五章节传感器与检测系统
全国苏科版初中信息技术九年级全册第五单元第6节2《气敏传感器的应用》教学设计
板书设计
①气敏传感器的基本概念和工作原理
-概念：气敏传感器是能够检测气体成分并将其转换为电信号的传感器。
-原理：气敏传感器通过与气体接触，使传感器的电阻值发生变化，从而产生电信号。
②常见气敏传感器的种类及其应用领域
全国苏科版初中信息技术九年级全册第五单元第6节2《气敏传感器的应用》教学设计
学校
授课教师
课时
授课班级
授课地点
教具
教学内容
《气敏传感器的应用》是苏科版初中信息技术九年级全册第五单元的第6节。本节课主要介绍了气敏传感器的工作原理、种类及应用。内容包括：1.气敏传感器的基本概念和原理；2.常见气敏传感器的种类及特点；3.气敏传感器在生活中的应用实例。通过本节课的学习，学生能够了解气敏传感器的基本知识，掌握气敏传感器的使用方法和注意事项，并能运用气敏传感器解决实际生活中的问题。
教学资源准备
1.教材：确保每位学生都有本节课所需的教材或学习资料。教材中应包含气敏传感器的原理、种类、应用实例等内容，以便学生能够通过阅读教材，对气敏传感器有一个全面的认识。
2.辅助材料：准备与教学内容相关的图片、图表、视频等多媒体资源。这些多媒体资源应有助于学生更好地理解气敏传感器的工作原理和应用。例如，可以准备一些展示气敏传感器工作过程的动画视频，以及一些应用实例的图片和图表，帮助学生直观地了解气敏传感器在实际生活中的应用。
最后，从对课程学习的影响来看，九年级的学生对信息技术课程有着较高的兴趣，他们希望通过学习信息技术来提高自己的综合素质和竞争力。然而，由于信息技术课程的实践性和应用性较强，学生在学习过程中可能会遇到一些困难，如对理论知识的理解不深，对实践操作的掌握不够熟练等。因此，在教学过程中，教师需要关注学生的个体差异，因材施教，针对不同学生的实际情况进行有针对性的指导。
《传感器与自动检测技术》课件第5章
光电倍增管的最大灵敏度可达10A/lm，极间电压 越高，灵敏度越高；但极间电压也不能太高，太高反 而会使阳极电流不稳。
另外，由于光电倍增管的灵敏度很高，所以不能 受强光照射，否则将会损坏。
（3）暗电流和本底脉冲 一般在使用光电倍增管时，必须把管子放在暗室
③光谱特性。光谱特性与光敏电阻的材料有关。从下 图可知，硫化铅光敏电阻在较宽的光谱范围内均有较 高的灵敏度，峰值在红外区域；硫化镉、硫化铊、硫 化铅的峰值在可见光区域。因此，在选用光敏电阻时， 应把光敏电阻的材料和光源的种类结合起来考虑，才 能获得满意的效果。
④伏安特性。在一定照度下，加在光敏电阻两端的电 压与电流之间的关系称为伏安特性。下图中曲线1、2 分别表示照度为零及照度为某值时的伏安特性。由曲 线可知，在给定偏压下,光照度较大，光电流也越大。 在一定的光照度下，所加的电压越大，光电流越大， 而且无饱和现象。但是电压不能无限地增大，因为任 何光敏电阻都受额定功率、最高工作电压和额定电流 的限制。超过最高工作电压和最大额定电流，可能导 致光敏电阻永久性损坏。
A
真空管、 光电阴极
光电管有真空光电管和充 气光电管或称电子光电管和离
K K和光电阳 极A
子光电管两类。两者结构相似，
如右图所示。它们由一个阴极
和一个阳极构成，并且密封在
一只真空玻璃管内。
阴极装在玻璃管内壁上，其上涂有光电发射材料。 阳极通常用金属丝弯曲成矩形或圆形，置于玻璃管的 中央。
（2）基本特性 光电器件的性能主要由伏安特性、光照特性、光
2. 内光电效应 当光照射在物体上，使物体的电阻率ρ发生变化，
或产生光生电动势的现象叫做内光电效应，它多发生 于半导体内。根据工作原理的不同，内光电效应分为 光电导效应和光生伏特效应两类：
《传感器与自动检测技术(第4版)》教学教案(模块1)
《单元1 传感器与自动检测技术的基本概念》教案【动画】自动门动画演示宾馆、商店等场所的自动门在人接近时自动打开、人离去后自动关闭的过程。
