传感器与检测技术完整版
(完整版)《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。
(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
第一章 传感器与检测技术基础
第一节 传感器的组成与分类 第二节 传感器的作用与地位 第三节 传感器的数学模型 第四节 传感器的特性与技术指标 第五节 检测技术基础 第六节 测量误差及其处理方法 第七节 练习
第一节 传感器的组成与分类
主要内容 1、 传感器的定义 2、 传感器的组成 3、 传感器的分类
kydydf(x) x dx dx
（1-17）
由于种种原因，会引起灵敏度变化，产生灵敏度误差。灵 敏度误差用相对误差来表示
k10% 0 sk
（1-18）
分辨率
分辨率是指传感器能检测到的最小的输入增量。 分辨率可用绝对值表示，也可以用满量程的百分比表 示。
稳定性
稳定性有短期稳定性和长期稳定性之分。传感器常用长期 稳定性来表示，长期稳定性指在室温条件下，经过相当长的 时间间隔，如一天、一月或一年，传感器的输出与起始标定 时的输出之间的差异。通常又用其不稳定度来表征稳定程度。
传感器与检测技术
传感器与检测技术
第一章 传感器与检测技术基础 第二章 电阻式传感器 第三章 电感式传感器 第四章 电容式传感器 第五章 磁敏式传感器 第六章 压电式传感器 第七章 光电式传感器 第八章 热电式传感器 第九章 气、湿敏传感器 第十章 智能传感器 第11章 传感器的标定及传感器的正确选用
y kxb
(1-8)
若实际校准测试点有n个，则第i个校准数据与拟合直线上相 应值之间的残差为
i yi (kxi bi)
(1-9)
最小二乘法
n
最小二乘法拟合直线的原理就是使
2 i
为最小值，也
i1
n
就是使
2 i
对k和b的一阶偏导数为零，即
i1
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。
传感器与检测技术ppt课件第一章
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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
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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。
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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。
(完整版)传感器与检测技术教案
(完整版)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
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：。
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；
(完整版)传感器与检测技术第二版知识点总结
传感器知识点一、电阻式传感器1) 电阻式传感器的原理：将被测量转化为传感器电阻值的变化，并加上测量电路。
2) 主要的种类：电位器式、应变式、热电阻、热敏电阻 ● 应变电阻式传感器1) 应变：在外部作用力下发生形变的现象。
2) 应变电阻式传感器：利用电阻应变片将应变转化为电阻值的变化a. 组成：弹性元件+电阻应变片b. 主要测量对象：力、力矩、压力、加速度、重量。
c. 原理：作用力使弹性元件形变发生应变或位移应变敏感元件电阻值变化通过测量电路变成电压等点的输出。
3) 电阻值：ALR ρ=(电阻率、长度、截面积)。
4) 应力与应变的关系：εσE =(被测试件的应力=被测试件的材料弹性模量*轴向应变)5) 应力与力和受力面积的关系：（面积）（力）（应力）A F =σ应注意的问题：a. R3=R4；b. R1与R2应有相同的温度系数、线膨胀系数、应变灵敏度、初值；c. 补偿片的材料一样，个参数相同；d. 工作环境一样；二、电感式传感器1) 电感式传感器的原理：将输入物理量的变化转化为线圈自感系数L 或互感系数M的变化。
2) 种类：变磁阻式、变压器式、电涡流式。
3) 主要测量物理量：位移、振动、压力、流量、比重。
● 变磁阻电感式传感器1) 原理：衔铁移动导致气隙变化导致电感量变化，从而得知位移量的大小方向。
2) 自感系数公式：)(2002气隙厚度（截面积）（磁导率）δμA L N=。
3) 种类：变气隙厚度、变气隙面积4) 变磁阻电感式传感器的灵敏度取决于工作使得当前厚度。
5) 测量电路：交流电桥、变压器式交变电桥、谐振式测量电桥。
