任务一 传感器基本知识
《传感器及应用》教案
传感器及应用教案
教案
在允许误差范围内，传感器能测量的下限值（
1)端基拟合直线由传感器校准数据的零点输出平均值和满量程
平均值连成的一直线。
2）独立拟合直线方程用最小二乘法求得
（2）迟滞传感器在正、反行程期间，输入、输出曲线不重合的
现象。
数值是百分比，用
H
γ表示。
（3）重复性传感器输入量按同一方向作多次测量时，输出特性
不一致的程度。
属于随机误差，记作
K
γ，σ为标准误差，
im
∆为
最大误差
(23)
100%
K
F S
y
σ
γ
⋅
=±⨯；
2
1
1
n
im
i
n
σ=
∆
=
-
∑
(4)零漂和温漂
任务二传感器的动态特性
当输入量（X）随时间变化时（如加速度、振动），讨论传感器
的动态特性，输入输出关系称动态特性。
三、课堂热身
这堂课学习了传感器的基本特性的知识，要求重点掌握并理解传
感器的静态特性。
四、拓展延伸
1.作业布置：
课后习题1-5
2.预习传感器的测量误差与准确度及传感器中的敏感元件。
学生认真
听讲并做
好笔记
学生在教
师的引导
下回顾
30
13
2
教案
教案
教案
教案
教案
教案
教案
教案
教案
教案
教案
教案
教案
教案
教案。
传感器原理及应用
H%12yhm m aaxx 100% 1-7
迟滞现象反映了传感器机械结构 和制造工艺上的缺陷,如轴承摩 擦、间隙、螺钉松动、元件腐蚀 等。
5 精确度
传感器的精确度是指传感器的输出指示值与被测量 约定真值的一致程度,反映了传感器测量结果的可靠 程度。在工程应用中,为了简单表示测量结果的可靠 性程度,引入精确度这个等级概念,用A表示,它表示允 许的最大绝对误差与满度量程的比值的百分数,即
二、电阻应变式传感器
电阻应变式传感器是目前工程测力传感器中应 用最普遍的一种传感器,它测量精度高,范围广, 频率响应特性较好,结构简单,尺寸小,易实现小 型化,并能在高温、强磁场等恶劣环境下使用,并 且工艺性好,价格低廉。它主要应用在力作用下, 将材料应变转变为电阻值的变化,从而实现力值 的测量。组成电阻应变片的材料一般为金属或 半导体材料。
2．传感器的动态特性
传感器的动态特性是指传感器在测量快速变化的输 入信号情况下,输出对输入的响应特性。传感器测量 静态信号时,由于被测量不随时间变化,测量和记录的 过程不受时间限制。但是在工程实践中,检测的是大 量随时间变化的动态信号,这就要求传感器不仅能精 确地测量信号的幅值大小,而且还能显示被测量随时 间变化的规律,即正确的再现被测量波形。传感器测 量动态信号的能力用动态特性来表示。
习题：1、2
模块二 力敏传感器及其应用
课题一 力敏传感器的工作原理与分类
任务目标 ★ 掌握电阻应变式力敏传感器的工作原理； ★ 掌握电感应变式力敏传感器的工作原理； ★ 了解电阻应变式和电感应变式力敏传感器之间 的区别。
一、力敏传感器概述
力敏传感器,顾名思义就是能对各种力或能转 化为力的物理量产生反应,并能将其转变为电 参数的装置或元件。很显然,要成为真正实用 意义上的力敏传感器,这个由力转化为电参数 的过程最好能成线性关系。根据由力至电参数 转变的方式不同,力敏传感器一般有电阻应变 式传感器、电位计式传感器、电感式传感器、 压电式传感器、电容式传感器等,它们也可用 来测量力值。
汽车传感器技术实习报告
一、实习背景随着我国汽车产业的快速发展，汽车传感器技术在汽车制造业中扮演着越来越重要的角色。
为了深入了解汽车传感器技术，提高自身的专业技能，我于2023年7月至9月在XX汽车有限公司进行为期两个月的实习。
二、实习单位及环境XX汽车有限公司是一家集汽车研发、生产、销售为一体的大型企业，拥有先进的汽车制造设备和完善的汽车传感器生产线。
