传感器与检测技术

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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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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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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。

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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。

传感器与检测技术基础

传感器与检测技术基础
1.1 传感器简述
转换元件 它是将敏感元件输出的非电信号直接转换为电信号,或直接将被测非电信号转换为电信号(如应变式压力传感器的电阻应变片,它作为转换元件将弹性敏感元件的输出转换为电阻)。 转换电路 它能把转换元件输出的电信号转换为便于显示、处理和传输的有用信号。
传感器的分类 传感器技术是一门知识密集型技术。
1.2 测量误差与准确度
3)恰为第n位单位数字的0.5,则第n位为偶数或零时就舍去,为奇数时则进1。 (2)参加中间运算的有效数字的处理 1)加法运算:运算结果的有效数字位数应与参与运算的各数中小数点后面的有效位数相同。 2)乘除运算:运算结果的有效数字位数,应与参与运算的各数中有效位数最小的相同。 3)乘方及开方运算:运算结果的有效数字位数比原数据多保留一位。 4)对数运算:取对数前后有效数字位数应相同。 2.测量数据的处理 常用的数据处理方法有列表法、图示法、最小二乘法线性拟合。
列表法 列表法是把被测量的数据列成表格,可以简明地表示有关物理量之间的对应关系,便于随时检查测量结果是否合理,及时发现和分析问题。
01
图示法 图示法是用图形或曲线表示物理量之间的关系,它能更直观地表示物理量之间的变化规律,如递增或递减。
02
最小二乘法线性拟合 图示法虽然能很直观方便地将测量中的各种物理量之间的关系、变化规律用图像表示出来,但是,在图像的绘制上往往会引起一些附加的误差。
1.1 传感器简述
1.1 传感器简述
1)超调量σ:传感器输出超出稳定值而出现的最大偏差,常用相对于最终稳定值的百分比来表示。 2)延滞时间td:阶跃响应达到稳态值的50%所需要的时间。 3)上升时间tr:传感器的输出由稳态值的10%变化到稳态值的90%所需的时间。 4)峰值时间tp:传感器从阶跃输入开始到输出值达到第一个峰值所需的时间。 5)响应时间ts:传感器从阶跃输入开始到输出值进入稳态值所规定的范围内所需的时间。 (2)频率响应法 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。

传感器与检测技术

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传感器与检测技术概述1:传感器是能感受规定的被检测量并按照一定规律转换成可输出信号的器件或装置。

一、传感器的组成2:传感器一般由敏感元件,转换元件及基本转换电路三部分组成。

①敏感元件是直接感受被测物理量,并以确定关系输出另一物理量的元件(如弹性敏感元件将力,力矩转换为位移或应变输出)。

②转换元件是将敏感元件输出的非电量转换成电路参数(电阻,电感,电容)及电流或电压等电信号。

③基本转换电路是将该电信号转换成便于传输,处理的电量。

二、传感器的分类1、按被测量对象分类(1)内部信息传感器主要检测系统内部的位置,速度,力,力矩,温度以及异常变化。

(2)外部信息传感器主要检测系统的外部环境状态,它有相对应的接触式(触觉传感器、滑动觉传感器、压觉传感器)和非接触式(视觉传感器、超声测距、激光测距)。

2、传感器按工作机理(1)物性型传感器是利用某种性质随被测参数的变化而变化的原理制成的(主要有:光电式传感器、压电式传感器)。

(2)结构型传感器是利用物理学中场的定律和运动定律等构成的(主要有①电感式传感器;②电容式传感器;③光栅式传感器)。

3、按被测物理量分类如位移传感器用于测量位移,温度传感器用于测量温度。

4、按工作原理分类主要是有利于传感器的设计和应用。

5、按传感器能量源分类(1)无源型:不需外加电源。

而是将被测量的相关能量转换成电量输出(主要有:压电式、磁电感应式、热电式、光电式)又称能量转化型;(2)有原型:需要外加电源才能输出电量,又称能量控制型(主要有:电阻式、电容式、电感式、霍尔式)。

6、按输出信号的性质分类(1)开关型(二值型):是“1”和“0”或开(ON)和关(OFF);(2)模拟型:输出是与输入物理量变换相对应的连续变化的电量,其输入/输出可线性,也可非线性;(3)数字型:①计数型:又称脉冲数字型,它可以是任何一种脉冲发生器所发出的脉冲数与输入量成正比;②代码型(又称编码型):输出的信号是数字代码,各码道的状态随输入量变化。

