传感与检测技术的理论基础

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传感与检测技术的理论基础

有时在科学研究或高精度测量中，往往在不同的测量条件下，
用不同精度的仪表，不同的测量方法，不同的测量次数以及不同的测量者进行测量和对比，这种测量称为不等精度测量。
第 1 章传感与检测技术的理论基础 4. 静态测量与动态测量被测量在测量过程中认为是固定不变的，对这种被测量进行的测量称为静态测量。静态测量不需要考虑时间因素对测量的影响。若被测量在测量过程中是随时间不断变化的，对这种被测量进行的测量称为动态测量。
方式可分为偏差式测量、零位式测量与微差式测量；根据测量条件不同可分为等精度测量与不等精度测量；根据被测量变化快慢
可分为静态测量与动态测量；根据测量敏感元件是否与被测介质
接触可分为接触式测量与非接触式测量；根据测量系统是否向被测对象施加能量可分为主动式测量与被动式测量等。
第 1 章传感与检测技术的理论基础 1. 直接测量、间接测量与组合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，直接得到被测量的数值，这种测量方法称为直接测量。被测量与测得值之间关系可用下式表示：
显示装置是将被测量信息变成人的感官能接受的形式，以
完成监视、控制或分析的目的。测量结果可以采用模拟显示，
也可采用数字显示或图形显示，也可以由记录装置进行自动记
录或由打印机将数据打印出来。
第 1 章传感与检测技术的理论基础
2. 开环测量系统与闭环测量系统
（1）开环测量系统开环测量系统全部信息变换只沿着一个
被测量的测得值与真实值不一致，因而测量中总是存在误差。
第 1 章传感与检测技术的理论基础当k>>1时，则
y
系统的输入输出关系为
1

x1
(1-9)

传感器与检测技术1

第1章传感器与检测技术基础检测技术是人们认识和改造世界的一种必不可少的重要技术手段。

而传感器是科学实验和工业生产等活动中对信息资源的开发获取、传输与处理的一种重要手段。

我们已经知道，对于电量参数的测量具有测量精度高、反应速度快、能自动连续地进行测量、可以进行遥测、便于自动记录、可以与计算机方便地连接进行数据处理、也可采用微处理器做成智能仪表、能实现自动检测与转换等一系列优点。

但是在工程上和实际的测量中，所需要测量的参数往往有相当大的部分为非电量，例如温度、位移、压力、流量等，所以通常就把将这些非电量转换为电信号输出的装置或设备称为传感器。

传感器与检测技术是一门随着现代科学技术发展而迅猛发展的综合性技术学科，广泛应用于人类的社会生产和科学研究中，起着越来越重要的作用，成为国民经济发展和社会进步的一项必不可少的重要技术。

检测的基本任务就是获取有用的信息，通过借助专门的仪器、设备，设计合理的实验方法以及进行必要的信号分析与数据处理，从而获得与被测对象有关的信息，最后将结果提供显示或输入其他信息处理装置、控制系统。

因此，传感器与检测技术属于信息科学范畴，它与通信技术、计算机技术一起分别构成信息技术系统的“感官”、“神经”和“大脑”，是信息技术的三大支柱(传感技术、通信技术和计算机技术)之一。

检测技术的发展与生产和科学技术的发展是紧密相关的，它们互相依赖、相互促进。

现代科技的发展不断地向检测技术提出新的要求，推动了检测技术的发展。

与此同时，检测技术迅速吸取各个科技领域(如材料科学、微电子学、计算机科学等)的新成果，开发出新的检测方法和先进的检测仪器，同时又给科学研究提供了有力的工具和先进的手段，从而促进了科学技术的发展。

在各种现代机械设备的设计和制造中，检测技术的成本已达到设备系统总成本的50%～70%。

据资料统计：一辆汽车需要30～100余种传感器及配套检测仪表用以检测车速、方位、转矩、振动、油压、油量、温度等；而一架飞机需要3600余种传感器及配套检测仪表用来监测飞机各部位的参数(压力、应力、温度等)和发动机的参数(转速、振动等)等。

