传感器与检测技术作者：宋雪臣绪论共38页文档
《传感器与检测技术》.
《传感器与检测技术》实验指导书日照职业技术学院机电工程系二○○五年三月目录实验一温度传感器综合实验实验二压力传感器综合实验实验三位移传感器综合实验实验四超声波测距实验实验五速度与加速度检测实验实验六气敏与湿敏传感器实验实验一温度传感器综合实验一、铂电阻测温特性实验（一）实验目的了解铂电阻的特性与应用。
（二）基本原理利用导体电阻随温度变化的特性，热电阻用于测量时，要求其材料电阻温度系数大，稳定性好，电阻率高，电阻与温度之间最好有线性关系。
常用铂电阻和铜电阻，铂电阻在0--850℃以内，电阻Rt与温度t的关系为：R t =Ro(1+At+Bt2)R O 系温度为0℃时的电阻。
本实验RO=100 ，A=3.908×10-3/℃，B=-5.802×10-7/℃2，铂电阻采用三线连接，其中一端接二根引线主要为消除引线电阻对测量的影响。
（三）需用器件与单元加热源、K型热电偶、Pt100热电阻、温度控制单元、温度传感器实验模板、数显单元、万用表。
（四）实验步骤将Pt 100传感器接入主控箱调节仪单元中的“Pt100输入”端口（传感器引线标记相同的二根接入“Pt 100输入”上方端口，传感器另外一根引线接入“Pt100输入”下方一个端口）；合上主控箱的漏电保护开关为“ON”,在合上调节仪单元中的“温度开关”为开，合上“控制方式”开关为“内”。
Pt100或K型热电偶作为温度标准接法（参见实验二十九（2）。
1、将Pt 100铂电阻三根线引入Rt的a、b上（用万用表欧姆档测出Pt100三根线中其中短接的二根线分别接b端，另一根接a端。
）和R5端。
这样Rt与R3、R1、Rw1、R4组成直流电桥，是一种单臂电桥工作形式。
Rw1中心活动点与R6相接，见图1.1。
Rw2左旋到底（增益最小）。
2、在端点a与地之间加直流源2V，合上主控箱电源开关，调Rw1使电桥平衡，桥路输出端b和中心活动点之间在室温下输出为零。
传感器与检测技术习题答案宋雪臣宋雪臣双证机电传感器与检测技术答案
第1章 检测技术基本知识 参考答案1.1 B 1.2 D 1.3 A 1.4B 1.5 P6 1.6 P6 1.7 P8 1.8 P9- P10 1.9 （1）1℃（2）5﹪，1﹪ 1.10 0.5级、0.2级、0.2级 1.11 选1.0级的表好。
0.5级表相对误差为25/70=3.57﹪, 1.0级表相对误差为1/70=1.43﹪ 1.12 P151.13 P15- P16 1.14 P17第2章 电阻式传感器及应用 参考答案2.5 B 2.6 C 2.7 B 2.8 B 2.9 B 2.10 A 2.11 P21 2.12 P21 2.13 P282.14 P28 2.15 P29 2.16 P29 2.17 P30 2.18 P34-35 2.19 应变片阻值较小。
2.20 P32，注意应变片应变极性，保证其工作在差动方式。
2.21 P35 2.22 、2.24 Uo=4m V 2.25 P38 2.26 P38 2.27 (1) 桥式测温电路，结构简单。
（2）指示仪表 内阻大些好。
（3）RB:电桥平衡调零电阻。
第3章 电容式传感器及应用 参考答案3.1 P55-P58 3.2 变面积传感器输出特性是线性的。
3.3 P60-P61 3.4 P61-P623.5 当环境相对湿度变化时，亲水性高分子介质介电常数发生改变，引起电容器电容值的变化。
属于变介电常数式。
3.6 参考变面积差动电容传感器工作原理。
3.7 参考电容式接近开关原理。
第4章 电感式传感器及应用 参考答案4.1 B 4.2 A 4.3 P67 4.4 P68 4.5 螺线管式电感传感器比变隙式电感传感器的自由行程大。
4.6 P74 4.7 P75-76 4.8 P78-804.9 P1=P2时，U o=0。
