传感器概论——【高级电工】
传感器概论.ppt
压力传感器
光栅传感器
气体传感器
热电偶
CCD传感器 无线传感器
光纤传感器
本书需要掌握的内容
掌握传感器的共性性质 掌握主要传感器的工作原理及特性 掌握传感器的信号调理电路设计 掌握传感器的应用选择 具有初步设计传感器结构的能力
第1章 传 感 器 概 述
1.1 传感器的组成和分类 1.2 传感器的重要性 1.3 传感器技术的发展
/chgq/chap111/cgq001.htm 具体参考书： 1. 传感器与应用电路设计 ,科学出版社，2002 2. 最新传感器实用手册 ,人民邮电出版社， 2004 3. 传感器实用电路设计与制作 ,科学出版社， 2005
课程学习
实验（4学时）课地点：南湖校区机电学 院楼
显 示 装置
数据处理环节
变送器：将非标准信号转换成标准电信号的仪 器
处于信息采集系统的前端，其性能会影响整个 系统的工作状态和质量
1.3 传感器技术的发展
基础研究的促进：新现象、新材料、新加工技术 集成化、智能化、网络化
课程学习
参考资料： 检索相关主题的资料，网络资料 1. 应用：中国传感器网 2. 学习：东南大学，
图0.1 身体与机器人的对应关系
传感器的定义
传感器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。
传感器的作用：把外界输入的非电信号转换成 电信号
传感器又称为敏感元件、检测器、转换器等
说明
1.传感器是测量装置，能完成检测任务 2.它的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。
传感器原理介绍及应用ppt课件
目录
1 传感器的基本概念 2 常用传感器 3 公司产品介绍 4 产品应目方案分析
项目评估 工艺流程图
沈阳某电视台网管中心空调自控工程
一、项目背景 通常现代建筑中的中央空调系统冷冻主机的负荷能 随季节气温变化自动调节负载，而与冷冻主机相匹 配的冷冻泵、冷却泵却不能自动调节负载，不仅造 成电能的极大耗费，同时也恶化了中央空调的运行 环境和运行质量。 随着新技术、新设备在电视台的 广泛应用，数字化、网络化、智能化有效的提高了 电视信号的播出水平。沈阳某电视台网管中心集中 着电视的大部分关键设备，使用空调自控系统对设 备的安全起到保障作用。因此，这对电视台网管中 心的空调系统自动控制改造提出了更高要求。沈阳 新华控制系统有限公司成功中标沈阳某电视台网管 中心的空调自控系统的设计、安装与调试工程。
常用传感器—霍尔传感器
概念：霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁
场传感器。
分类：霍尔传感器分为线型霍尔传感器和开关型
霍尔传感器两种。
结构：霍尔电流传感器一般由原边电路、聚磁环、
霍尔器件、（次级线圈）和放大电路等组成。
应用：测量电流、位移、转速、风速、流速、自
动电路。
常用传感器—温度传感器
概念：是指能感受温度并转换成可用输出信号的
SITRANS FM MAG 1100 F电 磁流量传感器是 特地为食品、饮 料和制药工业而 设计的，配置各 种卫生型快速接 头。
公司产品介绍—西门子工业业务
西门子 SITRANS P ZD 系列压力测量仪表可 配置的压力变送器， 测量气体、液体和蒸 汽的表压和绝压。带 数字显示，量程比10 ︰1，数字显示与过程 连接的可选经向或轴 向两种方式。
传感器ppt课件
汽车电子
总结词
传感器在汽车电子中发挥重要作用，提高车 辆安全性能和驾驶体验。
详细描述
现代汽车中，传感器被广泛应用于发动机控 制、底盘控制、车身控制等系统中。通过使 用传感器，车辆可以实现燃油喷射、点火时 刻控制、刹车防抱死等复杂的功能。同时， 传感器还为驾驶者提供诸如车速、转速、水 温等实时信息，帮助驾驶者更好地掌握车辆
将传感器输出的信号通过数据采集系统进行 采集，并将其转换为计算机能够处理的数字 信号。
数据处理
采集到的数字信号需要进行数据处理，包括 数据分析和处理、数据存储和检索等，以便 得到有用的信息和结果。
04
传感器在自动化中的应用
工业自动化
要点一
总结词
传感器在工业自动化中应用广泛，提高生产效率和产品质 量。
05
传感器的发展趋势与挑战
新材料与新技术的应用
纳米材料
随着纳米材料的发展，传感器正朝着纳米级精度和灵 敏度的方向发展，提高传感器的响应速度和准确性。
新型传感器材料
新型传感器材料如碳纳米管、石墨烯等具有优异的物理 、化学性能，为传感器设计提供了更多的选择和可能性 。
智能化与微型化趋势
智能化
智能化传感器能够通过算法和数据处理技术对感知数据进行处理、分析和解释，提高传感器输出的准确性和可靠 性。
压电式传感器