传感器与检测技术试题及答案

传感器与检测技术试题及答案传感器与检测技术试题及答案Prepared on 24 November 2020《传感器与检测技术》试题⼀、填空：（20分）1，测量系统的静态特性指标主要有线性度、迟滞、重复性、分辨⼒、稳定性、温度稳定性、各种抗⼲扰稳定性等。

（2分）2.霍尔元件灵敏度的物理意义是表⽰在单位磁感应强度相单位控制电流时的霍尔电势⼤⼩。

3、光电传感器的理论基础是光电效应。

通常把光线照射到物体表⾯后产⽣的光电效应分为三类。

第⼀类是利⽤在光线作⽤下光电⼦逸出物体表⾯的外光电效应,这类元件有光电管、光电倍增管；第⼆类是利⽤在光线作⽤下使材料内部电阻率改变的内光电效应，这类元件有光敏电阻；第三类是利⽤在光线作⽤下使物体内部产⽣⼀定⽅向电动势的光⽣伏特效应，这类元件有光电池、光电仪表。

4.热电偶所产⽣的热电势是两种导体的接触电势和单⼀导体的温差电势组成的，其表达式为Eab （T ，To ）=T B A TT BA 0d )(N N ln )T T (e k 0σ-σ?+-。

在热电偶温度补偿中补偿导线法（即冷端延长线法）是在连接导线和热电偶之间，接⼊延长线，它的作⽤是将热电偶的参考端移⾄离热源较远并且环境温度较稳定的地⽅，以减⼩冷端温度变化的影响。

5.压磁式传感器的⼯作原理是：某些铁磁物质在外界机械⼒作⽤下，其内部产⽣机械压⼒，从⽽引起极化现象，这种现象称为正压电效应。

相反，某些铁磁物质在外界磁场的作⽤下会产⽣机械变形，这种现象称为负压电效应。

（2分）6. 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（①增加②减⼩③不变）（2分）7. 仪表的精度等级是⽤仪表的（①相对误差②绝对误差③引⽤误差）来表⽰的（2分）8. 电容传感器的输⼊被测量与输出被测量间的关系，除（①变⾯积型②变极距型③变介电常数型）外是线性的。

（2分）1、变⾯积式⾃感传感器，当衔铁移动使磁路中空⽓缝隙的⾯积增⼤时，铁⼼上线圈的电感量（①增⼤，②减⼩，③不变）。

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。

传感器原理及工程应用第5版答案

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传感器原理及工程应用第5版答案
第1章传感与检测技术的理论基础（P26）
1-1：测量的定义？
答：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。

所以，测量也就是将被测量与同种性质的标准量进行比较，确定被测量对标准量的倍数。

1-2：什么是测量值的绝对误差、相对误差、引用误差？
答：绝对误差是测量结果与真值之差
即：绝对误差=测量值一真值
相对误差是绝对误差与被测量真值之比，常用绝对误差与测量值之比，以百分数表示，即：相对误差=绝对误差/测量值×100%
引用误差是绝对误差与量程之比，以百分数表示，即：引用误差=绝对误差/量程×100%
1-3用测量范围为一50~150kPa的压力传感器测量140kPa的压力时，传感器测得示值为142kPa，求该示值的绝对误差、实际相对误差、标称相对误差和引用误差。

已知：真值L=140kPa测量值x=142kPa测量上限=150kPa测量下限=—50kPa
.绝对误差A=x-L=142-140=2（kPa）
实际相对误差6=2=21.43%
Z140标称相对误差6=A2～1.41%
T142。

《传感与检测技术》习题及解答

第1章传感与检测技术基础1、电感式传感器有哪些种类？它们的工作原理分别是什么？2、说明3、变气隙长度自感式传感器的输出特性与哪些因素有关？怎样改善其非线性？怎样提高其灵敏度？答：根据变气隙自感式传感器的计算式：00022l S W L μ=，线圈自感的大小，即线圈自感的输出与线圈的匝数、等效截面积S 0和空气中的磁导率有关，还与磁路上空气隙的长度l 0有关；传感器的非线性误差：%100])([200⨯+∆+∆= l ll l r 。

