传感器与测量技术概论-检测-1.ppt.

第1章传感与检测技术概论

第1章传感与检测技术概论 16
3.等精度测量与不等精度测量在整个测量过程中，若影响和决定误差大小的全部因素 (条件)始终保持不变，如由同一个测量者，用同一台仪器，用同样的方法，在同样的环境条件下，对同一被测量进行多次重复测量，则称为等精度测量。在实际中，极难做到影响和决定误差大小的全部因素(条件)始终保持不变，所以一般情况下只是近似认为是等精度测量。有时在科学研究或高精度测量中，往往在不同的测量条件下，用不同精度的仪表，不同的测量方法，不同的测量次数以及不同的测量者进行测量和对比，这种测量称为不等精度测量。
示：
x=nu
(1-1)
n x u
(1-2)
第1章传感与检测技术概论 6
式中：x——被测量值； u——标准量，即测量单位；
n——比值(纯数)，含有测量误差。由测量所获得的被测量的量值叫测量结果，测量结果可用一定的数值表示，也可以用一条曲线或某种图形表示，但无论其表现形式如何，测量结果应包括比值和测量单位。测量结果仅仅是被测量的最佳估计值，并非真值，所以还应给出测量结果的质量，即测量结果的可信程度。这个可信程度用测量不确定度表示，测量不确定度表征测量值的分散程度。因此测量结果的完整表述应包括估计值、测量单位及测量不确定度。
第1章传感与检测技术概论 17
4.静态测量与动态测量被测量在测量过程中是固定不变的，对这种被测量进行的测量称为静态测量。静态测量不需要考虑时间因素对测量的影响。被测量在测量过程中是随时间不断变化的，对这种被测量进行的测量称为动态测量。
第1章传感与检测技术概论 18
1.1.3 检测系统 1.检测系统构成检测系统规模的大小与被测量的性质、被测量的多少及
被测对象的性质有关。检测系统应具有对被测对象的特征量进行采集、变换、处理、传输及显示等功能。检测系统的基本构成如图1-1所示。

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22
重复性
图1-4所示为校正曲线的重复特性。
正行程的最大重复性偏差为△Rmax1, 反行程的最大重复性偏差为△Rmax2，重复性误差取这两个最大偏差中之较大者为△Rmax，再以满量程输出的百分数表示，即
rR
Rmax yFS
100%
（1-15）
式中 △Rmax----输出最大不重复误差。
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现代人们的日常生活中，也愈来愈离不开检测技术。例如现代化起居室中的温度、湿度、亮度、空气新鲜度、防火、防盗和防尘等的测试控制，以及由有视觉、听觉、嗅觉、触觉和味觉等感觉器官，并有思维能力机器人来参与各种家庭事务管理和劳动等，都需要各种检测技术。
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34
自动检测系统的基本组成
自动检测系统是自动测量、自动资料、自动保护、自动诊断、自动信号处理等诸系统的总称，基本组成如图1-7。
图1-10 微差法测量稳压电源输出电压的微小变化
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44
误差处理主要内容
• 一、误差与精确处理 • 二、测量数据的统计处理 • 三、间接测量中误差的传递 • 四、有效数字及其计算法则
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45
误差与精确处理
主要内容
(1)绝对误差与相对误差 (2)系统误差、偶然误差和疏失误差 (3)基本误差和附加误差 (4)常见的系统误差及降低其对测量结果影响的方法
（1-17）
由于种种原因，会引起灵敏度变化，产生灵敏度误差。灵敏度误差用相对误差来表示
k10% 0 sk
（1-18）
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25
分辨率
分辨率是指传感器能检测到的最小的输入增量。分辨率可用绝对值表示，也可以用满量程的百分比表示。

