传感器与检测技术课件3篇
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传感器与检测技术第一章(共41张PPT)
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 基于ARM9核的嵌入式控制器
转换速度 单位次/秒； 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
量信。噪比高，抗干扰性数能要据好。 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， 状态量 颜色、透明度、磨损量、裂纹、缺陷、泄漏、表面质量等。
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。
基于ARM9核的嵌入式控制器
1 传感器与检测技术的地位与作用
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
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
➢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
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
键盘
触摸屏
1.2 检测系统的组成
传感器与检测技术(完整)ppt课件
2）UH=KHIB：采用恒流源供电, 可以使霍尔电势稳 定（减小由于输入电阻R随温度t变化而引起的激励 电流I变化所带来的影响。）
.
电子与信息工程学院控制科学与工程系
3）热敏电阻补偿
➢霍尔元件一般具有正温度系数，即输出随温度升高而下降， 若能使控制电流随温度升高而上升。
➢输入回路串热敏电阻（当温度上升时其阻值下降，使 控制电流上升。） ➢输出回路补偿负载上得到的霍尔电势随温度上升而下 降被热敏电阻阻值减小所补偿。 ➢在使用时，热敏电阻或电阻丝最好和霍尔元件封在一起或 靠近，使它们温度变化一致。
f=npN =n⇒ pn= tN /pt
线性霍尔
n 60 f 22
NS
磁铁
.
电子与信息工程学院控制科学与工程系
霍尔转速表原理
当齿对准霍尔元件时，磁力线集中穿 过霍尔元件，可产生较大的霍尔电动势， 放大、整形后输出高电平；反之，当齿轮 的空挡对准霍尔元件时，输出为低电平。
.
电子与信息工程学院控制科学与工程系
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电子与信息工程学院控制科学与工程系
（2）不等位电势补偿
当霍尔元件B=0，I≠0，UH=U0≠0。 这时测得的空载霍尔电势称不等位电势。 产生这一现象的原因有:
① 霍尔电极安装位置不对称或不在同一等电位面上； ② 半导体材料不均匀造成了电阻率不均匀或是几何尺寸不 均匀；
两电极电不在同一等电位面上
同济大学电子与信息工程学院控制科学与工程系
传感器与检测技术
主讲教师：苏永清
.
1
电子与信息工程学院控制科学与工程系
物理现象观察
霍尔效应
.
电子与信息工程学院控制科学与工程系
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电子与信息工程学院控制科学与工程系
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电子与信息工程学院控制科学与工程系
3）热敏电阻补偿
➢霍尔元件一般具有正温度系数，即输出随温度升高而下降， 若能使控制电流随温度升高而上升。
➢输入回路串热敏电阻（当温度上升时其阻值下降，使 控制电流上升。） ➢输出回路补偿负载上得到的霍尔电势随温度上升而下 降被热敏电阻阻值减小所补偿。 ➢在使用时，热敏电阻或电阻丝最好和霍尔元件封在一起或 靠近，使它们温度变化一致。
f=npN =n⇒ pn= tN /pt
线性霍尔
n 60 f 22
NS
磁铁
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霍尔转速表原理
当齿对准霍尔元件时，磁力线集中穿 过霍尔元件，可产生较大的霍尔电动势， 放大、整形后输出高电平；反之，当齿轮 的空挡对准霍尔元件时，输出为低电平。
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（2）不等位电势补偿