2．检测技术在军事上的应用【动画】导弹动态瞄准动画【图示】步枪红外狙击瞄准仪3．检测技术在航天领域的应用【图示】火箭测控；飞行器测控4．在其他方面的应用【动画】GPS定位导航动画演示；超声波测速动画演示；电容指纹识别动画演示【图示】超声波检测金属零件是否有瑕疵动画讲演法动画展演法图示展演法动画展演法图示展演法概念分析三、自动检测技术在机电产品中的作用【图示】检测技术在汽车中的应用的示意图机电一体化系统的组成【动画】演示机床导轨三坐标位置检测的过程；演示路面沥青摊铺机自动找平的过程。
图示讲演法动画展演法作业教材能力训练1－1，1－2 练习巩固法本课教育评注（课堂设计理念，实际教学效果及改进设想）《单元2 传感器简述》教案课题单元2 传感器简述教学目的1、了解传感器的定义、分类及要求；2、熟悉传感器的基本特性。
教学重点传感器的基本性能教学资源多媒体教学课件教学手段多媒体课堂教学教学过程及教学内容教学方法引入单元2 传感器简述本节从传感器的定义与组成、分类及命名、基本特性、对传感器的要求等方面介绍。
提纲挈领法概念分析一、传感器的定义与组成传感器是能感受规定的被测量并按照一定规律转换成有用输出信号（一般为电信号）的器件或装置。
【图示】传感器组成框图二、传感器的分类及命名1．按工作原理划分：参量、发电、特殊。
【图示】各种参量传感器、发电传感器和特殊传感器。
2．按被测量性质划分：机械、热工、成分、状态、探伤。
【图示】各种机械量传感器、热工量传感器、成分量传感器、状态量传感器和探伤传感器。
3．按输出量种类划分：模拟量、数字量。
【图示】各种模拟量传感器和数字量传感器。
4．按传感器信号处理方法划分：直接、差动、补偿（平衡式）。
5．按感知功能划分：热敏、光敏、气敏、力敏、磁敏、湿敏、声敏、放射线敏感、色敏和味敏等十大类。
测试系统及传感器ppt课件
四、按传感器的转换原理分类
✓ 电阻式传感器 ✓ 电感式传感器 ✓ 电容式传感器 ✓ 磁电式传感器 ✓ 压电式传感器 ✓ 光电式传感器
5.4 常用传感器原理 1. 电阻式传感器
任务原理：把被测变化参量转换为电阻变化的一种传感器
按任务的原理可分为: 变阻器式、压阻式、电阻应变式.
血压、眼压、脑压传感器
生物医学量
体温哦传感器 心电、心音流、体心信搏号数传感器
二、按传感器的能源分类
有源传感器：被丈量使传感器本身的电参量R、L、C改 变，这种传感器任务时必需有外加电源。
无源传感器： 被丈量使传感器产生电动势、电流、 电荷，可直接接入放大器或记录仪器。
三、按传感器的输出信号分类
案例： 零件计数
案例：延续油管的椭圆度丈量
Eddy Sensor
Reference Circle
Coiled Tube
案例：无损探伤
火车轮检测
裂纹检测，缺陷呵斥涡流变化。
油管检测
案例： 无损探伤 火车轮检测
原理 裂纹检测，缺陷呵斥涡流变化。
油管检测
电涡流式传感器特点： ●构造简单； ●灵敏度高； ●丈量范围大； ●抗干扰才干强； ●具有非接触丈量； ●常用于丈量位移、振幅、零件几何尺寸、外表粗糙 度、裂纹等
4. 磁电式传感器〔电动式传感器〕
任务原理:利用电磁感应原理，将运动速度、 位移等物理量转换成线圈中的感应电动势输出。
机
电
械
磁电式传感器
量
量
2.分类
磁感应电式传感器
磁电式 霍尔式传感器
磁阻效应传感器
〔1〕 磁感应电式传感器 〔感应式传感器、电动势传感器〕
传感器原理及应用教程专用学习教案
传感器原理及应用教程专用学习教案教案内容：一、教学内容：本节课主要讲解传感器原理及应用，教材章节为第五章第一节《传感器的基本原理与分类》。
内容包括：传感器的定义、分类、基本原理，以及常见传感器的特点与应用。
二、教学目标：1. 让学生了解传感器的定义和分类，掌握传感器的基本原理。
2. 使学生熟悉常见传感器的特点和应用，提高实际操作能力。
3. 培养学生的创新意识和团队协作能力。
三、教学难点与重点：重点：传感器的基本原理，常见传感器的特点与应用。
难点：传感器的工作原理和实际应用中的问题解决。
四、教具与学具准备：教具：多媒体教学设备、传感器实验装置。
学具：实验手册、笔记本、测量工具。
