传感器1.1-王威立

传感器与检测技术

专业选修课

36学时+4次实验课成绩评定：平时占15%(作业+考勤+课堂笔记）实验占15%

期末考试占70%（闭卷笔试）

教师：王威立手机mail：unwwl@126.com课程的性质和特点该课程与其它课程的关系微积分（含微分方程）电机与拖动模拟电子技术电路理论信号与系统传感器与检测技术自动控制计算机控制技术数字电子技术本课程的地位和作用

传感器与检测技术本课程的任务及要求本课程着重培养学生掌握传感器与检测技术基本理论、基本方法。本课程是一门实践性很强的课程，在理论学习的同时，要求学生通过实验和实践熟练掌握各类典型传感器的基本原理和适用场合掌握常用测量仪器的基本工作原理和工作性能，能合理选用常用电子仪器、测量电路等根据测量要求设计各类测量系统，能对测量结果进行误差分析和数据处理参考书目：《自动检测与转换技术》梁森主编机械工业出版社《传感器技术基础与应用实训》徐军主编电子工业出版社《传感器与检测技术》彭军主编西安电子科技大学出版社

《自动检测与转换技术》武军重庆大学出版社1.1检测技术的基本概念1.2测量误差及修正1.3传感器的基本特性1.4传感器的标定1.5传感器的选用第一章检测技术的基础知识1.1.1检测技术概念

检测技术以研究自动检测系统中的信息提取、信息转换以及信息处理的理论和技术为主要内容的一门应用技术学科。第一章检测技术的基础知识1.1检测技术的基本概念1.1.1检测技术概念信息提取（采集）：从自然界诸多被测量中提取有用的信息。信息变换：将所提取出的有用信息进行电量形式的幅值、功率等的转换。信息处理：视输出环节的需要，将变换后的电信号进行数字运算、A/D变换的处理。信息传输：排除干扰的情况下经济、准确无误的把信息进行传递。1.1.2自动检测系统被检测量敏感元件输出单元电子测量电路根据输出单元的不同可分为：自动测量系统（输出单元为显示器或记录器）自动计量系统（输出单元为计数器或累加器）自动报警系统（输出单元为报警器）自动控制系统（输出单元为处理电路）1.1.3传感器

超声传感器

电感传感器

电容传感器

红外温度传感器

磁阻传感器

热电偶

气体成分传感器

流量传感器

电冰箱、电饭煲中的温度传感器；空调中的温度和湿度传感器；煤气灶中的煤气泄漏传感器；水表、电表、电视机和影碟机中的红外遥控器；照相机中的光传感器；汽车中燃料计和速度计。传感器的应用与发展传感器的应用领域工业检测、自动控制系统中汽车与传感器传感器与家用电器传感器在机器人上的应用传感器在医疗及人体医学上的应用传感器与环境保护传感器与航空及航天传感器与遥感技术兵器领域1.1.3传感器

1.概念

：

是一种以一定的精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。

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。玻璃温度计不属于本教材所讲授的传感器范畴。定义包含的意义：传感器是测量装置，能完成检测任务。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。它的输出是物理量，这种量要便于传输、转换、处理、显示等等，这种量可以是气、光、电物理量，但主要是电物理量。输入输出有对应关系，且应有一定的精确度。

传感器的功能：一感二传，即感受被测信息,并传送出去。1.1.3传感器2.传感器的组成敏感元件转换电路转换元件被测量电量敏感元件：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：敏感元件的输出就是它的输入，它把输入转换成电路参量。转换电路：上述电路参数接入基本转换电路(简称转换电路)，便可转换成电量输出。传感器只完成被测参数至电量的基本转换，然后输入到测控电路，进行放大、运算、处理等进一步转换，以获得被测值或进行过程控制。1.1.3传感器2.传感器的分类常用的分类方法有两种：一种是按被测输入量来分；另一种是按传感器的工作原理来分。按被测输入量分类这一种方法是根据被测量的性质进行分类，如温度传感器、湿度传感器、压力传感器、位移传感器、流量传感器、液位传感器、力传感器、加速度传感器及转距传感器等。这种分类方法把种类繁多的被测量分为基本被测量和派生被测量。例如力可视为基本被测量，从力可派生出压力、重量、应力和力矩等派生被测量。当需要测量这些被测量时，只要采用力传感器就可以了。了解基本被测量和派生被测量的关系，对于系统使用何种传感器是很有帮助的。这种分类的优点：比较明确地表达了传感器的用途，便于使用者根据其用途选用。缺点：没有区分每种传感器在转换机理上有何共性和差异，不便于使用者掌握其基本原理及分析方法。按被测输入量分类基本被测量派生被测量基本被测量派生被测量位移线位移长度、厚度、应变、振动、磨损、平面度力压力重量、应力、力矩角位移旋转角、偏转角、角振动时间频率周期、记数、统计分布速度线速度速度、振动、流量、动量温度热容、气体速度、涡流角速度转速、角振动、角动量光光通量与密度、光谱分布加速度线加速度振动、冲击、质量湿度水分、水气、露点角加速度角振动、转矩、转动惯量按传感器的工作原理分类这一种分类方法以工作原理划分，将物理、化学、生物等学科的原理、规律和效应作为分类的依据。这种分类的优点是对传感器的工作原理表达的比较清楚，而且类别少，有利于传感器专业工作者对传感器进行深入的研究分析。缺点是不便于使用者根据用途选用。1.2测量误差与修正1.2.1误差的基本概念绝对误差

理想真值实际真值修正值c将测量值和修正值相加可得到实际真值相对误差

采购风波某人在三家商店分别购买了100kg大米、10kg苹果和1kg巧克力，回家发现均少了0.3kg，该人会对哪家商店意见最大？为什么？实际相对误差示值（标称）相对误差引用误差仪器量程最大引用误差（满度相对误差、仪表的基本误差）测量阻值20欧的电阻200？40？30？量程：等级分类：0.1,0.2,0.5,1.0,1.5,2.5,5.0例：某温度计的量程范围为0-500ºC，校验时该表的最大绝对误差为6ºC，试确定其精度等级？精度等级应定为1.5级1.2.2误差的分类与来源

测量误差按误差表现的规律分类1.系统误差

对同一被测量进行等精度多次重复测量时，若误差固定不变或者按照一定规律变化，这种误差称为系统误差。A——为测量值的总体平均值3.粗大误差

粗大误差是一种显然与实际值不符的误差。

2.随机误差

服从统计规律的误差称为随机误差，简称随差，又称偶然误差。1.2.5系统误差的发现与校正1.系统误差的发现

（1）实验对比法

（2）剩余误差观察法

（3）不同公式计算标准误差比较法2.系统误差的校正（1）补偿法（2）差分法（3）比值补偿法（4）测量数据的修正1.2.5系统误差的发现与校正1.3传感器的基本特性1.3.1静态特性精密度：说明测量传感器输出值的分散性，即对某一稳定的被测量，由同一个测量者，用同一个传感器，在相当短的时间内连续重复测量多次，其结果的分散程度。准确度：说明传感器输出值与真值的偏离程度。精确度：它是精密度与准确度两者的总和，精确度和准确度都比较高。（a）准确度高而精密度低（b）准确度低而精密度高（c）精确度高1.3.1静态特性

1.3传感器的基本特性稳定度：在规定时间内，测量条件不变的情况下，由传感器中