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传感器与检测技术(第3版) PPT课件

传感器与检测技术
4.1 光栅数字式传感器
（3）反射式光路。
1—主光栅；2—指示光栅；3—场镜；4—反光镜 5—聚焦透；6—光源；7—物镜；8—光电元件传感器与检测技术
4.1 光栅数字式传感器
（4）镜像式光路。
1—光源；2—半透半反射镜；3—聚光镜；4—主光栅；
5—物镜；6—反射镜；7—光电元件
式中， U 0 为输出信号的直流分量；
U m 为交流信号的幅值；
x 为光栅的相互位移量。
传感器与检测技术
4.1 光栅数字式传感器
3．光栅传感器的辨向处理
1, 2—光电元件；3—莫尔条纹；4—指示光栅
传感器与检测技术
4.1 光栅数字式传感器
4．光栅传感器的细分原理（1）倍频细分法。
传感器与检测技术
传感器与检测技术
4.1 光栅数字式传感器
1．长光栅副
传感器与检测技术
4.1 光栅数字式传感器
如果改变角，两条莫尔条纹间的距离B也随之变化。
W W W 2 2 B sin 2 2
传感器与检测技术
4.1 光栅数字式传感器
莫尔条纹的方向与光栅的移动方向只相差 /2，即近似于与栅线方向垂直，故此莫尔条纹又称横向莫尔条纹。从式（4-1）可以明显地看出莫尔条纹有如下重要特性：（1）平均效应。
传感器与检测技术
4.2 磁栅数字式传感器
4.2.2 磁头的结构和种类 1．动态磁头
1—磁头；2—磁栅；3—输出波形
传感器与检测技术
4.2 磁栅数字式传感器
2．静态磁头
2x U U m sin sin t W
1—磁头；2—磁栅；3—输出波形
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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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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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。

传感器与检测技术第一章(共41张PPT)

1.2 检测系统的组成
信号调理模块实物图
单通道信号调理电路
1.2 检测系统的组成
3. 数据采集基于ARM9核的嵌入式控制器
转换速度单位次/秒；检测是指在生产、科研、试验及服务等各个领域，为及时获得被测、被控对象的有关信息而实时或非实时地对一些参量进行定性检查和定量测
量信。噪比高，抗干扰性数能要据好。采集是对信号调理后的连续模拟信号离散化并转换成与模拟信号电压幅度相对应的数值信息，状态量颜色、透明度、磨损量、裂纹、缺陷、泄漏、表面质量等。
检测仪表和检测系统的输出信号通常有4～20 mA的电流模拟信号和脉宽调制PWM信号及串行数字通信信号等多种形式，需根据系统的具体要
求确定。
基于ARM9核的嵌入式控制器
1 传感器与检测技术的地位与作用
检测是指在生产、科研、试验及服务等各个领域，为及时获得被测、被控对象的有关信息而实时或非实时地对一些参量进行定性检查和定量测
应用领域主要有： ➢石化行业的自动化控制。如右图，有液位、温度、压力等检测。
1.1 传感器与检测技术的地位与作用
➢城市生活污水处理
主要有流量检测、液位检测和成分量检测。
1.1 传感器与检测技术的地位与作用
➢新型武器和装备的研制与测试
定位与导航，图为中国研制的DF-21和雷达。
1.1 传感器与检测技术的地位与作用
7.输入设备输入设备用于输入设置参数，下达有关命
令等。最常用的输入设备是各种键盘、拨码盘、条码阅读器等。通过网络或各种通信总线利用其他计算机或数字化智能终端，实现远程信息和数据输入的方式将会得到更多的应用。
1.2 检测系统的组成
键盘
触摸屏
1.2 检测系统的组成

传感器与测试技术PPT课件

电感式传感器是基于电磁感应原理，它是把被测量转化为电感量的一种装置。常用来测量位移、压力、流量、振动等物理参数。
分类:
电感式传感器
自感型
可变磁阻型
互感型
涡流式
第1页/共59页
6.1 自感式电感传感器
1、工作原理——可变磁阻式
原理:电磁感应
L W 20A 2
第2页/共59页
自感L与气隙δ
成反比，而与气隙导磁截面积A成正比。
在将被测信号调制，并将它和噪声分离，放大等处理后，还要从已经调制的信号中提取反映被测量值的测量信号，这一过程称为解调。
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1)目的：解决微弱缓变信号的放大以及信号的传输问题，提高被测信号抗干扰能力。
常用的调制方法 ——载波信号为高频正弦信号（幅值、频率、相位）, 即调幅、调频和调相； ——载波信号为脉冲信号（宽度等），即脉冲调宽。
uo
u 2
L L0
输出电压的大小和极性反映了被测量的性质（如位移的大小及方向）。
第17页/共59页
交流电桥的调制与解调被测量经传感器变换输出的电信号多为低频缓变
的微弱信号，还往往有各种噪声信号。为了将测量信号从含有噪声的信号中分离出来，
往往给被测信号赋予一定特征——调制的主要功用。
调制就是用被测信号（称为调制信号）去控制载波信号，让后者的某一特征参数按前者变化。
第25页/共59页
幅值调制装置实质上是一个乘法器，在实际应用中经常采用交流电桥作调制装置，以高频振荡电源供给电桥作为载波信号，则电桥的输出为调幅波。
被测信号的频率为 0～10Hz
载波的频率为f0 >100 Hz； f0 ＝3000 Hz
放大器的通频带应为2990～3010 Hz