由此可见，要改善非线性，必须使l l∆要小，一般控制在0.1~0.2。

（因要求传感器的灵敏度不能太小，即初始间隙l 0应尽量小，故l ∆不能过大。

）传感器的灵敏度：20022l S W dl dL l L K l ⨯-=≈∆∆≈μ，由此式可以看出，为提高灵敏度可增加线圈匝数W ，增大等效截面积S 0，但这样都会增加传感器的尺寸；同时也可以减小初始间隙l 0，效果最明显。

4、试推导 5、气隙型 6、简述 7、试分析 8、试推导 9、试分析 10、如何通过 11、互感式12、零点残余电压产生的原因是什么？怎样减小和消除它的影响？答：在差动式自感传感器和差动变压器中，衔铁位于零点位置时，理论上电桥输出或差动变压器的两个次级线圈反向串接后电压输出为零。

但实际输出并不为零，这个电压就是零点残余电压。

残差产生原因：①由于差动式自感传感器的两个线圈结构上不对称，如几何尺寸不对称、电气参数不对称。

②存在寄生参数；③供电电源中有高次谐波，而电桥只能对基波较好地预平衡。

④供电电源很好，但磁路本身存在非线性。

⑤工频干扰。

差动变压器的零点残余电压可用以下几种方法减少或消除：①设计时，尽量使上、下磁路对称；并提高线圈的品质因素Q=ωL/R；②制造时，上、下磁性材料性能一致，线圈松紧、每层匝数一致等③采用试探法。

在桥臂上串/并电位器，或并联电容等进行调整，调试使零残最小后，再接入阻止相同的固定电阻和电容。

传感器与检测技术基础

1.1 传感器简述
转换元件它是将敏感元件输出的非电信号直接转换为电信号，或直接将被测非电信号转换为电信号(如应变式压力传感器的电阻应变片，它作为转换元件将弹性敏感元件的输出转换为电阻)。转换电路它能把转换元件输出的电信号转换为便于显示、处理和传输的有用信号。
传感器的分类传感器技术是一门知识密集型技术。
1.2 测量误差与准确度
3)恰为第n位单位数字的0.5，则第n位为偶数或零时就舍去，为奇数时则进1。 (2)参加中间运算的有效数字的处理 1)加法运算：运算结果的有效数字位数应与参与运算的各数中小数点后面的有效位数相同。 2)乘除运算：运算结果的有效数字位数，应与参与运算的各数中有效位数最小的相同。 3)乘方及开方运算：运算结果的有效数字位数比原数据多保留一位。 4)对数运算：取对数前后有效数字位数应相同。 2.测量数据的处理常用的数据处理方法有列表法、图示法、最小二乘法线性拟合。
列表法列表法是把被测量的数据列成表格，可以简明地表示有关物理量之间的对应关系，便于随时检查测量结果是否合理，及时发现和分析问题。
01
图示法图示法是用图形或曲线表示物理量之间的关系，它能更直观地表示物理量之间的变化规律，如递增或递减。
02
最小二乘法线性拟合图示法虽然能很直观方便地将测量中的各种物理量之间的关系、变化规律用图像表示出来，但是，在图像的绘制上往往会引起一些附加的误差。
1.1 传感器简述
1.1 传感器简述
1)超调量σ：传感器输出超出稳定值而出现的最大偏差，常用相对于最终稳定值的百分比来表示。 2)延滞时间td：阶跃响应达到稳态值的50%所需要的时间。 3)上升时间tr：传感器的输出由稳态值的10%变化到稳态值的90%所需的时间。 4)峰值时间tp：传感器从阶跃输入开始到输出值达到第一个峰值所需的时间。 5)响应时间ts：传感器从阶跃输入开始到输出值进入稳态值所规定的范围内所需的时间。 (2)频率响应法频率响应法是从传感器的频率特性出发研究传感器的动态特性。

