03数字式传感器信号的检测&04检测信号的采集和预处理
传感器与检测技术总结
传感器与检测技术 第一章 概 述一、 传感器的作用是：传感器是各种信息的感知、采集、转换、传输和处理的功能器件，具有不可替代的重要作用。
二、 传感器的定义：能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。
三、 传感器的组成：被测量---敏感元件---转换元件----基本转换电路----电量输出四、 传感器的分类：按被测量对象分类（内部系统状态的内部信息传感器{位置、速度、力、力矩、温度、导演变化}、外部环境状态的外部信息传感器{接触式[触觉、滑动觉、压觉]、非接触式[视觉、超声测距、激光测距）；按工作机理分类（结构型{电容式、电感式}、物性型{霍尔式、压电式}）；按是否有能量转换分类（能量控制型[有源型]、能量转换型[无源型]）；按输出信号的性质分类（开关型[二值型]{接触型[微动、行程、接触开关]、非接触式[光电、接近开关]}、模拟型{电阻型[电位器、电阻应变片]，电压、电流型[热电偶、光电电池]，电感、电容型[电感、电容式位置传感器]}、数字型{计数型[脉冲或方波信号+计数器]、代码型[回转编码器、磁尺]}）。
五、 传感器的特性主要是指输出与输入之间的关系。
当输入量为常量，或变化极慢时，称为静态特性；输出量对于随时间变化的输入量的响应特性，这一关系称为动态特性，这一特性取决于传感器本身及输入信号的形式。
可以分为接触式环节（以刚性接触形式传递信息）、模拟环节（多数是非刚性传递信息）、数字环节。
动态测量输入信号的形式通常采用正弦周期（在频域内）信号和阶跃信号(在时域内)。
六、 传感器的静态特性：线性度（以一定的拟合直线作基准与校准曲线比较%100max⨯∆=Y L L δ）、迟滞、重复性、灵敏度（K 0=△Y/△X=输出变化量/输入变化量=k 1k 2···k n ）和灵敏度误差（r s =△K 0/K 0×100%、稳定性、静态测量不确定性、其他性能参数：温度稳定性、抗干扰稳定性。
传感器的分类(频率式和数字式)
第5章 频率式和数字式传感器 5.2.2
1. 接触式码盘
图5-3（a）为一个四位接触式码盘。 涂黑部分为导电区， 输出为“1”，空白部分为不导电区，输出为“0”。 所有导电部 分连在一起，接高电位。 图示码盘共有四圈码道，在每圈码道 上都有一个电刷，电刷经电阻接地。 当码盘与被测物转轴一起 转动时，电刷上出现的电位对应一定的数码。若有n条码道， 则角度分辨率为
第5章 频率式和数字式传感器
第5章 频率式和数字式传感器
5.1 振弦式频率传感器 5.2 数字编码器 5.3 感应同步器 5.4 磁栅传感器 5.5 光栅传感器 5.6 容栅传感器 5.7 球同步器(球栅)
第5章 频率式和数字式传感器
5.1 振弦式频率传感器
5.1.1 振弦式频率传感器的结构原理
振弦式传感器是以被拉紧了的细弦作为敏感元件， 其结构
节距为W（标准为2 mm）， 机械位移x
2 x， 其总感应电动势e与两尺的相对位移x关系为
W
e
kU
m
sin(t
)
kU
m
sin(t
2π W
x)
（5-3）
第5章 频率式和数字式传感器 2. 鉴幅型 如果给滑尺的正、余弦绕组以同频、 同相但不等幅的电
压激磁时， 则可根据感应电势的幅值来鉴别位移量，称为鉴 幅型。 正、余弦同时激磁时的总感应电势为
360 Q 2n
（5-2）
第5章 频率式和数字式传感器
图5-3 码盘式转角（a） 接触式8421码盘； （b） 接触式格雷码盘；（c) 光电式角编码器
第5章 频率式和数字式传感器 2. 光电式码盘
光电式码盘亦称脉冲式角度—数字编码器， 其结构示意图 如图5-3（c）所示。 在一个圆盘上按码道开有相等角距的缝 隙， 在码道上分为透明区和不透明区 ， 分别代表“1”和 “0”， 相当于接触式码盘的导电区和不导电区。 在开缝圆盘 两边分别安装光源及光敏元件， 相当于接触式码盘的电源和 电刷。 其测量方法与接触式码盘相似。
传感器与检测技术ppt课件
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。
精选课件ppt
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。
精选课件ppt
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
精选课件ppt
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
精选课件ppt
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）
精选课件ppt
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。
温度传感器优缺点的体现
39 38 37 36 35 34 33 32
P2.0/A8 P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15
21 22 23 24 25 26 27 28
A3 A2 A1
P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INT0 P3.3/INT1
1 2 3
RP1 1
2 3 4 5 6 7 8 9
RESPACK-8
U1
19 XTAL1 18 XTAL2
9 RST
P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7
AT89C51
XTAL1 19 XTAL2 18
RST 9
PSEN ALE EA
29 30 31
P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7
1 key8 2 key9 3key10 4key11 5key12 6key13 7key14 8key15
rx（显示程序）
02 被测物体的温度，利用此原 理构 成的传感器就是电阻温 度
03 传感器，这种传感器主要 用于-200—500℃温度范围 内的
温度测量。纯金属是热电 阻的主要制造材料.