P56 6)应用：变气隙厚度电感式压力传感器（位移导致气隙变化导致自感系数变化导致电流变化）● 差动变压器电感式传感器1) 原理：把非电量的变化转化为互感量的变化。
2) 种类：变隙式、变面积式、螺线管式。
3) 测量电路：差动整流电路、相敏捡波电路。
● 电涡流电感式传感器1) 电涡流效应：块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中做切割磁感线的运动，磁通变化，产生电动势，电动势将在导体表面形成闭合的电流回路。
传感器与检测技术（共5篇）
传感器与检测技术（共5篇）第一篇：传感器与检测技术第一章传感器与检测技术第一节：机电一体化系统常用传感器p11.传感器的组成由敏感元件、转换元件及其转换电路三部分组成①敏感元件是直接感受被测物理量，并确定元件及其基本转换电路②转换元件是将敏感元件输出的非电量转换成电路参数及电流或电压等电信号③基本转换电路则将该电信号转换成便于传输、处理的电量p12.传感器的分类p1①按被测量对象分类②按工作机理分类③按被测物理量分类④按工作原理分类⑤按传感器能量源分类⑥按输出信号的性质分类p2三、传感器的特性及主要性能指标p41、传感器的静态特性2、传感器的动态特性3、传感器的性能指标p4①高精度、低成本②高灵敏度③工作可靠④稳定性好⑤抗干扰能力强⑥动态特性良好⑦结构简单、小巧，使用维护方便，通用性强p4第二节：传感器检测技术的地位和作用p5第三节：1.测量范围及量程p62.灵敏度p63.线性度p74.重复性p75.稳定性：稳定性即在相同条件、相当长时间内，其输入/输出特性不发生变化的能力p76.精确度p77.动态特性：传感器的动态特性反映了传感器对于随时间变化的动态量的响应特性p88.环境参数p8第四节：传感器的标定与校准p91.传感器的静态标定p92.传感器的动态标定p10第五节：传感器与检测技术的发展方向。
1.开发新型传感器p112.传感检测技术的智能化p113.复合传感器：复合传感器是同时检测几种物理量具有复合检测功能的传感器p124.研究生物感官，开发仿生传感器p12第二章第一节：参量型位移传感器p131.电阻式位移传感器p132.电阻应应变式位移传感器p153.电容式位移传感器p154.电感式位移传感器p20第二节：发电型位移传感器—压电位移传感器p25第三节：大位移传感器p261.磁栅式位移传感器p262.光栅式位移传感器p273.感应同步器p294.激光式位移传感器p31第三章力、扭矩和压力传感器p34第一节：测力传感器p341.电阻应变式测力传感器p342.压电式力传感器p41①压电效应p41②压电晶体及材料③压电式传感器的等效电路和前置放大器p423.压磁式力传感器p44①效应p44②工作原理p45③结构p45第二节：扭矩传感器p461.电阻应变式扭矩传感器p462.压磁式扭矩仪p483.电容式扭矩测量仪p494.光电式扭矩测量仪p495.钢弦式扭矩传感器p50 第三节：压力传感器p501.液柱式压力转换原理p502.活塞式压力转换原理p513.弹性式压力传感元件p514.电量式压力计p53①电容式压力传感器p53②应变式压力传感器p53③压阻式压力传感器p54④电感式压力传感器⑤涡流式压力传感器p55⑥霍尔式压力传感器p55⑦压电式压力传感器p55第四章速度、加速度传感器p57第一节：速度传感器p571.直流测速发电机p572.交流测速发电机p583.线振动速度传感器p594.变磁通式速度传感器p605.霍尔式和电涡流式转速传感器p616.陀螺式角速度传感器p627.流速风速传感器p64第二节：加速度传感器p661.压电式加速度传感器p672.应变式加速度传感器p693.磁致伸缩式振动加速度传感器p734.力平衡式伺服加速度传感器p735.单片微型平衡式伺服加速度传感器p756.惯性倾角加速度传感器p76第五章视觉、触觉传感器p77第一节：视觉传感器p771.光电式摄像机原理p77固体半导体摄像机原理p783.激光式视觉传感器原理p784.红外图像传感器原理p78第二节：人工视觉p801.人工视觉系统的硬件构成p802.物体识别p81第三节：触觉传感器p851.接触觉传感器p862.压觉传感器p873.滑动觉传感器p88第六章第一节：热电偶式传感器p901.基本原理p902.热电偶组成、分类及其特点p91第二节：电阻式温度传感器p931.金属热电阻温度传感器p932.热敏电阻温度传感器p94第三节：非接触式温度传感器p951.全辐射温度传感器p952.高度式温度传感器p963.比色温度传感器p97第四节：半导体温度传感器p98第七章气敏、温度、水份传感器p100第一节：气敏传感器p1001.气敏元件工作机理p1002.常用气敏元件的种类p101①烧结型气敏元件p101②薄膜型气敏元件p101③厚膜气敏元件p1023.气敏元件的几种应用实例p102第二节：温度传感器p1051.相对湿度与绝对湿度p1062.氯化锂湿敏元件p1063.半导体陶瓷湿敏元件p1074.