总结词
高精度、响应快、适合动态测量
详细描述
压电式传感器利用压电效应原理，通过检测压电材料的电压变化来检测物理量，如压力、加速度等。 由于其具有高精度、响应快、适合动态测量等优点，因此在振动、冲击、噪声等测量领域得到广泛应 用。
磁性传感器
总结词
高灵敏度、宽测量范围、易于实现小型化和集成化
传感器技术概论PPT教案学习
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一.传感器概念与例子
3 转换元件 将敏感元件的输出转换成合适的形式。
变送器
凡能输出标准信号的传感器就称为变送器 标准信号是物理量的形式和数值范围都符 合国际标准的信号。
直流电流4—20mA、空气压力20～100kPa
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器：
传感器是第1一页/共种16页检测装置
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一.传感器概念与例子
2 敏感元件
能够灵敏地感受被测变量并作出响应的元件。 例如
铂电阻能感受温度的升降而改变其阻值，阻值的变化就是对温度升降的响应，
传感器技术概论
会计学
1
一.传感器概念与例子
1.传感器
国家标准GB7665-87对传感器下的定义是： 能感受规定的被测量并按照一定的规律转
换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元 件和转换元件组成。
感：能感受到被测量的信息
传：
并能将感受到的信息，按一定规律变
换成为电信号或其他所需形式的信息输出，
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14
四.关于本课程
如何学好本课程
1.理解＋观察＋思考+综合 2.学习做读书报告
考核
1.平时成绩（15％） 2.课程论文（15％） 3.期末考试（70％）
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2021/4/28ຫໍສະໝຸດ 15四.关于本课程
参考书 《传感器原理设计与应用》刘迎春 《传感器与变送器》王家桢王俊杰
传感器技术概述 课件
三、压阻式传感器
1.原理：压阻效应
dR R(12)dd
d
L
LE
灵敏度：
S0
dR/
R LE
两种应变片在工作原理上的区别： 金属应变片－金属材料受力后几何变形→电阻的相对变化 半导体应变片－半导体材料受力后电阻率变化→电阻的相对变化 2.特点： 优点：灵敏度高，分辨率高，横向效应，机械滞后小。 缺点：温度稳定性差，在较大应变下，非线性误差大。
n
若系统由n个环节串联而成，其传递函数为 H(s) Hi(s) i1
相应地，系统的频率响应为
n
H() Hi()
i1
其幅频特性：
n
A() Ai()
i1
相频特性：
()
n
i()
i1
2.环节的并联
系统总输出为 H (s ) Y X ( ( s s ) ) Y 1 (s X ) ＋ (s Y ) 2 (s ) H 1 (s ) ＋ H 2 (s )
（2）独立直线是指使输入与输出曲线上各点的线性误差
Bi2最小的直线。
（2）灵敏度 ☆ S＝ y x
作用：用来描述测试系统对输入信号变化的一种反应能力。 1、对于定常线性系统，其灵敏度恒为常数。 2、实际的测试系统，灵敏度为定度曲线上该点处切线的斜率。
3、量纲：取决于输入和输出量的单位。
（3）分辨力：测试系统所能检测出来的输入量的最小变化量。 通常是以最小单位输出量所对应的输入量来表示。 数字测试系统－－输出显示系统的最后一位 模拟测试系统－－输出指示标尺最小分度值的一半
二、电阻应变式传感器
传感器的基本概念课件
导 传感器的概念以及传感器的基本特性是本章重点。
从传感器的作用开始，逐一介绍了传感器的概念、组 成以及分类，对传感器的基本特性作了详细阐述。
《传感器的基本概念》PPT课件
1.1 传感器的定义
x(t)
h(t)
y(t)
系统分析中的三类问题：
1)当输入、输出是可测量的(已知)，可以通过它们推断系统的传输 特性。 (系统辨识)
2)当系统特性已知，输出可测量，可以通过它们推断导致该输出
的输入量。 (反求)
3)如果输入和系统特性已知，则可以推断和估计系统的输出量。(
预测)
《传感器的基本概念》PPT课件
1). 微分方程 绝大多数传感器都属模拟(连续变化)系列。描述模拟系统的一般方法是采用微分方程。
在实际的模型建立过程中，一般采用线性时不变系统理论描述传感器的动态特性，即 用高阶线性常系数微分方程表示传感器输出量y和输入量x的关系。其通式如下：