04 热电阻的应用原理
热电偶测温基本原理
将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一 个闭合回路，当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温 差时，两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大 小的电流,这种现象称为热电效应。温度传感器热电偶就 是利用这一效应来工作的。
key6 key7
传感器与检测技术电阻式温度传感器
04电数字式体温计电阻式温度传感器的测试项目描述•数字式体温计是利用电阻式温度传感器将温度转换成数字信号，然后通过显示器(如液晶、数码管、LED矩阵等)以数字形式显示温度，能快速准确地测量人体温度。
与传统的水银体温计相比，具有读数字方便，测量时间短，测量精度高，能记忆并有提示音等优点，尤其是数字体温计不含水银，对人体及周围环境无害特别适合于医院，家庭使用，如图4-1所示。
•通过本项目的学习，主要给•大家介绍电阻式温度传感器•（也称为热电阻传感器）的•工作原理及常见的热电阻传•感器。
一、温度测量的基本概念温度标志着物质内部大量分子无规则运动的剧烈程度。
温度越高，表示物体内部分子热运动越剧烈。
模拟图：在一个密闭的空间里，气体分子在高温时的运动速度比低温时快！二、温标1、温度的数值表示方法称为温标。
它规定了温度的读数的起点（即零点）以及温度的单位。
各类温度计的刻度均由温标确定。
2、国际上规定的温标有：摄氏温标、华氏温标、热力学温标等。
几种温标的对比正常体温为37 C，相当于华氏温度多少度？知识准备•一、热电阻传感器•热电阻传感器可分为金属热电阻和半导体热电阻两大类，前者通常简称为热电阻，后者称为热敏电阻。
下面介绍金属热电阻传感器。
•（一）金属热电阻的工作原理•金属热电阻是利用电阻与温度成一定函数关系的特性，由金属材料制成的感温元件。
当被测温度变化时，导体的电阻随温度变化而变化，通过测量电阻值变化的大小而得出温度变化的情况及数值大小，这就是热电阻测温的基本工作原理。
取一只100W/220V 灯泡，用万用表测量其电阻值，可以发现其冷态阻值只有几十欧姆，而计算得到的额定热态电阻值应为484。
•（二）常用热电阻及特性•常用热电阻材料有铂、铜、铁和镍等，它们的电阻温度系数在(3～6)×10−3/℃范围内，下面分别介绍它们的使用特性。
•1．铂电阻•又称白金，是目前公认的制造热电阻的最好材料。
它的优点是性能稳定，重复性好，测量精度高，其电阻值与温度之间有很近似的线性关系。
传感器与检测技术
第一章 传感器与检测技术基础
第一节 传感器的组成与分类 第二节 传感器的作用与地位 第三节 传感器的数学模型 第四节 传感器的特性与技术指标 第五节 检测技术基础 第六节 测量误差及其处理方法 第七节 练习
第一节 传感器的组成与分类
主要内容 1、 传感器的定义 2、 传感器的组成 3、 传感器的分类
kydydf(x) x dx dx
（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）
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。
稳定性
稳定性有短期稳定性和长期稳定性之分。传感器常用长期 稳定性来表示，长期稳定性指在室温条件下，经过相当长的 时间间隔，如一天、一月或一年，传感器的输出与起始标定 时的输出之间的差异。通常又用其不稳定度来表征稳定程度。
传感器与检测技术
传感器与检测技术
第一章 传感器与检测技术基础 第二章 电阻式传感器 第三章 电感式传感器 第四章 电容式传感器 第五章 磁敏式传感器 第六章 压电式传感器 第七章 光电式传感器 第八章 热电式传感器 第九章 气、湿敏传感器 第十章 智能传感器 第11章 传感器的标定及传感器的正确选用
