傳感器1.1-王威立

傳感器與檢測技術(shù)

專業(yè)選修課

36學(xué)時+4次實驗課成績評定：平時占15%(作業(yè)+考勤+課堂筆記）實驗占15%

期末考試占70%（閉卷筆試）

教師：王威立手機mail：unwwl@126.com課程的性質(zhì)和特點該課程與其它課程的關(guān)系微積分（含微分方程）電機與拖動模擬電子技術(shù)電路理論信號與系統(tǒng)傳感器與檢測技術(shù)自動控制計算機控制技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)本課程的地位和作用

傳感器與檢測技術(shù)本課程的任務(wù)及要求本課程著重培養(yǎng)學(xué)生掌握傳感器與檢測技術(shù)基本理論、基本方法。本課程是一門實踐性很強的課程，在理論學(xué)習(xí)的同時，要求學(xué)生通過實驗和實踐熟練掌握各類典型傳感器的基本原理和適用場合掌握常用測量儀器的基本工作原理和工作性能，能合理選用常用電子儀器、測量電路等根據(jù)測量要求設(shè)計各類測量系統(tǒng)，能對測量結(jié)果進行誤差分析和數(shù)據(jù)處理參考書目：《自動檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù)》梁森主編機械工業(yè)出版社《傳感器技術(shù)基礎(chǔ)與應(yīng)用實訓(xùn)》徐軍主編電子工業(yè)出版社《傳感器與檢測技術(shù)》彭軍主編西安電子科技大學(xué)出版社

《自動檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù)》武軍重慶大學(xué)出版社1.1檢測技術(shù)的基本概念1.2測量誤差及修正1.3傳感器的基本特性1.4傳感器的標(biāo)定1.5傳感器的選用第一章檢測技術(shù)的基礎(chǔ)知識1.1.1檢測技術(shù)概念

檢測技術(shù)以研究自動檢測系統(tǒng)中的信息提取、信息轉(zhuǎn)換以及信息處理的理論和技術(shù)為主要內(nèi)容的一門應(yīng)用技術(shù)學(xué)科。第一章檢測技術(shù)的基礎(chǔ)知識1.1檢測技術(shù)的基本概念1.1.1檢測技術(shù)概念信息提?。ú杉簭淖匀唤缰T多被測量中提取有用的信息。信息變換：將所提取出的有用信息進行電量形式的幅值、功率等的轉(zhuǎn)換。信息處理：視輸出環(huán)節(jié)的需要，將變換后的電信號進行數(shù)字運算、A/D變換的處理。信息傳輸：排除干擾的情況下經(jīng)濟、準(zhǔn)確無誤的把信息進行傳遞。1.1.2自動檢測系統(tǒng)被檢測量敏感元件輸出單元電子測量電路根據(jù)輸出單元的不同可分為：自動測量系統(tǒng)（輸出單元為顯示器或記錄器）自動計量系統(tǒng)（輸出單元為計數(shù)器或累加器）自動報警系統(tǒng)（輸出單元為報警器）自動控制系統(tǒng)（輸出單元為處理電路）1.1.3傳感器

超聲傳感器

電感傳感器

電容傳感器

紅外溫度傳感器

磁阻傳感器

熱電偶

氣體成分傳感器

流量傳感器

電冰箱、電飯煲中的溫度傳感器；空調(diào)中的溫度和濕度傳感器；煤氣灶中的煤氣泄漏傳感器；水表、電表、電視機和影碟機中的紅外遙控器；照相機中的光傳感器；汽車中燃料計和速度計。傳感器的應(yīng)用與發(fā)展傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域工業(yè)檢測、自動控制系統(tǒng)中汽車與傳感器傳感器與家用電器傳感器在機器人上的應(yīng)用傳感器在醫(yī)療及人體醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用傳感器與環(huán)境保護傳感器與航空及航天傳感器與遙感技術(shù)兵器領(lǐng)域1.1.3傳感器

1.概念

：

是一種以一定的精度把被測量轉(zhuǎn)換為與之有確定對應(yīng)關(guān)系的、便于應(yīng)用的某種物理量的測量裝置。

在本教材中是指一個能將被測的非電量變換成電量的器件。玻璃溫度計不屬于本教材所講授的傳感器范疇。定義包含的意義：傳感器是測量裝置，能完成檢測任務(wù)。它的輸入量是某一被測量，可能是物理量，也可能是化學(xué)量、生物量等。它的輸出是物理量，這種量要便于傳輸、轉(zhuǎn)換、處理、顯示等等，這種量可以是氣、光、電物理量，但主要是電物理量。輸入輸出有對應(yīng)關(guān)系，且應(yīng)有一定的精確度。