五、教学过程：1. 实践情景引入：通过展示一辆智能汽车，让学生思考汽车是如何感知周围环境的。
2. 理论知识讲解：（1）传感器的定义：传感器是一种能够感受非电学量并将其转换为电学量的装置。
（2）传感器的分类：按工作原理可分为物理传感器、化学传感器、生物传感器等。
（3）传感器的基本原理：传感器的工作原理主要包括转换原理、检测原理和处理原理。
3. 例题讲解：以温度传感器为例，讲解其工作原理、特点和应用。
4. 随堂练习：让学生分析不同类型的传感器在实际应用中的优缺点。
5. 实验操作：分组进行传感器实验，让学生亲身体验传感器的工作原理和应用。
6. 课堂讨论：让学生分享实验心得，讨论传感器在实际应用中可能遇到的问题及解决方法。
六、板书设计：传感器的基本原理与分类1. 传感器的定义2. 传感器的分类3. 传感器的基本原理转换原理检测原理处理原理4. 常见传感器的特点与应用七、作业设计：1. 请列举三种常见的物理传感器，并简要介绍其工作原理和应用。
答案：温度传感器、压力传感器、光敏传感器。
2. 请分析一只智能家居系统中，湿度传感器和光照传感器的作用。
答案：湿度传感器用于监测室内湿度，光照传感器用于监测室内光照强度，以调节家居设备的工作状态，提高生活质量。
《传感器与检测系统》课件
快速响应
实时监测、快速反馈。
03
02
高精度
高分辨率、高灵敏度、高线性度。
多功能化
同时检测多个参数，如温度、湿度 、压力等。
04
CHAPTER 04
检测系统的设计与实现
检测系统的设计原则
准确性
检测系统应能够准确反映被检测参数的真实 值，误差应在可接受的范围内。
可靠性
医疗健康
传感器在医疗健康领域中也有 广泛应用，如血压、血糖、心 电等生理参数的监测。
物联网
传感器是物联网的重要组成部 分，能够实现各种物理量的实
时监测和远程传输。
传感器的发展趋势
微型化
随着微电子技术的发展，传感器正朝 着微型化方向发展，体积更小、精度 更高。
智能化
传感器正与微处理器、算法等结合， 实现智能化，能够自动进行数据处理 和误差补偿。
多功能化
传感器正向着多功能化方向发展，能 够同时测量多种参数，满足复杂系统 的需求。
网络化
传感器正与互联网、物联网等技术结 合，实现远程监控和数据共享，提高 系统的可靠性和实时性。
CHAPTER 02
传感器的工作原理
电阻式传感器
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总结词：通过电阻变化测量物理量
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人机交互界面设计
设计直观、易用的用户界面，方便用户进行 操作和设置。
数据处理算法设计
根据实际需求，设计合适的数据处理算法， 如滤波、拟合、插值等。
系统集成与调试
将硬件和软件集成在一起，进行系统调试， 确保检测系统的正常运行。
CHAPTER 05
检测技术及仪表课程设计
检测技术及仪表课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握检测技术的基本原理，理解仪表的构成、分类及其工作原理；2. 使学生了解各种传感器的工作原理及其在检测技术中的应用；3. 让学生掌握检测信号的处理与分析方法，了解数据采集与传输的基本技术。
技能目标：1. 培养学生能够正确选择和使用检测仪表，进行简单检测系统的设计与搭建；2. 培养学生运用检测技术解决实际问题的能力，提高实验操作和数据处理技能；3. 培养学生通过查阅资料、开展小组合作，提高自主学习与解决问题的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对检测技术及仪表的兴趣，激发他们探索科学技术的热情；2. 培养学生严谨的科学态度，注重实践与创新，树立工程意识；3. 培养学生具备良好的团队合作精神，学会尊重他人、沟通交流。
本课程针对高年级学生，结合课程性质、学生特点和教学要求，将课程目标分解为具体的学习成果，以便后续的教学设计和评估。
