原理，将温度转化为电信号输出。
在工业生产中，温度传感器广泛应用于炉温控制、室内温度监测等领域。
2. 压力传感器压力传感器用于测量各种气体和液体的压力。
根据压力的不同，常见的压力传感器有压阻式、电容式和压电式传感器。
它们利用物理量的压力与电阻、电容或电荷之间的关系，将压力转化为电信号输出。
在汽车工业中，压力传感器用于发动机燃油喷射系统的控制，提供准确的压力数据。
3. 湿度传感器湿度传感器广泛应用于气象、农业和家庭环境等领域，用于测量和控制环境的湿度。
湿度传感器的常见类型有湿敏电阻、湿敏电容和热电式湿度传感器。
它们基于介质的湿度对电阻、电容或热敏性质的影响，将湿度转化为电信号输出。
传感器原理与检测技术
传感器原理与检测技术
传感器是一种能够感知和测量环境中各种物理量的器件或装置。
传感器的原理和检测技术主要包括以下几个方面：
1. 电学原理：基于电学原理的传感器利用电流、电压、电容、电感等物理量与环境中待测物理量之间的关系进行测量。
例如，温度传感器利用材料的电阻随温度变化的特性来测量温度。
2. 光学原理：基于光学原理的传感器利用光的散射、衍射、吸收等特性与环境中的物理量相互作用进行测量。
例如，光电二极管利用光的电离效应来测量光强度。
3. 声学原理：基于声学原理的传感器利用声波的传播、反射、吸收等特性与环境中的物理量相互作用进行测量。
例如，声波传感器利用声波的传播速度和反射特性来测量距离。
4. 磁学原理：基于磁学原理的传感器利用磁场与环境中的物理量相互作用进行测量。
例如，磁传感器利用磁感应强度与待测物理量之间的关系来测量磁场强度。
传感器的检测技术包括以下几个方面：
1. 放大技术：将传感器输出的微弱信号进行放大，以增强信号的稳定性和可靠性。
2. 滤波技术：去除传感器输出信号中的噪声和干扰，以提高信号的准确性和可靠性。
3. 校准技术：根据传感器的特性和工作环境的要求，对传感器进行参数调整和修正，以提高传感器的测量精度和一致性。
4. 数据处理技术：对传感器输出的数据进行处理和分析，以获得所需的物理量信息。
常用的数据处理技术包括滑动平均、中值滤波、傅里叶变换等。
5. 故障诊断技术：监测传感器的工作状态和性能，及时发现和诊断传感器的故障，以保证传感器的可靠性和稳定性。
以上是传感器原理和检测技术的基本内容，不同类型的传感器在工作原理和检测技术上可能存在差异。
《传感器原理与检测技术》期末复习题及答案
《传感器原理与检测技术》期末复习题及答案一、单项选择题（每题3分，共21分）1、电感式传感器的常用测量电路不包括（ C ）。
A. 交流电桥B. 变压器式交流电桥C. 脉冲宽度调制电路D. 谐振式测量电路2、电感式传感器采用变压器式交流电桥测量电路时，下列说法不正确的是（ C ）。
A. 衔铁上、下移动时，输出电压相位相反B. 衔铁上、下移动时，输出电压随衔铁的位移而变化C. 根据输出的指示可以判断位移的方向D. 当衔铁位于中间位置时，电桥处于平衡状态3、对于差动变压器，采用交流电压表测量输出电压时，下列说法正确的是（ D ）。
A. 既能反映衔铁位移的大小，也能反映位移的方向B. 既能反映衔铁位移的大小，也能消除零点残余电压C. 既不能反映位移的大小，也不能反映位移的方向D. 既不能反映位移的方向，也不能消除零点残余电压4、当变隙式电容传感器的两极板极间的初始距离d0增加时，将引起传感器的（ D ）A．灵敏度K0增加 B．灵敏度K0不变C．非线性误差增加 D．非线性误差减小5、当变间隙式电容传感器两极板间的初始距离d增加时，将引起传感器的（ B ）。