实习期间，我主要在传感器研发部门进行学习和实践。
三、实习内容1. 传感器基础知识学习在实习初期，我主要学习了汽车传感器的分类、工作原理、性能指标等基础知识。
通过查阅资料、听课和与导师的交流，我对汽车传感器有了更深入的了解。
2. 传感器研发实践在导师的指导下，我参与了多个汽车传感器研发项目。
具体内容包括：（1）传感器电路设计：根据传感器的工作原理，设计相应的电路图，并进行仿真验证。
（2）传感器硬件设计：根据电路图，设计传感器的外壳、引脚等硬件结构。
（3）传感器软件开发：编写传感器驱动程序，实现传感器与上位机的通信。
（4）传感器测试与调试：对研发的传感器进行性能测试和调试，确保其满足设计要求。
3. 传感器应用研究在实习过程中，我还参与了传感器在汽车上的应用研究。
例如，研究了传感器在汽车制动系统、发动机控制系统、车身电子稳定系统等领域的应用。
四、实习收获1. 专业技能提升通过实习，我对汽车传感器技术有了全面、系统的了解，掌握了传感器研发的基本流程和技能。
同时，我也学会了使用各类电子设计软件和测试仪器，提高了自己的实践能力。
2. 团队协作能力在实习过程中，我与团队成员紧密合作，共同完成项目任务。
这使我学会了如何与他人沟通、协作，提高了自己的团队协作能力。
3. 职业素养培养在实习期间，我严格遵守公司规章制度，认真完成工作任务，培养了良好的职业素养。
五、实习体会1. 理论与实践相结合汽车传感器技术是一门实践性很强的学科。
在实习过程中，我深刻体会到理论与实践相结合的重要性。
只有将所学知识应用于实践，才能真正掌握汽车传感器技术。
习题答案：
第1章 传感器基础知识1．什么是传感器传感器由哪些部分组成传感器：能感受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，通常由敏感元件和转换元件组成。
其中敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分；转换元件是指传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的电信号的部分。
传感器一般由敏感元件、传感元件、测量转换电路等部分组成。
2．传感器是如何分类的最常用的分类方法有两种：一种是按被测物理量来分；另一种是按传感器的工作原理来分。
按被测物理量划分的传感器常见的有以下几种：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、转矩传感器等。
按工作原理划分的传感器主要有以下几种：电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、光电式传感器、压电式传感器、光栅传感器、磁栅传感器、电化学式传感器。
3．传感器的主要静态特性有哪些传感器静态特性的主要技术指标有：灵敏度、线性度、迟滞、重复性等。
4．从哪些方面可以理解传感器在数控机床中的用途1、监视重要点的温度，如轴温度、压力油温度、润滑油温度、冷却空气的温度、电动机绕组温度等。
2、测量位置，如刀具、工件的位置等。
3、测量力和加速度，如工件的夹紧力等。
4、测量机械位移、角位移，如转轴转角、工件和刀具的位移等。
5．什么是电阻式传感器有哪几种类型电阻式传感器：能将被测的非电量（如位移、应变、温度、湿度等）的变化转换成导电材料电阻的变化的装置。
常用的几种类型：电阻应变式传感器、电位器传感器、热敏电阻传感器、气敏电阻传感器、光敏电阻传感器、磁敏电阻传感器等。
6．什么是电容式传感器分哪几类简述其工作原理。