1.传感器与检测技术概论

1.传感器与检测技术概论：传感器与检测技术概论传感器与检测技术1.1 检测技术及仪表的地位与作用1.1.1 检测技术及仪表的地位与作用1.1.2 检测技术是仪器仪表的技术基础1.2 传感器概述1.2.1 传感器的基本概念1.2.2 传感器的分类和命名法传感器与检测技术检测的两个过程(图1-1)变成与被测量成一定对应关系的电信号显示仪表传感器与检测技术1.2.1 什么是传感器？在我们日常生活中，使用着各种各样的传感器，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等等，不胜枚举。

传感器给我们的生活带来了多少便利和帮助呢？传感器与检测技术1.2.1什么是传感器传感器与检测技术1.2传感器概述1.2.1什么是传感器人体系统和机器系统比较眼(视觉) 耳(听觉) 鼻(嗅觉) 皮肤(触觉) 舌(味觉)感知外界信息→大脑→肌体传感器与检测技术1.2传感器概述1.2.1什么是传感器人的体力和脑力劳动通过感觉器官接收外界信号，将这些信号传送给大脑，大脑把这些信号分析处理传递给肌体。

如果用机器完成这一过程，计算机相当人的大脑，执行机构相当人的肌体，传感器相当于人的五官和皮肤。

传感器好比人体感官的延长，有人又称“电五官”。

外界信息感官大脑肌体传感器计算机执行机构传感器与检测技术1.2传感器概述1.2.1什么是传感器从广义的角度来说，信号检出器件和信号处理部分总称为传感器。

传感器与检测技术1.2.1 传感器的定义“能感受(或响应)规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置”。

这一定义包含了几个方面的含义：①传感器是测量装置，能完成测量任务；②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；③它的输出量是某一物理量，这种量要便于传输、转换、处理和显示等，这就是所谓的“可用信号”的含义；④输出与输入有一定的对应关系，这种关系要有一定的规律。

传感器技术--ppt课件优选全文

分辨率高抗干扰能力强
数字量传感器
便于信号处理实现自动化测量
稳定性好
适宜于远距离传输
一种能把被测模拟量直接转换为数字量输出的装置，可直接与计算机系统连接。
在一些精度要求较高的场合应用极为普遍。工业装备上常用的数字量传感器主要有数字编码器、数字光栅和感应同步器等。
1.3.2 数字量传感器概述
1.3.3 模拟量传感器概述
电流变送器
温湿度变送器
压力变送器
温度变送器
各种变送器的实物图
液位变送器
第二章：接近开关
第二章：接近开关
接近开关简介
接近开关又称无触点行程开关，它能在一定的距离内（零点几毫米
至几十毫米）内检测有无物体靠近。当物体与其接近到设定距离时，就可以发出『动作』信号。
空
空
电容式接近开关
OOFNF
空
电容式接近开关工特点和应用第二章：接近开关
特点
小功率、高阻抗。小的静电引力和良好的动态特性。本身发热影响小。可进行非接触测量。
应用压力、位移、厚度、加速度、液位、物位、湿度和
成分含量等测量之中。
第二章：接近开关
接近开关常见术语
接近开关术语
第二章：接近开关
有用
非电量
传感元件
电量
信号调节转换电路
电量
辅助电路
1.3传感器分类
传
开关量传感器
感
器种
输出电信号的类型不同
数字量传感器
类
模拟量传感器
1.3.1开关量传感器概述
开关量传感器
又称接近开关，是一种采用非接触式检测、输出开关量的传感器。在自动化设备中应用较为广泛的主要有磁感应式接近开关、电感式接近开关、电容式接近开关和光电式接近开关等。

