1.1 传感器与测试技术概述
传感器与检测技术_ppt课件第一章[1].
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占第［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。
.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、转换元件和测量电路组成，如图—I所示。
电信号1跚卜2013-4-22 21.1.2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。
测量电路(measunng 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。
2013-4-221.1.2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。
(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O(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參数的变化实现信号变换，如：电容式传感器。
2013-4-22 46■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丫⑴和输入信号(被测 *) x(t)之间的关系，传感器系统示意图如下图所 力\ O2013-4-22£ 1・：L ・3传感器基本特性轟器的静态特性：1. 测I 量范围：传感器所能测*到的最小输入fi 与最大输入fi 之间 的范围称为传感器的测量范围.2. 量程：传感器测《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fl 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«度尊级 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 儿1.1.3传感器基本特性输入fS 号xit) ------------------------------------------ 彼测量输出值号 -------------- ► N)最大允许误差，即相对误差.4.灵敏度：灵敏度是指传感器输 出的变化量与引起该变化量的输入变 化i 之比，即，如右图所示.2013-4-22 >1倚性曲线 k !2013*： ■ 5.线性度：摘其输出S 与输入*之间的关系曲线偏离理 想宜线的程度.在非线性涙差不太大的情况下，通常采用直线拟 合的方法来线性化。
第1章 传感与检测技术概论
第1章 传感与检测技术概论 16
3.等精度测量与不等精度测量 在整个测量过程中，若影响和决定误差大小的全部因素 (条件)始终保持不变，如由同一个测量者，用同一台仪器， 用同样的方法，在同样的环境条件下，对同一被测量进行多 次重复测量，则称为等精度测量。在实际中，极难做到影响 和决定误差大小的全部因素(条件)始终保持不变，所以一般 情况下只是近似认为是等精度测量。 有时在科学研究或高精度测量中，往往在不同的测量条 件下，用不同精度的仪表，不同的测量方法，不同的测量次 数以及不同的测量者进行测量和对比，这种测量称为不等精 度测量。
示：
x=nu
(1-1)
n x u
(1-2)
第1章 传感与检测技术概论 6
式中：x——被测量值； u——标准量，即测量单位；
n——比值(纯数)，含有测量误差。 由测量所获得的被测量的量值叫测量结果，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，测量结果应包括比值和测量单位。测 量结果仅仅是被测量的最佳估计值，并非真值，所以还应给 出测量结果的质量，即测量结果的可信程度。这个可信程度 用测量不确定度表示，测量不确定度表征测量值的分散程度。 因此测量结果的完整表述应包括估计值、测量单位及测量不 确定度。
第1章 传感与检测技术概论 17