热敏电阻式湿敏元件p1085.高分子膜湿敏元件p1096.金属氧化物陶瓷湿敏元件p1117.结露传感器p112第三节：水份传感器p1131.水份传感器的工作原理与结构p1132.直流电阻式水份计的结构原理p114 第八章传感检测系统的构成p116第一节：传感检测系统的组成p116第二节：电桥p1171.电桥工作原理p1172.电桥的分类与应用p1183.电桥的工作特性指标p1204.电桥调零p122第三节：调制与解调p1221.调制p1232.解调p124第四节：滤波器p1261.无源滤波器p1262.有源滤波器p1293.数字滤波p136第五节：数/模和模/数的转换p1371.数/模转换原理p1372.数/模转换器芯片介绍p1383.数/模转换器的技术指标p1394.模/数转换原理p1405.模/数转换器芯片介绍p1426.模/数转换器的技术指标p143第六节：传感器与模/数转换器的连接通道p1431.放大与滤波环节p1432.多路模拟开关环节p1453.采样保持环节p1464.模/数转换环节p148第七节：传感检测信号的细分与辨向原理p1491.四倍细分原理p1492.辨向原理p1513.细分、辨向常用电路p152第八节：传感检测系统中的抗干扰问题p1531.干扰与噪声p1532.抑制干扰的方法p1543.典型噪声干扰的抑制p156第九节：传感检测系统中的微机接口p1561.接口的基本方式p1572.A/D转换器与CPU连接需解决的技术问题p1573.数据转换接口的典型结构p1584.A/D转换器与CPU的接口示例p1595.传感检测系统的显示器及其接口p163第十节：传感器信号的温度补偿及线性化的计算机处理p1681.温度补偿的处理方法p1682.线性化处理方法p1683.线性化与温度补偿实例p170第九章信号分析及其在测试中的应用p173第一节：信号的分类p1731.确定性信号p1732.非确定性信号p1733.模拟信号与离散信号p174第二节：信号的幅值描述p1741.信号的均值u p1742.信号的方差p1753.信号的均方值p1754.信号的概率密度函数p（x）p175第三节：信号的相关描述p176第四节：信号的频域描述p1781.周期信号与离散频谱—傅里叶级数p1782.非周期信号与连续频谱—傅里叶变换p1823.傅里叶变换的基本性质p1834.非确定性信号的功率谱密度函数p184第五节：信号分析在振动测试中的应用p1881.振动的类型p1882.振动的激励方式p1893.激振器p190第十章传感器在机电一体化系统中的应用p200第一节：传感器在工业机器人中的应用p2001.零位和极限位置的检测p2002.位移量的检测p2013.速度加速度的检测p2014.外部信息传感器在电弧焊机器人中的应用p201第二节：传感器在CNC机床与加工中心的应用p2031.传感器在位置反馈系统中的应用p2032.传感器在速度反馈系统中应用p203第三节：传感器在三坐标测量机中的应用p204第四节：传感器在汽车机电一体化中应用p208第五节：传感器在家用电器中的应用p218第二篇：传感器与检测技术论文光电传感器--太阳能电池板太阳能电池板是利用光生伏特效应原理制造的。
传感器与检测技术完整版本
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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
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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
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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。
传感器与检测技术-教学大纲精选全文
教学大纲课程名称：传感器与检测技术课程类别：专业基础课适合专业：数控技术、机电一体化、电气自动化、检测技术（课程80学时）课程要求：必修课程先修课程：大学物理、电路基础、电子技术和微机原理等开课时间：第4学期传感器与检测技术是高等院校数控技术、机电一体化、电气自动化、检测技术类专业教学计划中一门必修的专业基础课。
本课程主要研究各类传感器的机理、结构、测量电路和应用方法，主要包括常用传感器、近代新型传感技术及信号调理电路等内容。
本课程的目的和任务是使学生通过本课程的学习，掌握常用传感器的基本原理、应用基础，并初步具有检测和控制系统设计的能力。
第一章检测技术的基础知识(3学时)基本概念（敏感元件、变换器、检测技术、测系统的组成及特点、传感器及检测技术的发展）；；误差分析及处理技术第二章传感器的基本概念（4学时）传感器的基本概念、基本特性（静态特性、动态特性、静、动态特性标定）及其选用。