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1、线性度也称为非线性误差，是指在全量程范围内实际
特性曲线与拟合直线之间的最大偏差值与满量程输出值之
比。反映了实际特性曲线与拟合直线的不吻合度或偏离程
度。
L
Lmax10% 0 YFS
2.迟滞。传感器在输入量由小到大（正行程）及输入量由大到小（反行程）变化期间其输入输出特性曲线不重合的现象称为迟滞。即，对于同一大小的输入信号，传感器的正反行程输出信号大小不相等，这个差值称为迟滞差值。传感器在全量程范围内最大的迟滞差值或最大的迟滞差值的一半与满量程输出值之比称为迟滞误差，又称为回差或变差（最大滞环率）。
例如：在化学实验室用分析滤纸观察溶液的化学反应，以确定溶液的酸碱性等化学性能，通常称为定性的化学实验，而不叫化学测量。
测量的分类
1、直接测量和间接测量根据对测量结果获取方式方法的不同。
2、静态测量和动态测量根据被测量对象在测量过程中所处的状态。
3、等权测量和不等权测量根据测量条件是否发生变化。
(2)相对误差(relative error)： r=Δx/x0
用两种方法来测量 L1=100mm 的尺寸，其测量误差分别为 Δ1=±10um ， Δ2=±8um ，若用第三种方法测量 L2=80mm 的尺寸，其测量误差为Δ3=±7um，必须采用相对误差来评定。第一种方法：r1=Δ1/L1=±0.01% 第两种方法：r2=Δ2/L1=±0.008% 第三种方法：r3=Δ3/L2=±0.009%
当一个仪表的等级s选定后，用此表测量某一被测量时，所产生的：最大绝对误差 Δxm=±xm×s% 最大相对误差 rx=Δxm/x=(±xm/x)×s% 由上两式可知： ①绝对误差的最大值与此仪表的标称范围或量程上限xm成正比。 ②选定仪表后，被测量的值越接近于标称范围或量程上限，测量的相对误差越小，测量越准确。

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17.黄俊钦．静、动态数学模型的实用建模方法．北京：机械工业出版社， 1988
18. 马修水. 瑞士SYLVAC电容测量系统的发展. 工具技术，1989 (12)
19.于静江，周春晖．过程控制中的软测量技术．控制理论与应用．1996,13(2)
20. 骆晨钟，邵惠鹤．软测量技术及其工业应用．仪表技术及传感器．
17
传感器原理及其应用－教学层次
中专级大专级本科级硕士级 ……
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谢谢！
传感器与检测技术教学组
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参考文献（续）
13.张正伟．传感器原理及应用．北京：中央广播电视大学出版社，1997
14.周春晖. 过程控制工程手册. 北京: 化学工业出版社，1993
15. 陈守仁. 自动检测技术及仪表. 北京: 机械工业出版社，1989
16. 费业泰. 误差理论与数据处理. 北京:机械工业出版社, 2002
课时数
2 4 6 2 4 6 8 2 34
作业实验
* * * * * * *
15
参考文献
1. 王化祥,张淑英．传感器原理及应用．天津：天津大学出版社，1991 2. 常健生. 检测与转换技术. 北京:机械工业出版社. 2001 3. 严钟豪，谭祖根. 非电量电测技术. 北京：机械工业出版社，2003 4. 强锡富. 传感器. 北京：机械工业出版社，1998 5. 贾伯年，俞朴. 传感器技术. 南京：东南大学出版社，1992 6. 王俊杰. 检测技术与仪表. 武汉. 武汉理工大学出版社，2002 7. 郭振芹．非电量的电测量．北京：中国计量出版社，1986 8. 郁有文，常健，程继红编著. 传感器原理及工程应用. 西安：西安电子科