4.静态测量与动态测量 被测量在测量过程中是固定不变的，对这种被测量进行 的测量称为静态测量。静态测量不需要考虑时间因素对测量 的影响。 被测量在测量过程中是随时间不断变化的，对这种被测 量进行的测量称为动态测量。
第1章 传感与检测技术概论 18
1.1.3 检测系统 1.检测系统构成 检测系统规模的大小与被测量的性质、被测量的多少及
被测对象的性质有关。检测系统应具有对被测对象的特征量 进行采集、变换、处理、传输及显示等功能。检测系统的基 本构成如图1-1所示。
传感器与检测技术1
第1章 传感器与检测技术基础检测技术是人们认识和改造世界的一种必不可少的重要技术手段。
而传感器是科学实验和工业生产等活动中对信息资源的开发获取、传输与处理的一种重要手段。
我们已经知道，对于电量参数的测量具有测量精度高、反应速度快、能自动连续地进行测量、可以进行遥测、便于自动记录、可以与计算机方便地连接进行数据处理、也可采用微处理器做成智能仪表、能实现自动检测与转换等一系列优点。
但是在工程上和实际的测量中，所需要测量的参数往往有相当大的部分为非电量，例如温度、位移、压力、流量等，所以通常就把将这些非电量转换为电信号输出的装置或设备称为传感器。
传感器与检测技术是一门随着现代科学技术发展而迅猛发展的综合性技术学科，广泛应用于人类的社会生产和科学研究中，起着越来越重要的作用，成为国民经济发展和社会进步的一项必不可少的重要技术。
检测的基本任务就是获取有用的信息，通过借助专门的仪器、设备，设计合理的实验方法以及进行必要的信号分析与数据处理，从而获得与被测对象有关的信息，最后将结果提供显示或输入其他信息处理装置、控制系统。
因此，传感器与检测技术属于信息科学范畴，它与通信技术、计算机技术一起分别构成信息技术系统的“感官”、“神经”和“大脑”，是信息技术的三大支柱(传感技术、通信技术和计算机技术)之一。
检测技术的发展与生产和科学技术的发展是紧密相关的，它们互相依赖、相互促进。
现代科技的发展不断地向检测技术提出新的要求，推动了检测技术的发展。
与此同时，检测技术迅速吸取各个科技领域(如材料科学、微电子学、计算机科学等)的新成果，开发出新的检测方法和先进的检测仪器，同时又给科学研究提供了有力的工具和先进的手段，从而促进了科学技术的发展。
在各种现代机械设备的设计和制造中，检测技术的成本已达到设备系统总成本的50%～70%。
据资料统计：一辆汽车需要30～100余种传感器及配套检测仪表用以检测车速、方位、转矩、振动、油压、油量、温度等；而一架飞机需要3600余种传感器及配套检测仪表用来监测飞机各部位的参数(压力、应力、温度等)和发动机的参数(转速、振动等)等。
传感器与检测技术1-传感器与检测技术的基础知识
y a0 a1x a2 x2 a3x3 an xn
1.3 传感器的基本特性
1.3.1 传感器的静态特性
2.静态特性的校准(标定)条件—静态标准条件
检测系统(传感器)的静态特性是在静态标准条件下进行校准 (标定)的。
检测技术研究的主要内容包括测量原理、测量方法、测量 系统和数据处理四个方面。
检测是利用各种物理、化学及生物效应，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。
1.1 检测技术概述
1.1.2 检测方法
1.直接测量、间接测量和联立测量 (1)直接测量 (2)间接测量 (3)联立测量 2.偏差式测量、零位式测量和微差式测量 (1)偏差式测量 (2)零位式测量 (3)微差式测量
测量范围是指检测系统所能测量到的最小被测输入量(下限)
至最大被测输入量(上限)之间的范围，即( xmin , xmax )。
②量程 量程是指检测系统测量上限和测量下限的代数差，即
L xmax xmin
1.3 传感器的基本特性
1.3.1 传感器的静态特性
3.传感器的静态性能指标
(2)灵敏度
灵敏度是指检测系统(传感器)在静态测量时，输出量的增量
15.1数字式检测仪表的设计
1.1.3 检测系统的组成
1.2 传感器基础知识
1.2.1 传感器的定义及组成
传感器的国家标准定义为能感受(或响应)规定的被测量，并按 照一定规律将其转换成可用信号输出的器件或装置。这里的可用 信号是指便于处理、传输的信号，目前电信号是最易于处理和传 输的。
传感器的通常定义为“能把外界非电信息转换成电信号输出 的器件或装置”或“能把非电量转换成电量的器件或装置”。
