传感器与检测技术-ppt课件第一章
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22
重复性
图1-4所示为校正曲线的重复特性。
正行程的最大重复性偏差为△Rmax1, 反行程的最大重复 性偏差为△Rmax2，重复性误差取这两个最大偏差中之较 大者为△Rmax，再以满量程输出的百分数表示，即
rR
Rmax yFS
100%
（1-15）
式中 △Rmax----输出最大不重复误差。
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现代人们的日常生活中，也愈来愈离不开检测技术。例 如现代化起居室中的温度、湿度、亮度、空气新鲜度、防火、 防盗和防尘等的测试控制，以及由有视觉、听觉、嗅觉、触 觉和味觉等感觉器官，并有思维能力机器人来参与各种家庭 事务管理和劳动等，都需要各种检测技术。
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34
自动检测系统的基本组成
自动检测系统是自动测量、自动资料、自动保护、自动 诊断、自动信号处理等诸系统的总称，基本组成如图1-7。
图1-10 微差法测量稳压电源输出电压的微小变化
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44
误差处理 主要内容
• 一、误差与精确处理 • 二、测量数据的统计处理 • 三、间接测量中误差的传递 • 四、有效数字及其计算法则
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45
误差与精确处理
主要内容
(1)绝对误差与相对误差 (2)系统误差、偶然误差和疏失误差 (3)基本误差和附加误差 (4)常见的系统误差及降低其对测量结果影响的方法
（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）
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25
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。
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。
传感器和检测技术ppt课件
17.黄俊钦．静、动态数学模型的实用建模方法．北京：机械工业出版社， 1988
18. 马修水. 瑞士SYLVAC电容测量系统的发展. 工具技术，1989 (12)
19.于静江，周春晖．过程控制中的软测量技术．控制理论与应 用．1996,13(2)
20. 骆晨钟，邵惠鹤．软测量技术及其工业应用．仪表技术及传感器．
17
传感器原理及其应用－教学层次
中专级 大专级 本科级 硕士级 ……
精选ppt课件
18
谢谢！
传感器与检测技术 教学组
精选ppt课件
19
参 考 文 献 （续）
13.张正伟．传感器原理及应用．北京：中央广播电视大学出版社，1997
14.周春晖. 过程控制工程手册. 北京: 化学工业出版社，1993
15. 陈守仁. 自动检测技术及仪表. 北京: 机械工业出版社，1989
16. 费业泰. 误差理论与数据处理. 北京:机械工业出版社, 2002
课时数
2 4 6 2 4 6 8 2 34
作业 实验
* * * * * * *
15
参考文献
1. 王化祥,张淑英．传感器原理及应用．天津：天津大学出版社，1991 2. 常健生. 检测与转换技术. 北京:机械工业出版社. 2001 3. 严钟豪，谭祖根. 非电量电测技术. 北京：机械工业出版社，2003 4. 强锡富. 传感器. 北京：机械工业出版社，1998 5. 贾伯年，俞朴. 传感器技术. 南京：东南大学出版社，1992 6. 王俊杰. 检测技术与仪表. 武汉. 武汉理工大学出版社，2002 7. 郭振芹．非电量的电测量．北京：中国计量出版社，1986 8. 郁有文，常健，程继红编著. 传感器原理及工程应用. 西安：西安电子科
传感器与检测技术完整ppt课件
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）。
.
1.3.1测量误差及其分类
误差的定义
测量误差(error of measurement)是指测得值与被
测量真值之差，可用下式表示： 测量误差=测得值-真值
若定义中的测得值是用测量方式获得的被测量的测
量结果，则得到测量误差的定义为：测量误差=测量结果-真
值
若定义中的测得值是指计量仪器的示值，则得到计
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。
2替代法其实质是在测量装置上测量被测量后不改变测量条件立即用相应标准量代替被测量放到测量装置上再次进行测量从而得到此标准量测量结果与已知标准量的差值即系统误差取其负值即可作为被测量测量结果的修正先将被测量x放于天平一侧标准砝码p放于另一侧调至天平平衡则有xpl此时移去被测量x用标准砝码q代替使天平重新平衡则有qpl2l1所以有xq
.