式中，y为输出量，x为输入量，ai,bi为常数。 对于复杂的系统，其微分方程的建立求解都是很困难的；但是一旦求解出微分方程的
只要知道Y(S)，X(S)，H(S)三者中任意两者，第三者便可方便地求出。这时 可见，无需 了解复杂系统的具体内容，只要给系统一个激励信号x(t)，便可 得到系统的响应y(t)，系统特性就能被确定。它们可用图(a)框图表示。
对于多环节串、并联组成的传感器，如果各个环节阻抗匹配适当，可忽略相 互间的影。则传感器的等效传递函数可按下列代数方式求得：
压力传感器的外形及内部结构
《传感器的基本概念》PPT课件
被测量通过敏感元件转换后，再经传感元 件转换成电参量
高二物理选修课件第六章传感器
压电材料
具有压电效应的材料称为压电材料。常见的压电材料有 石英、酒石酸钾钠等晶体和铌镁酸铅、铌钛酸铅等人工 合成多晶材料。
压电式传感器工作原理
工作原理
压电式传感器是利用某些电介质受力后产生的压电效应制成的。其核心部件是一个压电 元件，当压电元件受到外力作用时，会在其表面产生电荷，从而实现非电量到电量的转
等压力测量领域具有广泛应用。
03
位移测量
利用滑线变阻器随位移变化的特性，将位移变化转换为电阻值的变化，
再通过测量电路转换为电压或电流信号进行测量。滑线变阻器在机械位
移、角度等测量领域具有广泛应用。
03 电容式传感器
CHAPTER
电容式传感器原理及结构
电容式传感器原理
利用电容器原理，将非电量转换为电容量变化。传感器由两个平行金属极板组 成，中间为绝缘介质。当被测参数变化时，导致极板间距离或相对面积变化， 从而引起电容量变化。
无线接口
通过无线通信技术将传感器的输 出信号传输到远程设备中，实现 无线传感网络的构建和应用。常 见的无线接口有蓝牙、Wi-Fi等
。
谢谢
THANKS
电容式传感器应用实例
压力测量
利用电容式压力传感器测量气体或液体的压力。传感器极板受压变形导致电容量变化，通过测量电路转换为标准信号 输出。广泛应用于工业控制、航空航天等领域。
位移测量
利用电容式位移传感器测量物体位移或位置变化。传感器极板与被测物体之间距离变化导致电容量变化，通过测量电 路转换为位移量输出。应用于机床加工、自动化生产线等领域。
05 光电式传感器
CHAPTER
光电效应及光电器件
光电效应
是指光照射在物质上，引起电子 从束缚状态进入自由状态，从而 产生电流的物理现象。
传感器技术概论
第4章 传感器技术概论
第一篇 工程测试技术基础
第4章 传感器技术概论
1.掌握传感器的基本概念 2.了解常用的弹性敏感元件及其特性 3.了解传感器的应用及发展趋势
机电学院
传感器与测试技术
第4章 传感器技术概论
4.1 传感器的基本概念 1.传感器的定义及组成
定义：传感器是能够感受规定的被测量并按一定规 律转换成可用输出信号的器件或装置。
物理量
电量
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传感器与测试技术
第4章 传感器技术概论
组成：敏感元件、变换元件、辅助元件等。 敏感元件：被测非电量→其他形式信号（易 于转换成电量:形变）； 变换元件：非电量→电量（电阻、电感、电 容等) 辅助元件：信号调节与转换等。
机电学院
传感器与测试技术
第4章 传感器技术概论
传感器组成实例
将管内压力或轴向力变为波 纹管的形变(拉伸或压缩)。
机电学院
传感器与测试技术
第4章 传感器技术概论
8）弹性敏感元件的组合 可获得较高的灵敏度，但固有频率低，不宜动 态测量。
机电学院
传感器与测试技术
第4章 传感器技术概论
4.3 传感器的应用及发展趋势
传感器作为信息的源头，广泛应用于各个领 域——科技进步的推动力。 目前，传感器技术的主要发展动向： 一是不断提高和改善现有传感器的性能； 二是开展基础研究，发掘新效应，重点研究传感 器的新材料和新工艺； 三是实现传感器的集成化、多功能化与智能化。
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传感器与测试技术
第4章 传感器技术概论
3.传感器常用的技术性能指标
传感器技术概论
机电学院 机电学院
传感器与测试技术
第4章 传感器技术概论
传感器(传感器教学课件)精选全文完整版
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 可编辑修改精选全文完整版传感器(传感器教学课件)传感器(传感器教学课件) 1、传感器：（1）广义：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和装置，狭义：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。