电容式传感器：以各种类型的电容器作为敏感元件，将被测物理量的变化转换为电容量的变化，再由转换电路（测量电路）转换为电压、电流或频率，以达到检测目的的传感器。
电容式传感器有三种类型：变面积式、变极距式、变介电常数式。
传感器应用技术课程标准
传感器应用技术课程标准(总13页)本页仅作为文档封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March《传感器应用技术》课程标准一、概述（一）课程性质本课程是高等职业技术学校“电子电气技术应用类”专业的一门重要的专业核心课程，其专业性、实践性很强，是本专业学生必修的综合技术应用课程之一。
其主要包括传感器的认识、结构原理和使用方法，并在此基础上分别介绍常用传感器应用技术及实用电路的分析与设计。
所选的电路具有设计新颖、结构合理、性能优良和实用性强等特点。
通过本课程的学习和技能训练，使学生能认识传感器，了解测量基本原理，理解各种传感器进行非电量电测的方法，掌握传感器的基本结构和使用方法。
初步具备实用传感器的应用和电路制作技能，并了解相应的测量转换电路、信号处理电路的原理及各种传感器在工业中的应用。
（二）课程基本理念本课程贯彻“以就业为导向，以能力为本位”的职教思想，以学生将来从事的职业岗位群所需要的相关知识和基本技能为依据，以项目课程为主体的模块化专业课程体系，它突破了学科为中心的课程体系，减少理论推导，重点突出应用。
将学科内容按“项目”进行整合，在内容安排上也是由简到繁，逐步深入，已应用性教学为主，注重增强学生的能力。
（三）课程设计思路本课程按项目或任务式教学课程进行设计，以项目为引导，任务为驱动，内容以实用为主，原理分析通俗易懂。
各项目中典型传感器应用电路的分析和测试，融合常用传感器的基本知识。
课程内容包含了传感器检测若干个项目，每个项目又分为若干个典型工作任务，每个任务将相关知识和实践实验进行有机的结合，突出实际应用，减少理论推导，注重培养学生的实际应用能力和分析解决问题的实际工作能力。
据本课程的教学目标，已各种测量手段为主线，传感器的应用贯穿课程整个内容，让学生在用什么、学什么、会什么的过程中，逐步掌握专业技能和相关专业知识，培养学生的实际操作能力。
传感器技术及应用：检测技术及传感器的基本概念
检测技术及传感器的基本概念
3. 显示装置 (1) 模拟显示是利用指针对标尺的相对位置来表示被测 量数值的大小，如毫伏表、毫安表等，其特点是读数方便、 直观，结构简单，价格低廉，在检测系统中一直被大量使用。 但这种显示方式的精度要受标尺最小分度的限制，而且读数 时易引入主观误差。 (2) 数字显示是指用数字形式来显示测量值，目前大多 采用LED发光数码管或液晶显示屏等，如数字电压表。这类 检测仪器还可附加打印机，打印记录测量数值，并易于计算 机联机，使数据处理更加方便。
在t1 时刻，RX上的电压为
17
检测技术及传感器的基本概念
1. 绝对测量、相对误差和引用误差 1) 绝对误差 绝对误差是指测量值AX 与被测量真值 A0之间的差值， 用δ 表示，即
(1-2)
18
检测技术及传感器的基本概念
由式(1-2)可知，绝对误差的单位与被测量的单位相同， 且有正负之分。用绝对误差表示仪表的误差大小也比较直观， 它被用来说明测量结果接近被测量真值的程度。在实来代替 A0，则式(1-2)可写成
14
检测技术及传感器的基本概念
4. 数据处理装置和执行机构 数据处理装置就是利用微机技术，对被测结果进行处理、 运算、分析，对动态测试结果进行频谱、幅值和能量谱分析 等。 在自动测控系统中，经信号处理电路输出的与被测量对 应的电压或电流信号还可以驱动某些执行机构动作，为自动 控制系统提供控制信号。
