學(xué)習(xí)傳感器與檢測(cè)技術(shù)概述

學(xué)習(xí)傳感器與檢測(cè)技術(shù)概述第1頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、學(xué)會(huì)工程中常見(jiàn)的非電量測(cè)量方法，了解傳感器在工程檢測(cè)中的應(yīng)用方法；4、學(xué)會(huì)分析和設(shè)計(jì)傳感器的應(yīng)用電路。四、課程特點(diǎn)綜合性：傳感器技術(shù)是材料學(xué)、力學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、微電子學(xué)、光學(xué)、聲學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、精密機(jī)械、仿生學(xué)、測(cè)量技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理技術(shù)、乃至系統(tǒng)科學(xué)、人工智能、自動(dòng)化技術(shù)等眾多學(xué)科相互交叉的綜合性高新技術(shù)密集型前沿技術(shù)；零散性：各章內(nèi)容之間沒(méi)有前后因果關(guān)系；應(yīng)用性：重點(diǎn)掌握各種傳感器的應(yīng)用方法。第2頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月五、參考資料《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》朱自勤機(jī)械工業(yè)出版社《傳感器原理及工程應(yīng)用》郁有文西安電子科技大學(xué)出版社《傳感器原理及應(yīng)用》王化祥天津大學(xué)出版社《傳感器原理及應(yīng)用》王雪文北京航空航天大學(xué)出版社《傳感器原理及其應(yīng)用手冊(cè)》孫寶元機(jī)械工業(yè)出版社《非電量檢測(cè)技術(shù)》嚴(yán)鐘豪機(jī)械工業(yè)出版社《現(xiàn)代傳感技術(shù)》魏文廣東北大學(xué)出版社《傳感器技術(shù)》信息產(chǎn)業(yè)部電子第四十九研究主辦《光電子技術(shù)與信息》中國(guó)科學(xué)院安徽光學(xué)精密機(jī)械研究所、中國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)光電技術(shù)專業(yè)委員會(huì)主辦《激光與紅外》華北光電技術(shù)研究所主辦《儀表技術(shù)與傳感器》沈陽(yáng)儀器儀表研究所主辦第3頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月儀器儀表網(wǎng)（http://www.china_）儀器商城網(wǎng)（）傳感器網(wǎng)（http://www.S）傳感器技術(shù)（）中國(guó)傳感器（

）中國(guó)工控網(wǎng)（http://www.）中國(guó)機(jī)器人網(wǎng)（.)電子設(shè)計(jì)應(yīng)用（http://www.）電子產(chǎn)品世界（http://www.）第4頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第1章傳感器與檢測(cè)技術(shù)概述1.1傳感器的概念、組成和分類1.2傳感器的基本特性返回主目錄第5頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

一、傳感器的概念、組成與應(yīng)用1、現(xiàn)代信息技術(shù)的三大要素：信息獲取————傳感器技術(shù)信息傳輸————通信技術(shù)信息處理————計(jì)算機(jī)技術(shù)在工程實(shí)踐和科學(xué)試驗(yàn)中，信息采集的主要含義是測(cè)量——————取得測(cè)量數(shù)據(jù)。第6頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、測(cè)量的概念測(cè)量是人類對(duì)自然界客觀事物獲得數(shù)量觀念的一種認(rèn)識(shí)過(guò)程，即借助于專門(mén)設(shè)備，求出被測(cè)量的數(shù)值大小。3、測(cè)量的分類電子測(cè)量————電子測(cè)量?jī)x器；非電量測(cè)量—————傳感器；4、自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)的組成圖1－1自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)組成第7頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5、自動(dòng)測(cè)量技術(shù)的作用以電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的自動(dòng)測(cè)量技術(shù)，是衡量一個(gè)國(guó)家科技水平的重要標(biāo)志之一。而傳感器是測(cè)量系統(tǒng)的第一個(gè)環(huán)節(jié)，它能否獲得信息和獲取信息的正確與否，關(guān)系到整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的精確度，傳感器的性能在很大程度上決定著整個(gè)信息技術(shù)的性能，因此世界各國(guó)都將傳感器技術(shù)列為重點(diǎn)發(fā)展的新技術(shù)。6、傳感器的定義（GB7665-87)

