第五章()：传感器技术及机械量检测(学时)
第五章1传感器技术及机械量检测2学时-文档资料
增量式光电编码器
增量式光电编码器
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绝对式光电编码器
绝对式光电编码器的编码盘由透明及不透明区组 成，这些透明及不透明区按一定编码构成，一个 转角对应一个固定的编码。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。
优点：无累计误差，抗干扰能力强 缺点：制作复杂，成本高。
适用：空间有限情况的金属的非接触接近测量
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感应式接近传感器
探头结构分类：有屏蔽的、无屏蔽的两种。后者测 量距离较前者为大。
结构：振荡器、感应线圈、斯密特电路及输出电路 组成。
工作原理：振荡器在探头端部产生磁场作用区，当 金属进入该作用区时，引起振荡器停振。
应用：属于二值型输出传感器，在自动化控制系统 中用于物体（金属）运动位置的检测。
52常见机械位移传感器光栅位移传感器光栅位移传感器光栅尺编码器激光位移传感器光栅尺编码器激光位移传感器5353传感器信号处理与系统抗干扰技术传感器信号处理与系统抗干扰技术软件数字滤波与硬件抗干扰技术软件数字滤波与硬件抗干扰技术传感器transducer或sensor是将各种非电量包括物理量化学量生物量等按一定规律转换成便于处理和传输的另一种物理量一般为电量的装置
表征传感器输入－输出
校准曲线与拟合直线之
Y
间的吻合程度的指标。 Ymax
校准曲线与拟合直线间 最大偏差与满量程输出 max 值的百分比称为线性度。
(X0,Y0)
L
max 100 % YF S
O
校准曲线 拟合直线 YFS
Xmax X
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（2）灵敏度
传感器(Transducer或sensor)是将各种非电量(包括 物理量、化学量、生物量等)按一定规律转换成便于 处理和传输的另一种物理量(一般为电量)的装置。
2020年智慧树知道网课《传感器与检测技术》课后章节测试满分答案
第一章测试1【单选题】(1分)用以标定的仪器，直接的测量出某一待测未知量的量值称为（）A.间接测量B.接触式测量C.直接测量D.动态测量2【单选题】(1分)下列哪项不是闭环控制型现代测试系统的优点（）A.实时数据采集B.远距离传输C.实时判断决策D.实时控制3【多选题】(1分)下列属于测量过程的是（）A.测量误差B.数值和计量单位C.被测对象D.测试方法4【判断题】(1分)水银温度计测量体温属于直接式测量.A.错B.对5【单选题】(1分)测试技术与传感技术被称为信息技术系统的（）A.神经B.大脑C.感官6【单选题】(1分)下列非线性补偿方法中属于软件补偿的是（）A.差动式B.拟合法C.开环式D.闭环式7【判断题】(1分)A类标准不确定度是用非统计方法得到的不确定度A.错B.对8【判断题】(1分)真值在实际测量中是可以确切获知的.A.错B.对9【判断题】(1分)相对误差是绝对误差与测量仪表量程之比.A.对B.错10【单选题】(1分)将63.73501四舍五入，保留两位小数为（）A.64.00B.63.73C.63.00D.63.74第二章测试1【判断题】(1分)直流电桥可以测量电容的变化A.错B.对2【单选题】(1分)全桥接法的灵敏度是半桥双臂接法的几倍（）A.8B.2C.1D.43【判断题】(1分)半导体式应变片比金属丝式应变片的灵敏度高A.错B.对4【判断题】(1分)丝式应变片采用栅状结构是为了获得大的电阻变化量.A.错B.对5【单选题】(1分)下列哪项不是半导体应变片的优点（）A.体积小B.温度稳定性能好C.灵敏度高D.易于集成化6【判断题】(1分)当半导体表面被加热至稳定状态时，气体接触半导体表面而被吸附，吸附的分子首先在半导体表面自由扩散，失去运动能量，一部分分子被蒸发掉，另一部分分子固定在吸附处。
A.错B.对7【判断题】(1分)气敏电阻式传感器按照加热方式又可以分为直热型电阻式传感器和旁热型气敏电阻式传感器。
传感器与检测技术知到章节答案智慧树2023年咸阳职业技术学院
传感器与检测技术知到章节测试答案智慧树2023年最新咸阳职业技术学院第一章测试1.下列指标中，描述传感器静态特性的是（）。
参考答案:线性度2.传感器的分辨力越高，表示传感器（）。
参考答案:能感知的输入变化量越小3.在传感器及检测系统的静态指标中，表达其对输入量变化的反应能力的是（）。
参考答案:灵敏度4.属于传感器动态特性指标的是（）。
参考答案:固有频率5.提高灵敏度，可得到较高测量精度，所以说不用考虑其他因素，灵敏度越高越好。
（）错第二章测试1.用相邻双臂桥检测的应变式传感器，为使其灵敏度高、非线性误差小，需保证（）。
参考答案:两个桥臂应当分别用应变量变化相反的工作应变片2.应变片测量测量电路中四臂电桥工作方式输出电压是单臂电桥工作方式输出电压的（）。
参考答案:4倍3.半导体应变片的灵敏系数比电阻应变片的灵敏系数大（）。
参考答案:(50～70)倍4.半导体应变片的工作原理是基于（）。
参考答案:压阻效应5.半导体应变片电阻变化的原因，主要是应变片几何尺寸的变化。
（）错第三章测试1.下列哪些是电感式传感器?（）参考答案:差动式;压磁式;变压式;感应同步器2.变间隙式电感传感器的测量范围增大时,其灵敏度 ,非线性误差。