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）。
.
1.3.1测量误差及其分类
误差的定义
测量误差(error of measurement)是指测得值与被
测量真值之差，可用下式表示： 测量误差=测得值-真值
若定义中的测得值是用测量方式获得的被测量的测
量结果，则得到测量误差的定义为：测量误差=测量结果-真
值
若定义中的测得值是指计量仪器的示值，则得到计
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。
2替代法其实质是在测量装置上测量被测量后不改变测量条件立即用相应标准量代替被测量放到测量装置上再次进行测量从而得到此标准量测量结果与已知标准量的差值即系统误差取其负值即可作为被测量测量结果的修正先将被测量x放于天平一侧标准砝码p放于另一侧调至天平平衡则有xpl此时移去被测量x用标准砝码q代替使天平重新平衡则有qpl2l1所以有xq
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；
传感器与检测技术第1章 传感与检测技术基础PPT课件
1.2.1检测系统的组成
1.检测的概念 检测就是人们借助于仪器、设备，利用各
种物理效应，采用一定的方法，将被测量 的有关信息通过检查与测量获取定性或定 量信息的过程。这些仪器和设备的核心部 件就是传感器。检测包含检查与测量两个 方面，检查往往是获取定性信息，而测量 则是获取定量信息。
检测技术是以研究检测系统中的信息提取、 信息转换以及信息处理的理论与技术为主
如果传感器的输入量从零值开始缓慢地增
（5）迟滞
在传感器内部，由于某些元器件具有储能 效应，例如：弹性形变、磁滞现象、极化 效应等，使得被测量逐渐增加和逐渐减少 时，测量得到的上升曲线和下降曲线出现 不重合的现象，使传感器特性曲线形成环 状迟，滞误这差种γH现以正象、称反为向输迟出滞量，
的最大偏差与满量程输出之比的 百分数表示，即
种传感器产品的全称由“主题词 + 四级修 饰语”构成。 主题词 —— 传感器； 一级修饰语 —— 被测量，包括修饰被测量 的定语； 二级修饰语 —— 转换原理，一般可后缀以 “式”字；
2. 传感器的代号
国家标准 GB /T7666 —2005 规定，一种传 感器的代号应包括以下四部分：
主称——传感器，代号C；
1.2检测技术基础知识
当今传感器检测技术早已无处不在，如商 场、银行的自动门，酒店自动升降电梯， 洗手间的自动水龙头等都应用了传感器检 测与控制技术。 如何有效地利用传感器实 现各种参数的自动检查和精确测量，则是 整个自动控制系统的基础。为了更好地掌 握传感器检测技术的相关知识，需要对检 测技术的基本概念、基本测量方法、检测 系统的组成、测量误差及数据处理等方面 的理论及工程应用进行学习和研究，只有
传感器的量程可用测量范围的大小来表示， 即量程就是传感器测量上限值与测量下限 值的代数差。
传感器技术 传感器与检测技术 PPT课件
学习本课程之前，要求先修《大学物理》、《电路理论》、《模拟电 子技术》、《数字电子技术》、《电气测量技术》，本课程也是《过 程控制系统及仪表》的先修课程。
本课程的性质及适应对象
本课程为电子信息工程专业选修课程。
本科教学计划安排
章次
内容
1 绪论
2 电阻式传感器原理与应用
3 变阻抗式传感器原理与应用
4 光电式传感器原理与应用
基础知识
定义、分类 发展趋势 选用原则 一般特性
检测电路 现代检测系统
传感器原理 检测技术
参考网站
[1]传感器课程 [2]仪表技术与传感器 [3]传感器世界 [4]中国传感器 [5]传感器技术 [6]21IC中国电子网 [7]传感技术学报网
[8]传感器资讯网
参考文献
1．王化祥,张淑英.传感器原理及应用（第3版）[M].天津:天津 大学出版社, 2007
2．杨万海.多传感器数据融合及其应用[M].西安:西安电子科技 大学出版社,2004
思考题与习题
第7章 流量检测
7.1 流量的基本概念 7.2 差压式流量计 7.3 电磁流量计 7.4 涡轮流量计 7.5 涡街流量计 7.6 超声流量计 7.7 质量流量计
思考题与习题
第8章 成分检测
8.1 概述 8.2 热导式气体分析仪 8.3 磁性氧量分析仪 8.4 氧化锆氧量分析仪 8.5 红外气体分析仪 8.6感器概述 1.3 测量误差与数据处理 1.4 传感器的一般特性 1.5 传感器的标定和校准
