NO2位移检测 《传感器与检测技术》教学课件
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传感器与检测技术课件
传感器 在本教材中是指一个能将被测的非电量变 换成电量的器件
10/15/2019
Page 9
传感器与检测技术课程介绍
能够将温度转换成电压的传感器——热电偶
传感器 是实现 现代检 测技术 的最基 本器件
开动脑筋想一想：
传感器与检测技术
在生活中的应用实 例？
10/15/2019
Page 10
项目1 传感器误差与特性分析
例：某温度计的量程范围为0-500ºC，校 验时该表的最大绝对误差为6ºC，试确定 其精度等级？
解：
m
xm Am
100% 6 100% 1.2% 500
查表1.1，精度等级应定为1.5级
10/15/2019
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项目1 传感器误差与特性分析 任务1 检测结果的数据整理
任务1：
被测温度为400ºC，现有量程0~500ºC 、精度1.5级和量程0~1000ºC 、精 度1.0级的温度仪表各一块，问选用哪一块仪表测量好？为什么？
实施：
量程0~1000ºC 、精度1.0级的温度仪表测量时可能出现的最大绝对误差为：
xm2 m2 Am2 1.0%(1000 0) 10
x x L0 x x L
理想真值
修正值c
实际真值
c x L x
将测量值和修正值相加可得到实际真值
10/15/2019
Page 23
• 真值：理论值。 • 约定真值A0：国家标准计量机构标定过的标准仪器的
测量值。 • 绝对误差δ = 示值M－约定真值A0
不能确切的反映测量的准确程度。
现有0.5级的0~300ºC和1.0级0~100ºC的两个温度计，欲测量80ºC的温度， 试问选用哪一个温度计好？为什么？在选用仪器时应考虑哪些方面？
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传感器与检测技术课程介绍
能够将温度转换成电压的传感器——热电偶
传感器 是实现 现代检 测技术 的最基 本器件
开动脑筋想一想：
传感器与检测技术
在生活中的应用实 例？
10/15/2019
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项目1 传感器误差与特性分析
例：某温度计的量程范围为0-500ºC，校 验时该表的最大绝对误差为6ºC，试确定 其精度等级？
解：
m
xm Am
100% 6 100% 1.2% 500
查表1.1，精度等级应定为1.5级
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项目1 传感器误差与特性分析 任务1 检测结果的数据整理
任务1：
被测温度为400ºC，现有量程0~500ºC 、精度1.5级和量程0~1000ºC 、精 度1.0级的温度仪表各一块，问选用哪一块仪表测量好？为什么？
实施：
量程0~1000ºC 、精度1.0级的温度仪表测量时可能出现的最大绝对误差为：
xm2 m2 Am2 1.0%(1000 0) 10
x x L0 x x L
理想真值
修正值c
实际真值
c x L x
将测量值和修正值相加可得到实际真值
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• 真值：理论值。 • 约定真值A0：国家标准计量机构标定过的标准仪器的
测量值。 • 绝对误差δ = 示值M－约定真值A0
不能确切的反映测量的准确程度。
现有0.5级的0~300ºC和1.0级0~100ºC的两个温度计，欲测量80ºC的温度， 试问选用哪一个温度计好？为什么？在选用仪器时应考虑哪些方面？
传感器与检测技术ppt课件
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。
精选课件ppt
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。
精选课件ppt
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
精选课件ppt
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
精选课件ppt
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）
精选课件ppt
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
2024/2/29
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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》PPT课件
安全防护――防盗、防火、防燃气泄露、 CCD（电子眼）监视器、烟雾传感器、气体 传感器、红外传感器、玻璃破碎传感器；
2021/1/5
整理ppt
21
楼宇自动控制系统
自动识别――门禁管理系统、感应式IC卡 识别、指纹识别；
远程抄收与管理系统――水、电、气、热 量通过传感器设置远程自动化抄表；
巡更系统――保安管理。
2021/1/5
整理ppt