传感器与检测技术-ppt

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2024/9/29
22
霍尔转速传感器在汽车防抱死装置(ABS) 中旳应用
带有微
型磁铁
霍尔
旳霍尔
传感器
钢质
若汽车在刹车时车轮被抱死,将产生 危险。用霍尔转速传感器来检测车轮旳转 动状态有利于控制刹车力旳大小。
2024/9/29
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ABS旳工作原理
1—车速齿轮传感器 2—压力调整器 3—控制器
2024/9/29
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霍尔转速表
在被测转速旳转轴上安装一种齿盘,也可 选用机械系统中旳一种齿轮,将线性型霍尔器 件及磁路系统接近齿盘。齿盘旳转动使磁路旳 磁阻随气隙旳变化而周期性地变化,霍尔器件 输出旳微小脉冲信号经隔直、放大、整形后能 够拟定被测物旳转速。
线性霍尔
NS
磁铁
2024/9/29
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霍尔式接近开关
当磁铁旳有效磁 极接近、并到达动作 距离时,霍尔式接近 开关动作。霍尔接近 开关一般还配一块钕 铁硼磁铁。
SL3501T
N
mA
DC
DC
VCC 12V
10mA
1
3
V
2
+
_
·
2024/9/29
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8.2.2 线性集成霍尔传感器
2.线性集成霍尔传感器旳主要技术特征
输出电压UOUT(V)
2.5
2.0
R=0
1.5
R=15Ω
1.0
R=100Ω
0.5
0 0.04 0.08 0.12 0.16 0.20 0.24 0.28 0.32 磁感应强度B(T)
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8.2.1 开关型集成霍尔传感器
3. 开关型集成霍尔传感器旳工作特征

传感器与检测技术完整ppt课件

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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

若定义中的测得值是指计量仪器的示值,则得到计
1.1.3传感器的分类 1.按输入量(被测量)分类 2.按工作原理(机理)分类 3、按能量的关系分类 4.按输出信号的形式分类
.
1.2 传感器的特性
静态特性和动态特性
输入量X和输输出Y的关系通常可用多项式表示
静态特性可以用一组性能指标来描述,如线性度、灵敏度、精确度(精 度)、重复性、迟滞、漂移、阈值和分辨率、稳定性、量程等。
2替代法其实质是在测量装置上测量被测量后不改变测量条件立即用相应标准量代替被测量放到测量装置上再次进行测量从而得到此标准量测量结果与已知标准量的差值即系统误差取其负值即可作为被测量测量结果的修正先将被测量x放于天平一侧标准砝码p放于另一侧调至天平平衡则有xpl此时移去被测量x用标准砝码q代替使天平重新平衡则有qpl2l1所以有xq

传感器与检测技术

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温度传感器可以测量物体的温
温度传感器可用于恒温控制系统,
温度传感器可用于食品安全监
度,广泛应用于气象、医疗和工
确保室内温度处于适宜范围。
测,确保食品在存储和烹饪过程
业等领域。
中的安全温度。
光学传感器及其应用
1
测量光强
光学传感器可以测量环境中的光强,用于照明控制和光线检测。
2
物体检测
光学传感器可用于检测物体的存在、位置和形状,常用于自动化和机器人领域。
析和处理数据来判断、诊断或监测某种现象或变化。
传感器和检测技术的应用范围和重要性
广泛应用
质量保障 ⚖️
节约成本
传感器和检测技术在工业生
通过传感器和检测技术可以
有效的传感器和检测技术能
产、医疗诊断、环境监测等
提高产品的质量和稳定性,
够减少资源的浪费和能源的
领域有着广泛的应用。
确保生产和运输过程的安全。
消耗,从而实现成本的降低。
传感器和检测技术的分类和原理
1
分类方法
传感器可以根据测量的物理量、工作原理和应用领域进行分类。
2
工作原理
传感器的工作原理包括电阻、电容、电磁感应、光学、声学等。
3
原理解析
了解传感器的原理有助于选择合适的传感器,并了解其性能和工作方式。
温度传感器及其应用
测量温度
恒温控制
食品安全
3
图像识别
光学传感器结合图像处理技术可实现物体识别、人脸识别等应用,广泛应用于离测量
声波传感器可以测量物体和障碍物之间的距离,广泛应用于自动停车和测距仪器。
声音识别
声波传感器可用于声音识别和语音控制系统,提高人机交互的便利性。

