传感器与检测技术第十三章 常见物理量的测量
传感器与检测技术ppt课件
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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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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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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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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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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。
传感器与检测技术的基础知识—测量的基本概念
x=AxAe
x-被测量；Ax-被测量的数据；Ae-测量的单位名称
测量的定义
由x=AxAe
可说明测量的结果包括数值大小和测量单位两部分。
单位愈小，数值愈大。
测量的单位
数值为1的某量，称为该量的测量单位或计量单位。
在国际(SI,来自法文的le Système international d'unites)单位制中，将单位分成三类：基本单位、 导出单位和辅助单位。
项目1 传感器与检测技术的基础知识 任务1.1 测量的基本概念 任务1.2 测量误差及分类 任务1.3 传感器及其基本特性 任务1.4 传感器信号处理电路 任务1.5 抗干扰技术
任务1.1 测量的基本概念
测量的定义
测量是借助于专门的技术工具或者手段，通过实验的
方法，把被测量与同性质的标准量进行比较，求取两 者比值，从而得到被测量数值大小的过程。
测量的单位
7个严格定义的基本单位是：
长度（米）、质量（千克）、时间（秒）、电 流（安培）、热力学温度（开尔文）、物质的 量（摩尔）和发光强度（坎德拉）。
测量的单位
导出单位是由基本单位根据选定的、联系相应量的代
数式组合起来的单位。
其中，具有专门名称的SI导出单位总共有19个。有17个 是以杰出科学家的名字命名的，如牛顿、帕斯卡、焦耳 等，以纪念他们在本学科领域里作出的贡献。
利用红外线辐射测量供电变压器的 表面温度
车载雷达测速
4. 在线测量和离线测量（按 是否在生产线上检测来分类）
在流水线上，边加工，边检 验，可提高产品的一致性和加 工精度。
离 N（牛顿）力的作用点在力的方向移动1m （米）距离时所作的功，即1J=1N·m。
传感器与检测技术课件3篇
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。
《传感器与检测技术》-题库分析
《传感器与检测技术》题库一、填空：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.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。
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。
（2分）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。
传感器与检测技术重点知识点总结
传感器与检测技术重点知识点总结传感器是一种能够感知、收集并转换物理量或化学量等信息的装置。
它广泛应用于各个行业和领域，如工业生产、环境监测、医疗设备、汽车等。
以下是传感器与检测技术的一些重点知识点总结。
1.传感器的基本原理-传感器是通过感知或测量物理量或化学量等信息，并将其转化为可用的电信号输出。
-常见的物理量包括温度、压力、湿度、光照强度、流量等；化学量包括气体浓度、pH值等。
-传感器的工作原理包括电学、热学、光学、化学以及机械等不同的原理。
-传感器的输出信号可以是电压、电流、频率、电阻等形式。
2.传感器的分类-按照感知的物理量或化学量的不同，传感器可以分为温度传感器、压力传感器、光敏传感器、流量传感器等。
-按照测量原理的不同，传感器可以分为电阻传感器、电容传感器、电感传感器、化学传感器等。
-按照输出信号类型的不同，传感器可以分为模拟输出传感器和数字输出传感器。
3.传感器的特性与参数-灵敏度：传感器响应物理量变化的能力，它决定了传感器的测量范围和分辨率。