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。
传感器与检测技术基础
转换元件 它是将敏感元件输出的非电信号直接转换为电信号，或直接将被测非电信号转换为电信号(如应变式压力传感器的电阻应变片，它作为转换元件将弹性敏感元件的输出转换为电阻)。 转换电路 它能把转换元件输出的电信号转换为便于显示、处理和传输的有用信号。
传感器的分类 传感器技术是一门知识密集型技术。
1.2 测量误差与准确度
3)恰为第n位单位数字的0.5，则第n位为偶数或零时就舍去，为奇数时则进1。 (2)参加中间运算的有效数字的处理 1)加法运算：运算结果的有效数字位数应与参与运算的各数中小数点后面的有效位数相同。 2)乘除运算：运算结果的有效数字位数，应与参与运算的各数中有效位数最小的相同。 3)乘方及开方运算：运算结果的有效数字位数比原数据多保留一位。 4)对数运算：取对数前后有效数字位数应相同。 2.测量数据的处理 常用的数据处理方法有列表法、图示法、最小二乘法线性拟合。
列表法 列表法是把被测量的数据列成表格，可以简明地表示有关物理量之间的对应关系，便于随时检查测量结果是否合理，及时发现和分析问题。
01
图示法 图示法是用图形或曲线表示物理量之间的关系，它能更直观地表示物理量之间的变化规律，如递增或递减。
02
最小二乘法线性拟合 图示法虽然能很直观方便地将测量中的各种物理量之间的关系、变化规律用图像表示出来，但是，在图像的绘制上往往会引起一些附加的误差。
1.1 传感器简述
1.1 传感器简述
1)超调量σ：传感器输出超出稳定值而出现的最大偏差，常用相对于最终稳定值的百分比来表示。 2)延滞时间td：阶跃响应达到稳态值的50%所需要的时间。 3)上升时间tr：传感器的输出由稳态值的10%变化到稳态值的90%所需的时间。 4)峰值时间tp：传感器从阶跃输入开始到输出值达到第一个峰值所需的时间。 5)响应时间ts：传感器从阶跃输入开始到输出值进入稳态值所规定的范围内所需的时间。 (2)频率响应法 频率响应法是从传感器的频率特性出发研究传感器的动态特性。
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。
传感器与测试技术概述
传感器按被测量的性质划分，可分为位移传感器、速度传感器、加 速度传感器、转速传感器、力矩传感器、压力传感器、流量传感器、温 度传感器、湿度传感器、浓度传感器等等。由于这种分类方法是按被测 量命名的，因而能够明确地指出传感器的用途，方便地表示传感器的功 能，便于使用者选用。生产厂家和用户都习惯于这种分类方法。
传感器敏感元件的性能、尺寸不仅与材料有 关，而且还与加工工艺及技术有关。
将多种功能的敏感元件或同一功能的多个敏感 元件集成在一个芯片上，就可以检测多种被测量。
1.3 本课程的特点及任务要求
传感器与测试技术是一门技术基础课，它涉及到工程数学、电工电子学、控 制技术、计算机技术、机械技术、数据处理技术等多门学科和技术。在学习中要 综合运用所学的各种知识，在获得测试技术知识和技能的基础上，着重培养灵活 合理应用基础知识解决工程实际问题的能力。
传感器与测试技术
1.1 测试基础
1.1.1 测试的含义
所谓测试，就是具有试验性质的测量，它是试验和测量的综合。
测试
试验 测量
试验是对未知事物探索认识的过程，是对被研究的 对象或系统进行试验性研究的过程。通常是将被研究对 象或系统置于某种特定的或人为构建的环境条件下，通 过试验数据来探讨被研究对象的性能的过程。
1.2.3 传感器的发展趋势
半导体材料
半导体材料包括单晶硅、多 晶硅、非晶硅、硅蓝宝石等半导 体硅材料。
新材料、新
传
功能的开发
感
器
的
发
新工艺、新
展
技术的应用
趋
势
传感器与检测技术完整版本
.
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
Lmax10% 0 YFS
.
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）。
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）。
.