能夠感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。

第8頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7、傳感器的組成

通常傳感器由敏感元件和轉(zhuǎn)換（傳感）元件組成。傳感器組成框圖如圖1-2所示。

第9頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月敏感元件：直接感受被測(cè)非電量并按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成與被測(cè)量有確定關(guān)系的其它量的元件。傳感元件：又稱轉(zhuǎn)換元件/轉(zhuǎn)換器。能將敏感元件感受到的非電量直接轉(zhuǎn)換成電量的器件。信號(hào)調(diào)節(jié)與轉(zhuǎn)換電路/測(cè)量電路：能把傳感元件輸出的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為便于顯示、記錄、處理、和控制的有用電信號(hào)的電路。第10頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月敏感元件傳感元件壓力傳感器示例第11頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第12頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月8、傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域（1）機(jī)械制造業(yè)：智能機(jī)械：數(shù)控機(jī)床、加工中心、機(jī)器人等（2）工業(yè)過(guò)程檢測(cè)與控制：石油、化工、電力、冶金等行業(yè)中熱工工藝參數(shù)檢測(cè)和控制；（3）汽車：車速、里程、燃油、排氣、車燈、關(guān)門(mén)、防盜、防撞等；（4）環(huán)保：有毒、有害、易燃、易爆氣體檢測(cè)，重金屬、污水檢測(cè)，防酒后駕車等；（5）醫(yī)療衛(wèi)生：血壓、心音、脈搏檢測(cè)，心臟監(jiān)護(hù)儀、彩超、核磁共振等；（6）航空航天：衛(wèi)星、火箭、飛船、外星探測(cè)器等；（7）國(guó)防工業(yè)：飛機(jī)、導(dǎo)彈、雷達(dá)、智能化電子武器等；（8)家用電器：空調(diào)、洗衣機(jī)、電冰箱、微波爐、電飯煲、電熨斗、安全報(bào)警器等。第13頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月傳感器的主要應(yīng)用信息處理電信電話科技測(cè)試設(shè)備控制交通控制輸電系統(tǒng)機(jī)床機(jī)器人家用電器照相機(jī)汽車飛機(jī)船舶氣象海洋環(huán)境污染醫(yī)療防火光能利用熱能利用土木建筑農(nóng)林機(jī)械能利用貨幣金融食品111551101034736598161277834313147111707693612621242014需要量第14頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

在電力、冶金、石化、化工等流程工業(yè)中，生產(chǎn)線上設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)關(guān)系到整個(gè)生產(chǎn)線流程。通常建立24小時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。石化企業(yè)輸油管道、儲(chǔ)油罐等壓力容器的破損和泄露檢測(cè)。自動(dòng)檢測(cè)與自動(dòng)控制系統(tǒng)第15頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第16頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第17頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第18頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在汽車、機(jī)床、電機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)等產(chǎn)品出廠時(shí)，必須對(duì)其性能質(zhì)量檢測(cè)。

圖示為汽車出廠檢驗(yàn)原理框圖，測(cè)量參數(shù)包括潤(rùn)滑油溫度、冷卻水溫度、燃油壓力及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速等。通過(guò)對(duì)抽樣汽車的測(cè)試，工程師可以了解產(chǎn)品質(zhì)量。汽車扭距測(cè)量機(jī)床加工精度測(cè)量第19頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月汽車與傳感器

高級(jí)轎車需要用傳感器對(duì)溫度、壓力、位置、距離、轉(zhuǎn)速、加速度、濕度、電磁、光電、振動(dòng)等進(jìn)行實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的測(cè)量，一般需要30～100種傳感器。第20頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月傳感器與家用電器

自動(dòng)電飯鍋、吸塵器、空調(diào)器、電子熱水器、風(fēng)干器、電熨斗、電風(fēng)扇、洗衣機(jī)、洗碗機(jī)、照相機(jī)、電冰箱、電視機(jī)、錄像機(jī)、家庭影院第21頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

