第一章
1-4 什么是随机误差？随机误差产生的原因是什么？如何减小随机误差对测量结果的影响？
答：在同一测量条件下，多次测量被测量时，其绝对值和符号以不可预定的方式变化着的误差成为随机误差。
随机误差由很多不便掌握或暂时未能掌握的微笑因素，如外界环境的变化以及测量人员本身的生理变化等，对测量值的综合影响所造成的。
当测量次数足够多时，随机误差就总体而言，服从一定的统计规律，通过对测量数据的统计处理，可减小其影响。
1-8 标准差有几种表示形式？如何计算？分别说明它们的含义?
标准差有三种表示形式：理论标准差σ、标准差的估计值s σ、算术平均值的标准差x σ。
()
n
L x
n
i i
n ∑=∞
→-=1
2
lim
σ；()
1
1
2
--=
∑=n x x
n
i i
s
σ；n
s
x σσ=
理论标准差刻画的是总体的分散程度；标准差的估计值是评定单次测量值不可靠性的指标，它是用算术平均值代替真值表征测量值分散性的量；算术平均值的标准差是用来评定算术平均值的可靠性的。
1-11 对光速进行测量，得到如下四组测量结果：
()s m /100.012.98c 8
1?±=;()s m /100.012.985c 8
2?±=;
()s m /100.0022.9999c 8
3?±=;()s m /100.0012.9993c 8
1?±=
求光速的加权算术平均值及其标准差。 解：令p1=1，p1:p2:p3:p4=1:1:25:100 则测量数据的加权算术平均值为：
s
m C P /1099915.210127
8925.38010100
25119993
.21009999.225985.2198.218
88
?=?=
?+++?+?+?+?=
则其标准差为：
()()()()()()
s
m p p v
i i
i i
i C p
/1000122.010381
0005673
.010
10025113100
9993
.299915.2259999.299915.21985
.299915.2198.299915.2148
8
8
2222
4
1
4
1
2?=?=
?+++??-+?-+?-+?-=-=
∑
∑==σ第二章
2-2 什么是传感器的静态特性？它有哪些性能指标？分别说明这些性能指标的含义。 答：传感器的静态特性是指被测量的值处于稳定状态时的输出与输入的关系；
有灵敏度、线性度、迟滞、重复性和漂移等指标。
灵敏度：表示单位输入量的变化所引起的输出量的变化；灵敏度S 越大，表示传感器越灵敏；线性度：指传感器的输出与输入之间数量关系的线性程度；迟滞：在相同的工作条
件下，输入量由小到大（正行程）及输入量由大到小（反行程）变化器件其输入输出曲线不重合的现象；重复性：是指传感器在相同条件下，输入量按同一方向作全量程连续多次变化时，所得特性曲线不一样的程度；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而发生变化的现象。
2-3 什么是传感器的动态特性？它有哪几种分析方法？它们各有哪些性能指标？ 答：传感器的动态特性是指输入量随时间变化时传感器的响应特性。
常用分析方法有：时域分析法和频域分析法。
时域分析法的性能指标有：时间常数τ、延迟时间d t 、上升时间r t 、峰值时间p t 、超调量σ、衰减比d ；频域分析法的性能指标有：通频带707.0ω、工作频带95.0ω、时间常数τ、固有频率n ω、相位误差、跟随角。
第三章
3-1 什么是应变效应？什么是压阻效应？利用应变效应和压阻效应解释金属电阻应变片和半导体应变片的工作原理。
答：金属材料在受到外力作用时，产生机械变形，导致其阻值发生变化的现象叫金属材料的应变效应；半导体材料在受到应力作用后，其电阻率发生明显变化，这种现象称为压阻效应。
金属电阻应变片的工作原理的表达式为dR/R=k ε，式中K 为材料的应变灵敏系数，当应变材料为金属或合金时，在弹性极限内K 为常数。金属电阻应变片的电阻相对变化量dR/R 与金属材料的轴向应变ε成正比，因此，利用电阻应变片，可以将被测物体的应变ε 转换成与之成正比关系的电阻相对变化量，这就是金属电阻应变片的工作原理。
半导体应变片在外力作用下，会随被测对象的变化而发生相同的形变，同时应变片上的电阻值会发生变化。由公式
πσεπ==E R
dR 知，当测得其电阻率的相对变化量，就可得之
被测对象的应变，从而得到应力值，这就是半导体应变片的工作原理。
3-5图为一直流应变电桥，。图中4E V =，1234120R R R R ====Ω，试求： ① 1R 为金属应变片，其余为外接电阻，当1R 的增量为
1 1.2R ?=Ω时，电桥输出电压0U 为多少？
② 1R 、2R 都是应变片，批号相同，感应应变的极性和大小都相同，其余为外接电阻。此时，电桥输出电压0U 又为多少？ ③ 题②中，如果1R 和2R 感受应变的极性相反，且
12 1.2R R ?=?=Ω。此时，电桥输出电压0U 为多少？
解：（1）1014 1.20.0144120
R E U R ?=
?=?= （2）由于1R 、2R 均为应变片，且批号相同，所受应变大小和方向均相同，则12R R R ==，
12R R R ?=?=?。
()()()224
4
01
12234341120
022240R R R R R R U E E E R R R R R R
R R R R
????+?+???
=-
=-=-= ? ? ? ? ?+?++?++?+??
???
?
（3）由题意，设11R R R =+?,22R R R =-?，则
()()224
2242
01
1223412340.022R R R R R R R E U E E R R R R R R
R R R R R ????-?-??=-
=-=-?=- ? ? ?+?+-?+++????