1.1.2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。
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。
第1章传感器与检测技术概述
第1章传感与检测技术概述
第1章 传感器与检测技术概述
1.1 传感器的概念、组成和分类 1.2 传感器的基本特性
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第1章传感与检测技术概述
第1章 传感器与检测技术的理论 基础
1.1 传感器的概念、组成和分类
一、传感器的概念、组成与应用
1、 现代信息技术的三大要素：信息获取————传感器技术
第1章传感与检测技术概述
传感器的主要应用
需要量
111 110 103 81 61 47 34 31 31 78 70 61 55 59 47 111 76 93
36
27
26
21 24 20 14
信 息 处 理
电 信 电 话
科 技 测 试
设 备 控 制
交 通 控 制
输 机 机 家 照 汽 飞 船 气海 环 医防光 热 机 电 床 器 用 相 车 机 舶 象洋 境 疗火能 能 械 人 电 机 系 污 利 利 能 统 器 染 用 用 利 用
划的研究也大大促进了对酶、免疫、微生物、 体液组份以及血气、血压、血流量、脉搏等
传感器的研究。
第1章传感与检测技术概述
第1章传感与检测技术概述
光纤流速传感器 生物酶血样分析传感器 荧光材 料制作 的电子 鼻传感 器
热/光
电量
第1章传感与检测技术概述
传感器与航空及航天
第1章传感与检测技术概述
陀螺仪、阳光传
第1章传感与检测技术概述
软驱:速度,位置伺服
麦克风:电容传声器
第1章传感与检测技术概述
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。
传感器与检测技术课后题答案
第1章 概述1.1 什么是传感器？传感器定义为能够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和装置，通常由敏感元件和转换元件组成。
1.2 传感器的共性是什么？传感器的共性就是利用物理规律或物质的物理、化学、生物特性，将非电量（如位移、速度、加速度、力等）输入转换成电量（电压、电流、电容、电阻等）输出。
1.3 传感器由哪几部分组成的？由敏感元件和转换元件组成基本组成部分，另外还有信号调理电路和辅助电源电路。
1.4 传感器如何进行分类？（1）按传感器的输入量分类，分为位移传感器、速度传感器、温度传感器、湿度传感器、压力传感器等。
（2）按传感器的输出量进行分类，分为模拟式和数字式传感器两类。
（3）按传感器工作原理分类，可以分为电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、压电式传感器、磁敏式传感器、热电式传感器、光电式传感器等。
（4）按传感器的基本效应分类，可分为物理传感器、化学传感器、生物传感器。
（5）按传感器的能量关系进行分类，分为能量变换型和能量控制型传感器。
（6）按传感器所蕴含的技术特征进行分类，可分为普通型和新型传感器。
1.5 传感器技术的发展趋势有哪些？（1）开展基础理论研究（2）传感器的集成化（3）传感器的智能化（4）传感器的网络化 （5）传感器的微型化1.6改善传感器性能的技术途径有哪些？（1）差动技术（2）平均技术（3）补偿与修正技术(4) 屏蔽、隔离与干扰抑制 (5) 稳定性处理第2章传感器的基本特性2.1 什么是传感器的静态特性？描述传感器静态特性的主要指标有哪些？答：传感器的静态特性是指在被测量的各个值处于稳定状态时，输出量和输入量之间的关系。
主要的性能指标主要有线性度、灵敏度、迟滞、重复性、精度、分辨率、零点漂移、温度漂移。
2.2 传感器输入-输出特性的线性化有什么意义？如何实现其线性化？答：传感器的线性化有助于简化传感器的理论分析、数据处理、制作标定和测试。
常用的线性化方法是：切线或割线拟合，过零旋转拟合，端点平移来近似，多数情况下用最小二乘法来求出拟合直线。
传感器与测试技术
1、基本概念1.1传感器：能够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。