在教学过程中，注重理论与实践相结合，充分调动学生的主观能动性，培养他们具备实际操作能力和解决问题的能力。
二、教学内容1. 检测技术基本原理：包括检测系统的组成、分类及性能指标，仪表的基本工作原理等；参考教材章节：第一章 检测技术概述2. 传感器及其应用：介绍常见传感器（如温度、压力、流量等传感器）的工作原理、特性及应用；参考教材章节：第二章 传感器及其应用3. 检测信号处理与分析：包括信号处理的基本方法、数据采集与传输技术，滤波算法等；参考教材章节：第三章 检测信号处理与分析4. 检测仪表的使用与维护：介绍仪表的正确使用方法、维护保养技巧以及故障排除方法；参考教材章节：第四章 检测仪表的使用与维护5. 检测系统设计：结合实际案例，指导学生进行检测系统的设计与搭建，包括传感器选型、信号处理、数据采集等；参考教材章节：第五章 检测系统设计6. 实践教学环节：组织学生进行实验操作，提高实际操作能力和数据处理技能；参考教材章节：第六章 实践教学环节教学内容安排和进度：按照教学大纲，分阶段进行理论教学和实践操作，确保学生能够逐步掌握检测技术及仪表的知识和技能。
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；
传感器与自动检测系统的基本知识说明书
单元1 认识传感器与自动检测系统本单元传授的知识要点是：（1）自动检测系统基本组成。
（2）传感器基本组成、分类。
（3）测量误差及表示方法。
学生应掌握的基本技能是：（1）能根据自动检测系统实际应用示意图指出系统组成，并画出组成框图。
（2）能利用传感器静态特性参数估算一些性能指标。
（3）能理解误差表示方法。
本单元的拓展知识是传感器选用、标定与校准方法；测量误差处理方法。
拓展能力是能够利用互联网或其他资料初步选用传感器，能够初步设计出传感器标定与校准方案，能够运用所学知识分析计算测量数据的准确度。
在素质培养方面，本单元主要培养学生能利用基本概念解释传感器与自动检测系统的一些常用技术术语；通过测量数据分析处理的训练培养学生分析问题的能力，培养学生具有根据数据说明问题的基本科学思维方面的素质。
本单元由2个项目组成，每个项目有知识学习和技能训练两部分。
项目1教学学时为1课时，项目2教学学时为3课时。
拓展知识，可用于课堂教学，也可让学生自学。
1.1 项目1 自动检测系统认识1.1.1 项目1知识学习 自动检测系统基本概念1．什么叫自动检测系统？随着科学技术的发展，自动检测技术已深入到现代社会的各个领域，包括工农业生产，国防科技、现代生活，无所不在、无所不有。
自动检测系统或者自动检测装置是实现信息提取、信息转换以及信息处理的系统或装置。
信息提取是从自然界、社会、生产过程或科学实验中获取人们所需要的信息。
信息处理是自动检测的真正目的，是指人们把已经获得的信息进行加工、运算、分析或综合，以便进行预报、报警、检测、计量、保护、控制、调度和管理等，达到预防自然灾害、防止事故发生、提高劳动生产率、正确计量、改善产品质量、顺利进行科学实验、进行文明生产和科学管理等目的。
2．为什么要学习自动检测系统？当今信息社会，人们对信息的提取、处理、传输以及综合等要求愈加迫切。
作为信息提取的功能器件—仪表或传感器与人类的关系愈来愈密切。
第5章 传感器与检测系统
图3-3 传感器的线性度示意图
第5章 传感器与检测系统
（1） 线性度
线性度可用下式计算：
（3-1）
式中： γL——线性度(非线性误差)； Δmax——最大非线性绝对误差； （2） 灵敏度 yFS ——输出满度值。
非电量检测系统的结构形式
机电一体化对检测系统在性能方面的基
本要求： ① 精度、灵敏度和分辨率高； ② 线性、稳定性和重复性好； ③ 抗干扰能力强； ④ 静、动态特性好； ⑤ 体积小、质量轻、价格便宜、便于安装 与维修、耐环境性能好等。
5.1传感器的组成和分类
5.1.1传感器的组成
通常传感器由敏感元件、转换元件和转换电路三部分组成。
第5章 传感器与检测系统
第5章 传感器与检测系统
5.1.5 传感器的标定