当霍尔元件B=0，I≠0，UH=U0≠0。 这时测得的空载霍尔电势称不等位电势。 产生这一现象的原因有:
① 霍尔电极安装位置不对称或不在同一等电位面上； ② 半导体材料不均匀造成了电阻率不均匀或是几何尺寸不 均匀；
两电极电不在同一等电位面上
同济大学电子与信息工程学院控制科学与工程系
传感器与检测技术
主讲教师：苏永清
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1
电子与信息工程学院控制科学与工程系
物理现象观察
霍尔效应
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电子与信息工程学院控制科学与工程系
传感器与检测技术课件ppt课件
传感器与检测技术
第一篇 基础知识引论
1 绪论
1.1 检测仪表控制系统 1.2 基本概念 1.3 检测仪表技术发展趋势
检测技术
检测≠测量 检测技术是实验科学的一部分，主要研究各
种物理量的测量原理和测量信号分析处理方法。
智能楼宇控制
图示为某公司楼宇自动化 系统。该系统分为：安全 监测、照明控制、空调控 制、水/废水管理等。
滞环效应分析
同一输入，对应多个输出值，出现误差。
1.2.6 滞环、死区和回差
死区： – 死区效应，例如传动机构 的摩擦和间隙。 – 实际上升曲线和实际 下降曲线不重合。 – 仪表输入小到一定范围后不 足以引起输出的任何变化。
死区效应分析
1.2.6 滞环、死区和回差
综合效应： – 既有储能效应，也具有 死区效应。 – 各种情况下，实际上升曲 线和实际下降曲线间的差 值称为回差或变差。
误差函数的有关符号：
– 1）y f x
：误差x发生的概率密度
– 2）p x f x dx ：误差为x的概率，称为概率元
– 3）p a x b b f x dx ：误差在a与b之间的概率 a
– 4）p x f x dx 1 ： 检测值存在或检测误差存在的概率为1
(a) 线性传感器
(b) 非线性传感器
作图法求灵敏度过程
y
Δy
切点
传感器 特性曲线
x1
0
K y
Δx
x
xmax x
两者关系
灵敏度高的仪表一定分辨率高（充分条件） 分辨率高的仪表不一定灵敏度高（非必要条件）
原因：分辨率高的仪表，如量程也很小，则灵 敏度也不高。
灵敏度具有可传递性，首尾串联的多仪表系统 总灵敏度是各仪表灵敏度的乘积。
第一篇 基础知识引论
1 绪论
1.1 检测仪表控制系统 1.2 基本概念 1.3 检测仪表技术发展趋势
检测技术
检测≠测量 检测技术是实验科学的一部分，主要研究各
种物理量的测量原理和测量信号分析处理方法。
智能楼宇控制
图示为某公司楼宇自动化 系统。该系统分为：安全 监测、照明控制、空调控 制、水/废水管理等。
滞环效应分析
同一输入，对应多个输出值，出现误差。
1.2.6 滞环、死区和回差
死区： – 死区效应，例如传动机构 的摩擦和间隙。 – 实际上升曲线和实际 下降曲线不重合。 – 仪表输入小到一定范围后不 足以引起输出的任何变化。
死区效应分析
1.2.6 滞环、死区和回差
综合效应： – 既有储能效应，也具有 死区效应。 – 各种情况下，实际上升曲 线和实际下降曲线间的差 值称为回差或变差。
误差函数的有关符号：
– 1）y f x
：误差x发生的概率密度
– 2）p x f x dx ：误差为x的概率，称为概率元
– 3）p a x b b f x dx ：误差在a与b之间的概率 a
– 4）p x f x dx 1 ： 检测值存在或检测误差存在的概率为1
(a) 线性传感器
(b) 非线性传感器
作图法求灵敏度过程
y
Δy
切点
传感器 特性曲线
x1
0
K y
Δx
x
xmax x
两者关系
灵敏度高的仪表一定分辨率高（充分条件） 分辨率高的仪表不一定灵敏度高（非必要条件）
原因：分辨率高的仪表，如量程也很小，则灵 敏度也不高。
灵敏度具有可传递性，首尾串联的多仪表系统 总灵敏度是各仪表灵敏度的乘积。
传感器与检测技术-ppt课件第十章[1]
![传感器与检测技术-ppt课件第十章[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/539fbbbf534de518964bcf84b9d528ea81c72ff2.png)
执行机构C
转速传感器N
轴N
执行机构N
2024/9/29
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10.3.4 传感器在伺服控制系统中的应用概述
伺服控制系统原理示意图
传感器
控制命令 控制器