思考题与习题
第2章电阻式传感器原理与应用
2.1 应变式传感器 2.2 电阻式传感器
思考题与习题
第3章 变阻抗式传感器原理与应用
本课程的性质及适应对象
本课程为电子信息工程专业选修课程。
本科教学计划安排
章次
内容
1 绪论
2 电阻式传感器原理与应用
3 变阻抗式传感器原理与应用
4 光电式传感器原理与应用
基础知识
定义、分类 发展趋势 选用原则 一般特性
检测电路 现代检测系统
传感器原理 检测技术
参考网站
[1]传感器课程 [2]仪表技术与传感器 [3]传感器世界 [4]中国传感器 [5]传感器技术 [6]21IC中国电子网 [7]传感技术学报网
[8]传感器资讯网
参考文献
1．王化祥,张淑英.传感器原理及应用（第3版）[M].天津:天津 大学出版社, 2007
2．杨万海.多传感器数据融合及其应用[M].西安:西安电子科技 大学出版社,2004
思考题与习题
第7章 流量检测
7.1 流量的基本概念 7.2 差压式流量计 7.3 电磁流量计 7.4 涡轮流量计 7.5 涡街流量计 7.6 超声流量计 7.7 质量流量计
思考题与习题
第8章 成分检测
8.1 概述 8.2 热导式气体分析仪 8.3 磁性氧量分析仪 8.4 氧化锆氧量分析仪 8.5 红外气体分析仪 8.6感器概述 1.3 测量误差与数据处理 1.4 传感器的一般特性 1.5 传感器的标定和校准
思考题与习题
第2章电阻式传感器原理与应用
2.1 应变式传感器 2.2 电阻式传感器
思考题与习题
第3章 变阻抗式传感器原理与应用
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
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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课件
• 检测技术随着科学技术的发展而发展。现代工业经历了从手工作坊到机械 化、 自动化的历程，并从自动化向自治化、智能化的目标演化。随着生产设备机 械化、自动化水平的提高，控制对象日益复杂，由于系统中表征设备工作状 态的 状态参数多、参数变化快、子系统不确定性大等特点，从而对检测技术 的要求不 断提高，促进了检测技术水平的不断提高。
• 在测量装置和某些分类机械中，检测是装置和设 备的核心。例如自动分拣机要实现将工件按重量 分别放在不同位置的功能，就必须具有重量检测 单元（见下图）。
2.设备运行状态检测与故障诊断
• 为了保证机电设备安全可靠地运行，经常要求对 主要参数进行监测，如对电源电压、电机功耗或 负载电流、润滑油温度的监测等，其目的是防止 过载造成损 坏。这是一种保护性检测。但是随着 预防性维修的发展，对一些大型关键设备 要求进 行以故障诊断为目的的状态检测，例如，利用检 测振动信号，可监视动力 机械轴承或齿轮的故障， 并通过频率分析确定故障的部位，区分出轴承内 环、外 环或滚珠的故障。数控加工机床可利用切 削力信号、振动信号或声发射信号监 测刀具的工 作状态，当刀具破损或发生严重磨损时，及时发 出报警。
第七章智能传感器（4学时） • 概述 • 智能传感器的系统构成 • 智能传感器的集成技术 • 智能传感器实现的方法 • 智能仪器实例 第八章 传感器信号处理（2学时） • 测量放大器 • 信号的调制与解调 • 滤波器 • 传感器信号的非线性校正
第九章自动检测系统 （4学时） • 自动检测系统的组成 • 模拟量数据采集系统 • 数据采集系统输入接口器件 • 主要特性指标及测定方法 • 虚拟仪器
3.制造质量检测与控制
• 在机械制造过程中，为了保证加工零件的质量而 进行的检测，例如材质检 测、缺陷检测、尺寸及 表面质量检测。基于质量控制的检测又分为在线 检测与离 线检测。离线检测是在加工或装配完成 后对零件或产品进行检测，确定加工零 件是否合 格，剔除不合格零件，或者通过绘制控制图发现 加工过程的异常趋势。 在线检测是在加工或装配 过程中进行检测，例如，外圆磨削自动检测仪可 在磨削 过程中利用气动量仪或电感测头自动检测 工件尺寸，输出检测信息，以对机床进 行补充调 节或供显示报警。