全自動(dòng)洗衣機(jī)中的傳感器：衣物重量傳感器，衣質(zhì)傳感器，水溫傳感器，水質(zhì)傳感器，透光率光傳感器(洗凈度)液位傳感器，電阻傳感器(衣物烘干檢測(cè))。第22頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月指紋傳感器透光率傳感器第23頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月鼠標(biāo):光電位移傳感器攝象頭:CCD傳感器PC機(jī)中的測(cè)試技術(shù)應(yīng)用第24頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月軟驅(qū):速度,位置伺服麥克風(fēng):電容傳聲器第25頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月樓宇控制與安全防護(hù)

為使建筑物成為安全、健康、舒適、溫馨的生活、工作環(huán)境，并能保證系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和管理的智能化。在樓宇中應(yīng)用了許多測(cè)試技術(shù)，如闖入監(jiān)測(cè)、空氣監(jiān)測(cè)、溫度監(jiān)測(cè)、電梯運(yùn)行狀況。第26頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

圖示為某公司樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)。該系統(tǒng)分為：電源管理、安全監(jiān)測(cè)、照明控制、空調(diào)控制、停車管理、水/廢水管理和電梯監(jiān)控。第27頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第28頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第29頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月煙霧傳感器亮度傳感器人體探測(cè)器第30頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

機(jī)械手、機(jī)器人中的傳感器:轉(zhuǎn)動(dòng)/移動(dòng)位置傳感器、力傳感器、視覺(jué)傳感器、聽(tīng)覺(jué)傳感器、接近距離傳感器、觸覺(jué)傳感器、熱覺(jué)傳感器、嗅覺(jué)傳感器。

傳感在機(jī)器人上的應(yīng)用第31頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月密歇根大學(xué)的機(jī)械手裝配模型第32頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月廣州中鳴數(shù)碼的機(jī)器狗第33頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第34頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月機(jī)器人服務(wù)員第35頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月沙漠機(jī)器人第36頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

超聲波測(cè)距傳感器、判斷建筑物內(nèi)人和物所在位置；紅外線色彩傳感器運(yùn)動(dòng)軌跡和AGV小車位置識(shí)別；條形碼傳感器，貨品識(shí)別。香港理工AGV模型AGV自動(dòng)送貨車

自動(dòng)導(dǎo)引運(yùn)輸車（AutomatedGuidedVehicle）

第37頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月AGV自動(dòng)送貨車

第38頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2003年9月，全球現(xiàn)場(chǎng)直播埃及金字塔世界最古老石棺的考古挖掘進(jìn)程，可能揭開(kāi)古埃及金字塔內(nèi)部結(jié)構(gòu)之謎。一個(gè)小機(jī)器人通過(guò)了埃及最大的金字塔內(nèi)一條狹窄的通道，試圖揭開(kāi)4600年前的秘密。它的探秘之行以發(fā)現(xiàn)了又一道封閉的石門(mén)而告終。圖坦卡蒙的詛咒“不論是誰(shuí)騷擾了法老的安寧，死神之翼將在它的頭上降臨?！钡?9頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月小機(jī)器人挑戰(zhàn)法老咒語(yǔ)，代替科學(xué)家勇探胡夫金字塔內(nèi)部秘道?！敖鹱炙握摺?，5×1×1，地面探測(cè)雷達(dá)、超聲波傳感器（測(cè)石頭厚度）。第40頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月傳感器在生物醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用醫(yī)學(xué)第41頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

對(duì)人體的健康狀況進(jìn)行診斷需要進(jìn)行多種生理參數(shù)的測(cè)量。國(guó)內(nèi)已經(jīng)成功地開(kāi)發(fā)出了用于測(cè)量近紅外組織血氧參數(shù)的檢測(cè)儀器。人類基因組計(jì)劃的研究也大大促進(jìn)了對(duì)酶、免疫、微生物、細(xì)胞、NA、RNA、蛋白質(zhì)、嗅覺(jué)、味覺(jué)和體液組份以及血?dú)?、血壓、血流量、脈搏等傳感器的研究。第42頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第43頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月光纖流速傳感器熒光材料制作的電子鼻傳感器生物酶血樣分析傳感器熱/光電量第44頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月傳感器與航空及航天第45頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月飛行器：控制在預(yù)定軌道上速度、加速度、飛行距離測(cè)量、周圍環(huán)境、內(nèi)部設(shè)備監(jiān)控、本身狀態(tài)參數(shù)的測(cè)量。陀螺儀、陽(yáng)光傳感器、星光傳感器、地磁傳感器第46頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月傳感器與環(huán)境保護(hù)