22
汽车与传感器
2021/1/5
整理ppt
23
汽车与传感器
传统： 行驶速度、距离、发动机旋转速度、燃料剩余量 安全：安全气囊系统、防盗装置、防滑控制系统、防 抱 死装置、电子变速控制装置、汽车“黑匣子”
环保：排气循环装置、电子燃料喷射装置
整理ppt
24
参考文献：
1. “汽车安全保障传感器市场”，《传感器世界》， 2001年1期
2021/1/5
整理ppt
7
本节主要内容
第1章 传感器与检测技术概论 1.1．传感器的分类及组成 1.2．传感器的基本特性 1.3．检测技术的基础知识
2021/1/5
整理ppt
8
绪论
检测（Detection）定义： 利用各种物理、化学效应，选择合 适的方法与装置，将生产、科研、生活 等各方面的有关信息通过检查与测量的 方法，赋予定性或定量结果的过程称为 检测技术。
摄像机
12
2. 传感器
传感器的定义是：能感受规定的被测量并 按照一定的规律转换成可用输出信号的器件 或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。
敏感元件是指传感器中能直接感受或响应 被测量的部分；
转换元件是指传感器中能将敏感元件感受 或响应的被测量转换成适于传输或测量的电 信号的部分。
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整理ppt
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楼宇自动控制系统
自动识别――门禁管理系统、感应式IC卡 识别、指纹识别；
远程抄收与管理系统――水、电、气、热 量通过传感器设置远程自动化抄表；
巡更系统――保安管理。
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汽车与传感器
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汽车与传感器
传统： 行驶速度、距离、发动机旋转速度、燃料剩余量 安全：安全气囊系统、防盗装置、防滑控制系统、防 抱 死装置、电子变速控制装置、汽车“黑匣子”
环保：排气循环装置、电子燃料喷射装置
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参考文献：
1. “汽车安全保障传感器市场”，《传感器世界》， 2001年1期
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本节主要内容
第1章 传感器与检测技术概论 1.1．传感器的分类及组成 1.2．传感器的基本特性 1.3．检测技术的基础知识
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绪论
检测（Detection）定义： 利用各种物理、化学效应，选择合 适的方法与装置，将生产、科研、生活 等各方面的有关信息通过检查与测量的 方法，赋予定性或定量结果的过程称为 检测技术。
摄像机
12
2. 传感器
传感器的定义是：能感受规定的被测量并 按照一定的规律转换成可用输出信号的器件 或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。
敏感元件是指传感器中能直接感受或响应 被测量的部分；
转换元件是指传感器中能将敏感元件感受 或响应的被测量转换成适于传输或测量的电 信号的部分。
传感器与检测技术课件
公称相对误差：绝对误差与仪表公称值之比，即 rx=Δx/x 且rx<r。
(3) 引用误差(fiducial error) 定义:测量器具的最大绝对误差与此标称范围上限或量程之比。 它是一个相对误差，且此相对误差是引用了特定值，即标称 范围上限或量程得到的，所以此误差又称为引用相对误差或 满度误差。即 rm=Δxm/xm
例如：在化学实验室用分析滤纸观察溶液的化学反应，以 确定溶液的酸碱性等化学性能，通常称为定性的化学实验， 而不叫化学测量。
测量的分类
1、直接测量和间接测量 根据对测量结果获取方式方法的不同。
2、静态测量和动态测量 根据被测量对象在测量过程中所处的状态。
3、等权测量和不等权测量 根据测量条件是否发生变化。
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。
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。
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。
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
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
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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
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位移检测
位移检测一般分为线位移检测和角位移检测两种。线位移检测直线 位移，角位移检测转动角度，工业中这两种检测均有重要应用。