• 在测量装置和某些分类机械中，检测是装置和设 备的核心。例如自动分拣机要实现将工件按重量 分别放在不同位置的功能，就必须具有重量检测 单元（见下图）。
2.设备运行状态检测与故障诊断
• 为了保证机电设备安全可靠地运行，经常要求对 主要参数进行监测，如对电源电压、电机功耗或 负载电流、润滑油温度的监测等，其目的是防止 过载造成损 坏。这是一种保护性检测。但是随着 预防性维修的发展，对一些大型关键设备 要求进 行以故障诊断为目的的状态检测，例如，利用检 测振动信号，可监视动力 机械轴承或齿轮的故障， 并通过频率分析确定故障的部位，区分出轴承内 环、外 环或滚珠的故障。数控加工机床可利用切 削力信号、振动信号或声发射信号监 测刀具的工 作状态，当刀具破损或发生严重磨损时，及时发 出报警。
第七章智能传感器（4学时） • 概述 • 智能传感器的系统构成 • 智能传感器的集成技术 • 智能传感器实现的方法 • 智能仪器实例 第八章 传感器信号处理（2学时） • 测量放大器 • 信号的调制与解调 • 滤波器 • 传感器信号的非线性校正
第九章自动检测系统 （4学时） • 自动检测系统的组成 • 模拟量数据采集系统 • 数据采集系统输入接口器件 • 主要特性指标及测定方法 • 虚拟仪器
3.制造质量检测与控制
• 在机械制造过程中，为了保证加工零件的质量而 进行的检测，例如材质检 测、缺陷检测、尺寸及 表面质量检测。基于质量控制的检测又分为在线 检测与离 线检测。离线检测是在加工或装配完成 后对零件或产品进行检测，确定加工零 件是否合 格，剔除不合格零件，或者通过绘制控制图发现 加工过程的异常趋势。 在线检测是在加工或装配 过程中进行检测，例如，外圆磨削自动检测仪可 在磨削 过程中利用气动量仪或电感测头自动检测 工件尺寸，输出检测信息，以对机床进 行补充调 节或供显示报警。
第1章传感器与检测技术基础(li)精品PPT课件
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单臂电桥:
单臂电桥:
eo
Uab
Uad
R1 R1 R1 R1 R2
R4 R3 R4
ex
(RR11R3RRR1R2)3(R3R2RR44)ex
R
eo
(1
R
R1 R2
)(1
R4
ex )
R1 R1
R3
09.10.2020
14
三种电桥输出
如果电阻的相对变化量<<1, 则
R
eo
R1
(1RR2
)(1R4
ex )
4RR1 ex
R1 R1
R3
同理推导出差动半桥、全桥输出。
优点：稳定性较高，且电桥输出为直流量，可用直流仪表测 量，精度较高；电桥与后接仪表间的连接导线分布参数对系
统影响较小，对导线的连接方式要求较低。 缺点：需高精度直流电源，造价较高，且易引入工频干扰； 输出为直流量，需直流放大，放大器较复杂，并容易受零漂
敏感元件
信号 变换
传输
显示装置
处理 非线性运算
物理量变换 信号放大传输和 处理 测量结果显示
➢ 仪器仪表是信息产业（检测技术、通信技术、计算机技术）的三大重要组
成部分，是信息工业的源头
09.10.2020
8
应用和发展趋势
应用：检测技术与仪器仪表涉及军事国防、工业、 农业、和科学研究的各个领域
发展：目前检测技术和仪器仪表已发展成为集光、 机、电为一体，综合了物理、化学、生物、材料等 多种学科发展的高新技术领域，新一代的传感器和 仪器仪表正向微型化、智能化、集成化和网络化发 展。采用微机械电子技术、纳米技术、功能材料、 仿生学技术和网络通信技术领域中的最新成果已成 为检测技术和仪器仪表的发展方向
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
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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
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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%
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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….