-精度：传感器测量值与真实值之间的偏差，包括系统误差、随机误差等。
-响应时间：传感器从感知到输出响应所需的时间。
-可靠性：传感器在一定环境条件下长时间稳定工作的能力。
-线性度：传感器输出信号与输入物理量之间的线性关系。
-温度影响：传感器在不同温度下性能的稳定性。
-零点漂移：在长时间使用过程中，传感器输出信号发生的零点偏移。
-跨度漂移：在长时间使用过程中，传感器输出信号的量程偏移。
-电磁兼容性：传感器在干扰条件下的工作能力。
4.传感器的应用领域-工业生产：用于监测和控制工艺过程中的温度、压力、流量等参数，提高生产效率和质量。
-环境监测：用于监测大气污染、水质污染、噪声等环境参数，保护生态平衡和人类健康。
-汽车行业：用于汽车发动机的温度、压力、氧气浓度等参数的监测和控制，提高汽车性能和安全性。
-医疗设备：用于监测病人的体温、心率、血压等生理参数，辅助医疗诊断和治疗。
(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》试卷及答案(共五套)
（试卷一）第一部分选择题（共24分）一、单项选择题（本大题共12小题，每小题2分，共24分）在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。
错选、多选和未选均无分。
1．下列被测物理量适合于使用红外传感器进行测量的是（）A．压力B．力矩C．温度D．厚度2．属于传感器动态特性指标的是（）A．重复性B．线性度C．灵敏度D．固有频率3．按照工作原理分类，固体图象式传感器属于（）A．光电式传感器B．电容式传感器C．压电式传感器D．磁电式传感器4．测量范围大的电容式位移传感器的类型为（）A．变极板面积型B．变极距型C．变介质型D．容栅型5．利用相邻双臂桥检测的应变式传感器，为使其灵敏度高、非线性误差小（）A．两个桥臂都应当用大电阻值工作应变片B．两个桥臂都应当用两个工作应变片串联C．两个桥臂应当分别用应变量变化相反的工作应变片D．两个桥臂应当分别用应变量变化相同的工作应变片6．影响压电式加速度传感器低频响应能力的是（）A．电缆的安装与固定方式B．电缆的长度C．前置放大器的输出阻抗D．前置放大器的输入阻抗7．固体半导体摄像元件CCD是一种（）A．PN结光电二极管电路B．PNP型晶体管集成电路C．MOS型晶体管开关集成电路D．NPN型晶体管集成电路8．将电阻R和电容C串联后再并联到继电器或电源开关两端所构成的RC吸收电路，其作用是（）A．抑制共模噪声B．抑制差模噪声C．克服串扰D．消除电火花干扰9．在采用限定最大偏差法进行数字滤波时，若限定偏差△Y≤0.01，本次采样值为0.315，上次采样值为0.301，则本次采样值Y n应选为（）A．0.301 B．0.303 C．0.308 D．0.31510．若模/数转换器输出二进制数的位数为10，最大输入信号为2.5V，则该转换器能分辨出的最小输入电压信号为（）A．1.22mV B．2.44mV C．3.66mV D．4.88mV11．周期信号的自相关函数必为（）A．周期偶函数B．非周期偶函数C．周期奇函数D．非周期奇函数12．已知函数x(t)的傅里叶变换为X（f），则函数y(t)=2x(3t)的傅里叶变换为（）A．2X(f3) B．23X(f3) C．23X(f) D．2X(f) 第二部分非选择题（共76分）二、填空题（本大题共12小题，每小题1分，共12分）不写解答过程，将正确的答案写在每小题的空格内。
陈杰 传感器与检测技术课后答案
第一章习题答案1．什么是传感器？它由哪几个部分组成？分别起到什么作用？解：传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为和之有确定对应关系的、便于使用的某种物理量的测量装置，能完成检测任务；传感器由敏感元件，转换元件，转换电路组成。
敏感元件是直接感受被测量，并输出和被测量成确定关系的物理量；转换元件把敏感元件的输出作为它的输入，转换成电路参量；上述电路参数接入基本转换电路，便可转换成电量输出。
2．传感器技术的发展动向表现在哪几个方面？解：（1）开发新的敏感、传感材料：在发现力、热、光、磁、气体等物理量都会使半导体硅材料的性能改变，从而制成力敏、热敏、光敏、磁敏和气敏等敏感元件后，寻找发现具有新原理、新效应的敏感元件和传感元件。
（2）开发研制新型传感器及组成新型测试系统①MEMS技术要求研制微型传感器。
如用于微型侦察机的CCD传感器、用于管道爬壁机器人的力敏、视觉传感器。
②研制仿生传感器③研制海洋探测用传感器④研制成分分析用传感器⑤研制微弱信号检测传感器（3）研究新一代的智能化传感器及测试系统：如电子血压计，智能水、电、煤气、热量表。
它们的特点是传感器和微型计算机有机结合，构成智能传感器。
系统功能最大程度地用软件实现。
（4）传感器发展集成化：固体功能材料的进一步开发和集成技术的不断发展，为传感器集成化开辟了广阔的前景。
