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传感器与检测技术ppt课件
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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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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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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）
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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164页PPT
绝缘材料 定极板 动极板
被测非电量： 外界压力 敏感元件： 弹性体 有用非电量：极板间距变化 传感元件： 电容传感器
有用电量： 电容量C
10.04.2020
沈理工测控教研室
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能量角度
自源型 带激励源型 外源型
能量转换型 有源型
能量控制型 无源型
（1）自源型
特点：不需要外能源， 输出电量较弱。
输入 转换元件 输出
沈理工测控教研室
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例1-1 举例说明物性型传感器和结构型传感器的区别。
（1）压敏传感器——物性型传感器 压阻效应
压力大小 电阻率的变化
材料性质
压力 P 半导体材料
物性型传感器主要由构成传感器的物质的性质决定。特性 性能来自成本 应用结构型传感器
结构参数决定 稳定 较高 广泛
物性型传感器
物质性质决定 将迅速提高 将大大降低
把特定的被测量信息按一定规律转换成 某种可用信号输出的器件或装置。
四层含义：
（1）传感器是一种测量器件或装置
发电机是不是传感器？ 测速发电机、发电机测速传感器
（2）“特定的被测量信息”：非电
量
电量
物理量 化学量 生物量
10.04.2020
沈理工测控教研室
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传感器与检测技术概念 ----0.1传感器的组成与分类
按构成原理： 结构型、物性型传感器
按构成传感器的功能材料：半导体传感器等
10.04.2020
集成传感器、智能传感器 按高新技术：
仿生传感器、机器人传感器
沈理工测控教研室
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传感器与检测技术概念 ----0.1传感器的组成与分类
按构成原理：
物性型传感器是利用物质定律构成的,如虎克定律、欧姆定律等。 物质定律是表示物质某种客观性质的法则。这种法则，大多数是 以物质本身的常数形式给出。这些常数的大小，决定了传感器的 主要性能。因此，物性型传感器的性能随材料的不同而异。如， 光电管，它利用了物质法则中的外光电效应。显然，其特性与涂 覆在电极上的材料有着密切的关系。又如，所有半导体传感器， 以及所有利用各种环境变化而引起的金属、半导体、陶瓷、合金
传感器与检测技术-ppt课件第四章[1]
![传感器与检测技术-ppt课件第四章[1]](https://360docs-1393072327.cos.ap-beijing.myqcloud.com/7bf4a34dfe00bed5b9f3f90f76c66137ee064fd7.webp)
为了提高灵敏度，减小误差，常采用差动形式， 其电路如图所示。Cx1和Cx2表示差动式电容传感器 的两个电容。
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4.2电容式传感器的测量电路
1.电桥电路--电桥测量电路框图
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4.2电容式传感器的测量电路
2.二极管双T形交流电桥
二极管双T形交流电桥电路原理如图4-12所示。图中，C1 、C2为差动电容式传感器的电容，RL为负载电阻，VD1、 VD2为理想二极管，R1、R2为固定电阻；e为高频电源， 它提供幅值为Ue的对称方波。
极时，检测板与大地间的电容量C非常小，它
与电感L构成高品质因数（Q）的LC振荡电路，