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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、
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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
传感与检测技术 ppt课件
1.2 传感器的定义
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。 这是一个比较广泛的定义，包含下面含义： （1）是测量装置，能完成测量任务； （2）输入量是某一被测量，可能是物理量，也可能是化学量、生物量等； （3）输出量是某种物理量，这种量要便于传输、转换、处理、显示等， 这种量可以是气、光、电量，但主要是电量； （4）输入输出有对应关系，且应有一定的精确度。
1.1 传感器的应用领域
3.传感器与生物医学
光纤流速传感器
荧光材料制作的电子鼻传感器
生物酶血样分析传感器
1.1 传感器的应用领域
4.传感器与航空及航天
航天
飞行器：控制在预定轨道上 速度、加速度、飞行距离测量周围环境、内部设备监控、本身状态 陀螺仪、阳光传感器、星光传感器、地磁传感器
1.1 传感器的应用领域
1.1 传感器的应用领域
7.传感器与军事技术
数字化战争需要利用全方位、多手段的传感器系统感知和收集战场 各种信息，对这些信息进行判读、分析、综合与管理，实现“传感器-控 制器-武器”一体化。
战场生物传感器不但能准确识别各种生化战剂，而且可与计算机配 合，及时提出最佳防护和治疗方案，还可通过测定炸药、火箭推进剂的 降解情况来发现敌人库存弹药的数量和位置，成为侦察的有效手段。
处电测控控系 人电机
污
利利能建 金
理话试制制统
器
染
用用利筑 融
用
1.1 传感器的应用领域
1.传感器与家用电器
自动电饭锅、吸尘器、空调器、电子热水器、风干器、电熨斗、电风 扇、洗衣机、洗碗机、照相机、电冰箱、电视机、录像机、家庭影院等。
全自动洗衣机中的传感器：衣物 重量传感器，衣质传感器，水温传感 器，水质传感器，透光率光传感器 (洗净度) 液位传感器，电阻传感器 (衣物烘干检测)。
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 ppt课件第一章
1.传感器的组成 . 传感器是由敏感元件, 传感器是由敏感元件,转换元件和测量 电路组成,如图1-1所示. 所示. 电路组成,如图 所示
2010-7-18
2
1.1.2 传感器的组成与分类
敏感元件(sensing element): 直接感受 敏感元件 :
被测量的变化, 被测量的变化,并输出与被测量成确定关系的某一物 理量的元件,它是传感器的核心. 理量的元件,它是传感器的核心.
2010-7-18
5
1.1.3 传感器基本特性
传感器的静态特性: 传感器的静态特性: 1. 测量范围:传感器所能测量到的最小输入量 与最大输入量 之间 测量范围:
的范围称为传感器的测量范围. 的范围称为传感器的测量范围.