驱动器
执行电动机
输出量 控制对象
传感器
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10.3.4 传感器在伺服控制系统中的应用概述
1. 开环控制数控机床
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第10章 传感器在工业中的应用
2024/9/29
1
引言
传感器作为获取信息的敏感元件，在现代信息社 会中扮演着越来越重要的作用。如果把一台工业 设备比拟做一个人的话，那么毫不夸张地说，传 感器就应该是他的眼睛。信息的采集通过传感器 来完成，传感器的正确使用与否直接关系到工业 设备能否正常运行。传感器的精度、稳定性直接 关系到系统的性能好坏。由此可见，作为现代信 息技术的三大基础之一的传感器技术，与通信技 术和计算机技术一样在信息社会中扮演者无可替 代的作用。
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11
10.3 传感器在工业中的应用概述
随着电子计算机、生产自动化、航空、 遥测、遥感等科学技术的发展，对传感 器的需求量与日俱增，其应用领域已渗 入到社会的各个领域，并起着巨大的作 用。下面仅将传感器在一些主要领域中 的应用作以简介。
2024/9/29
12
10.3.1 传感器在航天工业中的应用概述
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10.1 传感器测试系统简介
3. 测试软件的编写
便于测试数据的分析和显示，需要编
写专门的软件读取测试系统采集的数据， 并加以显示。测试软件中还可以加入信号 处理模块，以便数据的分析和处理。
传感器与检测技术ppt课件第一章
2024/2/29
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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
2024/2/29
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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。
2024/2/29
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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。
传感器与检测技术ppt课件
控制系统的自动化水平高低。
传感器的选用主要取决于建模参数和被测 量、测量精度和灵敏度要求以及测量系统的 成本等因素。
(4) 传感器的品质参数 灵敏度 分辨率 准确度 精密度
重复性
线性度
灵敏度
灵敏度反映传感器对被测量变化的 响应能力。
O S I
输出变化量
输入变化量
分辨率
如果已知总体精度上限，要计算各部件的 误差，则假定各部件误差对总精度的影响 是均等的。
f N xi xi n
N xi f n xi
[实例]已知角速度与作用力的关系式 试求转速的不确定性。 [解]
F 5 0 0 3 1 6 . 2 3 m r 0 . 20 . 0 2 5
霍尔传感器的应用—— 测量焊接电流
在标准的园环铁芯开一 小缺口，将霍尔元件放在 缺口处，被测电流的导线 穿过铁心时就产生磁场B， 则霍尔传感器有输出。当 测出的小于 规定的焊接电流时，可 控硅的导通角增大，焊接 电流变大，测出的电压大 于规定的焊接电流时，可 控硅的导通角减，焊接电 流变小，控制焊接回路的 电流。
性；
没有机械电位器特有的滑片，彻底解决了滑 片接触不良的问题；体积小，节省空间，易于装 配；寿命长，可靠性高。
数字电位器与机械式电位器的区别
类 特 型 性 机 无 械 源 式 数 有 字 源 式 电阻变 调节 位置 自动 化规律 方法 记忆 复位 连续 变化 阶梯 变化 手动 有 没有 使用 体 寿命 积 短 大
为减小零点残余电压的影响，一般要用电路进行补偿, 电路补偿的方法较多,可采用以下方法。
• 串联电阻：消除两次级绕组基波分量幅值上的差异；
• 并联电阻电容：消除基波分量相差，减小谐波分量；
传感器与检测技术课件第4章
Байду номын сангаас
检测技术的发展历程
1
机械时代的检测技术
2
工业革命后，机械检测技术得到了广泛应
用，如测量仪器和机械传感器。
3
古代的检测技术