3-6图为等强度梁测力系统，1R 为电阻应变片，应变片灵敏系数 2.05K =,未受应变时，1120R =Ω。当试件受力F 时，应变片承受平均应变800/m m εμ=，求（0.1968，1.6*10-3；1.23*10-3,0.083%；）
（1）应变片电阻变化量1R ?和电阻相对变化量11R R ?； （2）将电阻应变片1R 置于单臂测量电桥，电桥电源电压为直流3V ，求电桥输出电压及电桥非线性误差；
（3）若要减小非线性误差，应采取何种措施？并分析其电桥输出电压及非线性误差大小。
解：（1）根据应变效应，有11R R K ε?=，将已知条件代入：
6
11 2.0580010
1200.2R K E R -?=??=???=Ω
110.21200.17%R R ?==
(2) 若将电阻应变片置于单臂测量桥路中，则
1013
0.0017 1.2544
R E U m V R ?=
?=?=； 非线性误差1
111
20.085%12l R R R R γ?==?+
（3）若要减小非线性误差，可采用半桥差动电路，且选择1234120R R R R ====Ω，
120.2R R ?=?=Ω，1R 、2R 所受应力大小相等，应变方向相反。
第四章
4-1 说明差动变隙式传感器的主要组成、工作原理和基本特性。
答：差动变隙式传感器由两个完全相同的电感线圈用一个衔铁和相应磁路组成。
测量时，衔铁与被测件相连，当被测件上下移动时，带动衔铁也以相同的位移上下移动，导致一个线圈的电感量增加，另一个线圈的电感量减小，从而形成差动形式。
差动变隙式传感器与传统的单极式传感器相比较，非线性大大减小，灵敏度也提高了。
4-8 已知变隙式电感传感器，铁芯截面A 0=1.5cm 2，磁路长度cm L 20=，相对磁导率
50001=μ，气隙cm 5.00=δ，mm 1.0±=?δ，m H /1047
0-?=πμ，匝数W=3000。
（1）求单端式传感器的灵敏度δ??L ；
（2）若将其做成差动结构形式，灵敏度如何变化？ 解：（1）348.10220
02
≈==
=
??=πδμδδA W L L K
（2）做成差动结构形式，灵敏度将提高一倍。
第六章
6-2 石英晶体x 、y 、z 轴的名称及特点是什么？
答：x 轴：经过石英晶体六面体棱线并垂直于光轴的轴为x 轴，称为电轴；特点：当沿x 轴方向施加作用力F 时，在于电轴x 垂直的平面上将产生电荷，称为纵向压电效应。
y 轴：与x 轴和z 轴同时垂直的轴为y 轴，成为机械轴；特点：当沿y 轴方向施加作用力F 时，将仍在于电轴x 垂直的平面上产生电荷，称为横向压电效应。
z 轴：纵向轴为z 轴，成为光轴；特点：当沿z 轴方向施加作用力F 时，不产生压电效应。
6-6 简述压电式加速度传感器的工作原理。
答：当加速度传感器和被测物一起受到冲击振动时，压电元件受质量块惯性力的作用，此惯性力是加速度的函数，即ma F =，此时，惯性力F 作用于压电元件上，产生电荷q ，则ma d F d q 1111==，与加速度成正比，因此，测得加速度传感器输出电荷便可知加速度的大
小了。
第七章
7-2磁电式传感器的误差及补偿方法。 答：（1）误差有两种，一种是非线性误差，主要是由于传感器线圈内有电流I 流过，产生一定的交变磁通1Φ，此交变磁通叠加在永久磁铁所产生的工作磁通上，使恒定的气隙磁通变化，从而产生非线性误差。另一种是温度误差，由于温度的变化会对磁场、铜线电阻率及长
度都产生影响，从而引起较大误差。
（2）非线性误差的补偿方法可通过加补偿线圈，给其通以经放大K倍的电流，适当选择补偿线圈参数，可使其产生的交变磁通与传感线圈本身所产生的交变磁通相抵消，从而达到补偿的目的。
温度误差的补偿课采用热磁分流器，它在正常工作下已讲空气隙磁通分路掉一小部分。当温度升高时，热磁分流器的磁导率显著下降，经他分流掉的磁通占总磁通的比例较正常工作温度显著降低，从而保持空气隙的工作磁通不随温度变化，维持传感器灵敏度为常数。
7-4 什么是霍尔效应？霍尔电势与哪些因素有关？
答：置于磁场中的静止载流导体，当它的电流方向与磁场方向不一致时，载流导体上垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势，这种现象称为霍尔效应。
霍尔电势与激励电流、磁感应强度、霍尔系数和霍尔片厚度有关。
d IB
R
U H
H
=
第八章
8-4 光电开关的工作原理(拟定光电开关用于自动装配流水线上工件的计数装置检测系统) 答：光电开关是一种利用感光元件对变化的入射光加以接收，并进行光电转换，同时加以某种形式的放大和控制，从而获得最终的控制输出“开”“关”信号的器件。
对于透射式光电开关，当自动装配流水线上有工件经过光电开关时，光电开关的入射光被阻挡，输出从高电平变为低电平；
对于反射式光电开关，有工件经过时，光电开关的入射光由于工件的反射被接收元件接收，输出从低电平变为高电平。以此反复，判断信号下降沿或上升沿的数目即可得工件数目。8-7 光纤数值孔径NA的物理意义是什么?对NA取值大小有什么要求？
答：数值孔径是NA表征光纤集光本领的一个重要参数，即反应光纤接收光量的多少。其意
义是：无论光源发射功率有多大，只有入射角处于
c
θ2的光椎角内，光纤才能导光。光纤的NA越大，表明它的集光能力越强。
8-9 说明半导体光吸收型光纤温度传感器的工作原理。
答：光纤温度传感器由半导体光吸收器、光纤、光源和光探测器组成。光纤用来传输信号，半导体光吸收器是光敏感元件，其光透过率随温度的增加向长波方向移动，当适当选定一种在该材料工作波长范围内的光源，那么就可以使透过半导体材料的光强随温度而变化。由图8-38可知，温度越高，透过率越低；温度越低，透过率越高。因此，通过探测器检测输出光强的变化即达到测量温度的目的。
第九章
9-2 为什么多数气敏元件都附有加热器？
答：加热器可以去除附着在敏感元件表面的尘埃，油污；加速气体的吸附；提高器件的灵敏度和响应速度。
9-7 酒精测试仪中TGS-812是什么器件？2和5脚是什么？Rp 的作用是什么？ 答：TGS-812是二氧化锡气敏传感器；
2和5是加热丝，加热可以去除附着在敏感元件表面的尘埃，油污；加速气体的吸附；提高器件的灵敏度和响应速度
电路工作原理：探测不到酒精时，加在A 的第5脚电平为低电平；当传感器探测到酒精时，其内阻变低，从而使A 的第5脚电平变高，并根据5脚电压高低来确定依次电量发光二级管的级数，酒精含量越高，二极管点亮数目越多。Rp 的作用是为了调节5脚的电压，使5脚在进行气体探测前处于低电平状态。
第十章
10-2 超声波传感器吸收快的作用是什么？
答：吸收快的作用是降低晶体的机械品质，吸收能量。如果没有吸收快，当激励的电脉冲信号停止时，晶片的持续震荡会加长超声波的脉冲宽度，使分辨率变差。
10-4 简述超声波测量流量的工作原理，并推导出数学表达式
答：超声波在流体中传播时，顺着流体与逆着流体的传播速度不同，根据相对速度原理，可求出流体速度，再根据管道截面积，即可知道流体的流量。
假设探头在流体内部，超声波传播方向与流体运动方向在同一条直线上，设探头距离为L ，流体速度为v ，顺溜方向传播时间为1t ，逆流传播时间为2t ，管道截面积为S ，则：
212
2
2L L Lv t t t c v
c v
c v
?=-=-
=
-+-
由于c v <<，则2
2L v t c
?=，故2
2c t v L
?=
假设探头在流体外部，则超声波的传播时间：1cos sin D t c v θ
θ
=
+，2cos sin D t c v θθ
=
-
212
2
2
2cos sin sin D v t t t c v θθθ
??=-=
-
当c v <<时，2
2
cos cot 2sin 2c c v t t D D
θθθ
=
?=
?