A．灵敏度会增加 B．灵敏度会减小C．非线性误差增加 D．非线性误差不变6、用电容式传感器测量固体或液体物位时，应该选用（ C ）。
A．变间隙式 B．变面积式C．变介电常数式 D．空气介质变间隙式7、下列不属于电容式传感器测量电路的是（ D ）A．调频测量电路 B．运算放大器电路C．脉冲宽度调制电路 D．相敏检波电路二、填空题（34分）1、电感式传感器是建立在电磁感应基础上的，电感式传感器可以把输入的物理量转换为线圈的自感系数或互感系数的变化，并通过测量电路进一步转换为电量的变化，进而实现对非电量的测量。
2、螺线管式差动变压器传感器在活动衔铁位于中间位置时，输出电压应该为零。
实际不为零，称它为零点残余误差。
3、与差动变压器传感器配用的测量电路中，常用的有两种：差动整流电路电路和相敏检波电路。
传感器与检测技术
传感器与检测技术简介传感器是现代科学技术领域中一种重要的设备，可以将各种物理量、化学量或生物量转化为可测量的电信号或其他形式的输出信号。
传感器与检测技术的发展在各个领域具有广泛的应用，在科学研究、工业生产、医疗保健、环境监测等方面都发挥着重要的作用。
本文将介绍传感器的基本原理、常见的传感器类型以及传感器在各个领域中的应用。
一、传感器的基本原理传感器是基于特定物理、化学或生物效应的设备，通过与目标物的相互作用来测量目标物的性质或状态。
传感器的基本原理可以分为以下几种：1. 电阻式传感器电阻式传感器利用材料的电阻随物理量或环境变化而变化的特性，将物理量转换为电阻值，进而测量目标物的状态。
常见的电阻式传感器有温度传感器、湿度传感器等。
2. 压力传感器压力传感器利用材料的机械性能随压力变化而变化的特性，将压力转换为电信号输出。
压力传感器广泛应用于工业自动化控制、汽车制造和航空航天等领域。
3. 光学传感器光学传感器利用光的性质来测量目标物的性质或状态。
光学传感器可以测量光的强度、颜色、光的散射等参数。
在医疗保健领域，光学传感器被用于血氧测量、眼底成像等应用。
4. 生物传感器生物传感器利用生物体或生物分子的特性来检测和测量目标物的性质或状态。
生物传感器在医疗诊断、食品安全检测等领域有着广泛的应用。
二、常见的传感器类型根据传感器的工作原理和应用领域的不同，可以将传感器分为以下几种类型：1. 温度传感器温度传感器是一种将温度转换为电信号的传感器。
常见的温度传感器有热电偶、热电阻和半导体温度传感器。
2. 压力传感器压力传感器用于测量气体或液体的压力。
根据测量范围和原理的不同，压力传感器可以分为压阻式传感器、压电式传感器和电容式传感器等。
3. 湿度传感器湿度传感器用于测量空气中的湿度。
常见的湿度传感器有电容式湿度传感器、电阻式湿度传感器和表面张力式湿度传感器。
4. 光学传感器光学传感器利用光的特性来测量目标物的性质或状态。
第一章传感器原理与检测技术ppt课件
第1章 传感与检测技术的理念基础
测量概论
一、测量 测量是以确定被测量的值或获取测量结果
为目的的一系列操作。
由测量所获得的被测的量值叫测量结果。 测量结果可用一定的数值表示, 也可以用一条 曲线或某种图形表示。但无论其表现形式如何, 测量结果应包括两部分：比值和测量单位。 确 切地讲, 测量结果还应包括误差部分。
测量概论 二、测量方法
2、偏差式测量、 零位式测量与微差式测量 电位差计式测量：
UX：传感器信号 （未知量）
UK：标准量信号 （已知量）
D： 检零计 （电压表）
平衡：UK=UX
测量概论 二、测量方法
2、偏差式测量、 零位式测量与微差式测量 微差式测量是综合了偏差式测量与零位式测量的
传感器世界
中国传感器
第1章 传感与检测技术的理念基础 测量概论.
