传感器第1章++绪论

第1章绪论

1.1测试技术概述和任务1.2传感器的定义、组成及分类1.3传感器与测试技术的作用1.4本课程的主要研究内容与要求1.5本课程的特点与学习方法1.6成绩评定ToTwo1.1测试技术概述ToOne1.1.1测试的基本概念和任务测量是指以确定被测对象属性量值为目的的全部操作；试验是对未知事物的探索认识过程；因此，测试是试验和测量的综合，是具有试验性质的测量，具有探索、分析、研究的特征。测试的目的就是获取信息，并提取有用的信息。而信息的载体就是信号。因此测试的任务可以概括为发现与各种信息相对应的信号表现形式，以及信息、信号之间的定性、定量关系；在不同环境下寻求最佳的信号获取、变换、处理、存储、传输、指示记录等方法、手段和设备。1.3传感器与测试技术的作用测试是科学研究的基础工程技术领域必须依靠传感器与测试技术ToOne

测试技术与控制技术相结合的测控技术、计算机技术和通信技术被称为是信息技术的三大支柱。促进国民经济各部门的技术进步丰富和美化人民生活航天农业交通医学产品质量测量汽车扭距测量机床加工精度测量生产加工过程监测数字化工厂切削力传感器，加工噪声传感器，超声波测距传感器、红外接近开关传感器等。

鼠标:光电位移传感器摄象头:CCD传感器麦克风:电容传声器声卡:A/D卡+D/A卡软驱:速度,位置伺服声位笔:超声波传感器超声波传感器振动式液位开关压电加速度计压电元件产品非接触式位移传感器测厚传感器电感粗糙度仪接近式传感器长江三峡工程大坝混凝土浇注施工机械防碰撞问题问题及解决方法：（1）怎样测量角度、位移以及施工机械关键部位的空间相对位置？（2）信号如何传输？（3）多传感器信信融合处理（fusion)？（4）设备的管理、调度和控制传感器技术信息处理技术计算机等技术

1.1.2被测量的分类

1、电量

电流、电压、功率、电阻、电容、电感、电场强度等。

To1.1

2、非电量1）机械量：位移、振动、速度、加速度、力、力矩

2）热工量：温度、压力、流量

、比热、液位3）物性和成分量：酸碱度、盐度、湿度、密度4）状态量：颜色、裂纹、透明度、磨损度

非电量测量技术：利用传感器将被测非电量变换成电量，然后用电量的测量技术来测量。1.1.3测试系统的组成

U,IR,L,C传感器

信号调理器记录显示仪器U,I非电量

测试系统的一般组成To1.1ToOne传感器（非电量→电量）

用来感受被测信号，并将被测信号转换为适合于系统后续处理的电信号。信号调理电路（电量→电量）

对传感器的输出信号作进一步加工处理，以便于传输、显示、记录以及后续进一步处理（如相关分析、频谱分析等），通常包括调制解调、A/D转换、滤波、放大等。记录、显示仪器

将所测得信号变为能为人们所理解的形式，以供观察和分析。测试包括两种类型：静态测试测试信号不随时间改变，或相对时间其变化非常缓慢可以忽略不计的测试过程。主要对测试装置本身的特性参数（如灵敏度、回程误差等）进行校准，使之精确可靠。动态测试测试信号随时间变化很快的测试过程。1.4

本课程的主要研究内容与要求

ToOne

1、研究内容：课程主要介绍机械工程动态测试中常用的传感器、信号调理电路、测量装置的基本特性（动态、静态特性）的评价方法，测试信号的分析和处理，以及常见物理量的测量方法。

2、要求：信号的分类及信号的时、频域描述；一阶、二阶测量装置的静、动态特性的评定方法，及系统实现不失真测试的条件；常用传感器、信号调理电路的工作原理、特性及功能；对测试中数字信号处理过程有一个比较完整、清晰的概念。1.5本课程的特点及学习方法ToOne发展快

理论性强：原理、特性、应用。

工具性-----“用”电量仪，不是“搞”电量仪，应能达到的基本要求是“选得准，用得好”。

边缘性1.6成绩评定卷面考试成绩：占75分（闭卷考试）；作业及平时表现：占20分；实验：占5分；

ToOne1.2传感器的定义、组成及分类

1.2.1传感器的定义

传感器：是将被测的某一物理量（或信号）按一定规律转换为另外一种（或同种）与之有确定对应关系的、便于应用的物理量（或信号）输出的装置。传感器又称为变换器，换能器或探测器等。ToOne1.2.2传感器的组成

敏感元件传感元件信号调理电路辅助电源被测量电量To1.3敏感元件：直接感受被测量（一般为非电量），并输出与被测量成确定关系的其它量（可能为电量、非电量）的元件。

传感元件：一般情况下它不直接感受被测量，而是将敏感元件的输出量转换为电量输出的元件。Ma应变片敏感元件传感元件(a→F)(F

→R)1.2.3传感器的分类2、按工作原理分：1）电参量(R、C、L)式；2）压电式；3）磁电式；4）光电式；5）气电式；6）热电式；7）射线式；8）波式；9）半导体式；10）其它原理传感器；To1.31、按被测量分：位移、温度、振动、压力传感器等。ToOne3、按能源分：能量转换型和能量控制型

有源传感器将非电功率转换为电功率，传感器起能量转换作用，如磁电、压电、热电式、光电式、压电式传感器。无源传感器被测量仅对传感器中的能量起控制作用，因此必须有辅助电源，如电容、电感、电