36
检测技术及传感器的基本概念 37
检测技术及传感器的基本概念
测量结构为
38
检测技术及传感器的基本概念
2. 粗大误差的判别与坏值的舍弃 在重复测量得到的一系列测量值中，首先应将含有粗大 误差的坏值剔除后，才可进行有关的数据处理。但是也应当 防止无根据地随意丢掉一些误差大的测量值。对怀疑为坏值 的数据，应当加以分析，尽可能找出产生坏值的明确原因， 然后再决定取舍。实在找不出产生坏值的原因，或不能确定 哪个测量值是坏值时，可以按照统计学的异常数据处理法则， 判别坏值并加以舍弃。
传感器原理任务书(光敏电阻、光电池)
传感器原理及应用设计性实验任务书项目：光电传感器电路的设计传感器的种类繁多，千差万别，应用场合也各式各样，即便是同种类的测定量也可采用不同工作原理的传感器，因此，在掌握传感器基本原理的同时还应该对传感器的应用有所了解。
如传感器的性能、测量条件、使用方法的等等。
以下实验内容是针对传感器系统实验仪中缺少的实验内容，而应用又较多的部分传感器设计的应用性实验。
集成式传感器技术正在迅速发展，有必要对各种新型传感器做更多得了解。
文档收集自网络，仅用于个人学习一、电路的设计及实验任务在了解光电传感原理的基础上，设计一光电传感发射和接收电路，并在面包板上用实际电子元器件插接、调试电路，记录光强变化对应接收电压变化的数据结果。
文档收集自网络，仅用于个人学习①使用光敏电阻接收光信号进行设计并调试完成实验；②使用光电池接收光信号进行设计并调试完成实验；③指标要求：光强成线性变化；实验提供所有电子元器件及实验台。
二、设计提示1．工作原理1.1光敏电阻工作原理RG 入射光电源光电流光敏电阻工作原理图光敏电阻又称光导管，它几乎都是用半导体材料制成的光电器件。
光敏电阻没有极性，就是电阻器件。
上图为光敏电阻结构图，RG为光敏电阻，当RG两端通有电流而无光照射，RG呈高阻态，回路中仅有微弱的暗电流通过；当光敏电阻受到一定波长范围的光照射时，因光敏电阻光导材料吸收光能而生成电子—空穴对，这时电子移向正极，空穴移向负极，它的阻值急剧减少，电流迅速增大。
光电流的大小变化控制电路中的电压电流变化。
当光照射停止时，自由电子与空穴复合，电阻又恢复原值，电路有只有微弱暗电流通过。
亮电流与暗电流的差称为光电流，通常光电流越大越好，表明光敏电阻敏感度好。
文档收集自网络，仅用于个人学习光敏电阻的工作原理是基于光电导效应，其结构是在玻璃底版上涂一层对光敏感的半导体物质，两端有梳状金属电极，然后在半导体上覆盖一层漆膜。
文档收集自网络，仅用于个人学习光敏电阻结构及符号光敏电阻光照特性：∙光敏电阻无光照时，内部电子被原子束缚，具有很高的电阻值；∙光敏电阻有光照时，当光子能量E0＞Eg时，电阻值随光强增加而降低；∙光照停止时，自由电子与空穴复合，电阻恢复原值。
传感器原理与应用课程标准
传感器原理与应用是一门集理论与实践于一体的课程，它主要研究传感器的工作原理、设计方法、制造工艺以及在各个领域中的应用等。
以下是对该课程标准的详细介绍：一、课程目标1. 理解传感器的基本概念、分类和应用领域。
2. 掌握各种传感器的工作原理和性能特点。
3. 学会传感器的选择、使用和维护方法。
4. 能够进行简单的传感器系统设计和故障分析。
5. 了解传感器技术的发展趋势和未来应用。
二、课程内容（一）传感器基础知识1. 传感器的定义与分类：包括按照转换原理分类、按照用途分类等。
2. 传感器的性能指标：如灵敏度、线性范围、重复性、稳定性、响应时间等。
3. 传感器的选型标准：根据测量对象和环境条件选择合适的传感器。
（二）传感器工作原理与应用1. 机械量传感器：包括力、压力、位移、速度、加速度等传感器的原理与应用。