第三章常用传感器的工作原理及应用（15学时）通过对电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、压电式传感器、霍尔传感器、热敏传感器的学习，掌握各种测量几何量的传感器的基本结构、工作原理、测量转换电路；熟悉几何量测控所需传感器的应用和选用。
第四章数字式传感器（7学时）掌握光栅数字式传感器、磁栅数字式传感器、感应同步器、编码器的工作原理及其应用。
第五章新型传感器（5学时）了解仿生传感器、光纤传感器、微型传感器、集成传感器的工作原理及应用和新型传感器研发的重点领域。
第六章传感器与检测系统的信号处理技术（5学时）通过对电桥电路、信号的放大与隔离、信号的变换的学习，重点掌握检测系统的信号放大与变换电路的处理技术。
第七章传感器与检测系统的干扰抑制技术（3学时）学习噪声干扰的形成、硬件抗干扰技术、软件抗干扰技术，熟悉检测系统的各种干扰拟制技术。
第八章典型非电参量的测试方法（7学时）熟悉掌握各种测量几何量的测试方法和传感器的选用原则。
包括：应变的测量、力及压力的测量、位移的测量、振动的测量、流量的测量。
(完整版)传感器与检测技术习题答案
第1章传感器与检测技术基础思考题答案l.检测系统由哪几部分组成? 说明各部分的作用。
答：一个完整的检测系统或检测装置通常是由传感器、测量电路和显示记录装置等几部分组成，分别完成信息获取、转换、显示和处理等功能。
当然其中还包括电源和传输通道等不可缺少的部分。
下图给出了检测系统的组成框图。
检测系统的组成框图传感器是把被测量转换成电学量的装置，显然，传感器是检测系统与被测对象直接发生联系的部件，是检测系统最重要的环节，检测系统获取信息的质量往往是由传感器的性能确定的，因为检测系统的其它环节无法添加新的检测信息并且不易消除传感器所引入的误差。
测量电路的作用是将传感器的输出信号转换成易于测量的电压或电流信号。
通常传感器输出信号是微弱的，就需要由测量电路加以放大，以满足显示记录装置的要求。
根据需要测量电路还能进行阻抗匹配、微分、积分、线性化补偿等信号处理工作。
显示记录装置是检测人员和检测系统联系的主要环节，主要作用是使人们了解被测量的大小或变化的过程。
2.传感器的型号有几部分组成，各部分有何意义?依次为主称（传感器）被测量—转换原理—序号主称——传感器，代号C；被测量——用一个或两个汉语拼音的第一个大写字母标记。
见附录表2；转换原理——用一个或两个汉语拼音的第一个大写字母标记。
见附录表3；序号——用一个阿拉伯数字标记，厂家自定，用来表征产品设计特性、性能参数、产品系列等。
若产品性能参数不变，仅在局部有改动或变动时，其序号可在原序号后面顺序地加注大写字母A、B、C等，（其中I、Q不用）。
例：应变式位移传感器：C WY-YB-20；光纤压力传感器：C Y-GQ-2。
3.测量稳压电源输出电压随负载变化的情况时，应当采用何种测量方法? 如何进行?答：测定稳压电源输出电压随负载电阻变化的情况时，最好采用微差式测量。
此时输出电压认可表示为U0，U0=U+△U，其中△U是负载电阻变化所引起的输出电压变化量，相对U 来讲为一小量。
(完整版)传感器与检测技术试卷及答案
(完整版)传感器与检测技术试卷及答案1．属于传感器动态特性指标的是（D ）重复性B 线性度C 灵敏度D 固有频率2 误差分类，下列不属于的是（B ）系统误差B 绝对误差C 随机误差D粗大误差3、非线性度是表示校准（B ）的程度。
、接近真值B、偏离拟合直线C、正反行程不重合D、重复性4、传感器的组成成分中，直接感受被侧物理量的是（B ）、转换元件B、敏感元件C、转换电路D、放大电路5、传感器的灵敏度高，表示该传感器（C）工作频率宽B 线性范围宽C 单位输入量引起的输出量大D 同意输入量大6 下列不属于按传感器的工作原理进行分类的传感器是（B）应变式传感器B 化学型传感器C 压电式传感器D热电式传感器7 传感器主要完成两个方面的功能：检测和（D）测量B感知C 信号调节D 转换8 回程误差表明的是在（C）期间输出输入特性曲线不重合的程度多次测量B 同次测量C 正反行程D 不同测量9、仪表的精度等级是用仪表的（C）来表示的。
相对误差B 绝对误差C 引用误差D粗大误差二、推断1.在同一测量条件下，多次测量被测量时，绝对值和符号保持不变，或在改变条件时，按一定规律变化的误差称为系统误差。
（√）2 系统误差可消除，那么随机误差也可消除。
（×）3 对于具体的测量，周密度高的准确度不一定高，准确度高的周密度不一定高，所以精确度高的准确度不一定高（×）4 平均值就是真值。
（×）5 在n次等精度测量中，算术平均值的标准差为单次测量的1/n。
（×）6.线性度就是非线性误差.（×）7.传感器由被测量，敏感元件，转换元件，信号调理转换电路，输出电源组成.（√）8.传感器的被测量一定就是非电量（×）9.测量不确定度是随机误差与系统误差的综合。