（2）、通常由敏感元件和转换元件组成。
（3）分类从应用目的角度（被测量性质）：机械量传感器：位移、速度、加速度、振动、力、尺寸热工量传感器：温度、压力、流量、物位化学量传感器：浓度、化学成分状态量传感器：颜色、透明度、磨损量、裂纹从研究目的角度（输出量性质/工作原理）：参量型传感器：电阻式、电容式、电感式（无源电参量）发电型传感器：热电偶、光电、磁电、压电等（输出电压或电流）三、检测系统组成 2、灵敏度传感器或检测系统在稳态下输出量变化和引起此变化的输入量变化的比值。
1/ 6若系统的输出和输入间有线性关系，则灵敏度 k 是一个常数。
3、测量过程：比较、示差、平衡、读数四个步骤 4、测量误差：检测结果和被测量的客观真值之间存在的差别。
（1）绝对误差仪表的指示值（测量值）与被测量真值之间的差值。
x x0 （2）相对误差仪表指示值的绝对误差与被测量真值（实际值）的比值。
我国电工仪表的准确度等级就是按照满度误差分级的。
仪表的准确度等级和基本误差实际测量时，为防止测量值超量程太多而损坏仪表，应先在大量程下测得被测量大致数值，然后选择合适的量程测量，以尽可能减小相对误差。
实际测量中，若真值未知，或测量误差不大，可用指示值代替真值计算相对误差，即示值相对误差例：现有一重约 15g 的物体待测，请从下列几个称重仪中选出最合适的一台,并做必要的计算和说明。
高级电工理论模拟考试题库试卷第213份含解析
一、单项选择题：1下列关于ESP系统（车辆稳定控制系统）说法正确的是（）.【1分1A.ESP只能控制驱动轮B.ESP只能控制从动轮CESP不但能控制驱动轮，而且可控制从动轮D.ESP不能单独控制某个轮参考答案：C2 .热膜式空气流量计测量的是进气（）.［1分］A.速度B.质量C.温度D.压力蛰考答案：B3 .差动电感式加速踏板位置传感器主要由铁心、（）线束连接器等组成.（1^A.感应线圈B.电磁阀C.电容器D∙电阻参考答案：A4 .三元催化转化装置催化转换效率受很多因素影响,最主要的是排气中的氧气浓度和（）.［1分］A.催化转化器温度B.碳氢化合物浓度U氮氧化合物浓度D.排气温度参考答案：A5 .空气流量计一般安装在（）.［1分）A.进气管上B.空漉器中C.节气门处D.气门前参考答案：A6 .下列关于DOHC四气门发动机，说法错误的是（）［1分］A.进排气门增大充量系数提高B.泵气损失大C.利于火花塞中央布置D.减轻了气门系统运动零部件的质量参考答案：B7 .根据空气流量测量方式不同，电控汽油喷射系统可分为质量流量式，速度-密度式和（）.口分A∙节气门-速度式8 .节气门-密度式C.节气门-质量式D∙节气门-体积式参考答案：A8 .内燃机启动后，当飞轮的转速（）电枢轴转速时，驱动齿轮靠惯性力作用退回，脱离与飞轮的啮合，防止发动机超速•（1分］A.小于B.等于C.大于D.小于等于参考答案：C9 .电子计算机控制汽油喷射量，主要控制（）,［1分］A.喷射时间长度B.喷射速度C.压缩比D∙空燃比蛰考答案：A10.汽油发动机混合气的配置，供给方法可分为化油器式和（）两种.（1分］A.汽油喷射式B.直喷式U电喷式D.多点喷射参考答案：CI1在快怠速工况下，ECU控制喷油量的有关信号不包括（）,口分A.ID1（节气门位置信号）B-THW（冷却水温度信号）CNe（发动机转速信号）D.SPD（车速信号）参考答案：D12 .为了减小进气门流通截面处流动损失，应（）进气门数目.［1分］A.增多B.减少U不变D.不能确定参考答案：A13 .下列说明不正确的是（）［1分］A.发动机起动后，怠速转速超过预定时，开关型怠速控制阀处于开启状态B.发动机冷起动后，开关型怠速控制阀开启U怠速触点且发动机转速下降到规定转速以下时，开关型怠速控制阀开启D.发动机急加速时，开关型怠速控制阀开启参考答案：C14 .轴向分层燃烧的关键技术在于（）和进气涡流的匹配.［1分］A.喷射时间B.喷射速率C.喷雾形状D.喷射量参考答案：D15 .交流发电机的外特性是指（）.口分］A.转速一定时，端电压与输出电流的关系B.转速一定时，端电压与磁通量的关系C.磁通员一定时，端电压与输出电流的关系D.磁通量一定时，端电压与转速的关系参考答案：A16 .根据（），分为对称形和非对称形两种不同前照灯的配光.口分］A.近光灯灯丝位置不同B.前照灯的种类C.前照灯的结构不同D.近光的配光不同参考答案：D17 .汽车电喇叭的调整包括（）调整.［1分］A.音量和音色B.音量和音调U音调和强度D.音色和强度参考答案：B18 .电动刮水器电动机用直流电动机，具有（）速功能.1分］A.1B.2C.3D.4参考答案：B19 .交流发电机转速与发动机转速的关系取决于（）・［1分］A.定子的连接形式B.转子绕组的结构U驱动皮带轮的大小D∙两者间无固定关系参考答案：C20.在电动助力转向系统中,随着车速的提高，助力电动机的电流应该（）。