Q=1（ωCR）。当被检测物体为地电位的导
电体（如与大地有很大分布电容的人体、液体
等）时，检测极板对地电容C增大，LC振荡电 路的Q值将下降，导致振荡器停振。
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工作过程（2）
当不接地、绝缘被测物体接近检测极板时，由 于检测极板上施加有高频电压，在它附近产生 交变电场，被检测物体就会受到静电感应，而 产生极化现象，正负电荷分离，使检测极板的
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4.2电容式传感器的测量电路
4.调频电路: 把电容式传感器作为振荡器谐振电路
的一部分，其部分电路如图所示。当被测量引起电容 量变化时，振荡器的振荡频率就会发生变化，然后通 过鉴频器把频率的变化转换为幅值的变化，再经过放 大后就可以通过仪表显示出来。
调频电路具有较高的灵敏度，可测至0.01μm级位移变化量。易于用数字仪器测量， 并能与计算机通讯，抗干扰能力强。
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4.2电容式传感器的测量电路
5.谐振电路: 振荡器提供稳定的高频信号通过L1、C1回
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4.2电容式传感器的测量电路
1.电桥电路--电桥测量电路框图
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4.2电容式传感器的测量电路
2.二极管双T形交流电桥
二极管双T形交流电桥电路原理如图4-12所示。图中，C1 、C2为差动电容式传感器的电容，RL为负载电阻，VD1、 VD2为理想二极管，R1、R2为固定电阻；e为高频电源， 它提供幅值为Ue的对称方波。
极时，检测板与大地间的电容量C非常小，它
与电感L构成高品质因数（Q）的LC振荡电路，
Q=1（ωCR）。当被检测物体为地电位的导
电体（如与大地有很大分布电容的人体、液体
等）时，检测极板对地电容C增大，LC振荡电 路的Q值将下降，导致振荡器停振。
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工作过程（2）
当不接地、绝缘被测物体接近检测极板时，由 于检测极板上施加有高频电压，在它附近产生 交变电场，被检测物体就会受到静电感应，而 产生极化现象，正负电荷分离，使检测极板的
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4.2电容式传感器的测量电路
4.调频电路: 把电容式传感器作为振荡器谐振电路
的一部分，其部分电路如图所示。当被测量引起电容 量变化时，振荡器的振荡频率就会发生变化，然后通 过鉴频器把频率的变化转换为幅值的变化，再经过放 大后就可以通过仪表显示出来。
调频电路具有较高的灵敏度，可测至0.01μm级位移变化量。易于用数字仪器测量， 并能与计算机通讯，抗干扰能力强。
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4.2电容式传感器的测量电路
5.谐振电路: 振荡器提供稳定的高频信号通过L1、C1回
传感器与检测技术第1章 传感与检测技术基础PPT课件
1.2.1检测系统的组成
1.检测的概念 检测就是人们借助于仪器、设备，利用各
种物理效应，采用一定的方法，将被测量 的有关信息通过检查与测量获取定性或定 量信息的过程。这些仪器和设备的核心部 件就是传感器。检测包含检查与测量两个 方面，检查往往是获取定性信息，而测量 则是获取定量信息。
检测技术是以研究检测系统中的信息提取、 信息转换以及信息处理的理论与技术为主
如果传感器的输入量从零值开始缓慢地增
（5）迟滞
在传感器内部，由于某些元器件具有储能 效应，例如：弹性形变、磁滞现象、极化 效应等，使得被测量逐渐增加和逐渐减少 时，测量得到的上升曲线和下降曲线出现 不重合的现象，使传感器特性曲线形成环 状迟，滞误这差种γH现以正象、称反为向输迟出滞量，
的最大偏差与满量程输出之比的 百分数表示，即
种传感器产品的全称由“主题词 + 四级修 饰语”构成。 主题词 —— 传感器； 一级修饰语 —— 被测量，包括修饰被测量 的定语； 二级修饰语 —— 转换原理，一般可后缀以 “式”字；
2. 传感器的代号
国家标准 GB /T7666 —2005 规定，一种传 感器的代号应包括以下四部分：
主称——传感器，代号C；
1.2检测技术基础知识