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
计数型二次型计数型二次型计数型计数型电压电流型热电偶电压电流型热电偶cdscds电池电池电感电容型可变电容电感电容型可变电容有接点型有接点型微动开关接触开关微动开关接触开关行程开关行程开关传感器传感器电阻型电位器电阻应变片电阻型电位器电阻应变片非电量型非电量型电量电量无接点型无接点型光电开关接近开关光电开关接近开关模拟型模拟型数字型数字型代码型旋转编码器磁尺代码型旋转编码器磁尺第5章传感器与检测系统开关型
（3） 传感器电路的输出能力,是电压还是功率,输出阻抗
的大小如何等。 （4） 传感器的特性,如线性度、信噪比、分辨率。
机电一体化系统传感器与检测系统课件
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• 应用场景：力传感器在汽车制造、航空航天、机器人等领域具有广泛应用，用 于实现力控制和安全保护等功能。例如，在汽车制造中，力传感器可用于检测 发动机的扭矩和制动器的制动力，以确保汽车的性能和安全。在航空航天领域 ，力传感器可用于测量飞机和火箭的推力、升力等参数，实现精确的姿态控制 和导航。在机器人领域，力传感器能够实时检测机器人与环境之间的交互力， 实现柔顺控制和安全交互。
• 信号处理算法优化：针对检测系统的输出信号，优化信号处理算法，如 滤波算法、数据融合算法等，以提高信号的信噪比和抗干扰能力。
• 系统结构优化设计：通过对检测系统的整体结构进行优化设计，如减小 系统体积、降低系统功耗、提高系统集成度等，以满足不同应用场景的 需求。
• 以上内容涵盖了机电一体化系统传感器与检测系统课件中检测系统性能 评价与优化设计方法的重要方面。通过深入了解这些内容，可以更好地 理解和应用相关知识，提高检测系统的性能和可靠性。
随机误差分析
随机误差是由检测过程中随机因素引起的误差。可以通过增加样本 数量、改进算法等方法来减小随机误差对检测结果的影响。
粗大误差处理
粗大误差是明显偏离真实值的异常数据。可以通过数据剔除、数据平 滑等方法来处理粗大误差，提高数据的可靠性。
检测系统优化设计方法与应用实例
• 传感器选择优化：根据检测需求和环境条件，选择合适的传感器类型、 量程、精度等参数，以提高检测系统的整体性能。
利用化学反应产生的电信号进行 测量，如气体传感器。
传感器的性能参数
精度：传感器输出量与输入量的实际值之间的误差程度 。
线性度：传感器输出量与输入量之间的线性关系程度。
稳定性：传感器在长期使用过程中，输出量保持稳定不 变的能力。
六下信息技术《使用红外线传感器》教案
1.提升学生的信息素养，使其掌握红外线传感器的基本原理，培养科学探究精神。
2.培养学生动手实践能力，通过编程与搭建，提高解决问题的能力。
3.培养学生的创新意识，学会将传感器应用于实际生活，提高创新设计能力。
4.培养学生团队协作能力，在项目实施过程中，学会分工合作，共同完成任务。
5.培养学生的信息社会责任感，关注传感器技术在生活中的应用，认识到科技对生活的影响。
在实践活动环节，学生们分组讨论并进行了实验操作。我发现他们在这一环节中表现出很高的积极性，能够主动思考、解决问题。但同时，也暴露出一些问题，如小组合作不够默契、实验操作不够熟练等。在今后的教学中，我需要加强对学生团队合作能力的培养，提高他们的实践操作技能。
学生小组讨论环节，大家围绕红外线传感器在实际生活中的应用展开了热烈的讨论。我注意到，学生们能够结合自己的生活经验提出很多有趣的想法。但在引导和启发学生思考方面，我觉得自己还有待提高。今后，我将更加关注学生的需求，提出更具针对性的问题，激发他们的创新思维。
-项目实践中的问题解决：在项目实施过程中，如何解决实际遇到的问题，如传感器误触发、距离检测不准确等。
举例：针对参数设置难点，教师可通过实验让学生观察不同参数设置下传感器的反应，指导学生如何选择合适的参数。对于编程逻辑与算法，教师可以提供几个不同场景的编程示例，讲解如何通过调整条件语句和循环结构来实现精确控制。在项目实践中，鼓励学生遇到问题时先独立思考，再进行小组讨论，最后由教师引导总结解决方案。