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传感器与检测技术
第一篇基础知识引论
1 绪论
1.1 检测仪表控制系统 1.2 基本概念 1.3 检测仪表技术发展趋势
检测技术
检测≠测量检测技术是实验科学的一部分，主要研究各
种物理量的测量原理和测量信号分析处理方法。
智能楼宇控制
图示为某公司楼宇自动化系统。该系统分为：安全监测、照明控制、空调控制、水/废水管理等。
滞环效应分析
同一输入，对应多个输出值，出现误差。
1.2.6 滞环、死区和回差
死区： – 死区效应，例如传动机构的摩擦和间隙。 – 实际上升曲线和实际下降曲线不重合。 – 仪表输入小到一定范围后不足以引起输出的任何变化。
死区效应分析
1.2.6 滞环、死区和回差
综合效应： – 既有储能效应，也具有死区效应。 – 各种情况下，实际上升曲线和实际下降曲线间的差值称为回差或变差。
误差函数的有关符号：
– 1）y f x
：误差x发生的概率密度
– 2）p x f x dx ：误差为x的概率，称为概率元
– 3）p a x b b f x dx ：误差在a与b之间的概率 a
– 4）p x f x dx 1 ：检测值存在或检测误差存在的概率为1
(a) 线性传感器
(b) 非线性传感器
作图法求灵敏度过程
y
Δy
切点
传感器特性曲线
x1
0
K y
Δx
x
xmax x
两者关系
灵敏度高的仪表一定分辨率高（充分条件）分辨率高的仪表不一定灵敏度高（非必要条件）
原因：分辨率高的仪表，如量程也很小，则灵敏度也不高。
灵敏度具有可传递性，首尾串联的多仪表系统总灵敏度是各仪表灵敏度的乘积。

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第二节差动变压器式传感器
电源中用到的“单相变压器”有一个一次线圈（又称为初级线圈），有若干个二次线圈（又称次级线圈）。当一次线圈加全上波交整流流激电磁路电中压，两Ui后个，二将次在线二圈次串线联圈，中总产电生压感等应于电两压个U二O。次在线圈的电压之和。
＋
请将单相变压器二次线圈N21、 N22的有关端点按全波整流电路的要求正确地连接起来。
（参考中原量仪股份有限公司资料）
滑道
轴承滚子外形
分选仓位
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电感式滚柱直径分选装置（机械结构放大）
汽缸
直径测微装置
控制键盘
长度测微装置
滑道
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三、电感式不圆度计原理
该圆度计采用旁向式电感测微头
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电感式不圆度测试系统
旁向式电感测微头
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如果在输出电压送到指示仪前，经过一个能判别相位的检波电路，则不但可以反映位移的大小（的幅值），还可以反映位移的方向（的相位）。这种检波电路称为相敏检波电路。
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图3-7 相敏检波输出特性曲线
a）非相敏检波 b）相敏检波
2020/11/29 1—理想特性曲线 2—实际特性曲线
上节回顾:
1.电容传感器
本节主要内容:
1.电感传感器
2020/11/29
1
第4章电感式传感器
本章学习自感式传感器和差动变压器的结构、工作原理、测量电路以及他们的应用，掌握一次仪表的相关知识。
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2
第一节自感式传感器
先看一个实验：

传感器与检测技术ppt课件第一章

2024/2/29
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1.2检测技术理论基础
1.2.2 测量方法
1) 直接测量、间接测量和组合测量 (又称联立测量)。经过求解联立方程组，才能得到被测物理量的最后
结果，则称这样的测量为组合测量。
2) 偏差式测量、零位式测量与微差式测量
3) 等精度测量与非等精度测量
4) 静态测量与动态测量
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1.1.3 传感器基本特性
当传感器的输入信号是常量，不随时间变化时，其输入输出关系特性称为静态特性。
传感器的基本特性是指系统的输入与输出关系特性，即传感器系统的输出信号y(t)和输入信号（被测量）x(t)之间的关系，传感器系统示意图如下图所示。
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1.1.3 传感器基本特性
2．传感器的分类
（1）按照其工作原理，传感器可分为电参数式(如电阻式、电感式和电容式)传感器、压电式传感器、光电式传感器及热电式传感器等。
（2）按照其被测量对象，传感器可分为力、位移、速度、加速度传感器等。常见的被测物理量有机械量、声、磁、温度和光等。
（3）按照其结构，传感器可分为结构型、物性型和复合型传感器。物性型传感器是依靠敏感元件材料本身物理性质的变化来实现信号变换，如：水银温度计。结构型传感器是依靠传感器结构参数的变化实现信号变换，如：电容式传感器。
敏感元件输出的物理量转换成适于传输或测量电信号的元件。
测量电路(measuring circuit)：将转换
元件输出的电信号进行进一步转换和处理的部分，如放大、滤波、线性化、补偿等，以获得更好的品质特性，便于后续电路实现显示、记录、处理及控制等功能。

传感器与检测技术-ppt

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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
+
_
·
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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