当今传感器检测技术早已无处不在，如商 场、银行的自动门，酒店自动升降电梯， 洗手间的自动水龙头等都应用了传感器检 测与控制技术。 如何有效地利用传感器实 现各种参数的自动检查和精确测量，则是 整个自动控制系统的基础。为了更好地掌 握传感器检测技术的相关知识，需要对检 测技术的基本概念、基本测量方法、检测 系统的组成、测量误差及数据处理等方面 的理论及工程应用进行学习和研究，只有
传感器的量程可用测量范围的大小来表示， 即量程就是传感器测量上限值与测量下限 值的代数差。
传感器技术 传感器与检测技术 PPT课件
学习本课程之前，要求先修《大学物理》、《电路理论》、《模拟电 子技术》、《数字电子技术》、《电气测量技术》，本课程也是《过 程控制系统及仪表》的先修课程。
本课程的性质及适应对象
本课程为电子信息工程专业选修课程。
本科教学计划安排
章次
内容
1 绪论
2 电阻式传感器原理与应用
3 变阻抗式传感器原理与应用
4 光电式传感器原理与应用
基础知识
定义、分类 发展趋势 选用原则 一般特性
检测电路 现代检测系统
传感器原理 检测技术
参考网站
[1]传感器课程 [2]仪表技术与传感器 [3]传感器世界 [4]中国传感器 [5]传感器技术 [6]21IC中国电子网 [7]传感技术学报网
[8]传感器资讯网
参考文献
1．王化祥,张淑英.传感器原理及应用（第3版）[M].天津:天津 大学出版社, 2007
2．杨万海.多传感器数据融合及其应用[M].西安:西安电子科技 大学出版社,2004
思考题与习题
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
思考题与习题
第8章 成分检测
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感器概述 1.3 测量误差与数据处理 1.4 传感器的一般特性 1.5 传感器的标定和校准
思考题与习题
第2章电阻式传感器原理与应用
2.1 应变式传感器 2.2 电阻式传感器
思考题与习题
第3章 变阻抗式传感器原理与应用
本课程的性质及适应对象
本课程为电子信息工程专业选修课程。
本科教学计划安排
章次
内容
1 绪论
2 电阻式传感器原理与应用
3 变阻抗式传感器原理与应用
4 光电式传感器原理与应用
基础知识
定义、分类 发展趋势 选用原则 一般特性
检测电路 现代检测系统
传感器原理 检测技术
参考网站
[1]传感器课程 [2]仪表技术与传感器 [3]传感器世界 [4]中国传感器 [5]传感器技术 [6]21IC中国电子网 [7]传感技术学报网
[8]传感器资讯网
参考文献
1．王化祥,张淑英.传感器原理及应用（第3版）[M].天津:天津 大学出版社, 2007
2．杨万海.多传感器数据融合及其应用[M].西安:西安电子科技 大学出版社,2004
思考题与习题
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
思考题与习题
第8章 成分检测
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感器概述 1.3 测量误差与数据处理 1.4 传感器的一般特性 1.5 传感器的标定和校准
思考题与习题
第2章电阻式传感器原理与应用
2.1 应变式传感器 2.2 电阻式传感器
思考题与习题
第3章 变阻抗式传感器原理与应用
传感器与检测技术电感式传感器ppt课件
L L 01 0 02 03......
Hale Waihona Puke 忽略高次项：L 1
L 0
0
L L
K
0
0
衔铁上移 ,0
L 2L 2L 02 0 0 A 2N 0 2 A 02N L 00
当 1 时， 0
L2
L0
0 0 20 3.
.
.
.
.
.
忽略高次项： L2
L0
0
4.1.3 差动式自感传感器 在实际使用中，常采用两个相同的传 感线圈共用一个衔铁，构成差动式自感传 感器，两个线圈的电气参数和几何尺寸要 求完全相同。这种结构除了可以改善线性、 提高灵敏度外，对温度变化、电源频率变 化等的影响也可以进行补偿，从而减少了 外界影响造成的误差。
或 U 0U A BU AU BU 2 AC Z Z 1 1 Z Z 2 2
初始位置 Z1Z2Z, U AB0
衔铁下移 Z2ZZ,Z1ZZ
U 0 U 2 AZ Z C 1 2 Z Z 2 1 U 2 AC Z Z U 2 AR C jjL L
衔铁上移 Z 1 Z ZZ 2 Z Z
式传感器线圈的阻抗Z、电感L和品质因数Q变化，
测量Z、L或Q就可求出被测量参数的变化。
4.3.3 电涡流传感器的种类 电涡流在金属导体内的渗透深度为:
h 5030
r f
说明电涡流在金属导体内的渗透深度与传感器 线圈的激励信号频率有关。故电涡流式传感器 可分为高频反射式和低频透射式两类。目前高 频反射式电涡流传感器应用较广泛。
I
U 1
L
I1
L1
根据克希霍夫定律，可列出下面的方程：
.
.
.