《传感器与检测技术》试题及答案

1、测量系统的静态特性指标主要有线性度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性等。

2、霍尔元件灵敏度的物理意义是表示在单位磁感应强度相单位控制电流时的霍尔电势大小。

3、光电传感器的理论基础是光电效应.通常把光线照射到物体表面后产生的光电效应分为三类.第一类是利用在光线作用下光电子逸出物体表面的外光电效应，这类元件有光电管、光电倍增管;第二类是利用在光线作用下使材料内部电阻率改变的内光电效应,这类元件有光敏电阻;第三类是利用在光线作用下使物体内部产生一定方向电动势的光生伏特效应，这类元件有光电池、光电仪表。

4、压磁式传感器的工作原理是:某些铁磁物质在外界机械力作用下,其内部产生机械压力，从而引起极化现象,这种现象称为正压电效应.相反,某些铁磁物质在外界磁场的作用下会产生机械变形,这种现象称为负压电效应.5、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（①增加②减小③不变）6、仪表的精度等级是用仪表的（①相对误差②绝对误差③引用误差)来表示的7、电容传感器的输入被测量与输出被测量间的关系，除(①变面积型②变极距型③变介电常数型)外是线性的。

8、变面积式自感传感器，当衔铁移动使磁路中空气缝隙的面积增大时，铁心上线圈的电感量（①增大，②减小，③不变）。

9、在平行极板电容传感器的输入被测量与输出电容值之间的关系中，（①变面积型，②变极距型，③变介电常数型）是线性的关系.10、在变压器式传感器中，原方和副方互感M的大小与原方线圈的匝数成（①正比，②反比，③不成比例），与副方线圈的匝数成（①正比，②反比，③不成比例），与回路中磁阻成（①正比，②反比，③不成比例）。

11、传感器是能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置，传感器通常由直接响应于被测量的敏感元件和产生可用信号输出的转换元件以及相应的信号调节转换电路组成。

12、在变压器式传感器中，原方和副方互感M的大小与绕组匝数成正比，与穿过线圈的磁通_成正比,与磁回路中磁阻成反比。

传感器与检测技术基础知识-下载[1]重点

（1）直接测量与间接测量 Ⅰ.直接测量用事先分度或标定好的测量仪表，直接读取被测量测量结果的方法称为直接测量。直接测量是工程技术中大量采用的方法，其优点是直观、简便、迅速，但不易达到很高的测量精度。 Ⅱ.间接测量首先，对和被测量有确定函数关系的几个量进行测量，然后，再将测量值代入函数关系式，经过计算得到所需结果。这种测量方法，属于间接测量。测量结果y和直接测量值xi(i＝1，2，3…)之间的关系式为: y＝f(x1x2x3…) 。间接测量手续多，花费时间长，当被测量不便于直接测量或没有相应直接测量的仪表时才采用。
量程点, 可以得到端基线性度。
4. 迟滞
迟滞特性表明检测系统在正向和反向行程期间，
输入—输出特性曲线不一致的程度。也就是说，对
同样大小的输入量，检测系统在正、反行程中，往
往对应两个大小不同的输出量，如右下图所示。通
过实验，找出输出量的
y
这种最大差值，并以满量程 ymax
输出YFS的百分数表示，
1
ΔH max
1.2.3 检测技术的发展趋势检测技术的发展趋势主要有以下两个方面: 第一，新原理、新材料和新工艺将产生更多品质优
良的新型传感器。例如光纤传感器、液晶传感器、以高分子有机材料为敏感元件的压敏传感器、微生物传感器等。
第二，检测系统或检测装置目前正迅速地由模拟式、数字式向智能化方向发展。带有微处理机的各种智能化仪表已经出现，这类仪表选用微处理机做控制单元，利用计算机可编程的特点，使仪表内的各个环节自动地协调工作，并且具有数据处理和故障诊断功能，成为一代崭新仪表，把检测技术自动化推进到一个新水平。
指示仪
被测量传感器
测量电路
记录仪
电源