（√）10传感器（或测试仪表）在第一次使用前和长时间使用后需要进行标定工作，是为了确定传感器静态特性指标和动态特性参数（√）二、简答题：（50分）1、什么是传感器动态特性和静态特性，简述在什么频域条件下只研究静态特性就能够满足通常的需要，而在什么频域条件下一般要研究传感器的动态特性？答：传感器的动态特性是指当输入量随时间变化时传感器的输入—输出特性。
传感器与检测技术
03
常见传感器及其应用
温度传感器及其应用
温度传感器用于检测温度
• 热敏电阻：如热敏电阻、热电偶等 • 光敏电阻：如红外温度传感器等
温度传感器的应用
• 工业生产：如炼钢、铸造等过程中的温度监控 • 环境保护：如空气质量监测、火灾报警等 • 医学诊断：如体温测量、血液温度监测等
湿度传感器及其应用
湿度传感器用于检测湿度
传感器与检测系统的集成
• 传感器与智能家居系统的集成：实现家居环境的智能监控和自动调节
传感器在医疗诊断中的应用
传感器在医疗诊断中的应用
• 生化传感器：如血糖传感器、血氧饱和度传感器等 • 生物传感器：如心电图、脑电图等
传感器与检测系统的集成
• 传感器与医疗设备系统的集成：实现医疗诊断的自动化 和智能化Leabharlann 传感器的网络化与智能化发展
网络化：实现传感器的联网和远程控制
• 无线通信技术的应用：如蓝牙、Wi-Fi等 • 物联网技术的应用：如传感器网络、云计算等
智能化：实现传感器的自主检测和自适应调整
• 人工智能技术的应用：如机器学习、深度学习等 • 智能传感器的研发：如自适应传感器、可穿戴传感器等
传感器在新兴领域的应用与创新
02
传感器的工作原理与技术
传感器的敏感元件与转换原理
转换原理是将敏感元件感受到的物理量或化学量转换成电信号
• 物理量转换：如热敏电阻将温度转换成电阻值 • 化学量转换：如气敏电阻将气体浓度转换成电阻值
敏感元件是传感器的核心部分，用于直接感受物理量或化学量
• 物理敏感元件：如热敏电阻、光敏电阻、压电元件等 • 化学敏感元件：如气敏电阻、湿敏电阻、离子敏感元件等
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传感器与检测技术完整版
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可设定温度的温度控制箱
旋转式机械 设定开关
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拨码式
设定开关
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热敏电阻
热敏电阻有负温度系数（NTC）和正温度 系数（PTC）之分。
NTC又可分为两大类： 第一类用于测量温度，它的电阻值与温度之
间呈严格的负指数关系； 第二类为突变型（CTR）。当温度上升到
1~2以及产生的电
阻增量正负号相间，
可以使输出电压Uo 成倍地增大。
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四臂全桥
全桥的四个桥臂都为应变片， 如果设法使试件受力后，应变 片R1 ~ R4产生的电阻增量（或
感受到的应变1~4）正负号相
间，就可以使输出电压Uo成倍 地增大。上述三种工作方式中， 全桥四臂工作方式的灵敏度最 高，双臂半桥次之，单臂半桥 灵敏度最低。采用全桥（或双 臂半桥）还能实现温度自补偿。
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薄膜型及普通型铂热电阻
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小型铂热电阻
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防爆型铂热电阻
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汽车用水温传感器及水温表
铜热电阻
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学习查“铂热电阻分度表”
附录 铂热电阻分度表
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铂电阻温度显示、变送器
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应变式力传感器
应变式力传感器
检测技术与传感器精选全文
(5)分辨力。传感器能检测到的最小输入增量称分辨力，在输入零点附近 的分辨力称为阑值。分辨力与满度输入比的百分数表示称为分辨率。
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4 .1概述
3.传感器的动态特性 传感器测量静态信号时，由于被测量不随时间变化，测量和记录