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)
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
n
就是使
2 i
对k和b的一阶偏导数为零，即
i1
传感器与检测技术 听课笔记
传感器与检测技术听课笔记以下是一份关于“传感器与检测技术”的听课笔记，供您参考：一、课程概述传感器与检测技术是一门涉及传感器原理、特性分析、测量系统和信号处理等方面的学科。
传感器是实现自动检测和自动控制的关键环节，广泛应用于工业、农业、军事、医疗等领域。
本课程将介绍传感器的基本原理、分类、特性分析、测量系统设计以及信号处理等方面的知识。
二、传感器分类1. 按工作原理：电感式、电容式、光电式、热电式等。
2. 按输出信号：模拟输出和数字输出。
3. 按用途：压力、温度、流量、物位、成分等。
三、传感器原理1. 电感式传感器：基于电磁感应原理，通过测量线圈的电感变化来检测物体的位移或质量。
2. 电容式传感器：基于电容器原理，通过测量电容器极板间距的变化来检测物体的位移或压力。
3. 光电式传感器：基于光电效应原理，通过光电器件将光信号转换为电信号，实现非接触测量。
4. 热电式传感器：基于热电效应原理，通过测量热电偶的温差电动势来检测温度。
四、传感器特性分析1. 线性度：描述传感器输出与输入之间的线性关系。
2. 灵敏度：描述传感器输出变化量与输入变化量之间的比值。
3. 迟滞：描述传感器在相同输入下，正向和反向输出之间的差异。
4. 重复性：描述传感器在同一输入下，多次测量的输出一致性。
5. 漂移：描述传感器在使用过程中，输出逐渐偏离初始值的现象。
五、测量系统设计1. 测量系统组成：传感器、信号处理电路、显示仪表和记录装置等。
2. 测量系统设计原则：精度高、稳定性好、可靠性高、成本低等。
3. 测量系统误差分析：随机误差和系统误差。
4. 测量系统校准与标定：确定传感器的线性度、灵敏度、迟滞等特性参数的方法。
六、信号处理技术1. 信号放大与滤波：提高信号的信噪比，抑制噪声和干扰。
2. 信号转换：将模拟信号转换为数字信号，或将一种形式的信号转换为另一种形式。
3. 数字信号处理技术：通过数字计算方法对信号进行滤波、变换和分析等处理，提取有用的信息。
传感器课件ppt
更加精准和灵活的自动化操作。
物联网中的传感器应用
1 2 3
环境监测
物联网中的传感器可以对环境进行实时监测，包 括温度、湿度、气压、光照等参数，为环境控制 提供数据支持。
智能家居
传感器在智能家居中的应用也越来越广泛，如智 能门锁、智能照明、智能空调等，提高生活的便 利性和舒适度。
工业物联网
在工业物联网领域，传感器能够实时监测设备的 运行状态和工作参数，帮助实现预测性维护和优 化生产过程。
。
THANKS
感谢观看
02
传感器技术基础
电阻式传感器
总结词
通过电阻值变化来测量物理量变化的传感器
详细描述
电阻式传感器是通过测量电阻值变化来测量物理量变化的一种传感器。它通常由敏感元件和转换元件组成，敏感 元件能够感知被测物理量，转换元件能够将敏感元件的电阻值转换成电信号输出。常见的电阻式传感器有热电阻 、光敏电阻、湿敏电阻等。
随着微电子技术的发展，传感 器的小型化成为了一个重要的 趋势。小型化的传感器可以更 方便地应用于各种场合，降低 了对空间的要求。
随着人工智能技术的发展，智 能化的传感器也成为了未来的 发展趋势。智能化的传感器可 以具备自我诊断、自我校准、 自我适应等功能，更好地满足 各种应用需求。
随着物联网技术的发展，传感 器的网络化也成为了未来的重 要趋势。网络化的传感器可以 实现远程监控、数据共享等功 利用电容原理来测量物理量变化的传感器
详细描述