2. 量程:传感器测量范围的上限值 与下限值 的代数差 - 称为量程. 量程: 称为量程. 3. 精度:传感器的精度是指测量结果的可靠程度,是测量中各类误差 精度:传感器的精度是指测量结果的可靠程度,
1.1.4 传感器的命名,代号和图形符号 传感器的命名,
1.传感器的命名 传感器的命名
传感器的全称应由"主题词+四级修饰语"组成,即 主题词 —— 传感器 一级修饰语 —— 被测量,包括修饰被测量的定语. 二级修饰语 —— 转换原理,一般可后缀以"式"字 . 三级修饰语 —— 特征描述,指必须强调的传感器结构,性能,材
2010-7-18 4
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, 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. 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 和输入信号( ,即传感器系统的输出信号y(t)和输入信号(被测 之间的关系, 量)x(t)之间的关系,传感器系统示意图如下图所 之间的关系 示.
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1.1.2 传感器的组成与分类
敏感元件(sensing element): 直接感受 敏感元件 :
被测量的变化, 被测量的变化,并输出与被测量成确定关系的某一物 理量的元件,它是传感器的核心. 理量的元件,它是传感器的核心.
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1.1.3 传感器基本特性
传感器的静态特性: 传感器的静态特性: 1. 测量范围:传感器所能测量到的最小输入量 与最大输入量 之间 测量范围:
的范围称为传感器的测量范围. 的范围称为传感器的测量范围.
2. 量程:传感器测量范围的上限值 与下限值 的代数差 - 称为量程. 量程: 称为量程. 3. 精度:传感器的精度是指测量结果的可靠程度,是测量中各类误差 精度:传感器的精度是指测量结果的可靠程度,
1.1.4 传感器的命名,代号和图形符号 传感器的命名,
1.传感器的命名 传感器的命名
传感器的全称应由"主题词+四级修饰语"组成,即 主题词 —— 传感器 一级修饰语 —— 被测量,包括修饰被测量的定语. 二级修饰语 —— 转换原理,一般可后缀以"式"字 . 三级修饰语 —— 特征描述,指必须强调的传感器结构,性能,材
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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, 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. 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 和输入信号( ,即传感器系统的输出信号y(t)和输入信号(被测 之间的关系, 量)x(t)之间的关系,传感器系统示意图如下图所 之间的关系 示.
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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。
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1.1.2 传感器的组成和分类
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。
电路组成，如图1-1所示。
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2
1.1.2 传感器的组成与分类
敏感元件(sensing element)： 直接感受
被测量的变化，并输出与被测量成确定关系的某一物 理量的元件，它是传感器的核心。
转换元件(transduction element)： 将
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。
（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。
四级修饰语 —— 主要技术指标(如量程、精度、灵敏度等)
。
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1.1.4 传感器的命名、代号和图形符号
2．传感器的代号
一种传感器的代号应包括以下四部分： a —— 主称(传感器)；b —— 被测量；c —— 转换原 理；d —— 序号，如图所示。
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1.1.4 传感器的命名、代号和图形符号
第1章 传感器理论基础
1.1 传感器基础
1.1.1 传感器的概念
传感器（Transducer/Sensor）是一种能感 受规定的被测量并按照一定的规律转换成可 用量的器件和装置。
传感器就是把非电量转换成电量的装置。
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1.1.2 传感器的组成和分类
1．传感器的组成 传感器是由敏感元件、转换元件和测量
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1.2 检测技术理论基础
1.2.1 检测技术
检测技术是以研究检测系统中的信息 提取、信息转换以及 信息处理的理论与 技术为主要内容的一门应用技术学科。 检测技术主要研究被测量的测量原理、 测量方法、检测系统和数据处理等方面 的内容。不同性质的被测量要采用不同 的原理去测量，测量同一性质的被测量 也可采用不同测量原理。
式中， 为非线性最大误差(最大偏差); 为满量程输出值。
常用的直线拟合方法有理论拟合、端点拟合和端点平移拟合等， 如图1-7所示。采取不同的方法选取拟合直线，可以得到不同的 线性度。
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1.1.3 传感器基本特性
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1.1.3 传感器基本特性
6. 分辨率 :
分辨率是指检测仪表能够精确检测出被测量最小 变化值的能力。输入量从某个任意值缓慢增加，直 到可以测量到输出的变化为止，此时的输入量就是 分辨率。它可以用绝对值，也可以用量程的百分数 来表示。该量说明了检测仪表响应与分辨输入量微 小变化的能力。灵敏度愈高，分辨率愈好。一般模 拟式仪表的分辨率规定为最小刻度分格值的一半。 数字式仪表的分辨率是最后一位的一个字。
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1.1.3 传感器基本特性
7. 重复性:
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动时所得特性曲线 间不一致的程度.