（5）多功能和多参数传感器的研究：如同时检测压力、温度和液位的传感器已逐步走向市场。
3．传感器的性能参数反映了传感器的什么关系？静态参数有哪些？各种参数代表什么意义？动态参数有那些？应如何选择？解：在生产过程和科学实验中，要对各种各样的参数进行检测和控制，就要求传感器能感受被测非电量的变化并将其不失真地变换成相应的电量，这取决于传感器的基本特性，即输出—输入特性。
衡量静态特性的重要指标是线性度、灵敏度，迟滞和重复性等。
1）传感器的线性度是指传感器的输出和输入之间数量关系的线性程度；2）传感器的灵敏度S是指传感器的输出量增量Δy和引起输出量增量Δy的输入量增量Δx的比值；3）传感器的迟滞是指传感器在正（输入量增大）反（输入量减小）行程期间其输出-输入特性曲线不重合的现象；4）传感器的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化时，所得特性曲线不一致的程度。
传感器与检测技术-检测技术基本知识
Δx值较小，它对总测量值的影响较小，故总
的测量精度仍很高。微差式测量的优点是反应 快，而且测量精度高，特别适用于在线控制参 数的测量。
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1.1.2 测量误差及表达方式
测量误差可用绝对误差表示，也可用相对误差表示。
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3. 按被测信号的变化情况分类
（1）静态测量 静态测量是测量那些不 随时间变化或变化很缓慢的物理量。如 超市中物品的称重属于静态测量，温度 计测气温也属于静态测量。
（2）动态测量 动态测量是测量那些随 时间而变化的物理量。如地震仪测量振 动波形则属于动态测量。
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（3）引用（满度）相对误差 引用相对
误差是指绝对误差与仪表满度值Am的百
分比 ， 用表示，即
x
m Am 100
﹪
1—5）
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【实例1】某温度计的量程范围为0～ 500℃，校验时该表的最大绝对误差为 6℃，试确定该仪表的精度等级。
解：根据题意知6℃，500℃，代入式中
检测技术基本知识
1.1 测量与测量误差 1.2 传感器的组成和特性
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1.1 测量与测量误差
1.1.1 测量方法
实现被测量与标准量比较得出比值的方法，称为测量 方法。针对不同测量任务进行具体分析以找出切实可 行的测量方法，对测量工作是十分重要的。
对于测量方法，从不同角度，有不同的分类方法。根 据获得测量值的方法可分为直接测量、间接测量和组 合测量；根据测量的精度因素情况可分为等精度测量 与非等精度测量；根据测量方式可分为偏差式测量、 零位法测量与微差法测量；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测量与非接触测量；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。
“传感器与检测技术”(5-13章)练习题
“传感器与检测技术”（5—13章）练习题班级：学号：姓名：一、填空题1、根据工作原理电感式传感器可分为（）、（）、（）。
2、由单线圈变隙式电感传感器的基本特性可知，其测量范围与（）及（）相矛盾。
3、闭磁路变隙式电感传感器主要由（）、（）及铁芯组成。
4、闭磁路变隙式电感传感器工作时，衔铁与被测物体连接。
当被测物体移动时，引起磁路中气隙（）发生相对变化，从而导致（）、（）及（）的变化。
5、螺线管式差动变压器式传感器从理论上讲，衔铁位于中心位置时输出电压应为零，而实际上差动变压器输出电压不为零，我们把这个不为零的电压称为（）电压。
利用差动变压器测量位移时，如果要求区别位移方向（或正负）可采用（）、（）电路。
6、电容式传感器是将被测物理量的变化转换成（）的一种传感器，电容式传感器的测量电路有（）电路、（）电路、（）电路以及（）电路等。
7、工业和计量部门常用的热电阻，我国统一设计的定型产品是（）热电阻和（）热电阻。
8、铜热电阻在一些测量精度要求不高且温度（）的场合，用来测量（）范围的温度。
9、热电阻在电桥测量电路中的接法有：（）制、（）制和（）制。
10、采用热电阻作为测量元件是将（）的测量转换为（）的测量。
11、热电偶中热电势的大小仅与（）的性质、（）有关，而与热电极尺寸、形状及温度分布无关。
12、按热电偶本身结构划分，有（）热电偶、铠装热电偶、（）热电偶。
13、压电式传感器的工作原理是基于某些（）材料的压电效应。