过程不受时间限制。而实际中大量的被测量是随时间变化的动态信号， 传感器的输出不仅需要精确地显示被测量的大小，还要显示被测量随 时间变化的规律，即被测量的波形。传感器能测量动态信号的能力用 动态特性表示。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，其动态特性参数有最大超调量、上升时间、调整时 间、频率响应范围、临界频率等。
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4 .1概述
(6)漂移。由于传感器内部因素或外界干扰的情况下，传感器的输出变 化称为漂移。当输入状态为零时的漂移称为零点漂移。在其他因素不 变情况下，输出随着时间的变化产生的漂移称为时间漂移;随着温度 变化产生的漂移称为温度漂移。 (7)精度。表示测量结果和被测的“真值”的靠近程度。
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4. 3速度、加速度检测
压电加速度测试传感器结构原理如图4-28所示。图中1是质量块， 当加速运动时质量块产生的惯性力加载在2(压电材料切片)上，3是电 荷(或电势)的输出端。该压电传感器是两片压电材料切片组成，下面 一片的输出引线是通过壳体与电极平面相连。
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4. 4力、扭矩和流体压强检测
4. 2. 1模拟式位移传感器
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箔式应变片的外形
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半导体应变片及金属 丝式应变片的结构
金属丝式应变片的 内部结构
半导体应变片 外形
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应变片主要性能指标举例
上表中，哪几个型号是半导体应变片？ 依据是什么？
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应变片的粘贴：
1. 去污：采用 手持砂轮工具除去 构件表面的油污、 漆、锈斑等，并用 细纱布交叉打磨出 细纹以增加粘贴 力 ，用浸有酒精 或丙酮的纱布片或 脱脂棉球擦洗。
1~2以及产生的电
阻增量正负号相间，
可以使输出电压Uo 成倍地增大。
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四臂全桥
全桥的四个桥臂都为应变片， 如果设法使试件受力后，应变 片R1 ~ R4产生的电阻增量（或
感受到的应变1~4）正负号相
间，就可以使输出电压Uo成倍 地增大。上述三种工作方式中， 全桥四臂工作方式的灵敏度最 高，双臂半桥次之，单臂半桥 灵敏度最低。采用全桥（或双 臂半桥）还能实现温度自补偿。
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二、应变片的工作原理
设有一长度为l 、截面积为A、半径为r、电阻率
为的金属单丝，它的电阻值R可表示为
R l l A r2
当沿金属丝的长度方向作用均匀拉力（或压力）
时，上式中、r、l都将发生变化，从而导致电阻值
R发生变化。例如金属丝受拉时，l将变长、r变小，
均导致R变大；又如，某些半导体受拉时，将变大
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三、测量转换电路——不平衡电桥
U oU 4 i( R R 1 1 R R 2 2 R R 3 3 R R 4 4) 2 -3
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电桥平衡的条件 ：R1/R2=R4/R3
调节RP，最终可以
使R1/R2=Rห้องสมุดไป่ตู้/R3（ R1、 R2是R1、R2并联RP后的
，导致R变大。
实验证明，电阻丝及应变片的电阻相对变化量R
KR线—与性电材的阻料，应力即变学片中的的灵轴敏向度应变x的RR关系K在很x 大范围2-内1是
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二、应变片的种类与结构
应变片可分为金属应变片及半导体应变片两大类。前者 可分成金属丝式、箔式、薄膜式三种。目前箔式应变片应用 较多。金属丝式应变片使用最早，有纸基、胶基之分。由于 金属丝式应变片蠕变较大，金属丝易脱胶，有逐渐被箔式所 取代的趋势。但其价格便宜，多用于应变、应力的大批量、 一次性试验。
上节回顾:
1.检测技术的基本概念及方法 2.传感器的发展 3.传感器的分类和基本特性
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1.4.2 误差的表示方法
（1）绝对误差