（）参考答案:1降低，2增大3.差动变压器式传感器的输出是交流电压，只能反映衔铁位移的大小，不能反映位移的方向,利用能达到辨别移动方向的目的。
（）参考答案:相敏检波电路4.零点残余电压产生的原因是（）。
参考答案:环境温度的升高;磁性材料磁化曲线的非线性;传感器的两次级绕组的几何尺寸不对称;传感器的两次级绕组的电气参数不同5.电涡流接近开关可以利用电涡流原理检测出（）的靠近程度。
黑色金属零件第四章测试1.电容式传感器的结构形式有哪几种？（）参考答案:变极距型;变面积型;变介电常数型2.下列不属于电容式传感器测量电路的是（）。
参考答案:相敏检波电路3.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（）。
2020年国家开放大学电大《传感器与测试技术(本)》网络核心课形考网考作业及答案
最新国家开放大学电大《传感器与测试技术（本）》网络核心课形考网考作业及答案100%通过考试说明：2018年秋期电大把《传感器与测试技术》网络核心课纳入到“国开平台”进行考核，它共有四个形考任务，针对该门课程，本人汇总了该科所有的题，形成一个完整的标准题库，并且以后会不断更新，对考生的复习、作业和考试起着非常重要的作用，会给您节省大量的时间。
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形考作业1一、判断题（共20小题，每小题5分，共100分）题目11．测试技术在自动控制系统中也是一个十分重要的环节。
选择一项：对错题目22．金属应变片的灵敏系数比应变电阻材料本身的灵敏系数小。
选择一项：对错题目33．热敏电阻传感器的应用范围很广，但是不能应用于宇宙飞船、医学、工业及家用电器等方面用作测温使用。
选择一项：对错题目44．电容式传感器的结构简单，分辨率高，但是工作可靠性差。
选择一项：对错题目55．电容式传感器可进行非接触测量，并能在高温、辐射、强烈振动等恶劣条件下工作。
选择一项：对错题目66．电容式传感器不能用于力、压力、压差、振动、位移、加速度、液位的测量。
选择一项：对错题目77．电感传感器的基本原理不是电磁感应原理。
选择一项：对错题目88．电感式传感器可以将被测非电量转换成线圈自感系数L 或互感系数M的变化，再由测量电路转换为电压或电流的变化量输出。
选择一项：对错题目99．互感传感器本身是变压器，有一次绕组圈和二次绕组。
选择一项：对错题目1010．差动变压器结构形式较多，有变隙式、变面积式和螺线管式等，但其工作原理基本一样。
选择一项：对错题目1111．传感器通常由敏感器件、转换器件和基本转换电路三部分组成。
选择一项：对错题目1212．电容式传感器是将被测量的变化转换成电容量变化的一种传感器。
选择一项：对错题目1313．电阻应变片的绝缘电阻是指已粘贴的应变片的引线与被测试件之间的电阻值。
机电-《传感器与检测技术》课程标准
《传感器与检测技术》课程标准课属系部：机电工程学院课程代码：0701040/0701041课程负责人:李强编制日期：2014年7月山东理工职业学院《传感器与检测技术》课程标准一、课程概述（一）课程性质该课程是机电一体化技术专业核心课程，目标是让学生具备用于参数测量的各种常用传感器的基础知识和选择、应用传感器的基本技能。
它要以高等数学、电工学与电子学等课程的学习为基础，也是进一步学习电气控制与PLC技术、自动化生产线等课程的基础。
（二）课程设计理念1.坚持校企合作、工学结合，强化教学、学习、实训相融合的教育教学活动。
推行项目教学、案例教学、工作过程导向教学等教学模式。
2.加大课程建设与改革的力度，增强学生的职业能力，把工学结合作为高等职业教育人才培养模式改革的重要切入点。
3.以就业为导向，推动课程内容与职业标准相衔接。
以实践教学为主线，采取教学做一体化教学模式。
加大实习实训在教学中的比重，强化以育人为目标的实习实训考核评价。
建立合理、科学的多元化评价体系。
4.贯彻教师为主导、学生为主体的教学思想，突出学生自主学习能力的培养。
（三）课程设计思路该课程在学校专业建设委员会的指导下，着眼于培养学生职业技能，同时考虑学生职业未来发展空间，以提升学生综合能力为目标。
在通过对多家企业岗位调研分析基础上，该课程依据机电一体化技术专业人才培养方案和机电一体化技术专业岗位能力需求而设置。
课程总体设计思路是，改变纯粹以各种传感器原理性知识讲授为主的传统内容结构，而实行面向传感器的典型应用来构建综合学习情境，通过学习情境学习各种不同原理传感器的课程体系。
课程内容突出对学生职业能力的训练，以会用为主要目标。
理论知识的选取按照“必须、够用”的原则，删除了复杂的理论分析与计算，紧紧围绕应用学习情境的需要来进行，并融合了电工（机床）维修相关职业资格证书对知识、技能和态度的要求。
作为机电一体化技术专业核心课程，本课程共70学时。
(必考题)高中物理选修二第五章《传感器》测试(含答案解析)(4)
一、选择题1．(0分)[ID：129479]下列说法不正确的是（）A．霍尔元件是把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量的一种元件B．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号C．电子秤所使用的传感器是力传感器，是把形变这个力学量转化为电压这个电学量D．电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器，这种传感器作用是控制电路的通断2．(0分)[ID：129463]传感器已广泛应用于日常生活。