14、用石英晶体制作的压电式传感器中，晶面上产生的（）与作用在晶面上的压强成正比，而与晶片（）和面积无关。
15、压电陶瓷是人工制造的多晶体，是由无数细微的电畴组成。
经过（）的压电陶瓷才具有压电效应。
16、沿着压电陶瓷极化方向加力时，其（）发生变化，引起垂直于极化方向的平面上（）的变化而产生压电效应。
17、压电式传感器具有体积小、结构简单等优点，但不能测量（）的被测量。
18、压电式传感器中，为了克服力传递函数中的（）性，几乎所有的压电式传感器都加（）。
传感器与检测技术
传感器与检测技术传感器与检测技术随着现代工业的不断发展，物联网、工业互联网等新技术的出现，传感器和检测技术在现代工业中的地位日益重要。
传感器和检测技术的应用范围非常广泛，从工业制造到医疗保健，从机器人技术到智能家居，都需要传感器和检测技术的支持。
一、传感器的分类传感器按照测量物理量的原理可以分为以下几种：1. 电阻式传感器电阻式传感器是利用材料的电阻值与测量物理量存在的一定关系来实现测量的。
常见的电阻式传感器有热敏电阻、光敏电阻和应变式电阻等。
2. 电容式传感器电容式传感器利用物体与传感器之间的电容变化来实现测量。
例如，当物体接近电容传感器时，物体与传感器之间的电容会发生变化，电容传感器就可以根据这种变化来测量物体与传感器之间的距离。
3. 电磁式传感器电磁式传感器利用物理量对磁场的影响来实现测量。
例如，磁电式传感器就是利用磁场的变化来产生电荷，从而实现测量的。
4. 声波式传感器声波式传感器是利用物理量对声波产生影响来实现测量的。
例如，超声波传感器就是利用声波的时间差来测量物体与传感器之间的距离。
5. 光电式传感器光电式传感器是利用光线对物理量的变化而产生光信号，从而实现测量的。
例如，光电开关就是利用光线来检测物品的位置。
6. 磁电式传感器磁电式传感器是利用磁场产生的电势差来实现测量。
例如，霍尔传感器就是利用磁场的变化来产生电势差，从而实现测量的。
二、传感器的应用1. 工业自动化工业自动化是传感器应用最广泛的领域之一，包括机械加工、材料处理、车间控制等多方面。
例如，温度传感器用于检测加热设备的温度、光电传感器用于检测零部件的尺寸、压力传感器用于检测机械系统中的压力等。
2. 医疗保健传感器在医疗保健领域的应用也越来越广泛。
例如，心电图传感器可以监测心脏的电信号，脑电图传感器可以检测脑部电信号，实现神经疾病的诊断与治疗。
此外，还有血糖检测器、血压监测器、胎儿心率检测器等等。
3. 智能家居传感器在智能家居领域的应用也越来越多，例如，智能温度传感器可以控制室内温度，智能光敏传感器可以感知室内光线的亮度，从而自动控制灯光。
传感器(电子教案)第13章
图库
13.4.1 静态测量数据处理方法
一、误差与精确度 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 五、实验数据方程表示法--回归分析法 六、测量数据的图解分析
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一、误差与精确度
1．测量误差 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．与仪表性能有关的常用术语 5．常见的系统误差及降低其对测量结果 影响的方法 6．系统误差的综合与分配
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13.2.2 偏差式测量、零位式测量和微差式测量
一、偏差式测量 二、零位式测量 三、微差式测量
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一、偏差式测量
在测量过程中，用仪表指针的位移(即偏差)决定被测 量的测量方法，称为偏差式测量法。图10-l所示的压力表 就是这类仪表的一个示例。 由于被测介质压力的作用，使弹簧变形，产生一个弹性 反作用力。被测介质压力越高，弹簧反作用力越大，弹簧 变形位移越大。当被测介质压力产生的作用力与弹簧变形 反作用力相平衡时，活塞达到平衡，这时指针位移在标尺 上对应的刻度值，就表示被测介质压力值。 图l3-l 压力表
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二、零位式测量
在测量过程中，用指零仪表的零位指示，检测测量 系统的平衡状态；在测量系统达到平衡时，用已知 的基准量决定被测未知量的测量方法，称为零位式 测量法。图13-2所示电路是电位差计的简化等效电 路。 采用零位式测量法进行测量时，优点是可以获得比 较高的测量精度。但是，测量过程比较复杂，在测 量时，要进行平衡操作，花费时间长 图l3-2 电位差计简化等效电路
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传感器与测量技术