古代人们使用简单的工具和观察来进行检 测，如肉眼观察、试验等。
电子时代的检测技术
随着电子技术的发展，出现了各种电子式 传感器和检测仪器。
检测技术的分类及特点
分类
• 机械检测 • 电子检测 • 光学检测 • 化学检测
传感器在工业和科学中 的应用
传感器在自动化、医疗、环境 监测等领域起着重要作用。
传感器的作用与重要性
1 实时监测和控制
传感器可以提供实时的物理量和化学量数据，用于监测和控制各种系统和过程。
2 提高生产效率
传感器的使用可以使生产系统更加智能化，提高生产效率并减少人力成本。
3 保障安全性
传感器可以用于监测危险物质、火灾、气候等情况，及时采取相应措施保障人员和设备 的安全。
传感器与检测技术课件第 4章
通过本章，我们将深入了解传感器和检测技术的定义、分类以及各种传感器 的原理和应用，以及环境检测技术的发展趋势。
传感器的定义及分类
传感器是什么？
传感器是一种能够感知、检测 和转换物理量或化学量的装置。
传感器的分类
传感器按照物理原理、检测目 标和应用领域的不同可以进行 各种分类。
应用领域
广泛应用于生物医学、食品安全和 环境监测等领域。
实际应用示例
如血糖监测、细菌检测等。
环境检测技术的发展趋势
1 智能化与自动化
2 无线化与传感网络
3 多元化与综合化
环境检测技术将更加智能化 和自动化，提升数据采集和 分析的效率。
检测技术的发展历程
1
机械时代的检测技术
2
工业革命后，机械检测技术得到了广泛应
用，如测量仪器和机械传感器。
3
古代的检测技术
古代人们使用简单的工具和观察来进行检 测，如肉眼观察、试验等。
电子时代的检测技术
随着电子技术的发展，出现了各种电子式 传感器和检测仪器。
检测技术的分类及特点
分类
• 机械检测 • 电子检测 • 光学检测 • 化学检测
传感器在工业和科学中 的应用
传感器在自动化、医疗、环境 监测等领域起着重要作用。
传感器的作用与重要性
1 实时监测和控制
传感器可以提供实时的物理量和化学量数据，用于监测和控制各种系统和过程。
2 提高生产效率
传感器的使用可以使生产系统更加智能化，提高生产效率并减少人力成本。
3 保障安全性
传感器可以用于监测危险物质、火灾、气候等情况，及时采取相应措施保障人员和设备 的安全。
传感器与检测技术课件第 4章
通过本章，我们将深入了解传感器和检测技术的定义、分类以及各种传感器 的原理和应用，以及环境检测技术的发展趋势。
传感器的定义及分类
传感器是什么？
传感器是一种能够感知、检测 和转换物理量或化学量的装置。
传感器的分类
传感器按照物理原理、检测目 标和应用领域的不同可以进行 各种分类。
应用领域
广泛应用于生物医学、食品安全和 环境监测等领域。
实际应用示例
如血糖监测、细菌检测等。
环境检测技术的发展趋势
1 智能化与自动化
2 无线化与传感网络
3 多元化与综合化
环境检测技术将更加智能化 和自动化，提升数据采集和 分析的效率。
传感器与检测技术课件
2
工业自动化
传感器实现自动化生产线和机器人的精准控制。
3
健康监测
传感器帮助监测心率、血压和步数，促进个人健康。
检测技术的发展趋势
1 微纳传感技术
越来越小型化，可实现更 高灵敏度和更低功耗的传 感器。
2 无线传感技术
通过无线通信技术，传感 器可以实现远程监测和数 据传输。
3 多模态传感技术
结合多个传感器的数据， 实现更全面和准确的检测 和监测。
应用案例
1
智能家居
传感器可以自动调节室内温度、灯光亮度和安防系统。
加速度传感器
测量物体的加速度和振动，用于运动控制和结 构健康监测。
传感器应用领域
工业领域
传感器在工厂自动化和生产过程控制中发挥关键作 用。
医疗领域
传感器用于监测患者的生命体征和医疗设备的运行 状态。
环境监测领域
传感器帮助监测大气污染、水质和噪音水平等环境 指标。
智能家居领域
传感器用于实现智能灯光、温度控制和安全监测等 功能。
传感器与检测技术课件
欢迎来到传感器与检测技术课件！通过本课程，您将了解传感器的定义和作 用，以及检测技术的概述。我们还将探讨传感器与检测技术之间的关系气体的压力变化，广泛应用于工业 和汽车领域。
光电传感器
检测光线，广泛应用于自动化和安全系统中。
温度传感器
测量温度变化，广泛用于气象、医疗和电子设 备等领域。
传感器与检测技术课件第一章
可见，传感器技术在发展经济、推动社会进步等方面起着重 要作用。
传感器的需求量
需要量
111 110 103 81
55
59
61
47
36
27
78 34
31 31
111 76
70
47
93 61 26 21 24
20 14