三、教学难点与重点
1.教学重点
-红外线传感器的工作原理：传感器如何通过红外线检测距离，理解反射式与直射式红外线传感器的区别。
-编程控制红外线传感器：掌握使用Arduino或相关平台对红外线传感器进行编程控制的方法，实现对距离的检测与响应。
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。
测试系统及传感器课件
测试系统的日常维护与保养
定期清洁
定期清洁测试系统的表面，以防 止灰尘、污垢等杂质影响测量结
果。
检查传感器
定期检查传感器的连接、线路和性 能，确保传感器正常工作。
更新软件和固件
及时更新测试系统的软件和固件， 以确保系统正常运行和测量结果的 准确性。
测试系统的故障诊断与排除
故障现象观察
观察测试系统在运行过程中出现 的异常现象，如指示灯不亮、数
磁电式传感器
工作原理
通过磁场值的变化来检测物理量 的变化，如转速、振动等。
应用领域
广泛应用于电机、发电机等领域 。
优点
结构简单、可靠性高、寿命长。
总结词
利用磁场变化测量物理量的传感 器
缺点
易受外部磁场干扰，需要采取防 护措施。
04
测试系统设计
测试系统设计的基本原则
准确性
测试系统的设计应确 保测量结果的准确性 ，减少误差和偏差。
光栅尺
利用光束干涉原理测量位 移量，具有高精度、高稳 定性等特点，但易受环境 影响。
06
测试系统的校准与维护
测试系统的校准方法
绝对校准
自校准
通过与已知准确度的标准设备进行比 较，以确定测试系统的误差范围。
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。
传感器与检测技术智慧树知到答案章节测试2023年山东科技职业学院
项目一测试1.传感器在检测系统中的作用是（）。
A:进行信息转换B:对外部信号进行控制C:采集外界信息D:信息获取与信息转换答案:D2.传感器是人类五官的延伸。
（）A:错B:对答案:B3.下列哪种获得拟合直线的方法精度最高（）A:终点线性法B:最小二乘法C:端点线性法D:零点线性法答案:B4.下列可以作为约定真值的是（）A:三角形的内角和是180°B:基准米定义为“光在真空中1/299792458s的时间间隔内行程的长度”C:高一级测量仪表的误差若为低一级测量仪表的1/3到1/10即可认为前者的示值是后者的相对真值答案:B5.绝对误差是有量纲（单位）的，相对误差没有量纲（单位）。
（）A:错B:对答案:B6.常用于制作热电阻的材料有（）A:铜B:铁C:铝D:铂答案:AD7.铜热电阻的检测温度范围是（）A:-100~350℃B:-50~150℃C:-200~500℃D:-20~200℃答案:B8.（）热敏电阻常作温度开关。
A:CTRB:PSDC:PTCD:NTC答案:A9.（）定律可以简化热电偶的选配工作。
A:中间温度定律B:标准电极定律C:中间导体定律D:均质导体定律答案:B10.下列哪种光电元件的响应速度最快（）A:光敏电阻B:光敏三极管C:光电池D:光敏二极管答案:D项目二测试1.下列弹性元件中过载能力比较强的是（）。
A:等截面圆环B:悬臂梁C:实心轴D:变形圆环答案:D2.测量压力的弹性元件中，（）的测力范围最大。
A:弹簧管B:波纹管C:膜盒D:等截面薄板答案:A3.电阻应变式传感器常用的测量电路是（）。
A:调幅电路B:电荷放大电路C:脉冲调宽电路D:电桥电路答案:D4.应变式加速度传感器在测量加速度时使用了（）。
A:牛顿第二定律B:牛顿第一定律C:牛顿第四定律D:牛顿第三定律答案:A5.石英晶体一般用于标准仪器或要求较高的传感器中。
（）A:错B:对答案:B6.目前国内外的压电元件大部分都采用的压电陶瓷。
传感器检测课程设计
传感器检测课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解传感器的基本原理和分类，掌握不同传感器的工作方式和应用场景。