傳感器的功能：一感二傳，即感受被測信息,并傳送出去。1.1.3傳感器2.傳感器的組成敏感元件轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換元件被測量電量敏感元件：直接感受被測量，并輸出與被測量成確定關(guān)系的某一物理量的元件。轉(zhuǎn)換元件：敏感元件的輸出就是它的輸入，它把輸入轉(zhuǎn)換成電路參量。轉(zhuǎn)換電路：上述電路參數(shù)接入基本轉(zhuǎn)換電路(簡稱轉(zhuǎn)換電路)，便可轉(zhuǎn)換成電量輸出。傳感器只完成被測參數(shù)至電量的基本轉(zhuǎn)換，然后輸入到測控電路，進行放大、運算、處理等進一步轉(zhuǎn)換，以獲得被測值或進行過程控制。1.1.3傳感器2.傳感器的分類常用的分類方法有兩種：一種是按被測輸入量來分；另一種是按傳感器的工作原理來分。按被測輸入量分類這一種方法是根據(jù)被測量的性質(zhì)進行分類，如溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器、位移傳感器、流量傳感器、液位傳感器、力傳感器、加速度傳感器及轉(zhuǎn)距傳感器等。這種分類方法把種類繁多的被測量分為基本被測量和派生被測量。例如力可視為基本被測量，從力可派生出壓力、重量、應(yīng)力和力矩等派生被測量。當(dāng)需要測量這些被測量時，只要采用力傳感器就可以了。了解基本被測量和派生被測量的關(guān)系，對于系統(tǒng)使用何種傳感器是很有幫助的。這種分類的優(yōu)點：比較明確地表達(dá)了傳感器的用途，便于使用者根據(jù)其用途選用。缺點：沒有區(qū)分每種傳感器在轉(zhuǎn)換機理上有何共性和差異，不便于使用者掌握其基本原理及分析方法。按被測輸入量分類基本被測量派生被測量基本被測量派生被測量位移線位移長度、厚度、應(yīng)變、振動、磨損、平面度力壓力重量、應(yīng)力、力矩角位移旋轉(zhuǎn)角、偏轉(zhuǎn)角、角振動時間頻率周期、記數(shù)、統(tǒng)計分布速度線速度速度、振動、流量、動量溫度熱容、氣體速度、渦流角速度轉(zhuǎn)速、角振動、角動量光光通量與密度、光譜分布加速度線加速度振動、沖擊、質(zhì)量濕度水分、水氣、露點角加速度角振動、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)動慣量按傳感器的工作原理分類這一種分類方法以工作原理劃分，將物理、化學(xué)、生物等學(xué)科的原理、規(guī)律和效應(yīng)作為分類的依據(jù)。這種分類的優(yōu)點是對傳感器的工作原理表達(dá)的比較清楚，而且類別少，有利于傳感器專業(yè)工作者對傳感器進行深入的研究分析。缺點是不便于使用者根據(jù)用途選用。1.2測量誤差與修正1.2.1誤差的基本概念絕對誤差

理想真值實際真值修正值c將測量值和修正值相加可得到實際真值相對誤差

采購風(fēng)波某人在三家商店分別購買了100kg大米、10kg蘋果和1kg巧克力，回家發(fā)現(xiàn)均少了0.3kg，該人會對哪家商店意見最大？為什么？實際相對誤差示值（標(biāo)稱）相對誤差引用誤差儀器量程最大引用誤差（滿度相對誤差、儀表的基本誤差）測量阻值20歐的電阻200？40？30？量程：等級分類：0.1,0.2,0.5,1.0,1.5,2.5,5.0例：某溫度計的量程范圍為0-500oC，校驗時該表的最大絕對誤差為6oC，試確定其精度等級？精度等級應(yīng)定為1.5級1.2.2誤差的分類與來源

測量誤差按誤差表現(xiàn)的規(guī)律分類1.系統(tǒng)誤差

對同一被測量進行等精度多次重復(fù)測量時，若誤差固定不變或者按照一定規(guī)律變化，這種誤差稱為系統(tǒng)誤差。A——為測量值的總體平均值3.粗大誤差

粗大誤差是一種顯然與實際值不符的誤差。

2.隨機誤差

服從統(tǒng)計規(guī)律的誤差稱為隨機誤差，簡稱隨差，又稱偶然誤差。1.2.5系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)與校正1.系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)

（1）實驗對比法

（2）剩余誤差觀察法

（3）不同公式計算標(biāo)準(zhǔn)誤差比較法2.系統(tǒng)誤差的校正（1）補償法（2）差分法（3）比值補償法（4）測量數(shù)據(jù)的修正1.2.5系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)與校正1.3傳感器的基本特性1.3.1靜態(tài)特性精密度：說明測量傳感器輸出值的分散性，即對某一穩(wěn)定的被測量，由同一個測量者，用同一個傳感器，在相當(dāng)短的時間內(nèi)連續(xù)重復(fù)測量多次，其結(jié)果的分散程度。準(zhǔn)確度：說明傳感器輸出值與真值的偏離程度。精確度：它是精密度與準(zhǔn)確度兩者的總和，精確度和準(zhǔn)確度都比較高。（a）準(zhǔn)確度高而精密度低（b）準(zhǔn)確度低而精密度高（c）精確度高1.3.1靜態(tài)特性

1.3傳感器的基本特性穩(wěn)定度：在規(guī)定時間內(nèi)，測量條件不變的情況下，由傳感器中