表征物质特性或其运动形式的参数很多，总的 可分为电量和非电量两大类，电量一般是物理 学中的电学量（电压、电流等）。非电量是指 电量之外的一些参数（压力、流量等）。
法测量; 根据被测量变化快慢可分为静态测量与 动态测量等。
测量概论 二、测量方法
1、直接测量、间接测量与组合测量
直接测量：
在使用仪表或传感器进行测量时, 对仪表读 数不需要经过任何运算就能直接表示测量 所需要的结果的测量方法称为直接测量。
例如,用磁电式电流表测量电路的某一支路 电流, 用弹簧管压力表测量压力等, 都属于 直接测量。直接测量的优点是测量过程简 单而又迅速, 缺点是测量精度不高
传感器原理与检测技术(高起专)
1. ( 单选题) 仪表的精度等级是用仪表的( )来表示的。
(本题2.0分)A、相对误差B、绝对误差C、引用误差D、使用误差学生答案：C标准答案：C解析：得分：22. ( 单选题) 下列不是电感式传感器的是( )。
(本题2.0分)A、变磁阻式自感传感器B、电涡流式传感器C、差动变压器式互感传感器D、霍尔元件式传感器学生答案：D标准答案：D解析：得分：23. ( 单选题) 常用于制作超声波探头的材料是( )。
(本题2.0分)A、应变片B、热电偶C、压电晶体D、霍尔元件学生答案：C标准答案：C解析：得分：24. ( 单选题) 下列不可以直接测量温度的传感器是( )。
(本题2.0分)A、金属应变片式传感器B、红外线传感器C、光纤传感器D、热电偶传感器学生答案：A标准答案：A解析：得分：25. ( 单选题) 压电式传感器目前多用于测量( )。
(本题2.0分)A、静态的力或压力B、动态的力或压力C、速度D、加速度学生答案：D标准答案：D解析：得分：26. ( 单选题) 变气隙式自感传感器,当街铁移动靠近铁芯时,铁芯上的线圈电感量( )。
(本题2.0分)A、增加B、减小C、不变D、不能判断学生答案：A标准答案：A解析：得分：27. ( 单选题) 在车间用带微机的数字式测温仪表测量炉膛的温度时,应采用( ) 较为妥当。
(本题2.0分)A、计算修正法B、仪表机械零点调整法C、冰浴法D、冷端补偿器法(电桥补偿法)学生答案：D标准答案：D解析：得分：28. ( 单选题) 下列几种误差中,属于随机误差的有( )。
(本题2.0分)A、仪表未校零所引起的误差B、测频时的量化误差C、测频时的标准频率误差D、读数错误学生答案：B标准答案：B解析：得分：29. ( 单选题) 半导体应变片与金属应变片比较,其具有( )的优点。
(本题2.0分)A、灵敏度高B、温度稳定性好C、可靠性高D、接口电路不太复杂学生答案：A标准答案：A解析：得分：210. ( 单选题) 常见的热电阻是由( )种导体组成的。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
迟滞
传感器在正（输入量增大）反（输 入量减小）行程中— — 输入特性曲线不 重合的程度称为迟滞。
重复性
重复性是指传感器沿同一方向变化 时，在全量程范围内连续进行多次测 试，所得到的各特性曲线重复程度。
二、传感器特性及其标定
静态特性 传感器的动态特性 静、动态特性标定
动态特性是指传感器对于随时间变化的输入量的响应 特性。只要输入量是时间的函数，则其输出量必将是时间 的函数。研究动态特性的标准输入形式有三种，即正弦、 阶跃和线性，而经常使用的是前两种。
2.
3. 敏感元件是将感知的被测量按一定规律转化为某一种量值 输出，通常是电信号。如果不是电信号，就需经变换电路 将其变成电信号。 4. 信号调理电路一般有两个作用，一是信号转换和放大，二 是信号处理，即滤波、调制和解调、衰减运算、数字化处 理等。
5.