2. 学生能够描述传感器检测物理量的基本过程，解释传感器输出信号与检测量之间的关系。
3. 学生能够运用所学的传感器知识，分析简单的电路图，并识别传感器在电路中的作用。
技能目标：1. 学生通过动手实践，学会正确连接传感器与检测电路，并能进行基本的调试。
2. 学生能够运用数据处理软件，对传感器采集到的数据进行分析，得出有效结论。
3. 学生能够设计简单的传感器检测系统，解决实际问题，培养创新意识和实践能力。
情感态度价值观目标：1. 学生通过学习传感器知识，激发对科学技术的兴趣，培养探究精神和问题解决意识。
2. 学生在学习过程中，增强团队合作意识，学会倾听、尊重他人意见，提高沟通能力。
3. 学生能够认识到传感器在现代科技中的重要性，了解其在生活中的应用，增强社会责任感和使命感。
本课程针对初中年级学生设计，结合学生的认知水平和兴趣特点，注重理论知识与实际操作相结合。
通过本课程的学习，使学生掌握传感器的基础知识，培养实际操作技能，提高学生的科学素养和创新能力。
同时，关注学生的情感态度价值观培养，使学生在学习过程中形成积极的学习态度和良好的团队合作精神。
在教学过程中，教师需关注学生的个体差异，因材施教，确保每位学生都能达到课程目标。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分：1. 传感器基本原理：介绍传感器的定义、分类和基本工作原理，使学生了解不同类型传感器的作用。
- 章节关联：课本第三章“传感器及其应用”2. 传感器检测物理量：讲解传感器如何检测温度、湿度、光照、压力等物理量，并分析传感器输出信号与检测量之间的关系。
- 章节关联：课本第三章第二节“传感器检测物理量”3. 传感器电路连接与调试：指导学生动手实践，学会正确连接传感器与检测电路，并进行基本调试。
- 章节关联：课本第三章第三节“传感器电路及其应用”4. 数据处理与分析：教授学生使用数据处理软件，对传感器采集到的数据进行分析，培养学生分析问题和解决问题的能力。
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3600/m
n36流测速发电机
用于自动控制中测量转速或速度负反馈校正元件。分为永 磁式和电磁式，常用的是永磁式。
测速发电机的输出电压：
测速发电机的输出特性：
二、码盘式转速转感器
n 60 N Zt
5.4加速度传感器
一、电阻应变式
电阻应变式加速度计原理结构如图所示。它由重块、悬臂梁、应 变片和阻尼液体等构成。当有加速度时，重块受力，悬臂梁弯曲， 按梁上固定的应变片之变形便可测出力的大小，在已知质量的情 况下即可算出被测加速度。
二、电容式位移传感器
电容式传感器是将被测物理量的位移转换为电容量的变 化，再通过配套的测量电路，将电容的变化转换为电信 号输出。
C 0 s
式中： ε0——真空的介电常数； s ——极板的遮盖面积； ε——极板间相对介电系数； δ——两平行极板间的距离。
1、极距变化型电容式传感器
如果两极板相互覆盖面积及极间介质不变，当两极板 在被测参数作用下发生位移，引起电容量的变化为：
dC 02s d
传感器的灵敏度为：
KddC 02sC
2、面积变化型电容式传感器
动板与定板之间相互覆盖的面积引起电容量变化。当覆盖面积 对应的中心角为a、极板半径为r时，覆盖面积为：
C 0ar2 2
电容量为：
S ar2 2
其灵敏度为：
KdC0r2 常数 da 2
3、介质变化型电容式传感器的变换原理
二、压电式
将传感器固定在被测物体上，感受该物体的振动，惯性质量块产 生惯性力，使压电元件产生变形，压电元件产生的变形和由此产 生的电荷与加速度成正比。
5.5、力、压力和扭矩传感器
一、工作原理
首先由弹性元件将力、力矩、压力等被测量转换成位移 或应变，然后再通过转换元件将相应的位移或应变转换 成电信号输出。
2）频域指标 可以用幅频特性和相频特性描述
两种典型的输入响应：
二阶系统的脉冲输入和响应 二阶系统的阶跃输入和响应