第一章传感器技术基础知识

频带：传感器增益保持在一定值内的频率范围为传感器频带或通频带，对应有上、下截止频率。
时间常数：用时间常数τ来表征一阶传感器的动态特性。τ越小，频带越宽。
固有频率：二阶传感器的固有频率ωn表征了其动态特性。
传感器的选用原则
与测量条件有关的因素 (1)测量的目的 (2)被测试量的选择 (3)测量范围 (4)输入信号的幅值，频带宽度 (5)精度要求 (6)测量所需要的时间
相应的响应曲线：
传感器存在惯性，它的输出不能立即复现输入信号，而是从零开始，按指数规律上升，最终达到稳态值。理论上传感器的响应只在t趋于无穷大时才达到稳态值，但实际上当t=4τ时其输出达到稳态值的98.2%，可以认为已达到稳态。 τ越小，响应曲线越接近于输入阶跃曲线，因此，τ值是一阶传感器重要的性能参数。
测量
测量是指人们用实验的方法，借助于一定的仪器或设备，将被测量与同性质的单位标准量进行比较，
并确定被测量对标准量的倍数，从而获得关于被测
量的定量信息。
xnu或
x——被测量值；
n x u
u——标准量，即测量单位；
n——比值，含有测量误差。
测量过程
传感器从被测对象获取被测量的信息，建立起测量信号，经过变换、传输、处理，从而获得被测量量值的过程。
线性传感器
S y x
灵敏度是它的静态特性的斜率，即S为常数。
非线性传感器
它的灵敏度S为一变量，用下式表示。
S dy dx
传感器的灵敏度如图1-3所示。
Y
Y
S y - y0
Yo
x
X O
a）线形传感器
Байду номын сангаас
Y dy
dx S dy dx X

传感器与检测技术的基础理论

第1章传感器与检测技术的 1.1 测量概论1.2 测量数据的估计和处理第1章传感与检测技术的 1.1 测量概论在科学技术高度发达的现代社会中人类已进入瞬息万变的信息时代。

人们在从事工业生产和科学实验等活动中主要依靠对信息资源的开发、获取、传输和处理。

传感器处于研究对象与测控系统的接口位置是感知、获取与检测信息的窗口一切科学实验和生产过程特别是自动检测和自动控制系统要获取的信息都要通过传感器将其转换为容易传输与处理的电信号。

在工程实践和科学实验中提出的检测任务是正确及时地掌握各种信息大多数情况下是要获取被测对象信息的大小即被测量的大小。

这样，信息采集的主要含义就是测量取得测量数据。

“测量系统”这一概念是传感技术发展到一定阶段的产物。

在工程中需要有传感器与多台仪表组合在一起才能完成信号的检测这样便形成了测量系统。

尤其是随着计算机技术及信息处理技术的发展测量系统所涉及的内容也不断得以充实。

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及工程方法进行学习和研究只有了解和掌握了这些基本才能更有效地完成检测任务。

一、测量测量是以确定量值为目的的一系列操作。

所以测量也就是将被测量与同种性质的标准量进行比较确定被测量对标准量的倍数。

它可由下式表示: x nu （1-1）x或n （1-2）u 式中：x——被测量值u——标准量即测量单位n——比值（纯数）含有测量误差。

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。

被测量值和比值等都是测量过程的信息这些信息依托于物质才能在空间和时间上进行传递。

参数承载了信息而成为信号。

选择其中适当的参数作为测量信号例如热电偶温度传感器的工作参数是热电偶的电势差压流量传感器中的孔板工作参数是差压ΔP。

测量过程就是传感器从被测对象获取被测量的信息建立起测量信号经过变换、传输、处理从而获得被测量的量值。

《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。

传感器与检测技术完整版本

.
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
Lmax10% 0 YFS
.
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）。
xmin 100% YFS
.
6．稳定性。稳定性有短期稳定性和长期稳定性之分。对于传感器常用长期稳定性描述其稳定性。所谓传感器的稳定性是指在室温条件下，经过相当长的时间间隔，传感器的输出与起始标定时的输出之间的差异。因此，通常又用其不稳定度来表征传感器输出的稳定程度。
7．漂移。传感器的漂移是指在输入量不变的情况下，传感器输出量随着时间变化，此现象称为漂移。产生漂移的原因有两个方面：一是传感器自身结构参数；二是周围环境（如温度、湿度等）。
.
1.1.2传感器的组成
1、敏感元件敏感元件是指传感器中能灵敏地直接感受或响应被测量（非电量，如位移、应变）器件或元件。 2．转换元件转换元件也称传感元件，是指传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量 (非电量)转换成适于传输或测量的电量(电信号)的器件或元件。它通常不直接感受被测量。 3.转换电路作用是，将转换元件的输出量进行处理，如信号放大、运算调制等，使输出量成为便于显示、记录、控制和处理的有用电信号或电量，如电压、电流或频率等。 4．辅助电路辅助电路就是指辅助电源，即交、直流. 供电系统。