P 1≠P2时 膜盒硬心移动 差动变压器M 变化 二极管半波整流将△M 转换成△U 指示仪表显示4.10 当有金属工件经过涡流探头时，涡流探头线圈电感值变小，当无金属工件经过涡流探头时，涡流探头线圈电感值变大，经转换电路转换成高低电平，即每当一个金属工件经过涡流探头时，经转换电路就会产生一个计数脉冲。
传感器与检测技术ppt课件
y kxb
(1-8)
若实际校准测试点有n个，则第i个校准数据与拟合直线上相
应值之间的残差为
i yi (kxi bi)
(1-9)
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最小二乘法
n
最小二乘法拟合直线的原理就是使
2 i
为最小值，也
i1
就是使
n
2 i
对k和b的一阶偏导数为零，即
i1
k
i22 (y kix b i)( x i)0
(1-2)
y a 1 x a 2 x 2 a 4 x 4 ... a 2 n x 2 n n=1,2… (1-3)
3、仅有奇次非线性项：
y a 1 x a 3 x 3 a 5 x 5 ... a 2 n 1 x 2 n 1 n=1,2… (1-4)
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11
动态数学模型
一般采用微分方程和传递函数描述。
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测量方法
1、偏差式测量
在测量过程中，用仪表指针的位移（即偏差）决定 被测量的测量方法称为偏差式测量。
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39
压力表
图1-8所示的压力表就是这类仪表的一个示例。
图1-8 压力表
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测量方法
2、零位式测量
在测量过程中，用指零仪表的零位指示，检测测量系统 的平衡状态；在测量系统达到平衡时，用已知的基准量决定 被测未知量的测量方法，称为零位式测量法。
1.微分方程：
dny
dn1y
dy
an dnt an1 dn1t a1 dt a0y
bm
dmx dmt
bn1
dm1x dm1t
b1
dx dt
b0x
（1-5）
《传感器与物联网检测技术》课程标准
《传感器与物联网检测技术》课程标准一、课程描述《传感器与物联网检测技术》是物联网应用技术专业的一门职业技术课程。
它以研究自动检测系统中的信息提取、信息转换及信息处理等技术为只要内容的一门应用技术学科；是将科研、生产、生活等方面的有关信息通过选择合适的方法与装置进行分析或定量计算，以发现事物的规律性学科；是应用领域非常广泛的学科。
通过教授检测技术基础常识和各类传感器的原理、结构、特性、安装、使用等知识，使学生能够根据应用场景正确使用和选用传感器，并能理解传感器技术在整个物联网体系结构中的关键作用。
课程在培养学生传感器知识和技能的同时，全方位培养学生团队协作能力和创新精神，提升综合社会能力和职业素养。
二、课程培养目标1．素质目标：通过本课程的学习培养学生的创新意识和分析、解决实际问题的工程实践能力。
（1）通过分组完成项目任务，培养学生团队协作精神，锻炼学生沟通交流、自我学习的能力。
（2）通过项目需求分析与方案论证，培养学生搜集信息、整理信息、发现问题、分析问题和解决问题的能力。
（3）通过项目实施、系统调试与答辩，提高学生实践动手能力、观察与创新思维能力、解决问题能力及书面与口头表达能力。
（4）实验室实施 5S 管理理念，从而培养学生形成规范的操作习惯、养成良好的职业行为习惯。
2．能力目标：能根据具体工程应用需求，运用传感器技术构建基本的测控系统，并能调试成功。