传感器的概述精选全文完整版
可编辑修改精选全文完整版第一章 传感器的概述1.传感器的定义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叫做传感器。
2.传感器的共性：利用物理定律或物质的物理、化学、生物等特性，将非电量（位移、速度、加速度、力等）转换成 电量（电压、电流、电容、电阻等）输出。
3.传感器的组成：传感器由有敏感元件、转换元件、信号调理电路、辅助电源组成。
传感器基本组成有敏感元件和 转换元件两部分，分别完成检测和转换两个基本功能。
第二章 传感器的基本特性1.传感器的基本特性：静态特性、动态特性。
2.衡量传感器静态特性的主要指标有：线性度 、灵敏度 、分辨率迟滞 、重复性 、漂移。
3.迟滞产生原因：传感器机械部分存在摩擦、间隙、松动、积尘等。
4.产生漂移的原因：①传感器自身结构参数老化；②测试过程中环境发生变化。
5.例题：1．用某一阶环节传感器测量100Hz 的正弦信号，如要求幅值误差限制在±5%以内，时间常数应取多少？如果用该传感器测量50Hz 的正弦信号，其幅值误差和相位误差各为多少？ 解：一阶传感器的频率响应特性： 幅频特性：2.在某二阶传感器的频率特性测试中发现，谐振发生在频率为216Hz 处，并得到最大福祉比为1.4比1，试估算该传感器的阻尼比和固有频率的大小。
1)(1)(+=ωτωj j H )(11)(ωτω+=A srad f n n /135********.014.121)(A )(4)(1)(A n max n 21222=⨯=======⎭⎬⎫⎩⎨⎧+⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=-ππωωξξωωωωωξωωω所以，时共振，则当解：二阶系统3.玻璃水银温度计通过玻璃温包将热量传给水银，可用一阶微分方程来表示。
现已知某玻璃水银温度计特性的微分方程是x y dtdy310224-⨯=+ ，y 代表水银柱的高度，x 代表输入温度（℃）。
求该温度计的时间常数及灵敏度。
解：原微分方程等价于：x y dt dy3102-=+所以：时间常数T=2S, 灵敏度Sn=10-3第三章 电阻式传感1.应变式电阻传感器的特点： 1）优点：①结构简单，尺寸小，质量小，使用方便，性能稳定可靠；②分辨力高，能测出极微小的应变；③灵敏度 高，测量范围广，测量速度快，适合静、动态测量；④易于实现测试过程自动化和多点同步测量、远距离 测量和遥测；⑤价格便宜，品种多样，工艺较成熟，便于选择和使用，可以测量多种物理量。
11传感器概论概述
课程背景
传感器技术是材料学、力学、电学、磁学、微电子学、 光学、声学、化学、生物学、精密机械、仿生学、测量技 术、半导体技术、计算机技术、信息处理技术、乃至系统 科学、人工智能、自动化技术等众多学科相互交叉的综合 性高新技术密集型前沿技术，广泛应用于信息产业、机械、 电力、能源、交通、冶金、石油、建筑、医学、材料、灾 害预测预防、农林渔业、食品、汽车、舰船、机器人、家 电、航空航天等诸多领域。
传感器技术与通信技术、计算机技术 构成信息科 学技术的三大支柱。
课程背景
传感器处于 研究对象与测试系统的接口位置 ,即 检测与控制系统之首。因此，传感器成为 感知、获 取与检测信息的窗口，一切科学研究与自动化生产 过程要获取的信息，都要通过传感器 获取并通过它 转换为容易传输与处理的电信号。
被测量 感知并获取 转换 电信号输出
第1章 传感器理论基础
1.传感器技术的改善
? 差动技术 ? 平均技术 ? 补偿与修正技术 ? 屏蔽、隔离与干扰抑制 ? 稳定性处理
第1章 传感器理论基础
2.开展基础理论研究
发现新现象，开发传感器的新材料和新工艺；实现传感器 的集成化与智能化
? 寻找新原理 ? 开发新材料 ? 采用新工艺 ? 探索新功能
染 用用利筑 融
用
第1章 传感器理论基础
1.1.1 传感器的概念
什么是传感器？ 传感器是指这样一类元件：它能够感知诸如 力、温
度、光、声、化学成分 等非电学量 ，并把它们按照一定 的规律转化成 电压、电流 等电学量。
传感器的作用是什么？ 传感器的作用测量非电学量，并转化成与其有一定
关系的电量
第1章 传感器理论基础
压电效应（压力→电） 塞贝克效应（温度→电）
传感器PPT概述
8．静态误差（精度）
静态误差是传感器在其全量程内任一点的输出值与 其理论输出值的偏离程度。
求静态误差是把全部校准数据与拟合直线上对应值的残
差看成是随机分布，求出其标准偏差σ，取2σ或3σ值即
为传感器的静态误差。或用相对误差表示：
