传感器与自动检测技术课件：第1章 传感器与检测技术概论

1、传感器与自动检测技术1.1 检测技术概论 1.1.1 检测的定义 检测：是利用各种物理、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。自动检测技术：是能够自动地完成整个检测处理过程的检测技术。检测技术的发展水平：决定了科学技术的发展水平。科学技术的发展：又为检测技术的进步提供了有力的手段。1.1 检测技术概论 1.1.2 检测技术的作用 检测技术是科学研究和生产实践的基础。在机械制造行业中检测技术的应用，图1.1。在电力行业中检测技术的应用，图1.2。在交通领域中检测技术的应用，图1.3。在智能家居中检测技术的应用，图1.4。

2、在智能楼宇中检测技术的应用，图1.5。在环境监测中检测技术的应用，图1.6。在水源安全远程监测中检测技术的应用，图1.7。在滑坡远程监测中检测技术的应用，图1.8。在远程会议系统中检测技术的应用，图1.9。1.1 检测技术概论 1.1.3 工业检测技术的类型和内容 热工量：温度、热量、比热容、热流、热分布、压强等。机械量：直线位移、角位移、速度、加速度、转速、应力等。几何量：长度、厚度、角度、直径、间距、形状、平行度等。物体的性质和成分：气体、液体、固体的化学成分、浓度等。状态量：机器的启和停运行状态、设备的过载和超温等异常状态等。电工量：电压、电流、功率、电阻、频率、电场强度、磁场强度等。本

3、课程主要内容是非电量的检测。1.1 检测技术概论 1.1.4 检测系统的基本结构 数据显示、记录、分析、判断、决策、监控通信接口和总线底层显示分析处理信号调理电路传感器底层显示分析处理信号调理电路传感器1.2 传感器概论 1.2.1 传感器及其组成 传感器：是能感受或响应规定的被测量的量，并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。传感器的组成：是敏感元件、转换元件、信号调理与转换电路敏感元件辅助电源电路转换元件信号调理电路被测信号输出信号1.2传感器概论 1.2.2 传感器分类 按被测量分类：压力传感器、速度传感器等。按测量原理分类：电阻式传感器、电感式传感器等。按信号特征分类：结构变化型

4、传感器、物性变化型传感器。按能量关系分类：能量转换型传感器、能量控制型传感器。按输出信号分类：模拟式传感器、数字式传感器。按测量方式分类：接触式传感器、非接触式传感器。1.3 传感器与检测技术的发展动向测量仪器向高精度和多功能方向发展。参数测量与数据处理向自动化方向发展。传感器向智能化、集成化、微型化网络化方向发展。传感器向量子化极微弱信号测量方向发展。开展超高温、超低温等极端情况下的测量。1.4 检测系统的静态特性与性能指标 1.4.1 测量范围、灵敏度、非线性度 测量范围：是检测系统能够测量的最小与最大输入量之间的范围。灵敏度：是检测系统输出增量与输入增量之比。非线性度：标定曲线与拟合直线

5、的偏离程度。输入x输出y标定曲线拟合直线xyBAO1.4 检测系统的静态特性与性能指标 1.4.2 回程误差、稳定度、漂移回程误差（滞后或变差）：是在相同测量条件下，同一个输入量的两个不同输出量之差。同一个输入量有两个不同输出量是输入量由小变大或由大变小所致。稳定度：是在规定的条件下，测量特性保持不变的能力。漂移：是在规定的条件下，测量特性发生变化的大小。零点漂移和灵敏度漂移时间漂移和温度漂移输入x输出yhmaxAO1.4 检测系统的静态特性与性能指标 1.4.3 重复性、分辨力重复性：是在相同测量条件下，多次测量的不一致性。分辨力：是被测量能够检测的最小变化量的能力，以最小量程的单位值表示。

6、输入x输出ymaxYFSOXFS1.4 检测系统的静态特性与性能指标 1.4.4 精确度（精度）精密度-精确度指标之1：对某一稳定的对象，短时间连续多次测量的分散度。精密度越小，测量越精密（对应随机误差）。正确度-精确度指标之2：测量结果偏离真值大小的程度，即示值有规则偏离真值的程度，正确度越小，测量值与真值符合程度越高（对应系统误差）。精确度-精确度指标之3：精确度 =精密度 +正确度 （常用相对值）精度等级：表示测量结果的可靠程度，是测量系统的最大允许误差。1.5 检测系统的动态特性与性能指标 1.5.1 微分方程理想测量系统：输出能及时跟随输入变化而变化。实际测量系统：输出不能及时跟随输

7、入变化而变化。测量系统的微分方程：实际测量系统的输入与输出的关系不是代数关系是微分关系，即微分方程。线性定常系统的微分方程为线性常系数微分方程。1.5 检测系统的动态特性与性能指标 1.5.2 传递函数传递函数：是在零初始条件下，输出拉氏函数与输入拉氏函数之比。传递函数的特点：它与输入和输出无关，与系统结构无关，只与系统动态特性有关。传递函数的阶：是输出量的最高微分阶n，也是传递函数分母的最高次方n1.5 检测系统的动态特性与性能指标 1.5.3 频率响应函数频率响应函数：输出傅氏函数与输入傅氏函数之比。频率响应函数：它与输入和输出无关，与系统结构无关，只与系统动态特性有关。频率响应函数的阶：是输出量的最高微分阶n。1.5 检测系统的动态特性与性能指标 1.5.4 一阶系统传递函数：频率响应函数：1.5 检测系统的动态特性