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L 2H 2R 2S 2
.
1.3测量误差与数据处理基础
测量的定义：以确定量值为目的的一组操作，此操作可以通过手动或自动的方式来进行。从计量学的角度来讲，测量就是利用实验手段，把待测量与已知的同类量进行直接或间接的比较，将已知量作为计量单位，求得比值的过程。
.
例如： ①在实验室为确定各种机械工件、光学材料及电子器件等的属性，对反映它们特定的物理化学属性的量值进行精密测量；在工厂车间对产品性能的检验； ②在商贸部门对商品的检验； ③在部队靶场对武器系统的性能进行的试验和测试； ④在计量部门对测量量具与仪器的检定、校准、比对，对标准物质和标准器具的定值，乃至对整个测量设备的计量确认活动，以及对整个实验室的认可活动。
xmin 100% YFS
.
6．稳定性。稳定性有短期稳定性和长期稳定性之分。对于传感器常用长期稳定性描述其稳定性。所谓传感器的稳定性是指在室温条件下，经过相当长的时间间隔，传感器的输出与起始标定时的输出之间的差异。因此，通常又用其不稳定度来表征传感器输出的稳定程度。
7．漂移。传感器的漂移是指在输入量不变的情况下，传感器输出量随着时间变化，此现象称为漂移。产生漂移的原因有两个方面：一是传感器自身结构参数；二是周围环境（如温度、湿度等）。
.
1.3.1测量误差及其分类
误差的定义
测量误差(error of measurement)是指测得值与被
测量真值之差，可用下式表示：测量误差=测得值-真值
若定义中的测得值是用测量方式获得的被测量的测
量结果，则得到测量误差的定义为：测量误差=测量结果-真
值
若定义中的测得值是指计量仪器的示值，则得到计
4、电量测量和非电量测量根据被测量的属性。

【课件】传感器与检测技术磁电式传感器原理及应用

第 5章
磁电式传感器
传感器原理及应用
测量转速时，传感器的转轴1 与被测物转轴相连接，因而带动转子2转动。当转子2的齿与定子5的齿相对时，气隙最小，磁路系统的磁通最大。而齿与槽相对时，气隙最大，磁通最小。
（2）磁电感应式转速传感器
因此当定子5不动而转子2转动时，磁通就周期性地变化，从而在线圈4中感应出近似正弦波的电压信号，其频率与转速成正比关系。
第 5章
磁电式传感器
传感器原理及应用
5.1 磁电感应式传感器 5.1.1 工作原理当线圈与磁铁间有相对运动时，线圈中产生的感应电势e为
式中 B ：工作气隙磁感应强度； N：线圈处于工作气隙磁场中的匝数，称为工作匝数；
l ：每匝线圈的平均长度; v ：线圈与磁铁沿轴线方向的相对运动速度(ms-1)。
第 5章
磁电式传感器
传感器原理及应用
由理论推导可得，当振动频率低于传感器的固有频率时，这种传感器的灵敏度（e/v）是随振动频率而变化；当振动频
率远大于固有频率时，传感器的灵敏度基本上不随振动频率而变化，而近似为常数；当振动频率更高时，线圈阻抗增大，传感器灵敏度随振动频率增加而下降。
不同结构的恒定磁通磁电感应式传感器的频率响应特性是有差异的，但一般频响范围为几十赫至几百赫。
它属于动圈式恒定磁通型。其结构原理图如图5-3所示，永久磁铁3通过铝架4和圆筒形导磁材料制成的壳体7固定在一起，形成磁路系统，壳体还起屏蔽作用。磁路中有两个环形气隙，右气隙中放有工作线圈6，左气隙中放有用铜或铝制成的圆环形阻尼器2。工作线圈和圆环形阻尼器用心轴5连在一起组成质量块，用圆形弹簧片1和8支承在壳体上。
将传感器固定在被测振动体上永久磁铁铝架和壳体将传感器固定在被测振动体上永久磁铁铝架和壳体一起随被测体振动由于质量块有一定的质量产生惯性力而一起随被测体振动由于质量块有一定的质量产生惯性力而弹簧片又非常柔软因此当振动频率远大于传感器固有频率时弹簧片又非常柔软因此当振动频率远大于传感器固有频率时线圈在磁路系统的环形气隙中相对永久磁铁运动以振动体的振线圈在磁路系统的环形气隙中相对永久磁铁运动以振动体的振动速度切割磁力线产生感应电动势通过引线动速度切割磁力线产生感