下列传感器能够将力学量转换为电学量的是（）A．应变片B．干簧管C．热敏电阻D．霍尔元件3．(0分)[ID：129451]下列用电器主要利用了电磁感应原理的是（）A．激光打印机B．直流电动机C．电磁炉D．电熨斗4．(0分)[ID：129440]如图所示，将一光敏电阻连入多用电表两表笔上，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，用光照射光敏电阻时表针的偏角为θ，现用手掌挡住部分光线，表针的偏角变为θ′，则可判断（）A．θ′=θB．θ′<θC．θ′>θD．不能确定θ和θ′的关系5．(0分)[ID：129434]传感器已广泛应用在生产、生活中，下列关于传感器的说法正确的是（）A ．给货车称重的地磅使用了光传感器B ．酒店大厅的自动门使用了力传感器C ．空调的控温系统使用了温度传感器D ．夜间自动打开的路灯使用了红外线传感器 6．(0分)[ID ：129431]图甲表示某压敏电阻的阻值R 随所受压力变化的情况。
把这个压敏电阻与秤台、电池、电流表组合起来（图乙），用压敏电阻作为承重的载体，把电流表的刻度改为相应的质量刻度，就得到了一个简易电子秤。
下列说法正确的是（ ）A ．A F 对应的物体质量应标在电流较大的刻度上，且物体质量与电流是线性关系B ．B F 对应的物体质量应标在电流较大的刻度上，且物体质量与电流是非线性关系C ．A F 对应的物体质量应标在电流较大的刻度上，且物体质量与电流是非线性关系D ．B F 对应的物体质量应标在电流较大的刻度上，且物体质量与电流是线性关系 7．(0分)[ID ：129428]如图所示，12R R 、为定值电阻，L 为小灯泡，3R 为光敏电阻,其阻值随光照强度的增强而减小，当光照强度增强时（ ）A ．电压表的示数减小B ．2R 中电流减小C ．小灯泡的功率减小D ．电路的路端电压增大 8．(0分)[ID ：129427]下列有关传感器的说法正确的是（ ）A ．霍尔元件属于光敏元件B ．半导体制成的光敏电阻的阻值随光照强度的增大而增大C ．金属制成的热敏电阻的阻值随温度的升高而减小D ．楼道内的照明灯仅在夜晚有声音时开启，表明照明系统电路内部既有声控传感器也有光控传感器9．(0分)[ID ：129425]如图是电熨斗的结构图，下列说法不正确的是（ ）A．双金属片上层金属的膨胀系数小于下层金属B．常温下，上下触点接触；温度过高时，双金属片发生弯曲使上下触点分离C．需要较高温度熨烫时，要调节调温旋钮，使升降螺丝下移并推动弹性铜片下移D．双金属片温度传感器的作用是控制电路的通断10．(0分)[ID：129417]机器人可以通过外部传感器来感知外部环境和外界事物，下列说法有误的是（）A．温度传感器让其感知温度变化，此传感器是热敏电阻，阻值一定随温度升高而增大B．光电传感器可以作为眼睛，此传感器若是光敏电阻，阻值一定随光亮度增加而减小C．超声波传感器可以作为耳朵，让其听到常人听不到的声音D．压力传感器可以使其有“手感”11．(0分)[ID：129476]图甲为一种家用门磁防盗报警器，由磁条和主机组成，门窗均可使用。
(完整版)传感器教案
传感技术及应用课程教案第一章传感器概述§1-1 传感器与非电量测量一、非电量与非电量测量一切物质都处在永恒不停的运动之中。
物质的运动形式很多，它们通过化学现象或物理现象表现出来。
表征物质特性或其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，如电压、电流、电阻、电容、电感等；非电量则是指除电量之外的一些参数，如压力、流量、尺寸、位移量、重量、力、速度、加速度、转速、温度、浓度、酸碱度等。
在众多的实际测量中，大多数是对非电量的测量。
在早期，非电量的测量多采用非电的测量方法，例如用尺测量长度；用秤称重量；用水银温度计测温度等等。
但随着科学技术的发展，对测量的准确度、测量速度、尤其对被测量动态变化过程的测量和远距离的检测都提出了更高的要求，原有的非电量测量方法已无法适应这一需要。
因此需要研究新的测量方法和技术。
这就是非电量的电测技术，这种技术就是用电测技术的方法去测量非电的物理量。
（或称把被测非电量转换成与非电量有一定关系的电量，再进行测量的方法）。
非电量电测技术的主要特点：1.应用了已经较为成熟和完善的电磁参数测量技术、理论和方法。
因而，非电量电测技术中的关键技术是研究如何将非电量变换成电磁量的技术——传感技术。
2.便于实现连续测量。
连续测量对于某些参数的自动测量（例如地震监测等）是十分重要的，但用非电的方法连续测量大电量却难以实现。
3.电信号容易传输（有线、无线）、转换（放大、衰减、调幅、调频、调相等）、记录、存贮和处理，便于实现遥测、巡回检测、自动测量，并能以模拟或数字方式进行显示和记录测量结果。
4.可在极宽的范围内以较快的速度对被测非电量进行准确的测量。
5. 与计算机相配合可进行传感器输出非线性的校正，误差的计算与补偿，进而使仪器智能化。
同时，也可实现某些参数的自动控制。
6.可完成用非电量方法无法完成的检测任务（如温度场测量等）。
二、非电量电测系统随着计算机技术的普及和应用，人们对传感技术的重要性有了进一步的认识，把传感器视为计算机的“五官”，推动了传感技术的发展。