《传感器原理及工程应用》第四版课后答案

第一章传感与检测技术的理论基础1．什么是测量值的绝对误差、相对误差、引用误差？答：某量值的测得值和真值之差称为绝对误差。

相对误差有实际相对误差和标称相对误差两种表示方法。

实际相对误差是绝对误差与被测量的真值之比；标称相对误差是绝对误差与测得值之比。

引用误差是仪表中通用的一种误差表示方法，也用相对误差表示，它是相对于仪表满量程的一种误差。

引用误差是绝对误差（在仪表中指的是某一刻度点的示值误差）与仪表的量程之比。

2．什么是测量误差？测量误差有几种表示方法？它们通常应用在什么场合？答：测量误差是测得值与被测量的真值之差。

测量误差可用绝对误差和相对误差表示 , 引用误差也是相对误差的一种表示方法。

在实际测量中，有时要用到修正值，而修正值是与绝对误差大小相等符号相反的值。

在计算相对误差时也必须知道绝对误差的大小才能计算。

采用绝对误差难以评定测量精度的高低，而采用相对误差比较客观地反映测量精度。

引用误差是仪表中应用的一种相对误差，仪表的精度是用引用误差表示的。

3．用测量范围为 -50 ～+150kPa 的压力传感器测量 140kPa 压力时，传感器测得示值为 142kPa ，求该示值的绝对误差、实际相对误差、标称相对误差和引用误差。

解：绝对误差 142 140 2kPa什么是随机误差？随机误差产生的原因是什么？如何减小随机误差对测量结果的影响？答：在同一测量条件下，多次测量同一被测量时，其绝对值和符号以不可预定方式变化着的误差称为随机误差。

随机误差是由很多不便掌握或暂时未能掌握的微小因素（测量装置方面的因素、环境方面的因素、人员方面的因素），如电磁场的微变，零件的摩擦、间隙，热起伏，空气扰动，气压及湿度的变化，测量人员感觉器官的生理变化等，对测量值的综合影响所造成的。

对于测量列中的某一个测得值来说，随机误差的出现具有随机性，即误差的大小和符号是不能预知的，但当测量次数增大，随机误差又具有统计的规律性，测量次数越多，这种规律性表现得越明显。

传感器与检测技术基础

传感器与检测技术基础
主学编：赵锋袁桂玲时：52
哈尔滨工程大学出版社
目录
第1章
Biblioteka 传感器与检测技术基础第2章测量技术基础知识第3章电阻应变式传感器第4章电感式传感器第5章电容式传感器第6章磁敏传感器第7章压电式传感器第8章热电式传感器第9章光电式传感器第10章数字式传感器
1.1 传感器概述
1.1.2传感器的组成
被测量
传感器件
转换器件
信号调节（转换）电路
电量
电源电路
1.1 传感器概述
1.敏感元件：（预变换器）将被测量（非电量）预先变换为另一种易于变换成电量的非电量，然后再变换为电量 2.转换元件：将感受到的非电量转换为电量的器件例如将压力转变为电感电容或电阻 3.信号调节（转换）电路：将转换元件输出的电量变成易于显示记录控制和处理的有用信号的电路例如电桥放大器振荡器等 4. 电源电路：作用是提供能源注意有的传感器需要外部供电,有的传感器则不需要外部电源供电
1.1 传感器概述
分类法型式物理型化学型生物型结构型物性型能量转换型能量控制型电阻式电容式电感式压电式磁电式热电式光电式光纤式长度、角度、振动、位移、压力、温度、流量、距离、速度等模拟式数字式说明采用物理效应进行转换采用化学效应进行转换采用生物效应进行转换以转换元件结构参数变化实现信号转换以转换元件物理特性变化实现信号转换传感器输出量直接由被测量能量转换而来传感器输出量能量由外部能源提供，但受输入量控制利用电阻参数变化实现信号转换利用电容参数变化实现信号转换利用电感参数变化实现信号转换利用压电效应实现信号转换利用电磁感应原理实现信号转换利用热电效应实现信号转换利用光电效应实现信号转换利用光纤特性参数变化实现信号转换以被测量命名（即按用途分类）输出量为模拟信号（电压、电流、……）输出量为数字信号（脉冲、编码、……）按基本效应分类按构成原理分类按能量关系分类