1.2测试：测试是指具有试验性质的测量，或测量和试验的综合2、测量2.1测量定义：测量是指以确定被测对象的量值为目的而进行的实验过程2.2测量分类：直接测量、间接测量2.3测量四要素：被测对象、计量单位、测量方法、测量误差2.4计量：实现单位统一和量值准确可靠的测量3、量3.1量的概念：现象、物体或物质可定性区别和定量确定的一种属性3.2量值：是用数值和计量单位的乘积来表示3.3基本量：长度L、质量M、时间T、温度θ、电流I、光强度N和物质J4、量纲4.1量纲概念：量制中可用基本量的幂的乘积来表示任何一个量的表达式4.2量纲法则：等号两侧的量纲应当相同5、计量单位5.1法定计量单位：以国际单位制（SI）为基础，组合其它少数计量单位5.2基本量的计量单位：长度L—m、质量M—kg、时间T—s温度θ—K、电流I—A、光强度N—Cd 物质J—mol6、基准6.1基准定义：用来保存、复现计量单位的计量器具6.2基准等级：国家基准；副基准；工作基准7、测量方法7.1测量方法定义：在实施测量中所涉及的一套理论运用和实际操作。
其中包括了测量原理和获得测量结果的方式。
7.2测量方法分类：直接测量、间接测量直接比较测量、替代测量接触测量、非接触测量7.3动态测量和静态测量：指被测量是否随时间而变化的，而不是指被测量处于机械静止或运动中7.4静态测量特点：被测量值可以认为是恒定的7.5动态测量特点：被测量值是随时间而变化的。
目的是测量被测量的瞬时值及其随时间而变化的规律8、测量装置术语8.1传感器：直接作用于被测量，并能按一定规律将被测量转换成同种或别种量值输出的器件。
8.2测量变换器：传感器是第一级的测量变换器。
（输入为被测量）变送器：输出为标准信号8.3检测器：用以指示某种特定量的存在而不必提供量值的器件或物质8.4准确度等级：表示测量器具的等级或级别8.5标称范围：测量器具标尺范围所对应的被测量示值的范围（量程：标称范围上下限之差的模）8.6测量范围：在测量器具的误差处于允许极限内的情况下，测量器具所能测量的被测量值的范围。
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中央电大往届试题
电视大学
画出测试系统的组成框图，并说明个组成部分的作用。 （14分；07.7.；08.1.； P3)
答：传感器作为测试系统的第一环节，将被测系统或测试过程 中需要观测的信息转化为人们所熟悉的各种信号，通常传感器 将被测量转换成电信号。信号变换部分是对传感器送出的信号 进行加工。例如将电阻的变化 转化为电压的变化。显示与记录 部分将所测信号变为一种能为人们所理解的形式，以供人们观 测和分析。
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2.1 传感器的静特性
中央电大往届试题
电视大学
问答题：（5分；2005.1.
P18)
பைடு நூலகம்
何为传感器的分辨力和阈值？ 答：分辨力是指传感器在规定测量范围内所能检测出 被测输入量的最小变化值。阈值是能使传感器的输出 端产生可测变化量的最小被测输入量值，即零点附近 的分辨力。
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2.1.8 漂移：
中央电大往届试题
电视大学
选择题：（2分；04.7.；07.1.09.7. P19） 传感器的动态特性是指传感器对随时间变化的输入量的响应特性。 动态特性好的传感器， 。 A、其测量的绝对误差与仪表的满量程之比小 B、其输出量随时间变化的曲线与被测量随时间变化的曲线一致 或者相近。 C、其输出量中与被测输入量无关的变化小 D、其动态数学模型可以用线性常系数微分方程来表示
电视大学
1、选择题： （每空3分；2007.1.； P18)
在一定时间间隔内，传感器的输出存在着与被测输入量无关 的、不需要的变化叫漂移。漂移常包括 漂移和 漂移。
A、零点
D、噪声
B、干扰
E、时间
C、温度
F、灵敏度 P18）
2、简答题：（5分；08.1. 稳定度：
答：稳定性又称长期稳定性，即传感器在长时间内保持其原性能 的能力。稳定性一般以室温条件下经过规定时间间隔后，用传感 器的输出与起始标定时的输出之间的差异来表示。 10页
传感器的定义、组成及分类
中央电大往届试题
电视大学
1、选择题（每空2分；2006.7. P7）： 电参量式传感器包括 、 、 三种基本形式。 A、电阻式 B、磁电式 C、压磁式 D、电容式 E、电感式 F、光电式 2、问答题:(8分；2004.1. P7）
按照工作原理分类和按照输入量（即被测量）分类是传感器最 常用的分类方法，这两种分类方法各有何优点？答：按照工作 原理分类对于学习研究传感器原理较为有利；按照输入量（即被 测量）分类便于实际使用者选用传感器。
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电视大学
中央电大往届试题
1、选择题（每空2分；2004.1.；2005.1.；2005.7. P8）：