《传感与检测技术》课程标准 (60学时) 一、课程概述 （一）课程性质 本课程是高等职业技术学校机电一体化专业核心课程《机电一体化技术》中重要的组成模块，是本专业学生必修的综合技术课程。 （二）课程基本理念 本课程打破了原来各学科体系的框架，将各学科的内容按“项目”进行整合。本课程的“项目”以职业实践活动为主线，因而，它是跨学科的，且理论与实践一体化。本课程体现职业教育“以就业为导向，以能力为本位”的培养理念，即不仅应该强调职业岗位的实际要求，还应强调学生个人适应劳动力市场变化的需要，因而，本课程的设计兼顾了企业和个人两者的需求，着眼于人的全面发展，即以培养全面素质为基础，以提高综合职业能力为核心。 （三）课程设计思路 本课程重点学习传感与检测技术一个模块，模块设置了2个应用型项目，每个项目均由若干个具体的典型工作任务组成，每个任务均将相关知识和实践（含实验）过程有机结合，力求体现“做中学”、“学中做”的教学理念。课程结构框如下图所示。 本课程内容的选择上降低了理论重心，删除繁冗计算，突出实际应用，注重培养学生的应用能力和解决问题的实际工作能力；本课程在内容组织形式上强调了学生的主体性学习，在每个项目实施前，先提出学习目标，再进行任务分析，使学生在学习每个项目开始就知道学习的任务和要求，引起学生的注意与兴趣，然后针对本项目相关理论知识进行介绍，最后给出技能训练的目标、内容、安装、调试及评分标准，以方便学生的自我评价。 二、课程目标
（一）总目标 通过学习，使学生初步掌握终身发展必备的传感与检测相关的基础知识和基本技能，了解这些知识与技能在生产实践中的应用，关注科学技术的现状及发展趋势，了解常用传感器及其检测技术的基础知识，具备安装和使用常用传感器的初步能力，能正确选用与安装调整常用传感器和检测元件。 学习科学探究方法，发展自主学习能力，养成良好的思维习惯和职业规范，能运用相关的专业知识、专业方法和专业技能解决工程中的实际问题。 发展好奇心与求知欲，发展科学探索兴趣，培养坚持真理、勇于创新、实事求是的科学态度与科学精神，有振兴中华，将科学服务于人类的社会责任感。 理解科学技术与社会的相互作用，形成科学的价值观；培养学生的团队合作精神，激发学生的创新潜能，提高学生的实践能力。 （二）具体目标 1．知识与技能 （1）说出传感器的概念与种类，描述各种传感器的最新发展水平和方向。 （2）解释各种常用传感器的基本结构、工作过程及应用特点。 （3）会根据使用要求，查阅传感器性能指标与使用技术，能够正确选用安装常用的传感器。 （4）获得有关传感检测的基础知识和基本技能，学习实验研究的方法，能设计并完成一些传感检测实验。 （5）重视本课程与其他课程之间的联系，能综合运用有关的知识、技能与方法分析和解决工程问题。 2．过程与方法 （1）经历各种科学探究过程，进一步理解科学探究的意义，学习科学探究的基本方法，提高科学探究能力。 （2）在学习过程中，学会运用观察、实验、查阅资料等多种手段获取信息，并运用比较、分类、归纳、概括等方法对信息进行加工。 （3）能对自己的学习过程进行计划、反思、评价和调控，提高自主学习的能力。 （4）通过理论知识和实践活动相结合的一体化学习过程，深入了解实践和理论之间的相互关系。 （5）通过各种实践活动，尝试经过思考发表自己的见解，尝试运用技术知识和研究方法解决一些工程实践问题。 （6）具有一定的质疑能力，分析、解决问题能力，交流、合作能力。 3．情感态度与价值观
传感器技术作业 1、传感器的组成包括哪几个部分？各自的主要作用是什么？ 通常由敏感元件、转换元件、测量电路和辅助电源等组成 敏感元件：是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件。如：应变式压力传感器的敏感元件是弹性膜片，其作用是将压力转换成膜片的变形。 转换元件：将敏感元件的输出转换成电路参量。如：应变式压力传感器的转换元件是应变片，其作用是将弹性膜片的变形转换为电阻值的变化。 测量电路：将其进一步变换成可直接利用的电信号。 辅助电源：为传感器的元件和电路提供工作电源 2、何为传感器的静态特性？传感器的静态特性技术指标包括哪几个部分？各自的含义是 什么？ 当输入量为常量，或变化极慢时，这一关系称为静态特性；传感器的输出输入关系或多或少地存在非线性。 在不考虑迟滞、蠕变、不稳定性等因素的情况下，其静态特性可用下列多项式代数方程表示：y=a0+a1x+a2x2+a3x3+…+anxn 式中：y—输出量；x—输入量；a0—零点输出； a1—理论灵敏度；a2、a3、…、an—非线性项系数。 各项系数不同，决定了特性曲线的具体形式。 理想情况下，y=a0+a1x 静态特性曲线可实际测试获得。为了标定和数据处理的方便，希望得到线性关系。这时可采用各种方法，其中也包括硬件或软件补偿，进行线性化处理。 测量范围(measuring range) 传感器所能测量到的最小输入量与最大输入量之间的范围称为传感器的测量范围。 量程(span) 传感器测量范围的上限值与下限值的代数差，称为量程。 线性度：指传感器输出量与输入量之间的实际关系曲线偏离拟合直线的程度。定义为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。 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成为迟滞。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。 重复性是指传感器在输入量按同一方向作全量程连续多次变化时，所得特性曲线不一致的程度。 分辨力与阈值：当传感器的输入从非零值缓慢增加时，在超过某一增量后输出发生可观测的变化，这个输入增量称传感器的分辨力，即最小输入增量。 分辨力是指传感器能检测到的最小的输入增量。分辨力用绝对值表示,用与满量程的百分数表示时称为分辨率。在传感器输入零点附近的分辨力称为阈值。 稳定性是指传感器在长时间工作的情况下输出量发生的变化，有时称为长时间工作稳定性或零点漂移。 静态误差是指传感器在其全量程内任一点的输出值与其理论值的偏离程度。 精确度：精密度：说明测量传感器输出值的分散性，即对某一稳定的被测量，由同一个测量者，用同一个传感器，在相当短的时间内连续重复测量多次，其测量结果的分散程度。精密度是随机误差大小的标志，精密度高，意味着随机误差小。注意：精密度高不