信 电 科 设 交 输 机 机 家 照 汽 飞 船 气 海 环 医 防 光 热 机 土 农 货食
第二节 机电一体化系统常用传感器 二、传感器的特性及主要性能指标
1. 传感器的静态特性
外界干扰
温度 湿度 压力 冲击 振动 电场 磁场
输入x
传
感
器
摩擦 间隙 松动 迟滞 蠕变 变形 老化
输出y=f(x)
误差因素
第二节 机电一体化系统常用传感器
二、传感器的特性及主要性能指标
1. 传感器的动态特性
其输出对随时间变化的输入量的响应特性。 当被测量随时间变化，是时间的函数时，则传感器的输出量也是时间的函数，其间的关系要用动特 性来表示。 除了具有理想的比例特性外，输出信号将不会与输入信号具有相同的时间函数， 这种输出与输入间的差异就是所谓的动态误差。
动态测温问题实例 把一支温度计从温度为t0℃环境中迅速插入一个温度为t℃的恒温水槽中（插入时间忽略不计），这时温度 计温度从t0℃突然上升到t，而温度计反映出来的温度从t0℃变化到t℃需要经历一段时间，即有一段过渡 过程。
温度计反映出来的温度与介质温度的差值就称为动 态误差。
动态测温问题实例
造成温度计输出波形失真和产生动态误差的原因，是温度计有热惯性（由传感器的比热容和质量大小决 定）和传热热阻，使得在动态测温时传感器输出总是滞后于被测介质的温度变化。这种热惯性是温度计 固有的，决定了温度计测量快速温度变化时会产生动态误差。 动态特性除了与传感器的固有因素有关之外，还与传感器输入量的变化形式有关。也就是说，我们在研 究传感器动特性时，通常是根据不同输入变化规律来考察传感器的响应的。
传感器的需求量
需要量
111 110 103 81
55
59
61
47
36
27
78 34
31 31
111 76
70
47
93 61 26 21 24
20 14
信 电 科 设 交 输 机 机 家 照 汽 飞 船 气 海 环 医 防 光 热 机 土 农 货食
第二节 机电一体化系统常用传感器 二、传感器的特性及主要性能指标
1. 传感器的静态特性
外界干扰
温度 湿度 压力 冲击 振动 电场 磁场
输入x
传
感
器
摩擦 间隙 松动 迟滞 蠕变 变形 老化
输出y=f(x)
误差因素
第二节 机电一体化系统常用传感器
二、传感器的特性及主要性能指标
1. 传感器的动态特性
其输出对随时间变化的输入量的响应特性。 当被测量随时间变化，是时间的函数时，则传感器的输出量也是时间的函数，其间的关系要用动特 性来表示。 除了具有理想的比例特性外，输出信号将不会与输入信号具有相同的时间函数， 这种输出与输入间的差异就是所谓的动态误差。
动态测温问题实例 把一支温度计从温度为t0℃环境中迅速插入一个温度为t℃的恒温水槽中（插入时间忽略不计），这时温度 计温度从t0℃突然上升到t，而温度计反映出来的温度从t0℃变化到t℃需要经历一段时间，即有一段过渡 过程。
温度计反映出来的温度与介质温度的差值就称为动 态误差。
动态测温问题实例
造成温度计输出波形失真和产生动态误差的原因，是温度计有热惯性（由传感器的比热容和质量大小决 定）和传热热阻，使得在动态测温时传感器输出总是滞后于被测介质的温度变化。这种热惯性是温度计 固有的，决定了温度计测量快速温度变化时会产生动态误差。 动态特性除了与传感器的固有因素有关之外，还与传感器输入量的变化形式有关。也就是说，我们在研 究传感器动特性时，通常是根据不同输入变化规律来考察传感器的响应的。
传感器与检测技术PPT
作 用：现代工程装备中， 检测环节的成本约占 50~70%
12
一、检测技术的作用和地位
检测技术在汽车中的应用日新月异
汽车传感器：汽车电子控制系统的信息源，关键部件，核心技术内容 普通轿车：约安装几十到近百只传感器， 豪华轿车：传感器数量可多达二百余只。
发动机：向发动机的电子控制单元（ECU）提供发动机的工作状况信息， 对发动机工作状况进行精确控制 温度、压力、位置、转速、流量、气体浓度和爆震传感器等
1、直接测量与间接测量 （3）研制海洋探测用传感器
五、现代检测技术发展趋势
通常把这个误差称为单次测量的极限误差δlimx,即
• 直接测量：直接将被测量与标准量进行比较 5—油杯 6—被标传感器
从加热炉出来的钢坯最后到卷取机之前的整个轧制线上，如加热炉出口、粗轧机的入口和出口、精轧机的入口和出口以及在卷取机之
8
一、检测的地位和作用
工业生产倍增器
检测技术是带动国民经济增长的一个 关键领域 在美国：检测技术占4%，拉动经济增长66%
9
一、检测的地位和作用
检测技术在工业生产领域的应用
在线检测：零件尺寸、产品缺陷、装配定位….