传感器与检测技术

传感器与检测技术

简答题1.金属电阻应变片与半导体材料的电阻应变效应有什么不同?性能有什么差别?答:金属电阻的应变效应主要是由于其几何形状的变化而产生的,半导体材料的应变效应则主要取决于材料的电阻率随应变所引起的变化产生的。

金属电阻应变片是基于金属的电阻应变效应原理。

半导体应变片是基于压阻效应。

压阻式的优点:灵敏度高,机械滞后小,横向效应小,精度高,体积小、重量轻、动态频响高,易于集成缺点:温度稳定性差,灵敏度分散度大,较大的应力作用下非线性误差大,机械强度低。

电阻应变式传感器特点:精度高,测量范围广;使用寿命长,性能稳定可靠;结构简单,体积小,重量轻;频率响应较好,既可用于静态测量又可用于动态测量;缺点:应变灵敏系数较小2差动变压器零点残留电压对传感器性能有什么影响答:由于差动变压器二只次级线圈的等效参数不对称,初级线圈的纵向排列的不均匀性,二次级的不均匀、不一致,铁芯B-H特性的非线性等,因此在铁芯处于差动线圈中间位置时其输出电压并不为零,称其为零点残余电压。

+P67的第4小点。

第67页最下面一段。

3.光电效应有哪几种?与之对应的光电效应元件有哪些?答光电效应分为光电子发射、光电导效应和光生伏特效应。

前一种现象发生在物体表面,又称外光电效应。

后两种现象发生在物体内部,称为内光电效应。

光电子发射:现在常用的半导体发光材料基本上都可以属于这一类,常见的元器件有LED (发光二极管)。

光电导效应:光敏电阻。

光伏特效应:光伏板(太阳能电池板)书P1004.何为测量的准确度和精密度,他们与系统误差和随机误差有什么关系?答:准确度是指你得到的测定结果与真实值之间的接近程度。