为了满足测试的需要，应对传感器的灵敏度、线性度、信噪 比、滞后、漂移、 、 负载效应等技术性能指标提 出基本要求。 A、重复性 B、体积 C、温度性能 D、抗震性 E、动态性能 F、质量
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1.2
2.1.11 误差表达： 中央电大往届试题 填空题：（2分；2006.7. P19）
电视大学
1、 是指测量结果与被测参量真值之间所存在的 差值的绝对值 ； 是指测量的绝对误差与被测量 真值的比值； 是指测量的绝对误差与仪表的满 量程之比； 通常用来表征仪器本身
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2.2 传感器的动态特性
中央电大往届试题
什么是传感器的动态特性？（5分；05.1. P19）
答：动态特性是指传感器对随时间变化的输入量的响应特性。动态特性好 的传感器，其输出量随时间变化的曲线与被测量随时间变化的曲线一致或 者相近。
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2.2 传感器的动态特性
●传感器的无失真检测条件： P29
频域内传感器无失真检测条件是： ①幅频特性应当是常数(即水平直线)； ②相频特性应该是线性关系。
电视大学
1、简答题：（ 5分； 2008.1.09.7. 线性度：
P15）
答：实际测试获得传感器静特性曲线后，实际的输出-输入曲线 与拟合曲线(工作曲线，一般为直线)间必有偏差，其最大偏差 即 为线性度。
y
拟合曲线
y FS
实际曲线
Lmax
xm
图 传感器的线性度
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2.1.3 迟滞（回差 ）： 中央电大往届试题
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1.1 传感器与测试技术概述
中央电大往届试题
选择题：（2分；2004.1.；2005.7. P4）
电视大学
1、 作为测试系统的第一环节，将被测系统或测试过程 中需要观测的信息转化为人们所熟悉的各种信号。 A、敏感元件 C、传感器 B、转换元件 D、被测量
2、简答题：（5分，2008.7. P5） 传感器： 答：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。
0 0 ω A(ω） A0
电视大学
ω
中央电大往届试题 简答题：
φ(ω）
无失真检测条件是什么？（6分； 2008.7. P29） 答：①幅频特性应当是常数(即水平直线)； ②相频特性应该是线性关系。
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2.1 传感器的静特性
中央电大往届试题 简答题：
电视大学
静特性： （5分， 2004.1.；2008.7. 09.7. P13）
答：传感器的静特性是指传感器在输入量的各个 值处于稳定状态时的输出与输入关系，即当输入 量是常量或变化极慢时，输出与输入的关系。
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2.1.3 迟滞（回差 ）：
中央电大往届试题
电视大学
1、填空题：（2004.1. 2分； P16） 传感器在正(输入量增大)反(输入量减小)行程中输出输 入曲线不重合称为 。它一般由实验方法测得。 2、填空题：（2007.1. 2分； P16） 力传感器的测量范围为0-+10N，量程为10N，满量程输 出为5V,正行程最大重复性偏差为0.03V，反行程最大 重复性偏差为0.026V，则其重复性误差为 （0.6%） 。
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1.1 传感器与测试技术概述
中央电大往届试题
问答题（10分；04.7.；05.7.； P6） 什么是传感器？画出其组成框图并介绍各环节的功能。
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答：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。
传感器一般由敏感元件、转换元件、转换电路三部分组成。敏感元件： 它是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件；转 换元件：它将敏感元件的输出量转换成电路参量（电阻、电容、电感）。转 换电路：将转换元件输出的电路参数转换成电量输出。