传感与测试技术复习题 一、填空题： 1. 测量的最基本的形式是 比较 ，测量可分为 直接 和 间接测量 两类。 2. 复杂周期信号展开为三角函数形式的傅立叶级数时，A n 表示谐波分量的 幅值 。 3. 信号x (t )=x 01sin5t +x 02cos(100t +450)，则该信号的周期T = 2π/5 。 4. 频率不同的两个正弦信号，其互相关函数等于 0 。 5. 在相关分析中，自相关函数保留了原信号的 幅值 和 频率 信息，互相关函数保留了原信号的 幅值 、频率 和 相位差 信息。 6. 已知某信号的自相关函数πττ50cos 100)(=x R ，则该信号的均方值=2x ψ 100 。 7. 随机信号的均值μx 、方差σx 2、均方值ψx 2之间的关系是 ψx 2 = σx 2 + μx 2 。 8. 若信号x (t )的傅立叶变换是X (f )，则x (kt )的傅立叶变换是()k X k f //。 9. 复杂周期信号展开为三角函数形式的傅立叶级数时，a 0表示 直流 分量，a n 表示 余弦 分量，b n 表示 正弦 分量。 10. 当信号的时间尺度压缩时，则其频带 展宽 ，幅值 降低 。 11. 求周期信号、非周期信号频谱的数学方法分别是 傅里叶级数 和 傅里叶积分。 12. 周期信号、非周期信号频谱的主要差别是 离散与连续 。 13. 信号x (t )的均值x μ表示信号中的 直流 分量。 14. 周期信号的频谱具有的特点是 离散性 、 谐波性 和 收敛性 。 15. 信号的互相关函数)(τxy R 的峰值偏离原点位置0τ，反映时延0τ时相关程度 最高 。 16. 当时延τ=0时，信号的自相关函数R x (0)= 2 x ψ。 17. 若信号满足)()(t x t x =-，则其傅立叶级数中只有 余弦 项。 18. 测试装置的结构参数是不随时间而变化的系统，则称为 时不变 系统。 19. 测试装置的输出信号拉氏变换与输入信号拉氏变换之比称为装置的 传递函数 。 20. 测试装置在稳态下，其输出信号的变化量y ?与其输入信号的变化量x ?之比值，称为 灵敏度。 21. 已知某位移传感器，当输入量x ?=10mm ，其输出电压变化量y ?=50mV ，则其平均灵敏度为 5mV/mm 。 22. 某测温系统由铂电阻温度传感器、电桥和记录仪三个环节组成，其灵敏度分别为0.4Ω/℃、0.02V/Ω、20mm/V ，则该测温系统的灵敏度 0.16mm/ ℃ 。 23. 二阶系统的动态性能参数为 阻尼比 和 固有频率 。 24. 影响一阶装置动态特性参数是 时间常数 ，原则上希望它越 小 越好。
红外传感器及其应用 班级：****** 姓名：****** 学号：******
机电工程学院 目录 1.什么是红外线 (1) 2.什么是红外传感器 (1) 3.红外传感器的工作原理 (1) 4.红外传感器的分类 (3) 5.红外传感器的应用 (3) 6.红外传感器的发展前景 (5)
前言 在科技高度发达的今天，自动控制和自动检测在人们的日常生活和工业控制所占的比例也越来越重，使人们的生活越来越舒适，工业生产的效率越来越高。而传感器是自动控制中的重要组成部件，是信息采集系统的重要部件，通过传感器将感受或响应的被测量转换成适合输送或检测的信号（一般为电信号），再利用计算机或者电路设备对传感器输出的信号进行处理从而达到自动控制的功能，由于传感器的响应时间一般都比较短，所以可以通过计算机系统对工业生产进行实时控制。红外传感器是传感器中常见的一类，由于红外传感器是检测红外辐射的一类传感器，而自然界中任何物体只要其稳定高于绝对零度都将对外辐射红外能量，所以红外传感器称为非常实用的一类传感器，利用红外传感器可以设计出很多实用的传感器模块，如红外测温仪，红外成像仪，红外人体探测报警器，自动门控制系统等。在我们日常的生活中红外线传感器也是非常的常见，比如我们生活中的各种遥控器，以及电脑使用的鼠标等等，都用到了红外线传感器，所以红外线传感器在先到生活中是不可或缺的一种产品。
1.红外线简介 我们都知道，光有红、橙、黄、绿、青、蓝、紫，这些都是我们用肉眼可以看得见的光，红外光是居这些可见光之外的一种光。红外线就是这种不可见光，实质上是一种电磁波，也称红外热辐射。太阳光谱上红外线的波长大于可见光线，波长为0.75～1000μm。红外线可分为三部分，即近红外线，波长为0.75～1.50μm之间；中红外线，波长为1.50～6.0μm之间；远红外线，波长为6.0～l000μm之间。所有的物体都会发出红外线，都会产生红外辐射，甚至有些动物就是靠红外线来识别物体。 现在提到红外线，我们首先想到就是他的应用。利用它肉眼看不到而戴上特殊的镜片就能看到的特点被广泛应用与军事中，如红外夜视仪、狙击步枪的瞄准镜等，当然生活中到处也都用到红外线，我们常用的遥控器、甚至有些防盗门等等。 2.什么是红外传感器 红外线传感器就是利用所有物体都会产生红外辐射的特性，以及红外光的反射、折射、散射、干涉、吸收等性质，实现自动检测的传感器。 红外传感器是将红外辐射能转换成电能的一种光电器件，通常称为红外探测器。常见的红外传感器有两类:热探测器和光子探测器。 3.红外传感器的工作原理 因为红外辐射的物理本质是热辐射。物体的温度越高，辐射出来的红外线越多，红外辐射的能量就越强。研究发现，太阳光谱各种单色光的热效应从紫色光到红色光是逐渐增大的，而且最大的热效应出现在红外辐射的频率范围内，因此人们又将红外辐射称为热辐射或热射线。
自动检测技术大作业题目汽车速度的检测 姓名 系（部）＿电气工程与自动化系 专业＿＿自动化＿＿＿＿ 指导教师＿＿＿ 2013年12 月3日
汽车车速传感器检测系统设计是一种传感器检测装置。利用车速传感器把检测到的转速信号转变成的电压信号输送给计算机，计算机通过变频器来控制电机速度，利用传感器检测的速度值与规定值进行比较，达到对传感器的检测目的。本文介绍了车速传感器检测系统的工作原理，详细讲述了系统的组成、原理和检测方法。系统采用硬件兼软件对测量过程及测量结果进行处理。与传统的检测技术相比，此种传感器检测装置有结构简单、新颖、易于实现的特点。实践证明在检测，维修范围内都取得了良好的效果，系统具有良好的稳态精度及动态响应性能，检测实用性强、准确度高具有广阔的应用前景。 汽车车速传感器的工作原理： 车辆自动强制限速装置，包括传感器、控制电路和操控机构。车辆限速器分为两种：一种是在车辆超速时发出语音警报，提醒驾驶者减速；另一种限速器是在车辆超过限定速度后，通过车载电脑发出指令，强制降低车辆行驶速度。车辆遥控自动限速器由发射器和接收器组成，采用遥控专用编码集成块。通过对遥控限速进行编码，使每一组编码对应一种车速限制，并利用设置在路码表与之刻度同步上的光电传感器进而控制执行继电器切断和接续汽车起动、点火和熄火回路，从而达到控制车速的目的。限速器的发射器包括固定发射器和移动发射器，固定发射器安装在需限速道路路段的出入口处，移动发射器由执法人员掌握，接收器安装在各受控车辆的驾驶室内。车辆智能限速器由汽车传感器、微电脑速度控制仪和智能机械手组成。 其工作原理是：当车辆速度低于设定值时，控制仪不启动机械手，车辆行驶如常；当车辆速度临界设定值时，控制器立即启动机械手拉起油门，等同于司机放松油门，汽车只能滑行减速不能加速，从而使车速得到控制；当车辆速度低于设定值时，控制器立即反向放松油门，使油门恢复如初。由于它的科学控速原理，车辆限速时呈自然、平稳状态，不易被站立的乘客察觉。 车速检测系统的设计电子限速的作用是限制车速过高，防止因车速过高造成事故。电子限速器可以实时监测车辆的速度，当车速达到一定值的时候，它就会控制供油系统和发动机的转速，这时即使踏下油门踏板，供油系统也不会供油。汽汽车车速传感器 霍尔式车速传感器