（1）能熟练使用传感器（2）能正确选用传感器（3）能熟悉各种传感器的特性3．知识目标：（1）掌握常用传感器的原理、结构、特性和用途（2）各种传感器的使用方法（3）各种传感器的选用方法三、与前后课程的联系1.与前续课程的联系与本课程有关的先修课程有《物联网技术与产业导论》、《电子电路分析及产品应用》、《网络编程基础》等。
2.与后续课程的联系与本课程有联系的后续课程：《计算机监控》、《物联网应用综合实训》等。
四、学习内容与学时分配五、考核方式及标准传感器考核方式：采用理论、实验考核相结合的过程考核方式。
电阻式传感器
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第2章电阻式传感器
例：设 K=2 ，要求非线性误差 δ<1% ，试求允许测量的最大应 变值εmax。 线性度补偿 ①差动电桥补偿
条件：相邻桥臂；变化 方向相反
R1 R2 R3 R4 R
R3 R2 R2 1 1 U o U ( R / R ) U S U o 2 2 R1 R1 R2 R2 R3 R4
21/36 ③两应变片处于同一温度环境中。
第2章电阻式传感器
（2） 温度补偿 ③ 电路补偿法
R1 F
F F
构件受弯 曲应力
R2
R1
R2
构件受单 向应力
R R RH 1 1 R U o U U 2 2 R RH / 2 2 R RH
（a） 差动电桥补偿 （b）
第2章电阻式传感器
（2）横向效应
纵栅变形量
L1 nl
θ
dθ
单位半圆弧横栅变形量
1 1 r r cos 2 2 2
总半圆弧横栅变形量
dl
L2 ( n 1)
r
0
dl
0
rd (n 1)
r
2
r
纵栅和横栅总变形量 电阻变化率
L L1 L2
n 1r 2nl n 1r r 2 2
R L 2nl (n 1) r (n 1) r K0 K 0 K 0 r K x K y r R L 2L 2L
R3 R3 R2 R2 U o U (R / R)U So U R R R R R R R R 1 2 2 3 3 4 4 1
宋文绪传感器
《传感器与检测技术》transducer / sensor宋文绪高等教育出版社（32k）第一章检测技术的基础知识本章主要介绍检测技术的基本概念、测量中误差的处理方法以及传感器的基本特性。
1.1.1 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。
1.1.3 传感器定义：是一种以一定的精确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。
含义：（1）传感器是测量装置，能完成信号的获取任务；（2）它的输入量是某一被测量；（3）它的输出量是某种物理量，这种物理量要便于传输、转换、处理、显示等；（4）输出输入有对应关系，且应有一定的精确程度。
传感器的组成功用是一感二传，即感受被测信息，并传送出去。
一般由敏感元件、转换元件、转换电路三部分组成。
第二章温度检测温度是表征物体或系统的冷热程度的物理量。
本章在简单介绍温标及测温方法的基础上，重点介绍膨胀式温度测量、电阻式温度传感与测试、热电偶温度计、辐射式温度计、光导纤维温度计、集成温度传感技术等测温原理及方法。
2.2 膨胀式温度计膨胀式温度计分为液体膨胀式温度计和固体膨胀式温度计两大类。
2.2.1 双金属温度计: 2.2.2 压力式温度计2.3 电阻式温度传感器热电阻温度传感器是利用导体或半导体的电阻率随温度的变化而变化的原理制成的，实现了将温度的变化转化为元件电阻的变化。
有金属（铂、铜和镍）热电阻及半导体热电阻（称为热敏电阻）。
2.4 热电偶传感器热电偶的测温原理:热电偶测温是基于热电效应，在两种不同的导体（或半导体）A和B 组成的闭合回路中，如果它们两个接点的温度不同，则回路中产生一个电动势，通常我们称这种现象为热电势，这种现象就是热电效。