保護(hù)環(huán)境和生態(tài)平衡，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，必須進(jìn)行大氣監(jiān)測(cè)和江河湖海水質(zhì)檢測(cè)，需要大量用于污水流量、PH值、電導(dǎo)、濁度、COD、BOD、TP、TN、礦物油、氰化物、氨氮、總氮、總磷、金屬離子濃度特別是重金屬離子濃度以及風(fēng)向、風(fēng)速、溫度、濕度、工業(yè)粉塵、煙塵、煙氣、SO2、NO、O3、CO等參數(shù)測(cè)量的傳感器，這些傳感器中大多數(shù)亟待開(kāi)發(fā)。第47頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月NOXNO+NO2dustsootH2SH2OHC

C-totalCO2

COO2

HCNHClHFNH3

SO2

煙塵濁度測(cè)量第48頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月紅外線分布差異礦藏埋藏地區(qū)傳感器與遙感技術(shù)微波紅外接收傳感器第49頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月傳感器在軍事技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用

先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)總是最先被應(yīng)用于戰(zhàn)爭(zhēng)。以坦克、飛機(jī)、軍艦為標(biāo)志的作戰(zhàn)平臺(tái)是傳統(tǒng)的主戰(zhàn)兵器，各類傳感器不過(guò)是配屬的保障設(shè)施。

第50頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中，伊拉克在科威特戰(zhàn)區(qū)部署了4280輛坦克，多國(guó)部隊(duì)只有3800輛坦克。但結(jié)果是伊拉克的坦克89％被毀，而多國(guó)部隊(duì)的坦克僅損失20輛。這種懸殊的損毀比，正是由于雙方信息優(yōu)勢(shì)及精確制導(dǎo)武器方面的明顯差距造成的。第51頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月智能武器"把巨大的殺傷力和極高的精確性相結(jié)合，將會(huì)使軍事機(jī)構(gòu)思考未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)的方式發(fā)生革命"。高技術(shù)常規(guī)武器成為比核武器更可靠的手段，"打了不用管"的制導(dǎo)炮彈能像導(dǎo)彈那樣捕捉和跟蹤目標(biāo)，射程遠(yuǎn)，威力大，價(jià)格低，命中率高，具有子母彈的打擊能力，以及破甲彈、動(dòng)能彈的攻擊方式。第52頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月農(nóng)業(yè)將是知識(shí)密集、技術(shù)密集的產(chǎn)業(yè)，設(shè)施農(nóng)業(yè)可以有效提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益和增強(qiáng)抗災(zāi)能力，借助溫室及其配套裝置來(lái)調(diào)節(jié)和控制作物生產(chǎn)環(huán)境條件，擺脫自然制約，以達(dá)到高產(chǎn)、高效、優(yōu)質(zhì)。信息獲取手段是實(shí)現(xiàn)高水平設(shè)施農(nóng)業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)之一，設(shè)施農(nóng)業(yè)用傳感器的品種較多，主要用于溫度、濕度、土壤干燥度、CO2、光照度、土壤養(yǎng)分等參數(shù)的測(cè)量。信息獲取技術(shù)還在農(nóng)田和果園生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)生物學(xué)研究、農(nóng)藥殘留量檢測(cè)等方面得到了廣泛的應(yīng)用。傳感器與農(nóng)業(yè)農(nóng)業(yè)第53頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、傳感器的分類1、按被測(cè)量分類（相應(yīng)的傳感器一般以被測(cè)量命名）：（1）熱工量傳感器：溫度、熱量、比熱；壓力、差壓、真空度；流速、流量；物位（液位、料位）。（2）機(jī)械量傳感器：位移、尺寸（長(zhǎng)度、厚度、寬度、角度）；力、力矩；重量、質(zhì)量；速度、加速度、轉(zhuǎn)速。（3）物性和成分量：成分量（化學(xué)成分、濃度、酸堿度、鹽度等）；物性（密度、比重、粘度等）。（4）狀態(tài)量：顏色、透明度、磨損量、裂紋、缺陷、表面粗糙度等）。第54頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、按傳感器的工作原理分類（1）物理型傳感器：利用某些敏感元件的物理性質(zhì)以及某些功能材料的特殊物理性能制成。如：應(yīng)變式、電容式、磁電、光電、壓電傳感器等。（2）化學(xué)型：利用電化學(xué)反應(yīng)原理制成。如：氣敏傳感器、濕度傳感器、離子傳感器等。（3）生物傳感器：利用酶、微生物、抗體、細(xì)胞及組織等作為敏感材料與適當(dāng)?shù)膿Q能器結(jié)合而成，利用特有的化學(xué)反應(yīng)和電化學(xué)技術(shù)對(duì)生物化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行測(cè)定。如：酶?jìng)鞲衅鳌⒚庖邆鞲衅鞯?。?5頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、按輸出信號(hào)的性質(zhì)分類（1）模擬傳感器：輸出模擬信號(hào)；（2）數(shù)字傳感器：輸出數(shù)字信號(hào)（脈沖、頻率、二進(jìn)制數(shù)碼），抗干擾能力強(qiáng)。三、傳感器的發(fā)展趨勢(shì)1、三新：新材料、新工藝、新效應(yīng)（原理）；2、四化：集成化、多維化、多功能化、智能化。第56頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