（2 ~ 3） 100 %
yFS
（1 15）
也可以由非线性误差、迟滞误差、重复性误差这几个
6
6
1.2.3 传感器的分类
基本物理量
线位移 位移
角位移
派生物理量 长度、厚度、应变、振动、磨损、不平度 旋转角、偏转角、角振动等
线速度 速度、振动、流量、动量等 速度
角速度 转速、角振动等
线加速度 振动、冲击、质量等 加速度
角加速度 角振动、扭矩、转动惯量等
力 压力
重量、应力、力矩等
时间 频率
周期、记数、统计分布等
11
1.3 传感器的数学模型概述
1 .微分方程
大多数传感器都属模拟系统之列。描述模拟 系统的一般方法是采用微分方程。
在实际的模型建立过程中，一般采用线性常系数
微分方程来描述输出量y和输入量x的关系。
n
dy
d n1 y
dy
an dtn an1 dtn1 a1 dt a0 y
bm
dmx dt m
参数。除b0 0外，一般取b1,b2…bm为零.
13
1.3 传感器的数学模型概述
2. 传递函数
如果y(t)在t≤0时， y(t) =0，则y(t) 的拉氏变 换可定义为
Y S yt estdt 0
（1 3）
式中S=σ+jω，σ>0。
对微分方程两边取拉氏变换，则得
传感器第四章概论
L
L0+L L0
L0-L
2020/11/15
o -0 +0
安农大经济技术学院 16
EXIT
设电感传感器初始电感量为
L0
0S0W 2 2 0
L
当衔铁上移Δδ时，传感器气隙
L0+L L0
L0-L
o -0 +0
减小Δδ，即δ=δ0-Δδ， 则此时输出 电感为L=L0+ΔL， 得
L
L0
L
W 20S0 2(0
测量
测量
角位
线
2020/11/15
位
安农大经济技术学移院 14
EXIT
a)变气隙厚度δ的传感器 b)变气隙面积S0的传感器
2020/11/15
安农大经济技术学院 15
EXIT
4.1.2 变隙式电感传感器的L-δ特性
L W 2 W 20S0
Rm
2
L与δ之间是非线性关系， 特性曲线如图所示（双曲线）。
II
式中：Ψ——线圈总磁链；
I——通过线圈的电流；
W——线圈的匝数；
φ——
由磁路欧姆定律， 得 IW
Rm
式中, Rm为磁路总磁阻。
2020/11/15
安农大经济技术学院 9
EXIT
若气隙厚度δ很小，可以认为气隙中的磁场是均匀的。 若忽 略磁路磁损， 则磁路总磁阻为
Rm
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可见，变间隙式电感传感器的测量范围与灵敏度
及线性度相矛盾，因此变隙式电感式传感器适用于测
量微小位移的场合，一般 Δδ=（0.1~0.2）δ0。为了减 小非线性误差，实际测量中广泛采用差动变隙式电感
高中物理第三章传感器第一节认识传感器第二节传感器的原理省公开课一等奖新名师优质课获奖PPT课件
(2)按工作原理分类：电阻应变式传感器、压电式传 感器、电容式传感器、涡流式传感器、动圈式传感器、 磁电式传感器等．
(3)按能量传递方式划分，可分为有源传感器和无源 传感器两大类．有源传感器是一种能量更换器，无源传 感器不能进行能量更换，被测的非电学量仅对传感器中 的能量起着控制和调节的作用，需具有辅助能源(电源)．
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知识点一 认识传感器 提炼知识 1．传感器． 传感器是能够完成两种量(光、热、电、力学量和机 械量等)之间的变换和转换关系的元件．
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2．传感器的组成． 传感器一般由敏感元件、转换元件和转换电路三部 分组成． 3．传感器的分类． (1)按被测量分类：加速度传感器、速度传感器、压 力传感器、温度传感器、负荷传感器、扭矩传感器等．
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4．变隙电感式压力传感器． 压力传感器是最基本的传感器之一，变隙电感式压 力传感器是将“力”的变化转变为“电流”测量的电测 系统，然后送至指示器电流表，从而测得压力的大小．
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【典例 2】 (多选)如图所示为光敏电阻自动计数器 的示意图，其中 A 是发光仪器，B 是传送带上物品，R1 为光敏电阻，R2 为定值电阻，此光电计数器的基本工作 原理是( )
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热敏电阻是由导体材料制成的，其阻值随温度的改 变而改变，且对温度很敏感，热敏电阻的阻值在特定温度 时会发生急剧变化，它在笔记本电脑、自动控制系统等方 面有多种用途，故 D 错误．