【单元练】(必考题)高中物理选修2第五章【传感器】知识点(答案解析)
一、选择题1．传感器已广泛应用于日常生活。
下列传感器能够将力学量转换为电学量的是（）A．应变片B．干簧管C．热敏电阻D．霍尔元件A解析：AA．应变片是在外力的作用下产生机械形变，其电阻发生相应变化，从而将力学量转换为电学量。
A正确；B．干簧管是将磁学量转化为电学量，B错误；C．热敏电阻是将温度转化为电学量，C错误；D．霍尔元件是将磁学量转化为电学量，D错误。
故选A。
2．抗击新型冠状病毒期间，由于无法外出，某同学在家利用所学物理知识设计能显示拉力大小的电子健身器材，如图所示是原理图。
轻质弹簧右端和金属滑片P固定在一起（弹簧的电阻不计，P与R1间的摩擦不计），弹簧劲度系数为100N/cm。
定值电阻R0=5Ω，ab是一根长为5cm的均匀电阻丝，阻值R1=25Ω，电源输出电压恒为U=3V，理想电流表的量程为0～0.6A。
当拉环不受力时，滑片P位于a端。
下列关于这个电路的说法正确的是（）A．当拉环不受力时，闭合开关后电流表的读数为0AB．当拉力为400N时，电流表指针指在0.3A处C．当拉力为400N时，电流表指针指在0.5A处D ．该健身器材能测量力的范围是0～400N B解析：B当拉环不受力时，滑片P 在a 端，由欧姆定律得I =01U R R +=0.1A 故A 错误；BC ．拉力为400N 时，由F =k Δx ，则Δx =4cm对应的电阻为R aP =20Ω，R 1接入电路的电阻R Pb =5Ω，由欧姆定律得I ′=0pbU R R +=0.3A 故B 正确，C 错误；D ．在P 移动到b 点时Δx ′=5cm ，由F =k Δx ，拉力最大F =500N故D 错误。
故选B 。
3．下列说法正确的是（ ）A ．穿过闭合电路的磁通量发生变化时，这个闭合电路中就有感应电流产生B ．只要导体相对磁场运动，导体中一定会产生感应电流C ．话筒是一种能够将电信号转换为声音信号的传感器D ．热敏电阻能把热量这个热学量转换为电阻这个电学量A解析：AA ．穿过闭合电路的磁通量发生变化时，这个闭合电路中就有感应电流产生，选项A 正确；B ．只有当闭合电路的部分导体切割磁感线运动时，导体中才会产生感应电流，选项B 错误；C ．话筒是一种能够将声音信号转换为电信号的传感器，选项C 错误；D ．热敏电阻是由半导体制成的，电阻随温度的升高而减小；从而把温度这个热学量转换为电阻这个电学量；故D 错误；故选A 。
传感器技术及机械量检测
热电型红外 传感器(日本 三洋TTS1020)
a)构造图
b)基本电路
(八)离子传感器
1970年，Bergweld 提出了利用半导体器件 作为检测溶液中旳离子 活度旳传感器；这种传 感器类同于MOSFET， 只要把MOSFET旳金属 栅去掉，使SiO2暴露出 来与被测溶液接触，在 漏源电压恒定时，漏源 电流与溶液中离子种类 及浓度有关，所以称为 离子传感器(IS—FET)， 如图5—15所示。它将 离子活度转换为电信号 输出，实现了离子活度 旳测量。
Al2O3膜湿度传感器
(七)热电传感器
当某种物质旳温度发生变 化时，表面产生和温度高下相 应旳电荷现象，这种现象称为 热电效应。利用这种效应制造 热电传感器，如图5—14所示。
具有这种效应旳 材料有LiTaO8、 PbTiO8、BaTi08等 材料。内接场效应晶 体管FET是因为热电 元件感应电荷量比较 小，采用FET以实目 前高阻抗时接受，而 最终以合适旳阻抗输 出。目前使用最多旳 是红外传感器。
传感器根据输出信号旳分类表
非电量型 二值型
有接点型（微动开关、接触开关、行程开关）
无接点型（光电开关、接近开关）
传感器
电阻型（电位器、电阻应变片）
电量 模拟型 电压、电流型（热电偶）
电感、电容型（可变电容）
数字型
计数型（二值型+计数器） 代码型（旋转编码器）
传感器按输出信号分类如表传感器作为信号旳变换
电容传感器是由介质及 被介质所分开旳两个电极构 成旳，变化电极间旳距离或 者变化两 极间旳介质都可引 起电容量旳变化。电容传感 器将所测变量转换为电容变 量，如图5—6所示。
电容转换
(六)气体—电阻转换
氧化物半导体材料，如Sn02、ZnO、Fe203等，当它接触气体 时，使其表面(或体内) 电阻变化，如图5—7所示。利用这种特征
传感器和检测技术课后答案
第一章课后习题答案1．什么是传感器？它由哪几个部分组成？分别起到什么作用？解：传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的、便于应用的某种物理量的测量装置，能完成检测任务；传感器由敏感元件，转换元件，转换电路组成。
敏感元件是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的物理量；转换元件把敏感元件的输出作为它的输入，转换成电路参量；上述电路参数接入基本转换电路，便可转换成电量输出。
2．传感器技术的发展动向表现在哪几个方面？解：（1）开发新的敏感、传感材料：在发现力、热、光、磁、气体等物理量都会使半导体硅材料的性能改变，从而制成力敏、热敏、光敏、磁敏和气敏等敏感元件后，寻找发现具有新原理、新效应的敏感元件和传感元件。
（2）开发研制新型传感器及组成新型测试系统①MEMS技术要求研制微型传感器。
如用于微型侦察机的CCD传感器、用于管道爬壁机器人的力敏、视觉传感器。
②研制仿生传感器③研制海洋探测用传感器④研制成分分析用传感器⑤研制微弱信号检测传感器（3）研究新一代的智能化传感器及测试系统：如电子血压计，智能水、电、煤气、热量表。