1.2傳感器的基本特性

即輸出——輸入之間對(duì)應(yīng)關(guān)系，又稱為輸出——輸入特性，可用靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性來(lái)描述。一、傳感器的靜態(tài)特性（一）靜態(tài)特性：是指被測(cè)量的值處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的輸出輸入關(guān)系；即輸入量與輸出量之間的關(guān)系式中不含有時(shí)間變量。衡量靜態(tài)特性的重要指標(biāo)是線性度、靈敏度,遲滯和重復(fù)性等。（二）傳感器的靜態(tài)特性表達(dá)式

1、理想傳感器：y=a1x

2、實(shí)際傳感器：

y=a0+a1x+a2x2+…+anxn式中:a0——輸入量x為零時(shí)的輸出量;a1,a2,…,an——非線性項(xiàng)系數(shù)；

x——輸入量；y——輸出量。1、傳感器的零偏（零點(diǎn)）：輸入信號(hào)為零時(shí)傳感器的輸出值。第57頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、傳感器的測(cè)量范圍與量程（1）測(cè)量范圍：指正常工作條件下，傳感器能夠測(cè)量的被測(cè)量的總范圍，通常用測(cè)量范圍的下限值和上限值來(lái)表示。（2）量程：測(cè)量范圍的上限值（或?qū)?yīng)的輸出值）與下限值（或?qū)?yīng)的輸出值）的代數(shù)差。a0——零點(diǎn)；xF.S——滿量程輸入；XF.S——輸入量程；XF.S=xmax-xminyF.S——滿量程輸出；YF.S——輸出量程。YF.S=ymax-ymin注：僅知道量程時(shí)，無(wú)法確定測(cè)量范圍。傳感器的靜態(tài)特性曲線第58頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、線性度（非線性度/非線性誤差）：傳感器的實(shí)際靜態(tài)特性曲線與擬合直線（規(guī)定直線）之間，在垂直方向上的最大偏差與輸出量程的百分比稱為線性度。通常用相對(duì)誤差γL表示,即

式中:|(ΔyL)max|——最大非線性絕對(duì)誤差的絕對(duì)值;YFS——輸出量程。

(三）主要靜態(tài)特性指標(biāo)第59頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、靈敏度