《传感与检测技术》课程教学大纲 一、课程性质与任务 本课程是电子电器应用与维修专业的专业课。主要内容介绍传感器技术，以模块+项目+任务的模式，将同一被测物理量放在一个模块中，每个项目介绍一种传感器的应用，解决传感器选型和接口技术。 二、课程教学目标 本课程的任务是使学生掌握每种传感器的结构、原理、给你、特性、技术参数、选用原则和转换接口电路的组成原理等。通过学习，提高学生的动手能力及分析、解决问题的能力，培养学生的职业能力。 三、教学内容与要求 模块一为传感器与检测基本知识。 任务一传感器基本知识项目二传感器的测量误差和准确度项目三检测电路基本知识 模块二为温度传感器的应用。 项目一热敏电阻在冰箱温度控制中的应用项目二PN节温度传感器在温室大棚中的应用项目三热电偶在输油管道温度测量中的应用项目四集成温度传感器在数字显示温度表中的应用模块三为光电传感器的应用 项目一光敏电阻在报警器中的应用项目二热释电红外传感器在公共照明中的应用 模块四为压力传感器的应用 项目一电阻应变片在电子秤中的应用项目二压电式传感器在警戒区报警电路中的应用项目三高分析压电薄膜振动感应片在玻
璃破碎报警装置中的应用项目四压阻式压力传感器在数字压力计中的应用 模块五为位移传感器的应用 项目一电位器式位移传感器在机械行程控制位置检测电路中的应用项目二光栅传感器在数控机床位移检测电路中的应用项目三接近传感器在防触电警告电路中的应用项目四电传感器在电动测微仪中的应用项目五超声波车载雷达在测距电路中的应用模块六为流量传感器的应用 项目一涡轮流量计在天然气计量电路中的应用项目二电磁流量计在自来水厂水量监控电路中的应用 模块七为速度传感器的应用 项目一霍尔式传感器在汽车防抱死装置中的应用项目二磁电式传感器在发动机转速检测电路中的应用 模块八为气体与温度传感器的应用 项目一气敏电阻在酒精测试仪中的应用项目二湿敏传感器在自动加湿器装置中的应用 在每个项目的内容组织上，用任务的方式，将理论知识融入到元件的识别与检测、电路的装配、电路的调试和电流的运行中，突出传感器的选用、识别、检测转换电路的装配和调试时的原理分析，是学生真正掌握传感器。 四、教学实施 （一）教学时数安排建议 总课时96课时（其中实训42课时） 模块一为传感器与检测基本知识， 6课时
测试与传感技术作业三答案 测试与传感技术作业三答案 一、单项选择题（每题2分，共20分） 1、在光的作用下，电子吸收光子能量从键合状态过渡到自由状态，引起物体电阻率 的变化，这种现象称为（ D ） A磁电效应 B声光效应 C光生伏特效应 D光电导效应 2、码盘式传感器是建立在编 码器的基础上的，它能够将角度转换为数字编码，是一种数字式的传感器。码盘按结构可 以分为接触式、光电式和（ C ）三种。 A变电式 B磁电式 C电磁式 D感应同步器 3、利用测量仪表指针相对于刻度初始点的位移来决定被测量的方法称为（ C ） A 零位式测量 B 微差式测量 C 偏差式测量 D 直接测量 4、（ C ）的数值越大,热电偶的输出热电势就越大。 A、热端直径 B、热端和冷端的温度 C、热端和冷端的温差 D、热电极的电导率 5、在仿型机床当中利用电感式传感器来检测工件尺寸，该加工检测装置是采了（ C ）测量方法。 A、微差式 B、零位式 C、偏差式 D、零点式 6、时域阶跃响应法和频率响应法是研究传感器的（ A ）的方法。 A 动态特性 B 静 态特性 C 灵敏性 D 迟滞性 7.将电阻应变片贴在( C )上，就可以分别做成测力、位移、加速度等参数的传感器。 A.质量块 A.上升 B.导体 C.弹性元件 D.机器组件 D.归零 D.电阻值 8.半导体热敏电阻率随着温度上升，电阻率( B ) B.迅速下降 C.保持不变 B.体积大小 C.结构参数 9结构型传感器是依靠传感器( C )的变化实现信号变换的。 A.材料物理特性 10.阻抗头是测量振动系统( D )的拾振器。
A.振动位移 B.振动加速度 C.激振力 D.激振力及其响应 二、填空题（每题3分，共30分） 1.如果仅仅检测是否与对象物体接触，可使用ON-OFF型微动开关作为传感器。 2．码盘式传感器是建立在编码器的基础上的，它能够将角度转换为数字编码，是一种数 字式的传感器。码盘按结构可以分为接触式、_光电式_和_电磁式__三种。 3．应变片的选择包括类型的选择、材料的选用、___阻值的选择___、__尺寸的选择 ___等。 4.有源滤波器由集成运放和___ RC网络____组成。 5.采用__交流_____电源供电的电桥称为交流电桥。 6.多路模拟开关由__地址译码器_____和多路双向模拟开关组成。 7.为了提高检测系统的分辨率，需要对磁栅、容栅等大位移测量传感器输出信号进行 ___细分____。 8.若随机信号x(t)、y(t)的均值都为零，当τ→∞时，它们的互相关函数 Rxy(τ)=_____0__。 9．若测量系统无接地点时，屏蔽导体应连接到信号源的对地低阻抗端(或接地端) 10．交流电桥各桥臂的复阻抗分别为Z1，Z2，Z3，Z4，各阻抗的相位角分别为 ?1、?2、?3、?4，若电桥平衡条件为Z1/Z4=Z2/Z3，那么相位平衡条件应为 ?1+?3=?2+?4 。 三、问答题（每小题5分，共20分） 1.简述两类扭矩的测量原理及举例说明相应的扭矩传感器。 答：1)轴类零件受扭矩作用时，在其表面产生切应变，可通过测量该应变检测扭矩， 如电阻应变式扭矩传感器。2)弹性转轴受扭后，两端面的相对转角只与所承受的扭矩有关，且呈比例关系，可通过测量扭转角测量扭矩，如电容式或光电式扭矩传感器。 2、简述应变片在弹性元件上的布置原则，及哪几种电桥接法具有温度补偿作用。答：布置原则有：(1)贴在应变最敏感部位，使其灵敏度最佳； (2)在复合载荷下测量，能消 除相互干扰； (3)考虑温度补偿作用；单臂电桥无温度补偿作用，差动和全桥方式具有温 度补偿作用。 3.涡流式传感器测量位移与其它位移传感器比较，其主要优点是什么?涡流传感
传感器技术与检测 流 量 检 测 交 通 灯 班级： 学号： 姓名 日期：
一．研究的主要内容 本课题研究的内容有如下几个方面： （1）基于车流量的智能交通灯控制系统的工作原理。 （2）基于车流量的智能交通灯控制系统的硬件设计。 （3）车流量检测原理及其硬件电路设计。 （4）基于车流量的智能交通灯控制系统的程序设计。 二．研究方案 １．系统总体方案 ２．车流量检测方案 利用红外线车辆检测器。红外线车辆检测器是利用被检测物对光束的遮挡或反射，通过同步回路检测物体有无。物体不限于金属，所有能反射光线的物体均可被检测。光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出，接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。如当汽车通过光扫描区域时，部分或全部光束被遮挡，从而实现对车辆数据的综合检测。红外线车辆扫描系统提供了车辆轮廓扫描的解决方案，并提供车辆分离信号，同时还能够检测挂钩是否存在及其位置，由于光学产品的高速响应，当车速低于100公里/小时，系统可对车辆间距0.3米车辆实现可靠的分离检测并抓取车辆轮廓数据，当车速低于200公里/小时，对车辆间距0.6米的车辆实现可靠的分离检测并抓取轮廓数据，系统可自动分类超过100种车型，车辆自动分类的准确率超过99％。常利用光电开关技术成熟，高速响应，可输出丰富的车辆数据信息，能可靠检测各种特殊车辆。抗干扰性强，不受恶劣气象条件或物体颜色的影响，安装简便。 采用AT89C51单片机作为主控制器。AT89C51具有两个16位定时器/计数器，5个中断源，便于对车流量进行定时中断检测。32根I/O线，使其具有足够的I/O口驱动数码管及交通灯。外部存贮器寻址范围ROM、RAM64K，便于系统扩展。其T0，T1口可以对外部脉冲进行实时计数操作，故可以方便实现车流量检测信号的输入。 显示部分:采用数码管与点阵LED相结合的方法因为设计既要求倒计时数字输