10
11
一、检测技术的作用和地位
检测技术在工业生产领域的应用
离线检测：零件参数、 尺寸与形位公差、 品质参数
神州飞船：
185台（套）仪器装置 检测参数---加速度、温度、压力、 振动、流量、应变、 声学、
21
一、检测技术的作用和地位
直接测量 （绝对测量、相对测量）
利用测量仪表的指针相对于刻度的偏差位移直接表示测量的数值
“物化法官” 制成力敏、热敏、光敏、磁敏气敏等敏感元件。
标定仪器设备精度等级的确定
12
一、检测技术的作用和地位
检测技术在汽车中的应用日新月异
汽车传感器：汽车电子控制系统的信息源，关键部件，核心技术内容 普通轿车：约安装几十到近百只传感器， 豪华轿车：传感器数量可多达二百余只。
发动机：向发动机的电子控制单元（ECU）提供发动机的工作状况信息， 对发动机工作状况进行精确控制 温度、压力、位置、转速、流量、气体浓度和爆震传感器等
1、直接测量与间接测量 （3）研制海洋探测用传感器
五、现代检测技术发展趋势
通常把这个误差称为单次测量的极限误差δlimx,即
• 直接测量：直接将被测量与标准量进行比较 5—油杯 6—被标传感器
从加热炉出来的钢坯最后到卷取机之前的整个轧制线上，如加热炉出口、粗轧机的入口和出口、精轧机的入口和出口以及在卷取机之
8
一、检测的地位和作用
工业生产倍增器
检测技术是带动国民经济增长的一个 关键领域 在美国：检测技术占4%，拉动经济增长66%
9
一、检测的地位和作用
检测技术在工业生产领域的应用
在线检测：零件尺寸、产品缺陷、装配定位….
10
11
一、检测技术的作用和地位
检测技术在工业生产领域的应用
离线检测：零件参数、 尺寸与形位公差、 品质参数
神州飞船：
185台（套）仪器装置 检测参数---加速度、温度、压力、 振动、流量、应变、 声学、
21
一、检测技术的作用和地位
直接测量 （绝对测量、相对测量）
利用测量仪表的指针相对于刻度的偏差位移直接表示测量的数值
“物化法官” 制成力敏、热敏、光敏、磁敏气敏等敏感元件。
标定仪器设备精度等级的确定
第一章传感器原理与检测技术ppt课件
为了更好地掌握传感器, 需要对测量的基本概念 测量系统的特性, 测量误差及数据处理等方面的 理论及工程方法进行学习和研究, 只有了解和掌 握了这些基本理论, 才能更有效地完成检测任务
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
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
传感器与检测技术课件第一章
传感器与检测技术ppt课 件第一章
本章将介绍传感器与检测技术的定义，传感器的分类与原理，以及常用传感 器的应用领域。
传感器与检测技术的定义
什么是传感器？
传感器是一种能够将感知到的物理量转变为可量化的电信号或其他形式的输出信号的装置。
什么是检测技术？
检测技术是使用不同的方法和工具来检测、测量和分析各种断和监测 疾病。
环境监测
检测技术用于测量和监测环境中的各种物理量。
质量控制
检测技术可用于检查和控制产品质量，确保符 合标准。
总结与展望
传感器与检测技术在现代社会中起着重要作用，随着技术的进步和创新，其 应用领域将不断扩展，并发挥更大的作用。
传感器的分类与原理
分类
传感器可以根据测量的物理 量、工作原理和应用领域进 行分类。
原理
传感器的原理包括电阻、电 容、电感、压力、温度等不 同的工作原理。
应用
传感器的应用非常广泛，可 用于环境监测、医疗设备、 汽车工业等领域。
常用传感器的应用领域
1 温度传感器
2 光传感器
广泛应用于空调、冰箱、热水器等家电产 品中。
3
多功能化
传感器具备多种功能，能够同时测量 多个物理量。
检测技术的基本原理
传感器选择
根据要测量的物理量选择合适的传感器，并了解其原理和测量范围。
信号处理
使用工具和技术来处理传感器的输出信号，并进行分析和测量。
检测技术在工业领域的应用案例
工业自动化
检测技术在工业生产线上的应用能够提高效率 和质量。
常用于照明控制、光敏开关和图像识别等 领域。
3 压力传感器
4 加速度传感器
被广泛应用于汽车制造、工业控制和机械 工程中。