靈敏度K是指?jìng)鞲衅鞯妮敵隽孔兓喀與引起此變化的輸入變化量Δx的比值,即K=Δy/Δx

靈敏度反映了傳感器對(duì)被測(cè)參數(shù)變化的靈敏程度。對(duì)于線性傳感器,它的靈敏度就是它的靜態(tài)特性的斜率,即K=Δy/Δx為常數(shù),而非線性傳感器的靈敏度為一變量,用K=dy/dx表示。傳感器的靈敏度如圖所示。第60頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

多環(huán)節(jié)串聯(lián)而成的測(cè)量系統(tǒng)的靈敏度為：

K=K1·K2···Kn

例1：某線性位移測(cè)量?jī)x，當(dāng)被測(cè)位移由4.5mm變到5mm時(shí)，位移測(cè)量?jī)x的輸出電壓由3.5V減至2.5V，求該儀器的靈敏度。若再接一個(gè)放大器（放大倍數(shù)為10）后驅(qū)動(dòng)筆式記錄儀（靈敏度為0.2cm/V），試求系統(tǒng)的總靈敏度。解：K1=Δy/Δx=（3.5-2.5）V/(5-4.5)mm=-2V/mmK2=10K3=0.2cm/VK=K1×K2×K3=-2V/mm×10×0.2cm/V=-4cm/mm

第61頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、精確度

測(cè)量誤差被測(cè)參數(shù)的測(cè)量值與真實(shí)值不一致的程度用測(cè)量誤差表示。測(cè)量誤差就是被測(cè)量的測(cè)量值與真實(shí)值之間的差值，它反映了測(cè)量質(zhì)量的好壞。（1）測(cè)量誤差的表示方法①絕對(duì)誤差：可用下式定義:Δx=x-x0

式中:Δx——絕對(duì)誤差;x——測(cè)量值;x0——約定真值。

第62頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

對(duì)測(cè)量值進(jìn)行修正時(shí),要用到絕對(duì)誤差。修正值是與絕對(duì)誤差大小相等、符號(hào)相反的值,C=-Δx=x0-x，實(shí)際值等于測(cè)量值加上修正值。即x0=x+C。絕對(duì)誤差不能很好說(shuō)明測(cè)量質(zhì)量的好壞，只適用于被測(cè)量值相同的場(chǎng)合。例如,在溫度測(cè)量時(shí),絕對(duì)誤差Δ=1℃,對(duì)體溫測(cè)量來(lái)說(shuō)是不允許的,而對(duì)測(cè)量鋼水溫度來(lái)說(shuō)卻是一個(gè)極好的測(cè)量結(jié)果。②相對(duì)誤差：定義由下式給出:δ=Δx/x0×100%式中:δ——相對(duì)誤差,一般用百分?jǐn)?shù)給出;Δx——絕對(duì)誤差;x0——約定真值。

第63頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

相對(duì)誤差比絕對(duì)誤差能更好地說(shuō)明測(cè)量精確度，但它只能說(shuō)明不同測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度，無(wú)法衡量傳感器本身在整個(gè)測(cè)量范圍內(nèi)的質(zhì)量，（如一臺(tái)溫度傳感器測(cè)100℃的相對(duì)誤差為2%，另一臺(tái)測(cè)1000℃的相對(duì)誤差為1%）為此又采用了引用誤差的概念。③引用誤差：是儀表中通用的一種誤差表示方法。它是相對(duì)儀表滿量程的一種誤差,一般也用百分?jǐn)?shù)表示，即

γ=Δx/XF.S×100%=Δx/(xmax-xmin)×100%

式中:γ——引用誤差；Δx——絕對(duì)誤差；

XF.S——儀表輸入量程（測(cè)量范圍上限—

測(cè)量范圍下限）;xmax

——儀表量程的上限值；

xmin——儀表量程的上限值；

第64頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月④基本誤差：是指儀表在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)條件下所具有的誤差。例如,儀表是在電源電壓(220±5)V、電網(wǎng)頻率(50±2)Hz、環(huán)境溫度(20±5)℃、濕度65%±5%的條件下標(biāo)定的。如果這臺(tái)儀表在這個(gè)條件下工作,則儀表所具有的誤差為基本誤差。測(cè)量?jī)x表的精度等級(jí)就是由基本誤差決定的，一般用引用誤差表示。⑤附加誤差：是指當(dāng)儀表的使用條件偏離額定條件下出現(xiàn)的誤差。例如,溫度附加誤差、頻率附加誤差、電源電壓波動(dòng)附加誤差等。