传感与检测技术 一、填空 1、传感器按工作原理分类，有物理传感、化学传感、生物传感。 2、光电二极管进行简易检测时，分析下列情况的阻值。 10K欧姆、无穷大 3、光电三极管是由光窗,三极管和电极组成的。 4、当一些晶体受热时，在晶体两端将产生数量相等而符号相反的电荷，这种由于热变化产生的电极化现象，称为热释电效应。 5、光射到某些物质上，该物质的电导率会变大，这种现象称之为光电导效应。 6、解释下列各物理量：亮电阻：特定光源下电阻；暗电阻：切断电源于30秒后测得的暗阻；光电流：亮电流与暗电流之差。 7、应变式传感器的核心元件是电阻应变片，其工作原理是基于电阻应变效应。 8、在压电效应中顺压电效应是指：机械能转换为电能；逆电效应是指：电能转换为机械能。 9、湿敏传感器通常应满足下列的基本要求：电感应、电容、霍尔、磁性、%RH。 10、智能传感器中，数据处理要涉及如下问题：数据采集、信号处理、信号交换。 11、在智能传感器中数字滤波主要指通过软件来实现的数字滤波。 12、在测控系统中传感器主要作用是信号采集,物理参量变换。 13、传感器是由敏感元件、转换元件、基本转换电路和辅助电源元件组成。 14、红外线是人眼不可见的电磁波,它的波长范围为760nm--1000nm介于可见光和微波之间。 15、光纤的纤芯与包层的折射率差值越大，数值孔径就越大、光纤的集光能力就越强。 16、实验证明，热释电红外传感器加菲涅耳透镜后，其探测距离由原来的2米左右增加到10米以上，甚至更远。 17、光敏电阻在给定的外加额定电压下，受光照时的电流称之为亮电流；无光照时的电流称之为暗电流；光电流等于亮电流和暗电流之和。 18)、CCD是由一系列MOS电容器构成的矩形阵列。 19、阻抗式湿敏传感器必须在交流电压下工作。 20、绝对湿度是指在一定温度及压力条件下,单位体积空气中所含的水蒸汽量，其单位为mg/L。 21)、光射到某些物质上，该物质的电导率会变大，这种现象称之为光电导效应。 二简答题 1`、什么是传感器的灵敏度？ 传感器的灵敏度:达到稳定工作状态时输出变化量与引起变化的输入变化量之比. 2`、什么是传感器的静态、动态特性，它们的区别何在？ 静态特性:传感器在被测处于稳定状态下输入与输出关系. 动态特性:输入量随时间动态变化时,输出也随之变化的响应. 区别:静态特性是在静态标准工作条件下测定的,动态特性是在动态条件下测定的. 3`、衡量传感器静态特性、动态特性的主要指标有那些？ 静态特性:量程与测量范围,线性度,迟滞,灵敏度,重复性,精度,零漂与温漂. 动态特性:传感器在测量运动信号时,其输出量随输入量变化的能力 4`、简述光纤的结构与实用光纤的种类说明？ 光纤的结构:由光纤和包层构成; 光纤种类:阶跃折射率光纤,梯度折射率光纤,阶跃多模光纤,渐变多模光纤,单模光纤. 5`、简述光纤传光原理的基础是什么？说明什么是单模光纤？什么是多模光纤？ 光的传输基于光的内全反射,其传输被限制在光纤中,传送至很远距离,光纤中只传播一种模式的光为单模光纤,能同时传送多模式光的光纤称为多模光纤.
1-1 衡量传感器静态特性的主要指标。说明含义。 1、 线性度——表征传感器输出-输入校准曲线与所选定的拟合直线之间的吻合（或偏离）程度的指标。 2、 回差（滞后）—反应传感器在正（输入量增大）反（输入量减小）行程过程中输出-输入曲线的不重合程度。 3、 重复性——衡量传感器在同一工作条件下，输入量按同一方向作全量程连续多次变动时，所得特性曲线间一致 程度。各条特性曲线越靠近，重复性越好。 4、 灵敏度——传感器输出量增量与被测输入量增量之比。 5、 分辨力——传感器在规定测量范围内所能检测出的被测输入量的最小变化量。 6、 阀值——使传感器输出端产生可测变化量的最小被测输入量值，即零位附近的分辨力。 7、 稳定性——即传感器在相当长时间内仍保持其性能的能力。 8、 漂移——在一定时间间隔内，传感器输出量存在着与被测输入量无关的、不需要的变化。 9、 静态误差（精度）——传感器在满量程内任一点输出值相对理论值的可能偏离（逼近）程度。 1-2 计算传感器线性度的方法，差别。 1、 理论直线法：以传感器的理论特性线作为拟合直线，与实际测试值无关。 2、 端点直线法：以传感器校准曲线两端点间的连线作为拟合直线。 3、 “最佳直线”法：以“最佳直线”作为拟合直线，该直线能保证传感器正反行程校准曲线对它的正负偏差相等 并且最小。这种方法的拟合精度最高。 4、 最小二乘法：按最小二乘原理求取拟合直线，该直线能保证传感器校准数据的残差平方和最小。 1-3 什么是传感器的静态特性和动态特性？为什么要分静和动？ （1）静态特性：表示传感器在被测输入量各个值处于稳定状态时的输出-输入关系。 动态特性：反映传感器对于随时间变化的输入量的响应特性。 （2）由于传感器可能用来检测静态量（即输入量是不随时间变化的常量）、准静态量或动态量（即输入量是随时间变化的变量），于是对应于输入信号的性质，所以传感器的特性分为静态特性和动态特性。 Z-1 分析改善传感器性能的技术途径和措施。 （1）结构、材料与参数的合理选择（2）差动技术（3）平均技术（4）稳定性处理（5）屏蔽、隔离与干扰抑制 （6）零示法、微差法与闭环技术（7）补偿、校正与“有源化”（8）集成化、智能化与信息融合 2-1 金属应变计与半导体工作机理的异同？比较应变计各种灵敏系数概念的不同意义。 （1）相同点：它们都是在外界力作用下产生机械变形，从而导致材料的电阻发生变化所；不同点：金属材料的应变效应以机械形变为主，材料的电阻率相对变化为辅；而半导体材料则正好相反，其应变效应以机械形变导致的电阻率的相对变化为主，而机械形变为辅。 （2）对于金属材料，灵敏系数Ko=Km=(1+2μ)+C(1-2μ)。前部分为受力后金属几何尺寸变化，一般μ≈0.3，因此（1+2μ）=1.6；后部分为电阻率随应变而变的部分。金属丝材的应变电阻效应以结构尺寸变化为主。 对于半导体材料，灵敏系数Ko=Ks=(1+2μ)+ πE 。前部分同样为尺寸变化，后部分为半导体材料的压阻效应所致，而πE 》(1+2μ)，因此Ko=Ks=πE 。半导体材料的应变电阻效应主要基于压阻效应。 2-3 简述电阻应变计产生热输出（温度误差）的原因及其补偿办法。 电阻应变计的温度效应及其热输出由两部分组成：前部分为热阻效应所造成；后部分为敏感栅与试件热膨胀失配所引起。在工作温度变化较大时，会产生温度误差。 补偿办法：1、温度自补偿法 （1）单丝自补偿应变计(2) 双丝自补偿应变计 2、桥路补偿法 （1）双丝半桥式（2）补偿块法 2-4 试述应变电桥产生非线性的原因及消减非线性误差的措施。 原因： 上式分母中含ΔRi/Ri ，是造成输出量的非线性因素。无论是输出电压还是电流，实际上都与ΔRi/Ri 呈非线性关系。 措施：(1) 差动电桥补偿法 差动电桥呈现相对臂“和”，相邻臂“差”的特征，通过应变计合理布片达到补偿目的。常用的有半桥 差动电路和全桥差动电路。 (2) 恒流源补偿法 误差主要由于应变电阻ΔRi 的变化引起工作臂电流的变化所致。采用恒流源，可减小误差。 2-5 如何用电阻应变计构成应变式传感器？对其各组成部分有何要求？ 一是作为敏感元件，直接用于被测试件的应变测量；另一是作为转换元件，通过弹性敏感元件构成传感器，用以对任何能转变成弹性元件应变的其他物理量作间接测量。 要求：非线性误差要小（<0.05%~0.1%F.S ），力学性能参数受环境温度影响小，并与弹性元件匹配。 2-9 四臂平衡差动电桥。说明为什么采用。 全桥差动电路，R1,R3受拉，R2,R4受压，代入，得 由全等桥臂，得 可见输出电压Uo 与ΔRi/Ri 成严格的线性关系，没有非线性误差。即Uo=f(ΔR/R)。 因为四臂差动工作，不仅消除了飞线性误差，而且输出比单臂工作提高了4倍，故常采用此方法。 331241240123412341142R R R R R R R R U U R R R R R R R R ?????????????=-+-+++ ? ?????331241240123412341142R R R R R R R R U U R R R R R R R R ?????????????=-+-++++ ? ?????33124124012341234111111424U 4R R R R R R R R U U R R R R R R R R R R U R R ???????-?-??-?-??=-+-++++ ? ???????==
测试与传感技术试题及答案 一、埴空题[每空2分．共26分） 1．铁磁材料在外力的作用下，内部产生应变，从而产生应力，导致各磁畴间的界限发生移 动，各个磁畴的磁化强度矢量转动，破坏了平衡状态，使材料的总磁化强度随之发生变化，这种 现象称为——。 2．用于检测的超声波换能器有——、磁致伸缩型、电磁型、有振板型和弹性 表面波型等。 3．当有电流流过两个不同导体的连接处时，此处便吸收或放出热量(取决于电流的方向)，这种现象叫做——· 4．在自动化探伤中，声源和工件之间有相对运动，由缺陷反射回来的超声波的频率将与声源发射超声波的频率有所不同，这种现象即为———兰——，由此效应引起的频率变化称为——。 5．应变片由——、——及覆盖片三部分组成。 ——两头焊有引出线，作连接测量导线用。 6．传感器在正(输人量增大)反(输入量减小)行程中输出输入曲线不重合称为 ——，它一般由实验方法测得。 7．某些晶体沿着一定方向受到外力作用时，内部会产生极化现象，同时在某两个表面上产 生大小相等符号相反的电荷；当外力去掉后，又恢复到不带电状态；当作用力方向改变时，电荷 的极性也随着改变：晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。这种现象叫 。反之，如对晶体施加电场，晶体将在一定方向上产生机械变形；当外加电 场撤去后，该变形也随之消失。这种现象称为——，也称作电致伸缩效应。 8．超声波探伤作为无损探伤的主要手段，在工业检测中应用十分广泛，常用的超声波探伤
方法有共振法、——和脉冲反射法等。 9．电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这一现象叫做 二、选择题：选择正确的答案，将其对应的字母填入横线处。(每空2 分，共26分) 1．声波在介质中传播的速度称为声速。对于不同波型的超声波，其传播速度—— A．不同B．相同 C成线性关系D．纵波的声速约是横波的一半 2．．是测试系统的第一个环节，将被测系统或过程中需要观测的信息转化为人们 所熟悉的各种信号。 A 敏感元件B．转换元件 C传感器D．被测量 3．当超声波在一种介质中传播到界面或遇到另一种介质时，若其方向不垂直于界面，将产生声波的反射、折剔·及——现象。 A．表面波B．兰姆波 C驻波D波型转换 4．利用——制成的光电举件有光敏二极管、光敏三极管和光电池等：利用——可 制成半导体光敏电阻；利用——制成的光电铝件有真空光电管、充气光电管和光电倍增管。 A压电效应B．外光电效应 C磁电效应D．声光效应 E．光生伏特效应F．光电导效应 5．为了消除应变片的温度误差，可采用的温度补偿措施包括：——、——和
现代检测技术 大型作业 （2014/2015学年第1学期） 课题名称粮食存储环境品质监测系统设计院（系）自动化工程学院 专业电气系统检测与控制 小组成员 时间 指导老师
一．设计背景及意义 “国以民为本，民以食为天”，“兵马未动，粮草先行”，这些都充分说明粮食对国家的重要性。储粮是为了防备战争、保证非农业人口的粮食消费需求、调节国内粮食供求平衡、稳定粮食市场价格、应对重大自然灾害及其它突发性事件而采取的有效措施。因此，粮食的科学储藏具有重要的战略意义和经济意义。 我国是世界上最大的粮食生产、储藏及消费大国，粮食储藏是国家为防备战争、灾荒及其他突发性事件而采取的有效措施，因此粮食的安全储藏是关系到国计民生的战略大事。在粮食的储藏的过程中，由于粮仓温湿度异常而造成粮食变质，带来的经济损失是惊人的。粮食在贮藏过程中，会因为受温度、湿度、氧气、微生物及昆虫等因素的影响，从而造成其质量的不良改变。目前我国许多粮食仓储单位采用测温仪器与人工抄录、管理相结合的传统方法，消耗了大量的人力和财力，并且效果不佳，发霉变质等现象大量存在。因此设计粮食储存品质监测系统，可以提高工作效率，实现粮仓数据的实时监控，是仓储单位亟待解决的重要问题。 粮食在贮藏过程中，会因为受温度、湿度、压力、2 CO、微生物及昆虫等因素的影响，从而造成其质量的不良改变。对粮食贮藏过程中的影响参数进行实时监测、分析，是保障粮食储存品质的有效手段。在此，通过采用CAN总线的数据采集系统对影响粮食贮藏过程中的参数进行实时采集、分析，当发现不良变化时，能够及时发出预警信息，保证粮食储存的安全。 粮食储存品质监测系统是利用现场的前沿机检测粮食储备库中粮食的基本情况，并结合其他粮情信息（如入仓时间、品种、仓型、天气状况等）进行综合分析，然后通过控制电机启停，达到对相应参数的控制。利用监控室的上位机对粮仓进行监控，用户可方便地构造自己需要的数据采集系统，在任何时候把粮仓现场的信息实时地传到控制室，管理人员不需要深入现场，就可以按照所需的要求对粮仓内的情况进行控制，还可以查看历史数据，优化现场作业，提高了生产效率，增强了国家粮食储备安全水平，以获得实时粮仓管理，实现自动化、智能化，为实现我国粮仓管理现代化更近了一步。