5.2 位移传感器
一、电感式位移传感器
电感式传感器是基于电磁感应原理，将被测物理量转 换为电感量的变化。 1、自感型电感式传感器
可变磁阻式电感传感器、电涡流式传感器 2、互感型电感传感器
2、互感型电感传感器
差动变压器式电感传感器：传感器由线圈、铁芯和活动衔铁三部分组成。 当初级线圈输入交流激励电压时，次级线圈将产生感应电动势e1和e2。 传感器的输出电压为两者之差，即ey=e1-e2。ev的大小随活动衔铁的 位置而变。当活动衔铁位置居中时，e1=e2，ey=0；当活动衔铁向上移 时，即e1>e2，ey>0;当活动衔铁向下移时，e1<e2，ey<0。活动衔铁 的位置往复变化，其输出电压也随之变化。
当给滑尺的正余弦绕组同时加励磁电压，则在定尺上感应的总电动势为：
e e A e B K A c U o K s B sU in
五、光电编码器
这种码盘有两个通道与B（即两组透光和不透光部分），其相 位差90°，相对于一定的转角得到一定的脉冲，将脉冲信号送 入计数器。则计数器的计数值就反映了码盘转过的角度。
2）电涡流式电感传感器
高频反射式涡流传感器：高频(>1MHz)激励电流，产生的高频磁场作 用于金属板的表面，在金属板表面将形成涡电流。
若只改变距离δ而保持其他系数不变，则可将位移的变化转换为线圈 自感的变化。
低频透射式涡流传感器：发射线圈ω1和接收线圈ω2分别置于被测金属 板材料G的上、下方。当低频(音频范围)电压e1加到线圈ω1的两端后， 所产生磁力线的一部分透过金属板材料G，使线圈ω2产生感应电动势e2， 且e2随材料厚度h的增加按负指数规律减少。
三、光栅数字传感器
1、工作原理
光栅是在透明的玻璃上，均匀 地刻出许多明暗相间的条纹， 或在金属镜面上均匀地刻化出 许多间隔相等的条纹，通常线 条和间隙和宽度是相等的。
测量装置中由标尺光栅和指示 光栅组成，两者的光刻密度相 同，但体长相差很多。
把指示光栅平行地放在标尺光栅上面，并且使它们的刻线 相互倾斜一个很小的角度，这时在指示光栅上就出现几条 较粗的明暗条纹，称为莫尔条纹。它们是沿着与光栅条纹 几乎成垂直的方向排列。
这种传感器大多用于测量电介质的厚度(图a)、位移(图b)、液位 (图c)，还可根据极板间介质的介电常数随温度、湿度、容量改 变而改变来测量温度、湿度、容量(图d)等。
4、电容式传感器的测量电路
1）电桥电路
电容传感器为电桥的一部分。由电容变化转换为电桥的电压输 出，经放大、相敏检波、滤波后，再推动显示、记录仪器。
Babsinb(c/2) W
2、测量系统
光栅移动时产生的莫尔条纹明暗信号可用光电元件接受，如图中 的是四块光电池，光电池产生的信号，相位彼此差90º，对这些 信号进行适当的处理后，即可变成光栅位移量的测量脉冲。
四、感应同步器
感应同步器是一种应用电磁感应原理来测量位移的高精度检测元件，有
直线式和圆盘式两类。
1、自感型电感式传感器
1）可变磁阻式电感传感器
自感L可表示为：
灵敏度：
可变磁阻式传感器的典型结构：可变导磁面积型、差动型、单螺管线圈 型、双螺管线圈差动型。
如果将δ固定，变化 空气隙导磁截面积 S0时，自感L与S0 呈线性关系
双螺管线圈差动型，较之单 螺管线圈型有较高灵敏度及 线性，被用于电感测微计上， 其测量范围为0～300μm， 最小分辨力为0.5μm。
2）谐振电路
电容传感器的电容作为谐振回路调谐电容的一部分。谐振回路通过 电感藕合，从稳定的高频振荡器取得振荡电压。当传感器电容发生 变化时，谐振回路的阻抗将发生相应的变化，而这个变化被转换为 电压或电流，再经过放大、检波即可得到相应的输出。
3）运算放大器电路
前面已经叙述到，变极距型电容式传感器的极距变化与电容变化 量成非线性关系。这一缺点使电容式传感器的应用受到了一定的 限制。采用比例运算放大器电路，可以使输出电压约与位移的关 系转换为线性关系。如图所示，反馈回路中的Cx为极距变化型电 容式传感器的输入电路，采用固定电容C0，u0为稳定的工作电压。 由于放大器的高输入阻抗和高增益特性，比例器的运算关系为