2.5 辐射式温度传感器 2.7.2 光纤温度传感器2.8 薄膜热电阻第三章压力检测本章简单介绍压力的概念及单位，重点讲解应变式压力计、压电式压力传感器、电容式压力传感器和霍尔式压力计等的测量原理及测压方法。
传感器与检测技术及过程控制工程实验指导书.doc
传感器与检测技术及过程控制工程实验指导书1传感器与检测技术及过程控制工程实验指导书谢春利、韩志敏大连民族学院机电信息工程学院2011年9月10日实验基本要求1. 每位学生必须按规定完成实验课，因故不能参加实验者，应课前向指导教师请假（必须经有关领导批准）。
对所缺实验要在期末考试规定时间内补齐，缺实验者不得参加期末考试。
2.每次实验课前，必须作到预习，弄清实验题目、目的、内容、步骤和操作过程，及需记录的参数等，认真做好预习报告。
在实验前，指导教师要检查预习结果并接受进行提问。
对不写预习报告，又回答不出问题者，不准做实验。
3.每次实验课前，学生须提前5分钟进入实验室，找好坐位，检查所需实验设备，做好实验前的准备工作。
4.做实验前，了解设备的原理和正确使用方法。
在没有弄懂仪器设备的使用方法前，不得贸然使用，否则因使用不当造成仪器设备损坏的，根据大连民族学院《仪器设备损坏丢失处理暂行办法》规定进行处理。
5.实验室内设备在实验过程中不准任意搬动和调换，非本次实验所用仪器设备，未经指导教师允许不得动用。
6.要求每位学生在实验过程中，要具有严谨的学习态度、认真、踏实、一丝不苟的科学作风。
坚持每次实验都要亲自动手，不可“坐车”，实验小组内要轮流接线、操作和记录等工作，无特殊原因，中途不得退出实验，否则本次实验无效。
7.实验中若接线、改接、拆线都必须在切断电源的情况下进行（包括安全电压），线路连接完毕再送电。
实验中，特别是设备刚投入运行时，要随时注意仪器设备的运行情况，如发现有超量程、过热、异味、冒烟、火花等，应立即断电，并请指导老师检查、处理。
8.实验过程中，如出现事故，就马上拉开电源开关，然后找指导教师和实验技术人员，如实反映事故情况，并分析原因和处理事故。
如有损坏仪表和设备时，应马上提出，按有关规定处理。
9.每次实验结束，指导教师要对实验数据和结果进行，要经检查并签字，在教师确认正确无误后，学生方可拆线。
整理好实验台和周围卫生，填写实验登记簿后方可离开。
《传感器与检测技术》(第二版)第二章
1.应变(ε) 在材料力学中，=l/l 称为电阻丝的轴向 应变，也称纵向应变，是量纲为1的数。 通 常 很 小 ， 常 用 10-6 表 示 之 。 例 如 ， 当 为 0.000001 时 ， 在 工 程 中 常 表 示 为 110-6 或 m/m。在应变测量中，也常将之称为微应变 ( )。 对金属材料而言，当它受力之后所产生 的轴向应变最好不要大于110-3，即 1000m/m，否则有可能超过材料的极限强度 而导致断裂。
精或丙酮的纱布片或脱脂 棉球擦洗。
2013年7月21日
衢州学院
传感器与检测技术（第二版）
湖州职业技术学院机电分院
2.贴片：在应 变片的表面和处理 过的粘贴表面上， 各涂一层均匀的粘 贴胶 ，用镊子将应 变片放上去，并调 好位置，然后盖上 塑料薄膜，用手指 揉和滚压，排出下 面的气泡 。
2013年7月21日
何将R /R转换为输出电压Uo的。
2013年7月21日
衢州学院
传感器与检测技术（第二版）
湖州职业技术学院机电分院
2013年7月21日
衢州学院
传感器与检测技术（第二版）
电桥平衡的条件 ：R1/R2=R4/R3
调节RP，最终可以 使R1/R2=R4/R3（ R1、
湖州职业技术学院机电分院
R2是R1、R2并联RP后的
双臂电桥
R1、 R2为应变 片， R3、R4为固定电 阻 。应变片R1 、R2 感 受到的应变1~2以及 产生的电阻增量正负 号相间，可以使输出 电压Uo成倍地增大。
湖州职业技术学院机电分院
2013年7月21日
衢州学院
传感器与检测技术（第二版）
四臂全桥
全桥的四个桥臂都为应变片， 如果设法使试件受力后，应变