它们的特点是传感器与微型计算机有机结合，构成智能传感器。
系统功能最大程度地用软件实现。
（4）传感器发展集成化：固体功能材料的进一步开发和集成技术的不断发展，为传感器集成化开辟了广阔的前景。
（5）多功能与多参数传感器的研究：如同时检测压力、温度和液位的传感器已逐步走向市场。
3．传感器的性能参数反映了传感器的什么关系？静态参数有哪些？各种参数代表什么意义？动态参数有那些？应如何选择？解：在生产过程和科学实验中，要对各种各样的参数进行检测和控制，就要求传感器能感受被测非电量的变化并将其不失真地变换成相应的电量，这取决于传感器的基本特性，即输出—输入特性。
衡量静态特性的重要指标是线性度、灵敏度，迟滞和重复性等。
1）传感器的线性度是指传感器的输出与输入之间数量关系的线性程度；2）传感器的灵敏度S是指传感器的输出量增量Δy与引起输出量增量Δy的输入量增量Δx 的比值；3）传感器的迟滞是指传感器在正（输入量增大）反（输入量减小）行程期间其输出-输入特性曲线不重合的现象；4）传感器的重复性是指传感器在输入量按同一方向作全量程连续多次变化时，所得特性曲线不一致的程度。
《机电液一体化基础》课程教学大纲
《机电液一体化基础》课程教学大纲课程代码：ABJD0311课程中文名称:机电液一体化基础课程英文名称：Fundamenta1sofE1ectromechanica1-hydrau1icIntegrationTechno1ogy课程性质：选修课程学分数：2课程学时数：32授课对象：机械设计及其自动化专业本课程的前导课程：机械类基础课程、控制工程，电工电子。
一、课程简介本课程是机械类本科生，尤其是机电一体化方向学生的主要专业可之一。
其目的是培养学生综合运用所学的机械和电子技术的能力，使学生对前3年的知识能够记忆不得理解，并学会灵活应用。
培养学生运用所学知识解决实际问题的能力。
本课程的教学目的就是使学习者了解机电一体化的基本知识和共性关键技术，通过专业课教学及相应实践教学环节，使学生真正了解和掌握机电一体化的重要实质及机电一体化设计的理论和方法,从而能够灵活地综合运用这些技术进行机电一-体化产品的分析、设计与开发，达到知识能力结构的机电一体化。
二、教学基本内容和要求第一章机械系统课程教学内容：1.1.机械系统建模中基本物理量的描述：1.2s机械系统中的制动与加速控制：课程的重点、难点：质量和惯量的转化、弹性系数的转化、减速齿轮传动链中基本物理量的计算。
转动惯量、力矩及其动力学关系机械系统的制动控制、机械传动中的计算。
课程教学要求：了解：建模技术的一般理论和方法，机械传动系统模型的建立。
理解：建模技术的一般理论和方法，电器控制系统模型的建立，液压、气压装置及系统模型结合先修课程进行简单的介绍。
掌握：传动系统设计中的齿轮和滚动丝杠间隙消除的基本理论和常用方法；滚动及塑料导轨的基本结构和使用方法；执行机构中的微动机构和特种执行机构。
第二章机电一体化中集成电路的作用课程教学内容：2.1、集成电路的应用基础课程的重点、难点：触发器、计数器、编码器与译码器的工作原理与应用，常用的模数转换芯片的原理与应用、多路模拟开关的原理。
《机电一体化传感器技术与机械量检测》PPT课件讲义
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图5-30调频波与调制信号幅值的关系
（2）鉴频器
调频波的解调又称为鉴频，是将频率变化的 等幅调频波，按其频率变化复现调制信号波 形的变换。振幅鉴频器是一种简单的调频解 调器，其原理图及频率——幅值变换如图所 示。
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4、信号调制与解调
在测试技术中，调制是工程测试信号在传输 过程中常用的一种调理方法，主要是为了解 决微弱缓变信号的放大以及信号的传输问题。
载波 调制信号
调幅波 调频波
图3-23 载波、调制信号及调幅、调频波
（1）、调幅与解调
调幅是将一个高频简谐信号（载波信号）与测 试信号（调制信号）相乘，使载波信号随测试 信号的变化而变化。
调幅的目的是为了便于缓变信号的放大和传送， 然后再通过解调从放大的调制波中取出有用的 信号。
传感器与检测技术项目式教程(第2版)第五章-电阻式气体和湿度传感器
项目描述
• 酒精测试仪是一款常用检测司机酒精含量的仪器。根据 被测人员的呼气检测饮酒信息，及时测试车主血液酒精 浓度，显示“醉酒驾驶”、“饮酒驾驶”、“安全驾驶 ”状态。
• 呼气酒精含量测试仪是一款轻巧、实用、安全，便于随 身携带的酒精含量检测工具，适用于交警查车、司机自 检等方面
（四）半导体气敏传感器结构
• 电阻式气体传感器按结构可将其分成烧结型、薄膜型和 厚膜型三种。其中烧结型气敏元件是目前工艺最成熟， 应用最广泛的元件
• 1．烧结型气敏元件 • 烧结型气敏元件是以多孔陶瓷SnO2为基材（料粒度在
1μm以下），添加不同物质，采用传统制陶方法，进行 烧结。 烧结时埋入测量电极和加热线，制成管芯，最后 将电极和加热丝引线焊在管座上,外加二层不锈钢网而制 成元件。 • 目前最常用的是氧化锡（SnO2）烧结型气敏元件，用 来测量还原性气体。
• 烷烃类气体灵敏度低。因此，
• 这种元件有良好的选择性
3．厚膜型气敏元件 • 将气敏材料（如SnO2、ZnO）与一定比例的硅凝胶混