答案：ABC
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[典例❶] (多选)传感器担负着信息采集的任务，它 常常是( )
A．将力学量(如形变量)转变成电学量 B．将热学量转变成电学量 C．将电学量转变成光学量 D．将电学量转变成磁学量
传感器—电工学(职高教育用)
（1）接近传感器的分类
接近传感器分为电容式、涡流式、霍尔式、光电式等类 型，在实际应用中，为了提高识别的可靠性，有时几种 接近开关复合使用。接近开关输出电路均有较大的带负 载能力，所以可以用它去控制并带动执行机构工作。由 于不需要其他控制电路和装置，因而用它构成的控制装 置简单、可靠且成本低。
（2）接近传感器的应用-机械手限位
单击添加副标题
There are many variations of passages of Lorem
（1）红外线传感器的分类 红外线传感器根据其所依据的物理效应和工作原理的不同，分为热 电（热敏）型和量子型（光敏）两类。热电型红外传感器包括热电 偶式、电容式和热释电式等，它们是利用红外线辐射的热效应工作 的，采用热敏元件先将红外线能量转换成本身温度的变化，然后利 用热电效应产生响应的电信号。 （2）热释电型红外线传感器的应用- 红外线遥控电路 彩色电视机、DVD、空调机等都配有遥控器，如图5-53所示，它不 仅使用方便，还可以延长上述家用电器操作按键的使用寿命。
传感 器
Sensor
Today we are going to learn the composition, structure, classification and application of sensors.
The main content of this lesson comes from books, and some of it comes from the Internet.
RART 03
传感器的应用
Applications of sensors
传感器的应用
自动门： 通过人体 红外微波 传感来控 制开关状 态。
烟雾报警器： 通过烟雾浓度 传感来实现报 警。
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1、机电工程中的应用
在各种自动控制系统中，测试环节起着系统感官的作 用，是其重要组成部分。
a)机械手、机器人中的传感器 转动/移动位置传感器、力传感器、视觉传感器、听觉传感器、接近距离
传感器、触觉传感器、热觉传感器、嗅觉传感器。
密歇根大学的机械手装配模型
广州中鸣数码的机器狗 11
b) AGV自动送货车
简单的测量系统组成
被测 被测对象 信号
传感器
U、I
信号调节器 U、I 记录.显示.分析处理
R、L、C
伺服驱动机构
1.3 自动检测技术概述
• 自动检测技术是研究自动检测系统中的信息提 取、信息转换及信息处理的理论和技术，其核 心是“测量＋信号检出”，是检测方法、检测 结构、检测信号处理的综合性技术。
1.1 检测的目的和意义
• 检测是指在各类生产、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 量的技术措施。
1.1 检测的目的和意义 例1 人与机器的机能对应关系
感官
人脑
肢体
外
界
对
象
传感器
微机
执行器
例2：开发区海湾公司生产的感温、 感烟火灾报警器
➢ 非电量：除电量以外的一切物理量，如高度、 速度、重量、压力、温度等。
• 非电量电测技术
自从人类发现了电能并加以利用以后，伴随着 出现了各种电量的测量仪表。随着电子技术的发展 ，使对电量的测量技术相应得到提高。电量的测量 特点是机械量测量所不能比拟的，基于电量测量的 优点，人们根据一些物理原理及效应，把一些非电 量转化成电量，然后用电测仪表对其进行测量和标 定，这就形成了非电量电测法—用电量测量方法来 测量非电量。
机床加工精度测量
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4、楼宇控制与安全防护
为使建筑物成为安全、健康、舒适、温馨的生活、工 作环境，并能保证系统运行的经济性和管理的智能化。在 楼宇中应用了许多测试技术，如闯入监测、空气监测、温 度监测、电梯运行状况。
图示为某公司楼宇自动化系 统。该系统分为：电源管理 、安全监测、照明控制、空 调控制、停车管理、水/废水 管理和电梯监控。
• 内容提要