本章将介绍传感器与检测技术的定义，传感器的分类与原理，以及常用传感 器的应用领域。
传感器与检测技术的定义
什么是传感器？
传感器是一种能够将感知到的物理量转变为可量化的电信号或其他形式的输出信号的装置。
什么是检测技术？
检测技术是使用不同的方法和工具来检测、测量和分析各种断和监测 疾病。
环境监测
检测技术用于测量和监测环境中的各种物理量。
质量控制
检测技术可用于检查和控制产品质量，确保符 合标准。
总结与展望
传感器与检测技术在现代社会中起着重要作用，随着技术的进步和创新，其 应用领域将不断扩展，并发挥更大的作用。
传感器的分类与原理
分类
传感器可以根据测量的物理 量、工作原理和应用领域进 行分类。
原理
传感器的原理包括电阻、电 容、电感、压力、温度等不 同的工作原理。
应用
传感器的应用非常广泛，可 用于环境监测、医疗设备、 汽车工业等领域。
常用传感器的应用领域
1 温度传感器
2 光传感器
广泛应用于空调、冰箱、热水器等家电产 品中。
3
多功能化
传感器具备多种功能，能够同时测量 多个物理量。
检测技术的基本原理
传感器选择
根据要测量的物理量选择合适的传感器，并了解其原理和测量范围。
信号处理
使用工具和技术来处理传感器的输出信号，并进行分析和测量。
检测技术在工业领域的应用案例
工业自动化
检测技术在工业生产线上的应用能够提高效率 和质量。
常用于照明控制、光敏开关和图像识别等 领域。
3 压力传感器
4 加速度传感器
被广泛应用于汽车制造、工业控制和机械 工程中。
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。
传感器与检测技术第2版课件第3章
• 当活动铁心向线圈的另一个方向移动时，用上述分析方法同样可以证明，无论
在Ui的正半周还是负半周，电桥输出电压U0均为负值，即
综上所述可知，采用带相敏整 流的交流电桥，其输出电压既 能反映位移量的大小，又能反 映位移的方向，所以应用较为 广泛。
3.1.3自感式传感器应用实例
• 1. 自感式压力传感器
1）尽可能保证传感器尺寸、线圈电气参数和磁路对称。 2）选用合适的测量电路。 3）采用补偿线路减小零点残余电压。
3.2.2测量电路
• 1. 差动整流电路
• 采用差动整流电路后，不但可以用 0 值居中的直流电表指示输 出电压或电流的大小和极性，还可以有效地消除残余电压，同时 可使线性工作范围得到一定的扩展。
• 2.带相敏整流的交流电桥
为了既能判别衔铁位移的大小，又能判断出衔铁位移的方向，通常 在交流测量电桥中引入相敏整流电路，把测量桥的交流输出转换为 直流输出
图中电桥的两个臂Z1、Z2分别为差动式传感器中 的电感线圈，另两个臂为平衡阻抗Z3、Z4（Z3= Z4 = Z0 ） , VD1、VD2、VD3、VD4四只二极管组成
• 由上式可知，这时电桥输出电压，电桥处于平衡状态。
• 当铁芯向一边移动时，Z1= Z0 + ∆Z， Z2= Z0﹣∆Z，代入上式得
当传感器线圈为高Q值时，可得到输出电压的值为
同理，当活动铁心向另一边（反方向）移动时，则有
综合以上两式可得知电桥输出电压
差动式自感传感器采用变压器交流电桥为测量电路时，电桥输出电压 既能反映被测体位移量的大小，又能反映位移量的方向，且输出电压与 电感变化量呈线性关系。
1~100mm范围内的机械位移，并具有测量精度高、灵敏度高、结构简单、 性能可靠等优点。
在Ui的正半周还是负半周，电桥输出电压U0均为负值，即
综上所述可知，采用带相敏整 流的交流电桥，其输出电压既 能反映位移量的大小，又能反 映位移的方向，所以应用较为 广泛。
3.1.3自感式传感器应用实例
• 1. 自感式压力传感器
1）尽可能保证传感器尺寸、线圈电气参数和磁路对称。 2）选用合适的测量电路。 3）采用补偿线路减小零点残余电压。
3.2.2测量电路
• 1. 差动整流电路
• 采用差动整流电路后，不但可以用 0 值居中的直流电表指示输 出电压或电流的大小和极性，还可以有效地消除残余电压，同时 可使线性工作范围得到一定的扩展。
• 2.带相敏整流的交流电桥