2. 热量传感器：温度传感器（热电偶、热阻、红外传感器等）的工作原理与应用。
3. 电磁量传感器：如霍尔传感器、电流传感器、电感传感器等。
4. 光电传感器：包括光电二极管、光电耦合器、CCD、CMOS图像传感器等。
5. 化学传感器：气体传感器、湿度传感器、pH值传感器等。
6. 生物传感器：基于酶、抗体、微生物等生物识别元素的传感器。
（三）传感器信号处理1. 信号调理技术：包括放大、滤波、转换（A/D、D/A转换）等。
2. 信号传输与接口技术：有线传输、无线传输、总线接口等。
3. 数据处理与显示：数据采集系统（DAS）、人机界面设计。
（四）传感器系统设计1. 传感器选择：根据测量要求和成本预算选择合适的传感器。
2. 系统组成：包括传感器、信号调理电路、数据处理单元等。
3. 系统集成：确保系统的兼容性和稳定性。
（五）传感器的维护与故障分析1. 传感器的日常维护和校准。
2. 常见故障的诊断与排除。
三、教学方法与手段1. 理论教学：采用讲授、讨论、案例分析等方式，帮助学生理解传感器的原理与应用。
2. 实验教学：通过实验室实践，加深学生对传感器工作原理的理解和操作技能的培养。
高二传感器知识点总结
高二传感器知识点总结一、传感器的基本概念传感器是一种能够感知周围环境并将感知到的信息转化为电信号或其他形式信号的器件。
传感器在工业自动化、智能家居、医疗设备、汽车工业等领域都有广泛的应用，对于提高生产效率、改善生活质量有着重要的作用。
二、传感器的分类1. 按照测量物理量分类传感器根据其测量的物理量不同可以分为温度传感器、压力传感器、光敏传感器、湿度传感器、力传感器、位移传感器等多种类型。
2. 按照传感原理分类传感器还可以按照其传感原理不同进行分类，常见的传感原理包括电阻传感器、电容传感器、电感传感器、霍尔传感器、红外线传感器、激光传感器等。
3. 按照传感器的工作原理分类按照传感器的工作原理可以分为接触式传感器和非接触式传感器两种。
接触式传感器需要直接接触被测物体，而非接触式传感器可以通过无线、光学或者声波等方式进行测量。
三、传感器的特点1. 灵敏度高传感器能够感知到微小的变化，具有高的灵敏度。
2. 可靠性高传感器具有良好的稳定性和可靠性，能够长时间稳定工作。
3. 多功能性强传感器可以感知多种物理量，具有多功能性。
4. 体积小、重量轻传感器通常体积小、重量轻，便于安装和携带。
5. 自动化程度高传感器可以实现自动检测和自动控制，有助于提高生产效率。
四、传感器的应用1. 工业自动化传感器在工业自动化领域有着广泛的应用，可以用于测量温度、压力、液位、流量等参数，实现设备的自动化控制。
2. 智能家居在智能家居领域，传感器可以应用于智能灯光控制、温湿度监测、门窗开关检测等方面，提高生活的便利性和舒适性。
3. 医疗设备在医疗设备领域，传感器可以用于心率监测、血压监测、血糖监测等，为医疗人员提供重要的生理参数。
4. 汽车工业在汽车工业中，传感器可以用于车速测量、车重检测、发动机温度检测等，提高车辆的性能和安全性。
五、传感器的未来发展趋势1. 多功能集成传感器未来发展趋势是实现多功能集成，将多种传感功能整合在一个器件中，提高传感器的智能化和多功能性。
第一章传感器技术基础知识
时间常数：用时间常数τ来表征一阶传感器的动态特性。τ越小， 频带越宽。
固有频率：二阶传感器的固有频率ωn表征了其动态特性。
传感器的选用原则
与测量条件有关的因素 (1)测量的目的 (2)被测试量的选择 (3)测量范围 (4)输入信号的幅值，频带宽度 (5)精度要求 (6)测量所需要的时间
相应的响应曲线 ：