• 本章介绍自动检测技术、传感器和变送器的基 本知识、测量误差及其处理方法和检测系统的性 能评价。通过本章学习，了解检测的目的、意义 和检测技术的发展趋势；掌握自动检测系统的基 本组成、测量方法及其选择；掌握传感器的定义、 分类和命名方法，了解变送器的作用；学会误差 的表示方法和基本处理手段；对检测系统的性能 评价指标有一定的理解。
非电量电测法的特点：
使测量仪器统一化，规格化。不同的非电量转换成 相同的电量，使后继仪器标准化。
便于信号长距离传输、远程监测及控制。 对参数进行动态测量（信号随时间变化），可测量
其瞬时值及变化过程。 可测微小信号及瞬变信号（作用时间很短）。 易于与计算机联接，分析处理方便。
• 非电量电测系统的组成
传感器技术概论
• 了解检测和传感器的基本知识 • 掌握各类传感器的基本特性和工作原理、典型测量电路 • 了解各类传感器的典型应用 • 了解微机自动检测技术 • 了解检测技术的抗干扰技术
第一章 检测技术的基本知识
• 1.1 检测的目的、意义 • 1.2 检测与计量的区别 • 1.3 自动检测技术概述 • 1.4 传感器与变送器的基本知识 • 1.5 测量误差及其处理方法 • 1.6 检测系统或仪表的性能评价
石化企业输
油管道、储
油罐等压力
容器的破损
和泄露检测
。
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3、产品质量测量
在汽车、机床等设备，电机、发动机等零部件出厂时 ，必须对其性能质量进行测量和出厂检验。
汽车扭距测量
图示为汽车出厂检验原理框图，测量参数包 括润滑油温度、冷却水温度、燃油压力及发 动机转速等。通过对抽样汽车的测试，工程 师可以了解产品质量。
其监控系统组成框图如图2:
探头11
探头12
集 控 器
1
中 央 监 控
探头1N
图 监控系统组成框图
例3：热轧带钢表面温度的测量
检测技术是：
国民经济的“倍增器” 科学研究的“先行官” 现代战争的“战斗力” 法庭审判的“物化法官 ”
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检测技术的工程应用
测试技术是人类认识和改造客观世界的基础；测试技术的水平，在相当程 度上影响科学技术发展的速度和深度；先进的测试技术已成为生产系统不可缺 少的组成部分。
“检测”通常是指在生产、实验等现场，利用某
种合适的检测仪器或综合测试系统对被测对象 进行在线、连续的测量。
➢ 电量及非电量 ➢ 在科学实验中及生产制造过程中，研究与观
测的对象是多种多样的，因此，物理量也是多种 多样的，这些物理量可大致分为两大类，即电量 与非电量。
➢ 电 量：电流I、电压V、电荷Q、电功率W、 电路参数R 、L、C和电信号频率f 等等；
烟雾传感器
亮度传感器
红外人体探测器
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5、家庭与办公自动化
在家电产品和办公自动化产品设计中，人们大量的应用 了传感器和测试技术来提高产品性能和质量。
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)。
超声波测距传感器、判断建筑物内人和物所在位置 ；红外线色彩传感器控制运动轨迹和AGV小车位置识别 ；条形码传感器，货品识别。
香港理工AGV模型
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c) 生产加工过程监测
切削力传感器，加工噪声传感器，超声波测距传感器 、红外接近开关传感器等。
密歇根大学数字化工厂
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2、流程工业设备运行状态监控
在电力、冶金、石化、化工等流程工业中，生产线上 设备运行状态关系到整个生产线流程。通常建立24小时在 线监测系统。
指纹传感器
透光率传感器
温湿度传感器
温度传感器 17
6、其他应用
航天
农业
交通
医学
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7、PC机中的测试技术应用
鼠标:光电位移传感器 摄象头:CCD传感器
软驱:速度,A/D卡 + D/A卡
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1.2 检测与计量的区别
“检测”是测量，“计量”也是测量，两者有什 么区别呢？ 一般说来，“计量”是指用精度等级更高的标准 量具、器具或标准仪器，对被测样品、样机进行 考核性质的测量； 这种测量，通常具有非实时及离线和标定的性质， 一般在规定的具有良好环境条件的计量室、实验 室采用比对被测样品、样机、更高精度并按有关 计量法规经定期校准的标准量具、器具或标准仪 器进行。