传感器与检测技术.ppt

传感器与检测技术
课程安排：
学习领域一：十个子课题
课题一传感器原理及检测技术的基础知识4学时
课题二电工仪表与电路参数的测量4学时
课题三电阻式传感器4学时
课题四电感式传感器4学时
课题五电容式传感器4学时
课题六热电偶传感器4学时
课题七压电式传感器4学时
课题八光电式传感器4学时
课题九霍尔传感器4学时
课题十新型传感器4学时课程安排：
学习领域二：五个子项目
项目一机器人常用传感器4学时
项目二传感器在自动控制领域中的应用4学时
项目三传感器智能楼宇中的应用4学时
项目四传感器在现代汽车中的应用4学时
项目五声控灯的制作4学时
案例1电子称案例2：机器人1.理解检测技术的含义
2.认识传感器的组成
3.掌握测量方法（一）概述2.传感器的组成3.传感器的分类电阻式、电感式、电容式等。3)输出信号的形式:模拟式传感器和数字式传感器4)按能量转换的原理关系分为:5）按照测量方式分为：5.传感器的命名
由主题词加四级修饰语构成。
主题词——传感器；
第一级修饰语——被测量，包括修饰被测量的定语；
第二级修饰语——转换原理，一般可后续以“式”字；
第三级修饰语——特征描述，指必须强调的传感器结构、性能、材料特征、敏感元件及其它必要的性能特征，一般可后续以“型”字；
第四级修饰语——主要技术指标（量程、精确度、灵敏度等）。6.传感器的代号
依次为主称（传感器）被测量—转换原理—序号
主称——传感器，代号C；
被测量——用一个或两个汉语拼音的第一个大写字母标记。见附录表2；
转换原理——用一个或两个汉语拼音的第一个大写字母标记。见附录表3；
序号——用一个阿拉伯数字标记，厂家自定，用来表征产品设计特性、性能参数、产品系列等。例：应变式位移传感器：CWY-YB-20；光纤压力传感器：CY-GQ-2。（二）传感器的主要特性参数
1.灵敏度
灵敏度是指传感器或检测系统在稳态下输出量变化和引起此变化的输入量变化的比值。它是输入与输出特性曲线的斜率，
如右图所示，可表示为：
一般希望灵敏度s在整个
测量范围内保持为常数。
这样，可得均匀刻度标尺，
使读数方便，也便于分析和
处理测量结果。
2.分辨率
分辨率是指检测仪表能够精确检测出被测量最小变化值的能力。输入量从某个任意值缓慢增加，直到可以测量到输出的变化为止，此时的输入量就是分辨率。它可以用绝对值，也可以用量程的百分数来表示。它说明了检测仪表响应与分辨输入量微小变化的能力。灵敏度愈高，分辨率愈好。一般模拟式仪表的分辨率规定为最小刻度分格值的一半。数字式仪表的分辨率是最后一位的一个字。3.线性度与非线性误差
线性度是用实测的检测系统输入­—输出特性曲线与拟合直线之间最大偏差与满量程输出的百分比来表示的，如下图所示。
线性度可用非线性
误差来表示，计算式为：4.迟滞
迟滞特性表明检测系统在正向和反向行程期间，输入—输出特性曲线不一致的程度。也就是说，对同样大小的输入量，检测系统在正、反行程中，往往对应两个大小不同的输出量，如右下图所示。通过实验，找出输出量的
这种最大差值，并以满量程
输出YFS的百分数表示，
如下式：5.重复性
重复性是指传感器在检测同一物理量时每次测量的不一致程度，也叫稳定性。重复性的高低与许多随机因素有关，也与产生迟滞的原因相似，它可用实验的方法来测定。1.用物理现象、化学反应和生物效应设计制作各种用途的传感器，这是传感器技术的重要基础工作。
例如，利用某些材料的化学反应制成的能识别气体的“电子鼻”；利用超导技术研制成功的高温超导磁传感器等。
2.传感器向高精度、一体化、小型化的方向发展。
工业自动化程度越高，对机械制造精度和装配精度要求就越高，相应地测量程度要求也就越高。因此，当今在传感器制造上很重视发展微机械加工技术。3.发展多功能化、智能型传感器
所谓多功能化就是一个传感器具有多种功能，可以测量多个被测参数。例如：多为力传感器可以同时测量3个线速度、3个离心加速度和3个角速度。
智能型传感器是一种带有微处理器并兼有检测和信息处理功能的传感器。智能型传感器被称为第四代传感器，使传感器具备感觉、辨别、判断、自诊断等功能，是传感器发展的主要方向。二检测技术基础
（一）检测技术的概念与作用
检测技术是人们为了对被测对象所包含的信息进行定性的了解和定量的掌握所采取的一系列技术措施。
检测技术也是自动化系统中不可缺少的组成部分。检测技术的完善和发展推动着现代科学技术的进步。检测技术几乎渗透到人类的一切活动领域，发挥着愈来愈大的作用。（二）检测系统的基本组成
一个完整的检测系统或检测装置通常是由传感器、测量电路和显示记录装置等几部分组成，分别完成信息获取、转换、显示和处理等功能。当然其中还包括电源和传输通道等不可缺少的部分。检测系统的组成框图如下：1.传感器
传感器是把被测量