传感器存在惯性，它的输出不能立即复现输入信号，而是从零开 始，按指数规律上升，最终达到稳态值。 理论上传感器的响应只在t趋于无穷大时才达到稳态值，但实际上 当t=4τ时其输出达到稳态值的98.2%，可以认为已达到稳态。 τ越小，响应曲线越接近于输入阶跃曲线， 因此，τ值是一阶传感器重要的性能参数。
测量
测量是指人们用实验的方法，借助于一定的仪器或 设备，将被测量与同性质的单位标准量进行比较，
并确定被测量对标准量的倍数，从而获得关于被测
量的定量信息。
xnu或
x——被测量值；
n x u
u——标准量，即测量单位；
n——比值，含有测量误差。
测量过程
传感器从被测对象获取被测量的信息，建立起 测量信号，经过变换、传输、处理，从而获得 被测量量值的过程。
线性传感器
S y x
灵敏度是它的静态特性的斜率，即S为常数。
非线性传感器
它的灵敏度S为一变量，用下式表示。
S dy dx
传感器的灵敏度如图1-3所示。
Y
Y
S y - y0
Yo
x
X O
a）线形传感器
Байду номын сангаас
Y dy
dx S dy dx X
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一、定义 二、பைடு நூலகம்成 三、性能指标
能够感应外界特定信号并按照一定规律转换成 可用输出信号的器件或装置。 传感器的意义： 1)传感器是测量装置，能够完成检测任务。 2)它的输入量是某一被测量，可以是物理量、 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、显示等，它可以是气、光、电 量，但主要是电量。 4)输出量与输入量应有对应关系，且应有一定 的准确度（可靠性）。
一个总灵敏度 = 系统内各个灵敏度的乘积
K总 = K1 * K2 * K3 …
(3)迟滞 指在满量程范围内，传感器在升行程(输入量增 大)和降行程(输入量减小)测量过程中，输入-输出特性曲 线不重合的程度 (4)重复性 重复性是指传感器在输入量按同一方向作全 量程多次测试时，所得输入-输出特性曲线不一致性的程 度 (5)漂移 指在一定时间间隔内，传感器的输出量发生与 输入量无关的变化，包括零点漂移（零漂：无输入有输出） 和温度漂移（温漂：随周围温度变化）。 (6)分辨率 指在规定测量范围内传感器能检测到的输入 量的最小变化量，表示检测系统分辨输入量微小变化的能 力，用绝对值表示。
一般由敏感元件、转换元件、转换电路三部分组成，有时 还需外加辅助电源提供转换能量，其组成框图如图所示。
敏感元件直接感受被测量； 转换元件转换为电参量； 基本处理电路将转换元件输出的电参量转换为易于处理 的电信号
传感器是实现传感功能的基本部件，它的基本特性为输入⁃输出关系特性。1. 传感器的静态特性 指检测系统的输入量为不随时间变化的恒定信号时的输 入-输出特性关系。 (1)线性度 指系统输出量与输入量之间的实际关系曲线偏离直线的程度。 实际特性曲线与拟合直线之间的最大偏差称为非线性误差，也称为线性度， 其值越小越好。 (2)灵敏度 是静态特性的重要指标，指传感器在稳态下输出变化量与输 入变化量的比值，值越大，传感器越灵敏，量程也就越小，灵敏度不能过高会 导致输入、输出关系不稳定（系统稳定性差） 线性传感器（拟合直线，常数）非线性传感器（工作点处切线，变量）。
2.传感器的动态特性 指传感器测量动态信号时，输入对输 出的相应特性，即其输出对随时间变化的输入量的响应特性。 传感器动态特性常用的描述方法： (1)瞬态响应法 在研究传感器的动态特性时，在时域中 传感器对所加激励信号的响应称为瞬态响应。 (2)频率响应法 是从传感器的频率特性出发研究传感器 的动态特性。