传感器与测量技术传感器是一种能够监测、感知和测量物理量或化学量的装置，它可以将物理量或化学量转换为电信号或其他形式的信号，并将这些信号传输给测量设备进行处理和分析。
传感器广泛应用于各个领域，如工业自动化、环境监测、医疗健康、农业等，在现代生活中发挥着重要的作用。
本文将围绕传感器与测量技术展开论述，介绍传感器的工作原理、分类、应用以及相关的测量技术。
一、传感器的工作原理传感器的工作原理基于物理效应或化学原理，通过与被测对象相互作用，感知并测量被测量的物理量或化学量。
不同类型的传感器具有不同的工作原理，常见的几种原理包括电阻、电容、电感、压力、温度、湿度、光敏等。
1. 电阻传感器电阻传感器是利用电阻值的变化来检测被测物理量的变化。
例如，温度传感器中常用的热敏电阻，它的电阻值随温度的变化而变化。
2. 电容传感器电容传感器是利用电容的变化来检测被测物理量的变化。
例如，湿度传感器中常用的电容湿度传感器，它的电容值随湿度的变化而变化。
3. 电感传感器电感传感器是利用电感的变化来检测被测物理量的变化。
例如，位移传感器中常用的电感式位移传感器，在位移发生变化时，电感值会发生变化。
4. 压力传感器压力传感器是利用压力的变化来检测被测物理量的变化。
例如，气压传感器常用于气象观测，它根据大气压力的变化来监测天气的变化。
5. 温度传感器温度传感器是利用温度的变化来检测被测物理量的变化。
例如，热电偶是一种常见的温度传感器，它根据两个不同材料的热电势差来测量温度。
6. 湿度传感器湿度传感器是利用湿度的变化来检测被测物理量的变化。
例如，电容湿度传感器通过测量湿度对电容的影响来检测湿度变化。
7. 光敏传感器光敏传感器是利用光的变化来检测被测物理量的变化。
例如，光敏电阻是一种常见的光敏传感器，它的电阻值会随光照强度的变化而变化。
二、传感器的分类根据不同的分类标准，传感器可以分为多种类型。
按照测量物理量的不同，传感器可以分为温度传感器、压力传感器、湿度传感器、光敏传感器等。
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。
智能传感器与检测技术的发展详解课件
1．智能传感器的功能
先看一个智能传感器的例子（工作原理）
红外传感器将被检测目标的温度转为电信号，A／D后输入单片机
温度传感器将环境温度转换为电信号，经A／D变换后输入单片机
单片机中存放有红外传感器的非线性校正数据；
红外传感器检测的数据经单片机计算处理，消除非线性误差后，
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（1）传感器网络的作用
传感器网络可以实施远程采集数据，并进行分类存储和应用。 传感器网络上的多个用户可同时对同一过程进行监控。
区别不同的时空条件和仪器仪表、传感器的类别特征，测出临 界值，作出不同的特征响应，完成各种形式、各种要求的任务。
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（2）传感器网络的结构
3．无线网络传感器技术
（1）传感器网络的构成
无线传感器网络是由许多传感器节点协同组织起来的。 传感器网络的节点可以随机或者特定地布置在目标环境 中，它们之间通过无线网络、采用特定的协议自组织起 来，从而形成了由传感器节点组成的网络系统，以实现 能够获取周围环境的信息并且相互协同工作完成特定任 务的功能。
智能调节阀系统包含如下几个部分： ①带有微处理器及智能控制软件的控制器； ②用于提供各种参数变化信号的传感器；
③信号变换器与I／0及通讯接口；
④执行机构和阀。
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智能调节阀系统
电源
上位计算机 （用于整定/ 组态/诊断/数
据采集）
过程控制器/ 集散控制系统 （用于设定给 定值或控制）
3．汽车制动性能检测仪
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第二节 检测技术的新技术发展
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一、检测技术的发展趋势
发展变化包括； ①组传感器的复合检测技术
传感器与检测技术基础知识
3.发展智能型传感器
智能型传感器是一种带有微处理器并兼有 检测和信息处理功能的传感器。智能型传感器 被称为第四代传感器，使传感器具备感觉、辨 别、判断、自诊断等功能，是传感器发展的主 要方向。
1.2 检测技术基础 1.2.1 检测技术的概念与作用
检测技术是人们为了对被测对象所包含的信息 进行定性的了解和定量的掌握所采取的一系列技术 措施。
切削力测量应变片
动圈式磁电传感器
3)按信号变换特征: 能量转换型和能量控制型.