第1章传感器与检测技术概述

第1章传感与检测技术概述
第1章传感器与检测技术概述
1.1 传感器的概念、组成和分类 1.2 传感器的基本特性
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第1章传感与检测技术概述
第1章传感器与检测技术的理论基础
1.1 传感器的概念、组成和分类
一、传感器的概念、组成与应用
1、现代信息技术的三大要素：信息获取————传感器技术
第1章传感与检测技术概述
传感器的主要应用
需要量
111 110 103 81 61 47 34 31 31 78 70 61 55 59 47 111 76 93
36
27
26
21 24 20 14
信息处理
电信电话
科技测试
设备控制
交通控制
输机机家照汽飞船气海环医防光热机电床器用相车机舶象洋境疗火能能械人电机系污利利能统器染用用利用
划的研究也大大促进了对酶、免疫、微生物、体液组份以及血气、血压、血流量、脉搏等
传感器的研究。
第1章传感与检测技术概述
第1章传感与检测技术概述
光纤流速传感器生物酶血样分析传感器荧光材料制作的电子鼻传感器
热/光
电量
第1章传感与检测技术概述
传感器与航空及航天
第1章传感与检测技术概述
陀螺仪、阳光传
第1章传感与检测技术概述
软驱:速度,位置伺服
麦克风:电容传声器
第1章传感与检测技术概述
楼宇控制与安全防护
为使建筑物成为安全、健康、舒适、温馨的生活、工作环
境，并能保证系统运行的经济性和管理的智能化。在楼宇中应用了许多测试技术，如闯入监测、空气监测、温度监测、电梯运行状况。

传感器基础知识

• 温漂
–表示温度变化时，传感器输出值的偏离程度。一般以温度变化1摄氏度，输出最大偏差与满量程的百分比来表示。
可靠性：是反映检测系统在规定的条件下，在规
定的时间内是否耐用的一种综合性的质量指标。
“老化”试验：在检测设备通电的情况下，将之放
置于高温环境低温环境高温环境……反复循环。老化之后的系统在现场使用时，故障率大为降低。
1 静态测量
对缓慢变化的对象进行测量亦属于静态测量。 e.g. 温度计
2、动态测量
地震测量的振动波形
设备振动检测、故障诊断
地震时间 ( 分)
便携式仪表
可以显示波形的便携式仪表
3、直接测量
电子卡尺
4、间接测量
对多个被测量进行测量，经过计算求得被测量（阿基米德测量）。
5、接触式测量
（三）、传感器基本特性
传感器的特性一般指：输入、输出特性，包
括：灵敏度、分辨力、线性度、重复性、零点漂移、温漂、可靠性、稳定度、电磁兼容性等
灵敏度：
灵敏度是指传感器在稳态下输出变化值与输入变化值之比，用K 来表示：
dy y K dx x
作图法求灵敏度过程
y
Δy
切点
传感器特性曲线
三、传感器的基本特性
（一）、传感器的组成举例：测量压力的电位器式压力传感器
传感器组成框图
1-弹簧管 2-电位器
弹性敏感元件（弹簧管）敏感元件在传感器中直接感受被测量，并转换成与被测量有确定关系、更易于转换的非电量。
弹性敏感元件（弹簧管）在下图中，弹簧管将压力转换为角位移α
弹簧管放大图当被测压力p增大时，弹簧管撑直，通过齿条带动齿轮转动，从而带动电位器的电刷产生角位移。