输出装置的种类很多，可根据需要进行配置。现代 检测 系统采用了计算机和网络技术将调理电路输出的信 号直 接送到信号分析设备中，进行在线处理。 为保证测量结果的准确性、稳定性，上述环节的输 出量 与输入量之间应保持一一对应和尽量不失真关系。
根据二阶系统相对阻尼系数 的大小，将其二阶 响应分成三种情况：既 >1时过阻尼； =1时临界阻 尼； <1时的欠阻尼。在一定的 值下，欠阻尼系统
比临界阻尼系统更快地达到稳态值；过阻尼系统反应 迟钝，动作缓慢，所以一般传感器都设计成欠阻尼 的， 一般取值为0.6~0.8。
二、传感器特性及其标定
• 零阶传感器动态特性指标
零阶传感器，其输入量无论随时间如何变化， 其输出量的幅值总是与输入量成确定的比例关系， 在时间上也不滞后，幅角φ等于零。所以零阶传感 器的动态特性指标就是静态特性指标。
• 一阶传感器动态特性指标
一阶传感器动态特性指标有：静态灵敏度和时间 常数τ。如果时间常数τ越小，系统的频率特性就越 好。在弹簧阻尼系统中，就要求系统的阻尼系数小， 而弹簧刚度要大。
二阶传感器的传递函数：
H (s) K s 2 2s 1 2 0 0
K
(1-2) 频率函数： (1-3)
H ( j )
2 1 2 2 j 0 0
幅频特性为： (1-4) 相频特性为： (1-5)
H ( j ) [1 (
K
2 2 ) ] 4 2 ( ) 2 0 0
转换元件
上面介绍的敏感元件，其中有许多可兼做转换元 件。转换元件实际上就是将敏感元件感受的被测量转换 成电路参数的元件。如果敏感元件本身就能直接将被测 量变成电路参数，那么，该敏感元件就是具有了敏感和 转换两个功能。如热敏电阻，它不仅能直接感受温度的 变化，而且能将温度变化转换成电阻的变化，也就是将 非电路参数（温度）直接变成了电路参数（电阻）。
静态特性 传感器的动态特性 静、动态特性标定
传感器标定是指利用较高等级的标准器具（或仪器、 仪表）对传感器的特性进行刻度，或者说通过试验建立传 感器的输入量与输出量之间的关系。同时，也确定出不同 使用条件下的误差关系。
传感器的标定分静态标定和动态标定:
1. 感器静态特性标定
传感器静态标定目的是确定传感器的静态特性指标，如 线性度、灵敏度、精度、迟滞性和重复性等。 2. 传感器动态特性标定 传感器动态特性标定的目的确定传感器的动态特性参 数，如时间常数、上升时间或工作频率、通频带等。
一、 基本概念
传感器 传感器的分类 检测技术 检测系统组成及各部分特点 传感器及检测技术的发展
传感器的分类
1．根据被测物理量分类 速度传感器、位移传感器、加速度传感 器、温度传 感器、压力传感器等。 2．按工作原理分类 应变式、电压式、电容式、涡流式、差动变压器式 等。 3．按能量的传递方式分类 有源的和无源的传感器。
( ) arctg
(
2
)( 0) 0
上面各式中： 0 0 — — 系统无阻尼时— — 弹簧常数；
m— — 质量；
— — 相对阻尼系数,
K
2 = km
C
； 。
C — — 阻尼器阻尼系数； 1
K — — 静态灵敏度， m 02
由于大多数传感器均为二阶系统,所以我们要专门 讨论二阶系统的阶跃响应。
• 传感器的智能化、网络化
智能传感器系统采用微机械加工技术和大规模集成电 路技术，利用硅作为基本材料制作敏感元件、信号处理电 路、微处理器单元，并把它们集成在一块芯片上，故又称 集成智能传感器 (Integrated Smart/ Intelligent Sensor)。 智能传感器系统具有自检测、自补偿、自校正、自诊 断、远程设定、状态组令、信息储存和记忆等功能。
一、 基本概念
传感器 传感器的分类 检测技术 检测系统组成及各部分特点 传感器及检测技术的发展
检测技术
检测技术是研究自动检测系统中的信息提取、信 息转换及信息处理的理论和技术，是自动化技术四个 支柱之一。从信息科学角度考察，检测技术任务有： 寻找与自然信息具有对应关系的种种表现形式的信 号，以及确定二者间的定性|定量关系；从反映某一信 息的多种信号表现中挑选出在所处条件下最为合适的 表现形式，以及寻求最佳的采集、变换、处理、传 输、存储、显示等的方法和相应的设备。
传感器原理与检测技术
检测就是去认识
科学家西门子（W.Ven.Siemens）
第一章 概述
一 二 三 基本概念 传感器特性及其标定 误差分析及处理技术
一、 基本概念
传感器 传感器的分类 检测技术 检测系统组成及各部分特点 传感器及检测技术的发展
传感器是检测系统的第一个环节。它是
• 测量范围
测量范围是指传感器能正常工作时的最小输入值与最 大输入值之间的范围。
• 精度
与精度有关的指标有三个，即精密度、准确度和精确 度。
• 稳定性
传感器的稳定性，一是指传感器测量输出值在一段时 间内的变化，即用所谓的稳定度表示；二是指在传感器外 部环境和工作条件变化时而引起输出值的变化，即用影响 量来表示。例如，某传感器输出电压值每小时变化 1.3mv/h。又如，某传感器由于电源变化10%而引起其输 出值变化0.02mA，则应写成0.02mA/(u10%)。
将多个功能相同的敏感元件集成在同一芯片上，检 测被测量的线状、面状、甚至体状的分布信息 。 将多个结构相似、功能相近的敏感元件集成在同一 芯片上，在保证测量精度下扩大传感器的测量范 围。 将多个不同功能的敏感元件集成在同一芯片上，使 传感器能测量不同性质的参数，实现综合检测。
3.