制成能印刷的厚膜胶，把厚膜胶用丝网印刷到事先安装 有铂电极的氧化铝（Al2O3）基片上，在400℃～800℃ 的温度下烧结1～2小时便制成厚膜（μm级）型气敏元 件，用厚膜工艺制成的器件一致性较好，机械强度高， 适于批量生产。
• 例如，当N型半导体材料遇到离解能较小易于失去电子 的还原性气体（即可燃性气体，如一氧化碳、氢、甲烷 、有机溶剂等）后，发生还原反应，电子从气体分子向 半导体移动，半导体中的载流子浓度增加，导电性能增 强，电阻减小。当N型半导体材料遇到氧化性气体（如 氧、三氧化硫等）后就会发生氧化反应，半导体中的载 流子浓度减少，导电性能减弱，因而电阻增大。
传感器与检测技术课件全文
1.1.3传感器的分类
1．按输入量（被测量）分类 2．按工作原理（机理）分类 3、按能量的关系分类 4．按输出信号的形式分类
1.2 传感器的特性
静态特性和动态特性
输入量X和输输出Y的关系通常可用多项式表示
静态特性可以用一组性能指标来描述，如线性度、灵敏度、精确度（精 度）、重复性、迟滞、漂移、阈值和分辨率、稳定性、量程等。
(4) 分贝误差 在电子学和声学等计量中，常用对数形式来表示相对误差， 称为分贝误差，它实质上是相对误差的另一种表示方式。
2、按性质分类
(1)系统误差(systematic error) 定义：在重复性条件下，对同一被测量进行无限多次测量所得 结果的平均值与被测量的真值之差。 特征：在相同条件下，多次测量同一量值时，此此的绝对值和 符号保持不变，或者在条件改变时，按某一确定规律变化。 分类（变化规律不同）：恒定系统误差包括恒正系统误差和恒 负系统误差，可变系统误差包括线性系统误差、周期性系统误 差和复杂规律系统误差等。
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
Lmax YFS
100 %
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）。
在仪表准确度等级及其测量标称范围或量程选择方面应注意 如下原则： ①不应单纯追求测量仪表准确度越高越好，而应根据被测量 的大小，兼顾仪表的级别和标称范围或量程上限全理进行选 择。 ②选择被测量的值应大于均匀刻度测量仪表量程上限的三分 之 二 ， 即 x>(2xm/3) ， 此 时 测 量 的 最 大 相 对 误 差 不 超 过 rx=±[xm/(2xm/3)]×s%=±1.5s%，即测量误差不会超过测量 仪表等级的1.5倍。
传感器及检测技术(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。
传感器及检测技术教案全
传感器及检测技术教案全一、课程简介1.1 课程背景随着科技的不断发展，传感器及检测技术在各个领域中的应用越来越广泛。
为了使学生了解并掌握传感器的基本原理、特性及应用，提高他们在实际工程中的故障诊断和维护能力，我们开设了这门课程。
1.2 课程目标通过本课程的学习，学生应能：（1）理解传感器的基本概念、分类和性能指标；（2）掌握常见传感器的原理、结构和应用；（3）学会传感器电路的设计和故障诊断方法；（4）具备在实际工程中运用传感器及检测技术的能力。
二、教学内容2.1 传感器的基本概念2.1.1 传感器的定义2.1.2 传感器的性能指标2.1.3 传感器的分类2.2 常见传感器的原理与应用2.2.1 电阻式传感器2.2.2 电容式传感器2.2.3 电感式传感器2.2.4 霍尔传感器2.2.5 光敏传感器2.2.6 热敏传感器2.2.7 压力传感器2.2.8 流量传感器2.3 传感器电路的设计2.3.1 传感器信号的处理方法2.3.2 传感器信号的处理电路2.3.3 传感器与微处理器的接口设计2.4 传感器的故障诊断与维护2.4.1 传感器故障的类型及原因2.4.2 传感器故障诊断方法2.4.3 传感器的维护与保养三、教学方法3.1 理论教学采用讲授、讨论、案例分析等教学方式，让学生掌握传感器的基本原理、特性及应用。
3.2 实验教学通过实验操作，使学生熟悉传感器的使用方法，提高他们在实际工程中的动手能力。
3.3 实践教学组织学生参加实习或实训，使他们能够在实际工作中运用所学知识，提高解决实际问题的能力。
四、课程考核4.1 考核方式课程考核分为期末考试和实验报告两部分，其中期末考试占总成绩的70%，实验报告占总成绩的30%。
4.2 期末考试期末考试采用闭卷形式，主要测试学生对传感器及检测技术的理论知识和应用能力的掌握程度。
4.3 实验报告实验报告要求学生对实验过程、实验数据和实验结果进行详细记录和分析，检验他们动手操作和解决问题的能力。
传感器与检测技术智慧树知到答案2024年山东科技大学
传感器与检测技术山东科技大学智慧树知到答案2024年第一章测试1.通常意义上的传感器包含了敏感元件和（）两个组成部分。
（）A:保护电路B:转换元件C:数据采集电路D:滤波电路答案:B2.传感器的主要功能是( )。
A:检测和转换B:调制和解调C:传输和显示D:滤波和放大答案:A3.下列属于传感器的分类方法的是：（）A:按输入量分类B:按能量变换关系分C:按输出量分类D:按工作原理分类答案:ABCD4.传感器的共性就是利用物理定律和物质的物理、化学或生物特性，将非电量（如位移、速度、加速度、力等）转换成电量（电压、电流、电容、电阻等）。
（）A:错 B:对答案:B5.传感技术的作用主要体现在：( )A:传感技术是产品检验和质量控制的重要手段。