能量转换型:直接由被测对象输入能量使其工作. 例如:热电偶温度计,压电式加速度计.
能量控制型:从外部供给能量并由被测量控制外部 供给能量的变化.例如:电阻应变片.
4)按敏感元件与被测对象之间的能量关系:
物性型: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.
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。
（2）偏差式测量、零位式测量和微差式测量 Ⅰ.偏差式测量 在测量过程中，利用测量仪表指针相对 于刻度初始点的位移(即偏差)来决定被测量的测量方法，称为 偏差式测量。它以间接方式实现被测量和标准量的比较。 偏差式测量仪表在进行测量时，一般利用被测量产生的 力或力矩，使仪表的弹性元件变形，从而产生一个相反的作 用，并一直增大到与被测量所产生的力或力矩相平衡时，弹 性元件的变形就停止了，此变形即可通过一定的机构转变成 仪表指针相对标尺起点的位移，指针所指示的标尺刻度值就 表示了被测量的数值。偏差式测量简单、迅速，但精度不高， 这种测量方法广泛应用于工程测量中。
1.用物理现象、化学反应和生物效应设计制作各种用途 的传感器，这是传感器技术的重要基础工作。
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
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透射光栅
13.2 光栅数字传感器
构成：主光栅 -- 标尺光栅，动 光栅（长）； 指示光栅 --- 定 光栅（短） 两者栅距W相同 主光栅长度---测量范围； 刻线密度---测量精度(10、25、50、100、125线/mm )
2 x e eS eC kUm sin( t ) W
通过鉴别感应电动势的相位，例如同励磁电压us比相， 即可得知φ的大小，通过关系式确定出定尺和滑尺之间 的相对位移x。
13.1 感应同步器
4.感应同步器的应用：数显表
13.1 感应同步器
在磨床测长系统中的应用
第十三章 典型参量的测量 13.2 光栅传感器
14.1 感应同步器
1、感应同步器的基本结构 由定尺和滑尺组成，其绕组分布不同——定尺是连 续绕组，滑尺则是分段绕组。分段绕组分为两组，布置 成在空间相差90相角，又称为正、余弦绕组。 直 线 型 感 应 同 步 器
13.1 感应同步器
外形及结构
滑尺
定尺 固定孔
去信号处理电路
13.1 感应同步器
e eS eC kUm sin( ) cos t
感应同步器相当于调幅器，可由幅值变化测量位移量。
13.1 感应同步器
e eS eC kUm sin( ) cos t
感应同步器 放大器
Sin 函数变换器 开关 转换计数器
Cos 振荡器 逻辑控制电路 计数器 显示
传感器与检测技术
制作
传感器与检测技术
第十四章典型参量的测量
1.掌握感应同步器的工作原理及应用
2.掌握光栅传感器的工作原理及应用
3.掌握流量的测量方法
第十四章 典型参量的测量 13.1 感应同步器
感应同步器是应用电磁感应原理来测量直线位移 或转角位移的一种器件。测量直线位移的称为直线感 应同步器，测量转角位移的称为圆感应同步器。 可作大范围的位移测量； 制造成本低，安装使用方便； 对工作环境条件要求不高，抗干扰能力强； 测量精度受到测量方法的限制（传统测量方法的测 量精度约为2～5μm）。 广泛用于雷达天线定位、程控数控机床及高精 度重型机床及加工中测量装置等。