目录
任务一 认识位移传感器
知识目标
通过熟悉各种位移传感器，了解位移传感器检测的一般方法，掌握 各种位移传感器的量程、精度等检测性能。
目录
任务一 认识位移传感器
技能目标
通过实践操作和训练理解，初步认识各种位移传感器及其检测适应 性，了解工业中常用的位移检测特点及位移传感器的基本选用原则。
目录
任务一 认识位移传感器
绝对式编码器分辨率是由二进制位数来决定，有10位、14位等多 种。它的优点允许转速高，精度和码道数量相关；缺点是结构复杂， 价格高。
目录
任务一 认识位移传感器
感应同步器具有如下优点。
目录
任务一 认识位移传感器
当滑尺上的正弦绕组和余弦绕组分别以1～10kHz的正弦电压激磁时， 将产生同频率的交变磁通；该交变磁通与定尺绕组耦合，在定尺绕组上 将产生同频率的感应电势。
目录
任务一 认识位移传感器
正弦或余弦绕组在定尺上相应产生的感应电势分别为
任务一 认识位移传感器
1.增量式光电编码器 光电编码器是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量 转换成脉冲或数字量的传感器，是目前角位移检测中应用最多的传 感器。
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任务一 认识位移传感器
为判断旋转方向，码盘提供相位差 90°两组透光孔，组成辨向系统，通过电 路判断正转还是反转，在一般的光电编码 系统中，这两组编码称为A、B相。
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任务一 认识位移传感器
鉴相处理又叫相位处理，就是根据输出感应电动势 的相位来鉴别感应同步器定滑尺间相对位移量的方法。 鉴幅处理是根据感应电动势的幅值来鉴别位移。采用同 频率、同相位、不同幅值的交流电压，对感应同步器滑 尺两相绕组进行励磁，就可以根据定尺绕组输出感应电 动势的幅值来鉴别定滑尺间的相对位移值，即为感应同 步器输出信号的鉴幅处理。
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任务一 认识位移传感器
四、光电编码器
编码器（encoder）是将信号或数据进行编制、转换为可 用以通信、传输和存储的信号形式的设备。编码器把角位移或 直线位移转换成电信号，前者称为码盘，后者称为码尺。按照 读出方式编码器可以分为接触式和非接触式两种；按照工作原 理编码器可分为增量式和绝对式两类。增量式编码器是将位移 转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用 脉冲的个数表示位移的大小。绝对式编码器的每一个位置对应 一个确定的数字码，因此它的示值只与测量的起始和终止位置 目录 有关，而与测量的中间过程无关。
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任务一 认识位移传感器
感应同步器的鉴相控制图示例
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三、磁栅尺
任务一 认识位移传感器
与录音技术相似，通过记录磁头在磁 性尺（或盘）上录制出间隔严格相等的磁 波，称为磁栅。磁栅相邻栅波间隔距离称 为磁栅的波长，又称为磁栅节距（栅距）。 S和N极均匀间隔排列在磁栅尺上，通过读 数头读取S，N极的变化来记数。
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任务一 认识位移传感器
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任务一 认识位移传感器
对于由感应同步器组成的检测系统，可以采取不同的励 磁方式，并对输出信号采取不同的处理方式。
从励磁方式来说，可分为：滑尺励磁，由定尺输出感应 电动势信号；定尺励磁，由滑尺输出感应电动势信号。
根据对输出感应电动势信号的处理方式不同，可把感应 同步器的检测系统分成相位工作状态和幅值工作状态，它们 的特征是有输出感应电动势的相位和幅值来进行处理。
总电动势为以上2者之和。
k 为电磁耦合系数； x 为机械位移，m；W 为绕组节距，m；Um 为励磁电压的
幅值，V；
为励磁频率，
1 s
。
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任务一 认识位移传感器
旋转式感应同步器由定子和转子两部分组成，它们 呈圆片形状，用直线式感应同步器的制造工艺制作两绕 组。定子、转子分别相当于直线式感应同步器的主尺和 滑尺。目前旋转式感应同步器的直径一般有50mm、 76mm、178mm和302mm等几种。径向导体数（极数） 有360、720和1080几种。
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任务一 认识位移传感器
采用电刷滑动变阻器的弱点 电刷滑动时，导线是一圈一圈被接入的，长度变化将是不连续。 电刷滑动时产生动态接触电阻，阻值不确定，会对检测精度产生难于 忽略的影响。 工业中使用导电塑料作为变阻器材料，将变阻器和电刷施加一定的预 紧力装配成一个部件。
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任务一 认识位移传感器