传感器与检测技术幻灯片PPT
〔3〕集成化
〔4〕采用“驱动电缆〞(双层屏蔽等位传输)技 术
〔5〕采用运算放大器法；
S&M Ch4
4.4 电容传感器的设计要点
4．防止和减小外界干扰
屏蔽和接地。
增加原始电容值以降低容抗。
导线和导线要离得远，以减小导线间分布电 容的静电感应。导线要尽可能短，最好成 直角排列，必须平行排列时可采用同轴屏 蔽线。
C 2 l
ln(r2 / r1)
l—外圆筒与内圆柱覆盖部分的长度； r2、r1 —圆筒内半径和内圆柱外半径。
当两圆筒相对移动Δl时，电容变化量ΔC为
2 l2 (l l) 2 l l
C ln r 2/r 1 ()ln r 2/r 1 () ln r 2/r 1 () C 0l
S&M Ch4
尽可能一点接地，防止多点按地。地线要用 粗的良导体或宽印刷线。
尽量采用差动式电容传感电路，可减小非线
性误差，提高传感器灵敏度，减小寄生电
容的影响和干扰。
S&M Ch4
4.5 电容式传感器的转换电路
1. 电桥电路
图4-13 电容式传感器构成交流电桥的一些形式
S&M Ch4
4.5 电容式传感器的转换电路
u0 11(jjC Cx)uC Cx u
C
Cx
∑ -A
～u
uo
代入 Cx (S)/
u0
uC S
运算放大器式 电路原理图
S&M Ch4
4.6 电容式传感器的应用举例
❖压力测量：差压传感器、变面积传感器、 荷重传感器
❖水分检测：粮食、油 ❖液位测量 ❖加速度测量
S&M Ch4
4.6 电容式传感器的应用举例
传感器与检测技术完整版本共227页PPT
术完整版本
56、死去何所道，托体同山阿。 57、春秋多佳日，登高赋新诗。 58、种豆南山下，草盛豆苗稀。晨兴 理荒秽 ，带月 荷锄归 。道狭 草木长 ，夕露 沾我衣 。衣沾 不足惜 ，但使 愿无违 。 59、相见无杂言，但道桑麻长。 60、迢迢新秋夕，亭亭月将圆。
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
Thank you
56、死去何所道，托体同山阿。 57、春秋多佳日，登高赋新诗。 58、种豆南山下，草盛豆苗稀。晨兴 理荒秽 ，带月 荷锄归 。道狭 草木长 ，夕露 沾我衣 。衣沾 不足惜 ，但使 愿无违 。 59、相见无杂言，但道桑麻长。 60、迢迢新秋夕，亭亭月将圆。
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
Thank you
《传感器检测技术》PPT课件
响
应特性：
➢ 除理想状态，多数传感器的输入信号是随时间变化的，输 出信号一定不会与输入信号有相同的时间函数，这种输入输 出之间的差异就是动态误差；
➢ 传感器输出对时间变化的输入量的响应既反映了传感器的 动态特性。
➢一般用传感器对于标准动态输入信号的响应来衡量传感器 的动态特性。标准动信号为正弦信号、阶跃信号和单位脉冲 信号。
环境影响量指由外界坏境变化而引起的示值变化量。由两个因素构成，一个 是零漂、二是灵敏度漂移。表示环境影响量时，必须同时写出示值偏差及 造成这一偏差的影响因素。
例： 0.1A/U ( 表5% 示电)源电压变化5%时，将引起示值变化0.1uA.
例：某数字式液位计的使用说明书上注明该产品为数 字面板表，它的量程为0-10m（从面板表上可以看到， 事实上只能显示9.99m,属于3位表），非线性训差为 1.5%，使用环境温度为0-30度，温漂为0.001m/度， 请确定该产品是否能满足满度相对误差不大于2.0%的 要求。
在下图中，弹簧管将压力转换为角位 移α
2021/6/10
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弹簧管放大图
当被测压力p增大时，弹簧管撑直，通过齿 条带动齿轮转动，从而带动电位器的电刷产生 角位移。
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其他各种弹性敏感元件
在上图中的各种弹性元件也能将压力转 换为角位移或直线位移。
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压力传感器的外形及内部结构
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测量转换电路的作用是将传感元件输出的电参 量转换成易于处理的电压、电流或频率量。
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在左图中，当 电位器的两端加上 电源后，电位器就 组成分压比电路， 它的输出量是与压 力成一定关系的电 压Uo 。