精密度是指在相同条件下n 次重复测定结果彼此相符合的程度。

准确度,反映测量结果中系统误差的影响程度;即测量的准确度高,是指系统误差较小,这时测量数据的平均值偏离真值较少,但数据分散的情况,即偶然误差的大小不明确。

精密度,反映测量结果中随机误差的影响程度;即测量精密度高,是指偶随机误差比较小,这时测量数据比较集中。

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2020/6/27
3
参考书(二)
李军. 《检测技术及仪表》(第二版). 北京:中 国轻工业出版社,2006
王俊杰. 《检测技术与仪表》 . 武汉理工大学出版 社, 2002
费业泰. 《误差理论与数据处理(第六版)》. 机 械工业出版社 ,2010.
2020/6/27
4
2020/6/27
王俊杰. 《检测技 术与仪表》 . 武汉 理工大学出版社, 2002
仪表与检测
2020/6/27
1
课程综述(一)
专业选修课 学分:4
先修课:
普通物理、电路、概率、模拟电子技术
后续课程:
过程控制
2020/6/27
2
教材(二) “十二五”国家级规划教材
《传感器与检测技术 (第3版)》
主 编:徐科军 副 主 编:马修水,李晓林,
李文涛,李 莲 主 审:王化祥
电子工业出版社 2013
车载电子警察
2020/6/27
33
1.1 自动检测技术概述 离线测量
产品质量检验
2020/6/27
34
1.1 自动检测技术概述 在线测量
2020/பைடு நூலகம்/27
在流水线上,边加工,边检验,可提高产品的 一致性和加工精度。
35
1.1 自动检测技术概述
1.1.1 自动检测技术的重要性 1.1.2 自动检测系统的组成 1.1.3 自动检测技术的发展趋势
5
2020/6/27
费业泰. 《误差理论与数据 处理(第六版)》. 机械工业出版社 , 2010.
6
程德福等编著. 《传感器原理 及应用》,机 械工业出版社, 2008.
侧重传感器原理
2020/6/27
7
唐文彦 主编 ,传感
器(第4版),机械 工业出版社 ,2011
2020/6/27
侧重传感器原 理内容介绍, 简单易懂
15
第5章 电动势式传感器原理与应用
5.1 磁电式传感器 5.2 霍尔传感器 5.3 压电式传感器
2020/6/27
16
第6章 温度检测
6.1 概述 6.2 热电阻式传感器 6.3 热电偶传感器 6.4 非接触式测温
2020/6/27
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第7章 流量检测
7.1 流量的基本概念 7.2 差压式流量计 7.3 电磁流量计 7.4 涡轮流量计 7.5 涡街流量计 7.6 超声流量计 7.7 质量流量计
8
贾伯年,俞朴, 宋爱国 主编,传 感器技术(第3版), 东南大学出版社 ,
2007
2020/6/27
9
施文康,余晓芬
主编.《检测技术 第3版》.机械工 业出版社 .2010
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课程综述(三)
第1章 绪 论 第2章 电阻式传感器原理与应用 第3章 变电抗式传感器原理与应用 第4章 光电式传感器原理与应用 第5章 电动势式传感器原理与应用 第6章 温度检测 第7章 流量检测 第8章 成分检测 第9章 自动检测的共性技术及新发展
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第8章 成分检测(简单了解)
8.1 概述 8.2 热导式气体分析仪 8.3 磁性氧量分析仪 8.4 氧化锆氧量分析仪 8.5 红外气体分析仪 8.6 气相色谱仪
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第9章 自动检测的共性技术及新 发展
9.1 误差修正技术 9.2 MEMS技术与微型传感器 9.3 虚拟仪器 9.4 无线传感器网络 9.5 多传感器数据融合 9.6 软测量技术
2020/6/27
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1.1 自动检测技术概述 1.有关概念
静态测量
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1.1 自动检测技术概述
2020/6/27
对缓慢变化的对象进 行测量亦属于静态测 量
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1.1 自动检测技术概述 动态测量
地震测量 振动波形
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1.1 自动检测技术概述 动态测量
汶川地震波形图
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教学安排和考核方式
➢ 总学时数:90学时 ➢ 课堂教学:72学时 ➢ 实验教学:18学时(6个*3学时) ➢ 考勤: 10% ➢ 实验: 20% ➢ 期末考试: 70%
2020/6/27
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第1章 绪论(检测技术基础)
1.1 自动检测技术概述 1.2 传感器概述 1.3 测量误差与数据处理:难点 1.4 传感器的一般特性:静态、动态 1.5 传感器的标定和校准
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1.1 自动检测技术概述
可以显示波形 的便携式仪表
2020/6/27
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1.1 自动检测技术概述 直接测量
电子卡尺
2020/6/27
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1.1 自动检测技术概述 间接测量
2020/6/27
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1.1 自动检测技术概述 接触式测量
2020/6/27
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1.1 自动检测技术概述 非接触式测量
2020/6/27
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教学目的与任务:
检测技术是实现自动控制的前提条件和必要设备,传感 器是自动检测系统的核心部件,是自动测控系统的重要环节, 一切科学实验和生产过程要获取的信息,都是通过传感器转 换为容易传输与处理的信号。
Important!
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基本要求
1)要求学生掌握传感器的工作原理、基本结构、测量电路 及各种应用; 2)熟悉非电量测量的基本知识及误差处理方法,熟悉工业 过程主要参数的检测方法; 3)了解传感器的发展趋势及在工业生产和科学技术方面的 广泛应用; 4)具有正确选择应用传感器的能力,为毕业设计及以后工 作打下良好的基础。
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第3章 变电抗式传感器原理与应用
3.1 自感式传感器 3.2 差动变压器 3.3 电涡流式传感器 3.4 电容式传感器
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14
第4章 光电式传感器原理与应用
4.1 光电效应和光电器件 4.2 光电码盘 4.3 电荷耦合器件 4.4 光纤传感器 4.5 光栅传感器
2020/6/27
2020/6/27
11
第1章 绪论(检测技术基础)
1.1 自动检测技术概述 1.2 传感器概述 1.3 测量误差与数据处理:难点 1.4 传感器的一般特性:静态、动态 1.5 传感器的标定和校准
2020/6/27
12
第2章 电阻式传感器原理与应用
2.1 应变式传感器 2.2 压阻式传感器
2020/6/27
2020/6/27
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1.1.1 自动检测技术的重要性
测试手段就是仪器仪表。
在工程上所要测量的参数大多数为非电量,促使人们 用电测的方法来研究非电量,即研究用电测的方法测 量非电量的仪器仪表,研究如何能正确和快速地测得 非电量的技术。
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