微传感器一般是指敏感元件的特征尺寸从几μm到几 mm的这类传感器的总称, 它包括三种结构形式： 1、微型传感器，通常它是单一功能的简单传感器，其敏 感元件工艺一般与集成工艺兼容。 2、具有微机械结构敏感元件的机电一体化的微结构传感 器。 3、具有数字接口、自检、EPROM (CPU)、数字补偿和总 线兼容等功能的微传感器系统 。
• 灵敏度
传感器灵敏度是表示传感器的输入增量与由它引起 的输出增量之间的函数关系。更确切地说，灵敏度k等 于传感器输出增量与被测量增量之比，是传感器在稳态 输出输入特性曲线上各点的斜率，可用下式表示： 1)
k
du dx
df(x) dx
f ' ( x)
(1-
• 灵敏阈与分辨力
灵敏阈是指传感器能够区分出的最小读数变化量。 对模拟式仪表，当输入量连续变化时，输出量只做 阶梯变化，则分辨力就是输出量的每个阶梯所代表的输入 量的大小。对于数字式仪表，灵敏度阈就是分辨力，即仪 表指示数字值的最后一位数字所代表的值。 从物理含义看，灵敏度是广义的增益，而灵敏度阈则 是死区或不灵敏度。
一、 基本概念
传感器 传感器的分类 检测技术 检测系统组成及各部分特点 传感器及检测技术的发展
现代信息技术的三大支柱是传感器技术、通信技术和 计算机技术, 它们分别完成对被测量的信息提取、信息传 输及信息处理。目前, 信息传输与处理技术已取得突破性 进展, 然而传感器的发展相对滞后。 在今天信息时代, 各种控制系统对自动化程度、复杂 性以及环境适应性(如高温、高速、野外、地下、高空等) 的要求越来越高, 需要获取的信息量也越来越多,它不仅对 传感器测量精度、响应速度、可靠性提出了很高的要 求, 而且需求信号远距离传输。
一、 基本概念
传感器 传感器的分类 检测技术 检测系统组成及各部分特点 传感器及检测技术的发展
检测系统的组成
一个广义的检测系统一般由激励装 置、被测对象、敏感元件、调理电路与 输出单元所组成。下图是自动检测系统 组成框图。
检测系统各部分的特点
1. 有时，为便于有效测量，需要给被测对象施加激励信 号，这样可使被测对象处于预定状态，并将其有关方向 的内在联系充分显示出来。 被测对象的特性均以信号的形式给出，而被测信号一般 都是随时间变化的动态量，即使在检测不随时间变化的 静态量时，由于混有动态的干扰噪声，所以，通常也按 动态量进行检测。
• 传感器的集成化
传感器的集成化是利用集成电路制作技术和微机械加 工技术将多个功能相同、功能相近或功能不同的传感器件 集成为一维线型传感器或二维面型(阵列)传感器；或利用 微电子电路制作技术和微型计算机接口技术将传感器与信 号调理、补偿等电路集成在同一芯片上。前一种集成具体 可分为三种类型：
1. 2.
• 检测技术的发展
随着世界各国现代化步伐的加快，对检测技术的要求越 来越高。目前，现代检测技术发展的总趋势大体有以下 几个方面 ： 1. 不断拓展测量范围，努力提高检测精度和可靠性 2. 传感器逐渐向集成化、组合式、数字化方向发展 3. 重视非接触式检测技术研究 3. 检测系统智能化
第一章 概述
3. 引用误差 引用误差实际上是一种实用方便的相对误差，只是 将相对误差计算时分母由实际值（或测量值）换成 测量范围的上限即可。也就是说，引用误差是绝对 误差与测量范围上限之比。由于测量范围上限与被 测量大小无关，因此，它实质上是一个绝对误差的 最大值。