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1.1.3 传感器基本特性
8. 迟滞:
迟滞特性表明传感器在正(输入量增大)反(输入 量减小)行程中输出特性曲线不重合的程度，如图所 示为传感器的迟滞特性特性曲线。
4. 灵敏度：灵 化量之比，即 ，如右图所示。
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1.1.3 传感器基本特性
5. 线性度：指其输出量与输入量之间的关系曲线偏离理想
直线的程度。在非线性误差不太大的情况下，通常采用直线拟合 的方法来线性化。这样，线性度就用输入-输出关系曲线与拟合直 线之间最大偏差与满量程输出的百分比来表示。
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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
1.传感器的命名
传感器的全称应由“主题词+四级修饰语”组成，即
主题词 —— 传感器
一级修饰语 —— 被测量，包括修饰被测量的定语。
二级修饰语 —— 转换原理，一般可后缀以“式”字
。
三级修饰语 —— 特征描述，指必须强调的传感器结构、性能、材
料特征、敏感元件及其他必要的性能特征，一般可后缀以“型”字。
3．传感器的图形符号
传感器的图形符号是电气图用图形符号的一个组成部 分。按GB/T 14479—93《传感器图用图形符号》规定， 传感器的图形符号由符号要素正方形和等边三角形组 成，如图所示。
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1.1.5 传感器的发展趋势
（1） 发现利用新现象、新效应； （2）开发新材料； （3）采用高新技术； （4）拓展应用领域； （5）提高传感器的性能； （6）传感器的微型化与低功耗； （7）传感器的集成化与多功能化； （8）传感器的智能化与数字化； （9）传感器的网络化。
传感器的静态特性：
1. 测量范围：传感器所能测量到的最小输入量 与最大输入量 之间
的范围称为传感器的测量范围。
2. 量程：传感器测量范围的上限值 与下限值 的代数差 - 称为量程。
3. 精度：传感器的精度是指测量结果的可靠程度，是测量中各类误差
的综合反映。工程技术中为简化传感器精度的表示方法，引用了精度等级的 概念。精度等级以一系列标准百分比数值分档表示，代表传感器测量的最大 允许误差，即相对误差。
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1.1.3 传感器基本特性
9. 稳定性:
稳定性表示传感器在一个较长的时间内保持其性能参数的能力。
10. 漂移:
漂移是指在外界的干 扰下，在一定时间间隔内， 传感器输出量发生与输入 量无关的或不需要的变化。 漂移包括零点漂移和灵敏 度漂移等，如图所示。
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1.1.4 传感器的命名、代号和图形符号
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。
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1.1.2 传感器的组成和分类
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。
电路组成，如图1-1所示。
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1.1.2 传感器的组成与分类
敏感元件(sensing element)： 直接感受
被测量的变化，并输出与被测量成确定关系的某一物 理量的元件，它是传感器的核心。
转换元件(transduction element)： 将
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。
（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。
四级修饰语 —— 主要技术指标(如量程、精度、灵敏度等)
。
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1.1.4 传感器的命名、代号和图形符号
2．传感器的代号
一种传感器的代号应包括以下四部分： a —— 主称(传感器)；b —— 被测量；c —— 转换原 理；d —— 序号，如图所示。
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1.1.4 传感器的命名、代号和图形符号
第1章 传感器理论基础
1.1 传感器基础
1.1.1 传感器的概念
传感器（Transducer/Sensor）是一种能感 受规定的被测量并按照一定的规律转换成可 用量的器件和装置。
传感器就是把非电量转换成电量的装置。