2、感应同步器的工作原理 定尺或滑尺其中一 种绕组上通以交流 激励电压，由于电 磁耦合，在另一种 绕组上就产生感应 电动势，该电动势 随定尺与滑尺的相 对位置不同呈正弦、 余弦函数变化。通 过对此信号的处理， 可测量出直线位移 量。
13.1 感应同步器
1.25W 定 尺
A点 滑 尺 的 位 置 B点 C点 D点 E点
莫尔条纹的间距B与两 光栅线纹夹角θ之间的 关系为：
B
W 2 sin
2
W
KW
K为放大倍数
13.2 光栅数字传感器
莫尔条纹的形成及特点
当指示光栅和标尺光栅的线纹相交一个微小的夹角 时，由于挡光效应(当线纹密度≤50条/mm时)或光的衍 射作用(当线纹密度≥100条/mm时)，在与光栅线纹大 致垂直的方向上(两线纹夹角的等分线上)产生出亮、 暗相间的条纹——称为“莫尔条纹”。
13.2 光栅数字传感器
1、光栅的类型和结构
光栅是在基体（玻璃或金属）上刻有均匀分布条纹 的光学元件。用于位移测量的光栅称为计量光栅。 计量光栅分为透射式及反射式两种。前者使光线通 过光栅后产生明暗条纹，后者反射光线并使之产生明 暗条纹。 测量直线位移的光栅为直光栅（长光栅），测量角 位移的光栅为圆光栅。
13.2 光栅数字传感器
13.2 光栅数字传感器
光栅的外形及结构
尺身 尺身安装孔 防尘保护罩的内部为长光栅
反射式扫描头 扫描头安装孔 电缆
13.2 光栅数字传感器
反射式光栅
13.2 光栅数字传感器
透射式光栅
13.2 光栅数字传感器
2、光栅数字传感器的工作原理 光栅数字传感器主 要由标尺光栅、指 示光栅、光路系统 和光电元件等组成。 标尺光栅的有效长 度即为测量范围。 两光栅相互重叠，两 必要时，标尺光栅 d(取 者之间有微小的空隙 还可接长。 d ＝W 2/λ，W为栅距，λ 为有效光波长)，指示光 栅固定，标尺光栅随着被 测物体移动，即可实现位 移测量。
S S S S S y
N N N N N 红色曲线：正弦绕组的感 应电势(有效值）曲线 D B C x 蓝色曲线：余弦绕组的 感应电势（有效值曲线
感应电势
O
A
感应电势与两绕组相对位置关系
14.1 感应同步器
直线型感应同步器
13.1 感应同步器
3.感应同步器的信号处理 感应同步器的励磁方式可分为两大类：
一类是以滑尺（或定子）励磁，由定尺（或转子）取 出感应电动势信号；
另一类以定尺（或转子）励磁，由滑尺（或定子）取 出感应电动势信号。 目前在实用中多数用前一类励磁方式。 其信号处理方式可分为鉴幅方式和鉴相方式两种—— 分别用输出感应电动势的幅值或相位来进行处理。
13.1 感应同步器
鉴幅法——根据感应电势的幅值来鉴别位移量。
与门
感应同步器鉴幅位移测量方框图
13.1 感应同步器
鉴相法——根据感应电势的相位来鉴别位移量。 在滑尺的正弦、余弦绕组上供给频率相同、相位 差为90的交流电压励磁即
uS U m sin t uc U m cos t
定尺输出的总感应电势为
结论：感应电动势与激 励电压的相位差随机械 位移角φ变化，即与位 移x有关。
在滑尺的正、余弦绕组上施加频率和相位相同、但幅 值不同（注意：幅值是随电压细分角θ变化的）的正弦 激励电压，即 U S U sm sin t U Sm U m sin UC Ucm sin t U cm U m cos 则正、余弦绕组在定尺上产生的感应电势分别为： 结论：感应电动势 es kU sm cos t cos 2 x 的幅值随机械位移 W eC kUcm cos t sin 角φ变化，即与位 移x有关。 定尺上产生的总感应电势为：