Δ＝Ax－A0 当Ax＞A0时，为正误差；反之为负误差。
修正值C C=－Δ
A0 ＝Ax+C
绝对误差和修正值的量纲必须与示值量纲相同。 绝对误差可表示测量值偏离实际值的程度，但不 能表示测量的准确程度。
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全桥的温度补偿原理
当环境温度升高 时，桥臂上的应变片 温度同时升高，温度 引起的电阻值漂移数 值一致，可以相互抵 消，所以全桥的温漂 较小；半桥也同样能 克服温漂。
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例如，有一金属箔式应变片，标称阻值R0为 100，灵敏度K=2，粘贴在横截面积为9.8mm2 的钢质圆柱体上，钢的弹性模量E=21011N/m2， 所受拉力F=0.2t，受拉后应变片的阻值R 的变
化量仅为0.2，所以必须使用不平衡电桥来测 量这一微小的变化量。下面分析该桥式测量转 换电路是如何将R /R转换为输出电压Uo的。
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2.贴片：在应变 片的表面和处理过的 粘贴表面上，各涂一 层均匀的粘贴胶 ， 用镊子将应变片放上 去，并调好位置，然 后盖上塑料薄膜，用 手指揉和滚压，排出 下面的气泡 。
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3.测量 ：从 分开的端子处， 预先用万用表测 量应变片的电阻， 发现端子折断和 坏的应变片。
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（2）相对误差 ①实际相对误差
②示值(标称)相对误差
③满度（引用）相对误差
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1.4.3 准确度
传感器和测量仪表的误差是以准确度表示的。准确 度常用最大引用误差来定义
它表示传感器的最大相对误差为±S%。
仪表引起的最大测量相对误差为
如压力传感器的准确度等级分别为0.05、0.1、0.2、0.3、 0.5、1.0、1.5、2.0等；我国电工仪表的准确度等级分 别为0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0。
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4.焊接： 将引线和端子用 烙铁焊接起来， 注意不要把端子 扯断。
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5.固定： 焊接后用胶 布将引线和 被测对象固 定在一起， 防止损坏引 线和应变片。
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三、测量转换电路——不平衡电桥
金属应变片的电阻变化范围很小，如果直 接用欧姆表测量其电阻值的变化将十分困难， 且误差很大。
等效电阻），电桥趋于
平衡，Uo被预调到零位，
这一过程称为调零。图
中的R5是用于减小调节
范围的限流电阻。
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单臂电桥
全桥四臂工 作方式的灵敏 度最高，双臂 半桥次之，单 臂半桥灵敏度 最低。
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双臂电桥
R1、 R2为应变 片， R3、R4为固定 电阻 。应变片R1 、 R2 感受到的应变
箔式应变片中的箔栅是金属箔通过光刻、腐蚀等工艺制 成的。箔的材料多为电阻率高、热稳定性好的铜镍合金。箔 式应变片与片基的接触面积大得多，散热条件较好，在长时 间测量时的蠕变较小，一致性较好，适合于大批量生产。还 可以对金属箔式应变片进行适当的热处理，使其线胀系数、 电阻温度系数以及被粘贴的试件的线胀系数三者相互抵消， 从而将温度影响减小到最小的程度，目前广泛用于各种应变 式传感器中。
某0.1级压力传感器的量程为100MPa，测量50MPa压力时，
传感器引起的最大相对误差为
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±0.2%。
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本节主要内容:
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第一节 电阻应变式传感器
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一、工作原理应变片的工作原理
金属丝受拉时，l变长、r变小，导致R变大 。
R l l A r2