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1.1.2 传感器的组成和分类
1．传感器的组成 传感器是由敏感元件、转换元件和测量
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1.2 检测技术理论基础
1.2.1 检测技术
检测技术是以研究检测系统中的信息 提取、信息转换以及 信息处理的理论与 技术为主要内容的一门应用技术学科。 检测技术主要研究被测量的测量原理、 测量方法、检测系统和数据处理等方面 的内容。不同性质的被测量要采用不同 的原理去测量，测量同一性质的被测量 也可采用不同测量原理。
式中， 为非线性最大误差(最大偏差); 为满量程输出值。
常用的直线拟合方法有理论拟合、端点拟合和端点平移拟合等， 如图1-7所示。采取不同的方法选取拟合直线，可以得到不同的 线性度。
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1.1.3 传感器基本特性
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1.1.3 传感器基本特性
6. 分辨率 :
分辨率是指检测仪表能够精确检测出被测量最小 变化值的能力。输入量从某个任意值缓慢增加，直 到可以测量到输出的变化为止，此时的输入量就是 分辨率。它可以用绝对值，也可以用量程的百分数 来表示。该量说明了检测仪表响应与分辨输入量微 小变化的能力。灵敏度愈高，分辨率愈好。一般模 拟式仪表的分辨率规定为最小刻度分格值的一半。 数字式仪表的分辨率是最后一位的一个字。
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1.1.3 传感器基本特性
7. 重复性:
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动时所得特性曲线 间不一致的程度.
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1.1.3 传感器基本特性
8. 迟滞:
迟滞特性表明传感器在正(输入量增大)反(输入 量减小)行程中输出特性曲线不重合的程度，如图所 示为传感器的迟滞特性特性曲线。
4. 灵敏度：灵 化量之比，即 ，如右图所示。
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1.1.3 传感器基本特性
5. 线性度：指其输出量与输入量之间的关系曲线偏离理想
直线的程度。在非线性误差不太大的情况下，通常采用直线拟合 的方法来线性化。这样，线性度就用输入-输出关系曲线与拟合直 线之间最大偏差与满量程输出的百分比来表示。
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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
1.传感器的命名
传感器的全称应由“主题词+四级修饰语”组成，即
主题词 —— 传感器
一级修饰语 —— 被测量，包括修饰被测量的定语。
二级修饰语 —— 转换原理，一般可后缀以“式”字
。
三级修饰语 —— 特征描述，指必须强调的传感器结构、性能、材
料特征、敏感元件及其他必要的性能特征，一般可后缀以“型”字。
3．传感器的图形符号
传感器的图形符号是电气图用图形符号的一个组成部 分。按GB/T 14479—93《传感器图用图形符号》规定， 传感器的图形符号由符号要素正方形和等边三角形组 成，如图所示。
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1.1.5 传感器的发展趋势
（1） 发现利用新现象、新效应； （2）开发新材料； （3）采用高新技术； （4）拓展应用领域； （5）提高传感器的性能； （6）传感器的微型化与低功耗； （7）传感器的集成化与多功能化； （8）传感器的智能化与数字化； （9）传感器的网络化。
传感器的静态特性：
1. 测量范围：传感器所能测量到的最小输入量 与最大输入量 之间
的范围称为传感器的测量范围。
2. 量程：传感器测量范围的上限值 与下限值 的代数差 - 称为量程。
3. 精度：传感器的精度是指测量结果的可靠程度，是测量中各类误差
的综合反映。工程技术中为简化传感器精度的表示方法，引用了精度等级的 概念。精度等级以一系列标准百分比数值分档表示，代表传感器测量的最大 允许误差，即相对误差。
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1.1.3 传感器基本特性
9. 稳定性:
稳定性表示传感器在一个较长的时间内保持其性能参数的能力。
10. 漂移:
漂移是指在外界的干 扰下，在一定时间间隔内， 传感器输出量发生与输入 量无关的或不需要的变化。 漂移包括零点漂移和灵敏 度漂移等，如图所示。
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1.1.4 传感器的命名、代号和图形符号