电容式传感器是利用电容原理来测量物理量变化的传感器。它通常由两个平行电极和敏感元件组成， 当敏感元件受到被测物理量的影响时，电极之间的电容值会发生变化，从而引起电信号的输出。常见 的电容式传感器有差压电容传感器、压力电容传感器、位移电容传感器等。
数字式传感器与模拟式传感器的区别
数字式传感器与模拟式传感器的区别数字式传感器的性能区别于模拟式汽车衡，主要有以下几点：(1)解决模拟式传感器信号弱的问题模拟式传感器的输出信号最大一般在几十毫伏，最低时只有百万分之几毫伏。
在电缆传输这些弱信号过程中，很容易受到干扰，从而造成系统工作不稳定或计量性能降低。
而数字式传感器的输出信号均在3～4V左右，其抗干扰能力远大于模拟信号的百万倍。
(2)解决射频干扰问题模拟式称重传感器的低电压信号极易受到电子干扰及其它天线电信号的干扰，而数字式称重传感器在设计时已考虑到这些抗干扰能力，它们可以在高干扰区域，并保证计量性能。
(3)解决防潮、防腐问题数字式传感器采用100%不锈钢焊接壳体。
密封、防水、防潮湿、防腐蚀，适用于各种恶劣工作环境，计量性能不受任何影响，防护等级达到IP68。
(4)解决防雷击问题数字式传感器具有防雷击和大电流放电能力，在室外安装使用时，这一点尤其重要。
METTLER-TOLEDO数字式汽车衡系统通过美国权威机构Lightning Technologies，INC的雷击测试。
(5)解决偏载/温度影响问题数字式称重传感器能自动补偿和调整因偏载和温度变化而产生影响。
(6)解决时间效应—蠕变问题当负荷时间加在-称重传感器上时，其输出常有较大变化，数字式称重传感器通过内部微处理器里的软件，自动补偿了蠕变。
(7)数字式汽车衡称重精度、稳定性和可靠性更高，减少模拟式汽车衡经常引起的误差由于经校正后的称重数据是以数字形式存储在每个传感器内部的，因此就减少了模拟信号引起的积累误差。
这些误差通常都是由于模拟信号在传输过程中由接头、接线排(端子)、电位器、开关及长电缆等因素造成的。
数字式称重传感器的补偿/修正参数存储在传感器内部的永久性存储器中，因此，省掉了开关/电位器等元器件。
(8)具有自诊断功能数字式传感器具有自诊断功能。
它不断对内部工作状况进行检测，当检测到出现故障时，会发出错误代码，这就大大降低了漏检故障的可能性，这也是模拟式称重传感器无法做到的。
《传感器技术说课》课件
• 传感器技术概述 • 传感器的工作原理 • 传感器的设计与制造 • 传感器技术的发展趋势 • 传感器技术的应用案例 • 总结与展望
01
传感器技术概述
传感器技术的定义
总结词
传感器技术是一种将物理量、化学量、生物量等非电信号转 换为电信号，从而实现对各种信息的检测、处理、传输和控 制的技术。
不同类型的传感器采用不同的转换原理，如电阻式、电容式 、电感式、光电式等，这些原理通过将感知到的信息转换为 电阻、电容、电感或光信号，最终转换为电信号进行输出。
传感器的输出信号
传感器的输出信号是指传感器将 感知到的信息转换为电信号后输
出的结果。
传感器的输出信号可以是模拟信 号或数字信号，根据不同的应用 需求选择不同类型的传感器和输
传感器技术在物联网中的应用
随着物联网技术的发展，传感器技术的应用越来越广泛， 成为物联网感知层的重要部分。
传感器技术在物联网中主要用于数据采集、监测和控制， 为智能家居、智能交通等领域提供技术支持。
05
传感器技术的应用案例
传感器在环境监测中的应用
空气质量监测
传感器可以检测空气中的污染物 ，如PM2.5、CO2等，为环境保
详细描述
传感器技术是一种应用广泛的现代检测技术，它能够将各种 非电信号（如温度、压力、湿度、气体浓度等）转换为电信 号，从而实现对各种物理量、化学量、生物量等的检测、处 理、传输和控制。
传感按工作原理可分为电阻式、电容式、电感式、光电 式等；按输出信号可分为模拟式和数字式；按用途可分为温度传感器、压力传感器、气体传感器等。
02
传感器的工作原理
传感器的工作基础
01
传感器是一种检测装置，能够感 知和响应被测量的变化，并将感 知到的信息转换为可用的输出信 号。