为了既能判别衔铁位移的大小，又能判断出衔铁位移的方向，通常 在交流测量电桥中引入相敏整流电路，把测量桥的交流输出转换为 直流输出
图中电桥的两个臂Z1、Z2分别为差动式传感器中 的电感线圈，另两个臂为平衡阻抗Z3、Z4（Z3= Z4 = Z0 ） , VD1、VD2、VD3、VD4四只二极管组成
• 由上式可知，这时电桥输出电压，电桥处于平衡状态。
• 当铁芯向一边移动时，Z1= Z0 + ∆Z， Z2= Z0﹣∆Z，代入上式得
当传感器线圈为高Q值时，可得到输出电压的值为
同理，当活动铁心向另一边（反方向）移动时，则有
综合以上两式可得知电桥输出电压
差动式自感传感器采用变压器交流电桥为测量电路时，电桥输出电压 既能反映被测体位移量的大小，又能反映位移量的方向，且输出电压与 电感变化量呈线性关系。
1~100mm范围内的机械位移，并具有测量精度高、灵敏度高、结构简单、 性能可靠等优点。
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传感器与检测技术课件
第一篇：传感器与检测技术概述
传感器是一种能够将物理、化学或生物量转化为电信号
输出的检测设备，是检测技术中的重要组成部分。
传感器有着广泛的应用领域，如生产现场、环境监测、医疗卫生等。
传感器的工作原理一般分为两个步骤：第一步是将检测
对象的物理、化学或生物量转化为能够感知的信号，第二步是将信号转化为电信号输出，用于数字化处理。
传感器按照测量量的种类可分为物理量测量的传感器、
化学量测量的传感器和生物量测量的传感器。
按照检测信号输出的形式，传感器可分为模拟输出传感器和数字输出传感器。
模拟输出传感器输出的是模拟信号，在后续处理中需通过模数转换器进行数字化处理；数字输出传感器则直接输出数字信号，无需后续处理。
传感器的检测精度与灵敏度是影响其检测效果和应用范
围的两个重要指标。
由于传感器检测的对象十分复杂多样，为了提高检测精度和灵敏度，传感器技术不断发展，如微型化、智能化、多参数检测等。
总之，传感器与检测技术的发展在很大程度上推动了各
个领域的科学技术进步和高效生产，是实现智能化、数字化、网络化的重要手段。
第二篇：物理量测量传感器
物理量测量传感器是将检测对象热、电、力、速、压、
形状等物理量转化为电信号的传感器，广泛应用于工业控制、
安全监测、航空航天、自动化等领域。
热量传感器是常用的传感器之一，其应用广泛，如温度计、热电偶等。
温度传感器可根据其测量方式分为接触式和非接触式，前者需直接贴附于被测物体表面，后者则通过红外线感应热量进行测量。
热电偶的测量原理是热电效应，通过两种金属的连接和温度差产生电势差输出。
电流传感器是电气检测中常用的传感器，其原理是利用
电气量之间的联系进行检测。
电流传感器包括闭环和开环类型，闭环传感器结构简单但对被测物体有一定的装置要求；开环传感器在结构上更灵活，但灵敏度较低。
压力传感器是测量物体静态或动态压力变化的传感器，
其应用广泛如汽车制造、工业生产等。
最常见的压力传感器是电容式和电阻应变式传感器，前者根据电容变化输出信号，后者根据应变程度变化输出信号。
总的来说，物理量测量传感器有着广泛的应用领域和重
要作用，其不断发展创新将会推动工业生产和各个领域科技进步。
第三篇：化学量测量传感器
化学量测量传感器是将化学反应中的物理或化学量在传
感器中转化为电信号输出的传感器，可广泛应用于环境监测、医疗卫生等领域。
PH传感器是最常用的化学量测量传感器之一，用于测量
物质的酸碱度，其原理是根据酸碱离子在溶液中的自动平衡反应测量PH值。
一般来说，PH传感器根据不同的测量范围分为
玻璃电极和绕线电极两种类型。
离子选择性传感器可根据特定离子的选择性进行测量，
如钙、汞、铊等离子的测量。
其测量原理是利用离子交换膜选
择性地吸附特定离子，使吸附离子的浓度发生变化，在膜表面受到光电离或其他方式激活后输出电信号。
氧气传感器主要用于氧气浓度的测量，其测量原理是利用氧分子与电极表面发生化学反应，测量氧分子含量。
氧气传感器属于生物测量传感器的常见类型，应用于血液中氧气浓度的测量等领域。
总之，化学量测量传感器的应用范围十分广泛，对环境保护、医疗卫生等领域的发展有着重要的促进作用。