⑥精確度：表示傳感器測(cè)量結(jié)果與真值之間的偏離程度。第65頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月⑦精確度等級(jí)：是根據(jù)最大引用誤差來(lái)確定的。工程中以一系列標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值作為儀表基本誤差的最大允許值來(lái)分檔表示儀表的精確度，稱為精確度等級(jí)。常用的精確度等級(jí)有0.1級(jí)、0.2級(jí)、0.5級(jí)、1.0級(jí)、1.5級(jí)、2.0級(jí)、2.5級(jí)、4.0級(jí)、5.0級(jí)。注：精確度等級(jí)已知的儀表只有在被測(cè)量值接近滿量程時(shí)，才能發(fā)揮它的測(cè)量精度。因此選用儀表時(shí)應(yīng)根據(jù)被測(cè)量的大小和測(cè)量精度的要求，合理選擇儀表量程和精確度等級(jí)。例3：測(cè)800℃要求誤差≤±4℃，現(xiàn)有以下測(cè)溫儀表，應(yīng)選哪一種？（1）0~500℃,1.0級(jí)；（2）0~1000℃，0.5級(jí)；（3）0~1000℃，0.2級(jí)；（4）0~2000℃，0.2級(jí)。第66頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月解：（1）不能測(cè)；（2）測(cè)800℃可能出現(xiàn)的最大絕對(duì)誤差為1000×（±0.5%）=±5℃；（3）測(cè)800℃可能出現(xiàn)的最大絕對(duì)誤差為1000×（±0.2%）=±2℃；（4）測(cè)800℃可能出現(xiàn)的最大絕對(duì)誤差為2000×（±0.2%）=±4℃；

應(yīng)選第（3）種。例3：測(cè)800℃要求誤差≤±4℃，現(xiàn)有以下測(cè)溫儀表，應(yīng)選哪一種？（1）0~500℃,1.0級(jí)；（2）0~1000℃，0.5級(jí)；（3）0~1000℃，0.2級(jí)；（4）0~2000℃，0.2級(jí)。第67頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

二、傳感器的動(dòng)態(tài)特性

輸入信號(hào)變化時(shí)，引起輸出信號(hào)也隨時(shí)間變化，這個(gè)過(guò)程叫響應(yīng)。

傳感器的動(dòng)態(tài)特性是指其輸出對(duì)隨時(shí)間變化的輸入量的響應(yīng)特性。當(dāng)被測(cè)量隨時(shí)間變化,是時(shí)間的函數(shù)時(shí),則傳感器的輸出量也是時(shí)間的函數(shù),其間的關(guān)系要用動(dòng)特性來(lái)表示。一個(gè)動(dòng)態(tài)特性好的傳感器,其輸出將再現(xiàn)輸入量的變化規(guī)律,即具有相同的時(shí)間函數(shù)。實(shí)際上除了具有理想的比例特性外,輸出信號(hào)將不會(huì)與輸入信號(hào)具有相同的時(shí)間函數(shù),這種輸出與輸入間的差異就是所謂的動(dòng)態(tài)誤差。第68頁(yè)，課件共73頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

實(shí)際工作中，傳感器的動(dòng)態(tài)特性常用實(shí)驗(yàn)方法求得，即根據(jù)傳感器對(duì)一些標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的響應(yīng)來(lái)評(píng)定它的動(dòng)態(tài)特性。在時(shí)域內(nèi)，常用階躍信號(hào)來(lái)分析傳感器的動(dòng)態(tài)特性——瞬時(shí)響應(yīng)特性。在頻域內(nèi)，則采用正弦輸入信號(hào)來(lái)分析傳感器的動(dòng)態(tài)特性——