B:传感技术及装置是自动化系统不可缺少的组成部分。
C:传感技术在系统安全经济运行监测中得到广泛应用。
D:传感技术的完善和发展推动着现代科学技术的进步。
答案:ABCD第二章测试1.衡量传感器静态特性的指标不包括（）。
A:灵敏度B:线性度C:超调量D:迟滞答案:C2.一阶传感器输出达到稳态值的90%所需的时间是（）。
A:延迟时间B:峰值时间C:上升时间D:调节时间答案:C3.属于传感器动态特性指标的是（）A:灵敏度B:分辨率C:迟滞D:固有频率答案:D4.系统灵敏度越高，就越容易受到外界干扰的影响，系统的稳定性就越好。
（）A:错 B:对答案:A5.一个高精度的传感器必须有良好的静态特性和动态特性，才能完成信号无失真的转换。
（）A:对 B:错答案:A第三章测试1.当试件（弹性材料）与电阻丝材料的线膨胀系数相同时：环境温度变化不会产生附加变形。
（）A:错 B:对答案:B2.关于关于电阻丝灵敏度系数说法错误的是（）A:不管任何材料应变片灵敏度系数均为B:金属材料应变片受力后材料的几何尺寸的变化1+2μ。
C:在金属丝拉伸极限内，电阻的相对变化与应变成正比，即K为常数。
D:半导体材料应变片受力后材料的电阻率发生的变化（∆ρ/ρ）/ε。
传感器技术及机械量检测
测量电路
当位移量X变化一个栅距时，其输出信号变化一个 周期，整形后变化为一个周期的脉冲输出，则位 移量为：X＝NW
整理课件
径向光栅进行角度测量
当标尺光栅相对于指示光栅转 动时，条纹即沿径向移动， 测出条纹移动数目，即可得到 标尺光栅相对指示光栅转动的 角度。
整理课件
4、光电编码器
脉冲编码器又称码盘，是一种回转式数字测量元件，通常装在 被检测轴上，随被测轴一起转动，可将被测轴的角位移转换为 增量脉冲形式或绝对式的代码形式。
光电效应分为内光电效应和外光电效应。 当物体在光的作用下所释放的电子没有 逸出物体表面，而只在物体的内部运动 并使物体的电学特性发生变化的现象叫 做内光电效应，内光电效应多产生于半 导体材料内。
整理课件
内光电效应器件
(1). 光敏电阻
光敏电阻又称光导管，是一种均质半导体光 电元件。它具有灵敏度高、光谱响应范围宽、 体积小、重量轻、机械强度高、耐冲击、耐 振动、抗过载能力强和寿命长等特点
2
被称为暗电流。
1
UV
0
50 100
光敏电阻的伏安特性
2021/8/5
整理课件
18
(2)．光敏晶体管
光敏晶体管包括光敏二极管、光敏三极 管，它们的工作原理是基于内光电效应。 光敏三极管的灵敏度比光敏二极管高， 但频率特性较差，目前广泛应用于光纤 通信、红外线遥控器、光电耦合器、控 制伺服电机转速的检测、光电读出装置 等场合。
整理课件
光电开关外形
整理课件
遮断型光电开关示意图
遮断报警
整理课件
遮断式光电开关原理
Re光ce发ive射r 器
遮断式光电开关 光接收器 由 相 互 分 离 且 相 对 安
传感器与检测技术教案
课时授课计划科目传感器与检测技术授课时数共页授课日期审阅授课班级出勤情况年月日课题：绪论授课目的：通过本节课的学习使学生了解传感器概念，组成，分类以及今后的发展趋势授课重点：传感器的概念和组成授课难点：对传感器概念的理解教学类型：讲授教具与挂图：复习提问：引入新课：如果将人的大脑比作CPU，那么感觉器官便是敏感元件，大脑是转换元件，那么四肢根据大脑转换的信息去处理事件，就是一个完整的传感器的模型了。
今天我们来学习一个新的设备传感器。
讲授新课（附后）：本课小结：通过本节课的学习，学生初步了解传感器的一般概念和组成。
作业布置：改进措施：绪论[一] 组织教学1、师生问好；2、清点人数，做好考勤记录；[二] 复习提问[三] 引入新课如果将人的大脑比作CPU，那么感觉器官便是敏感元件，大脑是转换元件，那么四肢根据大脑转换的信息去处理事件，就是一个完整的传感器的模型了。
今天我们来学习一个新的设备传感器。
[四]讲授新课传感器的概念传感器：把特定的被测信息（包括物理量、化学量、生物量等）按一定规律转换成某种可用信号输出的器件或装置。
这里“可用信号”是指便于处理、传输的信号。
当今电信号最易于处理和便于传输，因此，可以把传感器狭义地定义为：传感器（狭义定义）：能将外界非电信号转换成电信号输出的器件。
当人类进入光子时代，光信息成为更便于快速、高效地处理与传输的可用信号时，传感器的概念也可以变为：能把外界信息转换成光信号输出的器件。
１、 传感器技术：是涉及传感（检测）原理、传感器设计、传感器开发和应用 的综合技术。
传感技术的含义则更为广泛，它是传感器技术、敏感功能材料科学、细微加工技术等多学科技术相互交叉渗透而形成的一门新技术学科——传感器工程学。
２、 传感（检测）原理：是指传感器工作所依据的物理、化学和生物效应，并受相应的定律和法则所支配。
如：物理基础的基本定律包括：守恒定律（能量、动量、电荷等），场的定律（包括动力场运动定律、电磁场的感应定律等，其作用与物体在空间的位置及分布有关。
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光栅检测装置基本结构示意图
光栅检测装置的结构
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
光栅结构组成原理图
光栅尺的外形图
光栅工作原理（莫尔条纹形成原理）
莫尔条纹节距 Βιβλιοθήκη 与光栅节B距 W和倾角θ之间的关系：
由于θ很小，因此：
w/ 2 sin( / 2)
1-指示光栅 2-主光栅 3-光电元件