为了扩大电阻尺的应用范围，出现了其他形式的 电阻尺如图2-3所示。图2-3（a）是圆环式电阻尺，当 接触指针旋转时，AB点之间形成一个可变电阻，对应 于指针的旋转角度，这种方法可以测量角位移。图2-3 （b）是一种非线性电阻尺，一般采用定制，主要应用 于位移和电阻为某种特定函数的场合。
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任务一 认识位移传感器
电阻尺的扩展形式
பைடு நூலகம்目录
任务一 认识位移传感器
电阻尺的使用要求包括以下几个方面
(1) (2) (3) (4)
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供电电压稳定 外界干扰小，包括静电干扰和高频干扰 注意电阻尺的三条线连接 安装要合乎规范
任务一 认识位移传感器
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二、感应同步器
任务一 认识位移传感器
感应同步器是利用电磁 原理将位移转换成电信号的 一种装置。根据用途可将感 应同步器分为直线式和旋转 式两种，分别用于检测线位 移和角位移。
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一、电阻尺
任务一 认识位移传感器
将被测量转换为电阻变化是电阻传感器的基本思路，电阻式位移传 感器由位移转换为电阻的原理如图2-1（a）所示。对于一般的导体电阻 有如下公式
式中，R为电阻阻值（Ω）；ρ为电阻率（Ω·mm）；l为导体长度 （mm）；S为导体截面积（mm2）。
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为了实现定位，增加了Z相作为基准， 由Z相发出零位脉冲，作为转动的起始点。
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2.绝对式光电编码器原理 绝对式光电编码器：在它的圆形码盘上沿径向有若干同心码道， 每条道上由透光和不透光的扇形区相间组成。相邻码道的扇区数目是 双倍关系，码盘上的道数就是它的二进制数码的位数，在码盘的一侧 是光源，另一侧对应每一码道有一光敏元件；当码盘处于不同位置时， 各光敏元件根据受光照与否转换出相应的电平信号，形成二进制数。
位移检测一般分为线位移检测和角位移检测两种。线位移检测直线 位移，角位移检测转动角度，工业中这两种检测均有重要应用。
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任务一 认识位移传感器
知识目标
通过熟悉各种位移传感器，了解位移传感器检测的一般方法，掌握 各种位移传感器的量程、精度等检测性能。
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技能目标
通过实践操作和训练理解，初步认识各种位移传感器及其检测适应 性，了解工业中常用的位移检测特点及位移传感器的基本选用原则。
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绝对式编码器分辨率是由二进制位数来决定，有10位、14位等多 种。它的优点允许转速高，精度和码道数量相关；缺点是结构复杂， 价格高。
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感应同步器具有如下优点。
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当滑尺上的正弦绕组和余弦绕组分别以1～10kHz的正弦电压激磁时， 将产生同频率的交变磁通；该交变磁通与定尺绕组耦合，在定尺绕组上 将产生同频率的感应电势。
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正弦或余弦绕组在定尺上相应产生的感应电势分别为
任务一 认识位移传感器
1.增量式光电编码器 光电编码器是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量 转换成脉冲或数字量的传感器，是目前角位移检测中应用最多的传 感器。
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任务一 认识位移传感器
为判断旋转方向，码盘提供相位差 90°两组透光孔，组成辨向系统，通过电 路判断正转还是反转，在一般的光电编码 系统中，这两组编码称为A、B相。
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鉴相处理又叫相位处理，就是根据输出感应电动势 的相位来鉴别感应同步器定滑尺间相对位移量的方法。 鉴幅处理是根据感应电动势的幅值来鉴别位移。采用同 频率、同相位、不同幅值的交流电压，对感应同步器滑 尺两相绕组进行励磁，就可以根据定尺绕组输出感应电 动势的幅值来鉴别定滑尺间的相对位移值，即为感应同 步器输出信号的鉴幅处理。
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四、光电编码器