4-线路板
5-底座 6-小车 7-拨叉
光栅尺的正确使用与维护
光栅尺的正确维护
(1)保证读数头与尺体的间隙不被破坏; (2)尽量避免尺体受到振动与冲击;
2 ~3 100 % k Y F S
_ n (yi y)2 i 1 n 1
_ yi为测量值 n为测量次数 y为测量值的算术平均值
思考题：
如何正确认识传感器的线性度与灵敏度，分 辨率与精确度，重复性与精确度之间的关系？
第二节 常见机械位移传感器
主要介绍光栅位移传感器和激光位移传感器 光栅分类
长光栅：线位移 按检测位移性质 圆光栅：角位移 透射光栅 按光源照射方法 反射光栅 按照制造 光栅材料 金属光栅 玻璃光栅
透射光栅
优点：1）光源垂直入射，信号幅值比较大，信噪比好，光电转
换器（光栅读数头）的结构简单；2）光栅每毫米的线纹数多， 减轻了电子线路的负担 。 缺点：玻璃易破裂，热胀系数与机床金属部件不一致，影响测 量精度。 透射光栅尺的长度一般都在1～2m，常见的线纹密度为每毫米4、 10、25、50、100、200、250线。
第5章 传感器技术与机械量检测
5.1 传感器概述
传感器的组成和分类、传感器的性能指标与选用。
5.2 常见机械位移传感器
光栅位移传感器（光栅尺、编码器、激光位移传感器）
5.3 传感器信号处理与系统抗干扰技术
软件（数字滤波）与硬件抗干扰技术
第一节 传感器概述
一、传感器及其组成
传感器(Transducer或sensor)是将各种非电量(包括
三、机电一体化系统对检测传感器的基本要求
精度、灵敏度和分辨率高； 线性、稳定性和重复性好；
抗干扰能力强，静、动态特性好。 体积小、质量轻、价格低，安装、维护方便
等
四、传感器性能指标
传感器的性能是指输入、输出间的特性，包括静态
特性和动态特性。
1、静态特性：
静态特性表示传感器在被测输入量各个值处于 稳定状态时的输入-输出关系。主要包括： 线性度、灵敏度、精确度、分辨率、重复性等。
w /2 w /2 w B s in( /2 ) /2
光栅横向移动一个节距w，莫尔条纹沿刻线上下移动一个节距 B
莫尔条纹的特点
• • •
放大作用，使栅距的节距误差平均化； 莫尔条纹的移动与栅距成正比； 根据莫尔条纹的移动方向可以辨别光栅 的移动方向
光栅信号处理
光栅尺输出的信号有两种：一种是正弦波信号；一
（4）精确度（精度）
所测值与真值的符合程度，它说明测量结果偏离真值 大小的程度。
（5）重复性 重复性是指在同一工作条件下，输入量按同一方向 在全测量范围内连续变动多次所得特性曲线的不一 致性，反映传感器的稳定性。
在数值上用各测量值正、反行程标准偏差最大值的 两倍或三倍与满量程的百分比表示，即：
物理量、化学量、生物量等)按一定规律转换成便于
处理和传输的另一种物理量(一般为电量)的装置。
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。
传感器的组成
传感器一般由敏感元件、转换元件
和测量电路三部分组成。
测 量 电 路 电 量 被 测 量 号 调 节 转 换 电 路 敏 感 元 件 转 换 元 件 信 输 入 量 输 出 量
2、动态特性：
动态特性是指传感器测量动态信号时，输出对 输入的响应特性。传感器动态特性的性能指标可以 通过时域、频域以及试验分析的方法确定。
（1）线性度：
表征传感器输入－输出
校准曲线与拟合直线之 间的吻合程度的指标。
校准曲线与拟合直线间
Y Ymax
校准曲线
拟合直线
最大偏差与满量程输出 值的百分比称为线性度。
代码型：编码器、光栅尺等
常见的机械位移传感器
小位移(量程小于1毫米）: 电感、电容、光电
按测量 范围分
常见 的机 械位 移传 感器
按测量 形式分
大位移（量程大于10毫米）： 光栅、、磁栅、球栅、感应同步器、激光等
接触式：电感式、电阻式、磁栅 适合：较低频率测量
非接触式：电容式、激光等 适合：较高频率测量
反射光栅
优点：光栅和机床金属部件的线膨胀系数一致，可用钢带做成
长达数米的长光栅。安装面积小，调整方便，适应于大位移测 量场所。 缺点：为了使反射后的莫尔条纹反差较大，每毫米内线纹不宜 过多，常用线纹数为4、10、25、40、50、100。
一、光栅尺
指示光栅
光电池
驱动 线路
光源 透镜 光栅尺
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码或格雷码
光栅信号的辨向电路：利用两路在相位上相差 90度
的方波信号实现。（思考：辨向电路如何设计？）
光栅尺的安装调整
要求：尺体的安装基面、读数头的安装基面分别和机
体、移动部件相联接；保证二者在测量行程内平行度 一般小于0.05mm—0.1mm
max
YFS
(X0,Y0)
L max 1 00 % Y F S
O
Xmax
X
（2）灵敏度
灵敏度是传感器输出量增量与被测输入量增量之比。
线性传感器的灵敏度就是拟合曲线的斜率，为一常数， 即：
K y / x
（3）分辨率
一个最小输出单位（如一个数字量/脉冲）所对应的 输入量。反映了传感器能够分辨出的最小输入变化。
电源
二、常见传感器分类
有接点：微动动开关、接触开关、行程开关 二值型
按照 传感 器输 模拟型 出信 号形 式分
数字型
无接点型：光电开关、接近开关（电感、电磁、电容）
电阻型： 电位器、电阻应变片、热电阻 电压、电流型： 如热电偶、感应同步器、磁栅等 电感、电容型： 如电感位移、电容位移传感器等
计数型：二值型+计数器