编码器（encoder）是将信号或数据进行编制、转换为可 用以通信、传输和存储的信号形式的设备。编码器把角位移或 直线位移转换成电信号，前者称为码盘，后者称为码尺。按照 读出方式编码器可以分为接触式和非接触式两种；按照工作原 理编码器可分为增量式和绝对式两类。增量式编码器是将位移 转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用 脉冲的个数表示位移的大小。绝对式编码器的每一个位置对应 一个确定的数字码，因此它的示值只与测量的起始和终止位置 目录 有关，而与测量的中间过程无关。
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感应同步器的鉴相控制图示例
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三、磁栅尺
任务一 认识位移传感器
与录音技术相似，通过记录磁头在磁 性尺（或盘）上录制出间隔严格相等的磁 波，称为磁栅。磁栅相邻栅波间隔距离称 为磁栅的波长，又称为磁栅节距（栅距）。 S和N极均匀间隔排列在磁栅尺上，通过读 数头读取S，N极的变化来记数。
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任务一 认识位移传感器
对于由感应同步器组成的检测系统，可以采取不同的励 磁方式，并对输出信号采取不同的处理方式。
从励磁方式来说，可分为：滑尺励磁，由定尺输出感应 电动势信号；定尺励磁，由滑尺输出感应电动势信号。
根据对输出感应电动势信号的处理方式不同，可把感应 同步器的检测系统分成相位工作状态和幅值工作状态，它们 的特征是有输出感应电动势的相位和幅值来进行处理。
总电动势为以上2者之和。
k 为电磁耦合系数； x 为机械位移，m；W 为绕组节距，m；Um 为励磁电压的
幅值，V；
为励磁频率，
1 s
。
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任务一 认识位移传感器
旋转式感应同步器由定子和转子两部分组成，它们 呈圆片形状，用直线式感应同步器的制造工艺制作两绕 组。定子、转子分别相当于直线式感应同步器的主尺和 滑尺。目前旋转式感应同步器的直径一般有50mm、 76mm、178mm和302mm等几种。径向导体数（极数） 有360、720和1080几种。
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任务一 认识位移传感器
采用电刷滑动变阻器的弱点 电刷滑动时，导线是一圈一圈被接入的，长度变化将是不连续。 电刷滑动时产生动态接触电阻，阻值不确定，会对检测精度产生难于 忽略的影响。 工业中使用导电塑料作为变阻器材料，将变阻器和电刷施加一定的预 紧力装配成一个部件。
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为了扩大电阻尺的应用范围，出现了其他形式的 电阻尺如图2-3所示。图2-3（a）是圆环式电阻尺，当 接触指针旋转时，AB点之间形成一个可变电阻，对应 于指针的旋转角度，这种方法可以测量角位移。图2-3 （b）是一种非线性电阻尺，一般采用定制，主要应用 于位移和电阻为某种特定函数的场合。
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电阻尺的扩展形式
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电阻尺的使用要求包括以下几个方面
(1) (2) (3) (4)
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供电电压稳定 外界干扰小，包括静电干扰和高频干扰 注意电阻尺的三条线连接 安装要合乎规范
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二、感应同步器
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感应同步器是利用电磁 原理将位移转换成电信号的 一种装置。根据用途可将感 应同步器分为直线式和旋转 式两种，分别用于检测线位 移和角位移。
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一、电阻尺
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将被测量转换为电阻变化是电阻传感器的基本思路，电阻式位移传 感器由位移转换为电阻的原理如图2-1（a）所示。对于一般的导体电阻 有如下公式
式中，R为电阻阻值（Ω）；ρ为电阻率（Ω·mm）；l为导体长度 （mm）；S为导体截面积（mm2）。
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为了实现定位，增加了Z相作为基准， 由Z相发出零位脉冲，作为转动的起始点。
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2.绝对式光电编码器原理 绝对式光电编码器：在它的圆形码盘上沿径向有若干同心码道， 每条道上由透光和不透光的扇形区相间组成。相邻码道的扇区数目是 双倍关系，码盘上的道数就是它的二进制数码的位数，在码盘的一侧 是光源，另一侧对应每一码道有一光敏元件；当码盘处于不同位置时， 各光敏元件根据受光照与否转换出相应的电平信号，形成二进制数。