《传感器技术与应用第3版》习题参考答案 习题1 1.什么叫传感器它由哪几部分 组成 答：传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。传感器通常由敏感元件和转换元件组成。其中敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分；转换元件是指传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的电信号部分。 2. 传感器在自动测控系统中起什么作用 答：自动检测和自动控制技术是人们对事物的规律定性了解、定量分析预期效果所从事的一系列技术措施。自动测控系统是完成这一系列技术措施之一的装置。一个完整的自动测控系统，一般由传感器、测量电路、显示记录装置或调节执行装置、电源四部分组成。传感器的作用是对通常是非电量的原始信息进行精确可靠的捕获和转换为电量，提供给测量电路处理。 3. 传感器分类有哪几种各有什么优、缺点 答：传感器有许多分类方法，但常用的分类方法有两种，一种是按被测输入量来分，如温度传感器、湿度传感器、压力传感器、位移传感器、流量传感器、液位传感器、力传感器、加速度传感器、转矩传感器等；另一种是按传感器的工作原理来分，如电学式传感器、磁学式传感器、光电式传感器、电势型传感器、电荷传感器、半导体传感器、谐振式传感器、电化学式传感器等。还有按能量的关系分类，即将传感器分为有源传感器和无源传感器；按输出信号的性质分类，即将传感器分为模拟式传感器和数字式传感器。 按被测输入量分类的优点是比较明确地表达了传感器的用途，便于使用者根据其用途选用；缺点是没有区分每种传感器在转换机理上有何共性和差异，不便使用者掌握其基本原理及分析方法。 按工作原理分类的优点是对传感器的工作原理比较清楚，有利于专业人员对传感器的深入研究分析；缺点是不便于使用者根据用途选用。 4. 什么是传感器的静态特性它由哪些技术指标描述 答：传感器测量静态量时表现的输入、输出量的对应关系为静态特性。它有线性度、灵敏度、重复性、迟滞现象、分辨力、稳定性、漂移等技术指标。 5. 为什么传感器要有良好的动态特性什么是阶跃响应法和频率响应法 答：在动态（快速变化）的输入信号情况下，要求传感器能迅速准确地响应和再现被测信号的变化。因此，需要传感器具有良好的动态特性。 测试和检验传感器的动态特性有瞬态响应法和频率响应法。阶跃响应法即瞬态响应法，是给传感器输入一个单位阶跃函数的被测量，测量其输出特性。动态特性优良的传感器的输出特性应该上升沿陡，顶部平直。 频率响应法是给传感器输入各种频率不同而幅值相同，初相位为零的正弦函数的被测量，测量其输出的正弦函数输出量的幅值和相位与频率的关系。动态特性优良的传感器，输出的正弦函数输出量的幅值对于各频率是相同的，相位与各频率成线性关系。
检测与转换技术 大作业 题目电容式传感器在水箱液位装置上的设计院系信息工程学院 班级自动化133班 学生姓名张如江 日期 2015年11月18日
摘要 (2) 1 设计方案 (2) 1.1设计原理 (2) 1.2系统框图- 4 - 2传感器原理 (3) 2.1传感器简述 (3) 2.2电容式液位计 (3) 2.3传感器的组成 (4) 2.4测量原理 (5) 3电容测量电路设计 (6) 3.1测量电路 (6) 4电信号放大电路设计 (9) 4.1整流电路 (9) 4.2放大电路 (9) 5 AD转换电路及与单片机接口 (10) 6 误差分析 (11) 6.1误差来源 (11) 6.2影响液位测量的主要因素 (11) 7总结 (12) 参考文献 (12)
在工业自动化生产过程中，为了实现安全快速有效优质的生产，经常需要对液位进行精确测量，继而进行自动调节、智能控制使生产结果更趋完善。 通常进行液位测量的方法有二十多种，分为直接法和间接法。其中电容式液位测量价格低廉、结构简单，是间接测量方法中最常用的方法之一。本设计采用电容式传感器的原理、电容电压转换电路、精确测量电压幅度的测量法,及利用DS1820 测量温度和用单片机进行温度补偿的方法。设计并制作了圆柱形电容器，利用二极管T型网络电路将容量变化转换成电压的变化，并利用单片机进行测量，通过软件计算液位高度，减小了电容与电压转换的线性误差，具有温度软件补偿功能。通过实验测试，该装置的测量精度优于1cm。 1.设计方案 1.1设计原理 本设计采用筒式电容传感器采集液位的高度。主要利用在柱形电容器的极板之间，充以不同高度的介质时，电容量的大小也会有所不同。从而引起对应电容量变化的关系进行液位测量。由于从传感器得出的电压一般在0~30mv之间，太小不易测量，所以要通过放大电路进行放大。从放大电路出来的是模拟量，因此送入ADC0809转换成数字量，ADC0809连接于单片机，把信号送入单片机。显示电路连接于单片机用于显示水位的高度。该显示接口用一片MC14499和单片机连接以驱动数码管。 1.2系统框图
传感器与自动检测技术 一、填空题（每题3分） 1、传感器通常由直接响应于被测量的敏感元件、产生可用信号输出的转换元件、以及相应的信号调节转换电路组成。 2、金属材料的应变效应是指金属材料在受到外力作用时，产生机械变形，导致其阻值发生变化的现象叫金属材料的应变效应。 3、半导体材料的压阻效应是半导体材料在受到应力作用后，其电阻率发生明显变化，这种现象称为压阻效应。 4、金属丝应变片和半导体应变片比较其相同点是它们都是在外界力作用下产生机械变形，从而导致材料的电阻发生变化。 5、金属丝应变片和半导体应变片比较其不同点是金属材料的应变效应以机械形变为主，材料的电阻率相对变化为辅；而半导体材料则正好相反，其应变效应以机械形变导致的电阻率的相对变化为主，而机械形变为辅。 6、金属应变片的灵敏度系数是指金属应变片单位应变引起的应变片电阻的相对变化叫金属应变片的灵敏度系数。 7、固体受到作用力后电阻率要发生变化，这种现象称压阻效应。 8、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器。 9、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器。 10、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器，传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成，弹性元件用来感知应变，电阻敏感元件用来将应变的转换为电阻的变化。 11、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器，传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成，弹性元件用来感知应变，电阻敏感元件用来将应变的转换为电阻的变化。 12、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器，传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成，弹性元件用来感知应变，电阻敏感元件用来将应变的转换为电阻的变化。 13、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器，传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成，弹性元件用来感知应变，电阻敏感元件用
光勇 0909111621 物联网1102班《传感器技术》作业 第一章习题一 1-1衡量传感器静态特性的主要指标。说明含义。 1、线性度——表征传感器输出-输入校准曲线与所选定的拟合直线之间的吻合（或偏 离）程度的指标。 2、回差（滞后）—反应传感器在正（输入量增大）反（输入量减小）行程过程中输出- 输入曲线的不重合程度。 3、重复性——衡量传感器在同一工作条件下，输入量按同一方向作全量程连续多次变 动时，所得特性曲线间一致程度。各条特性曲线越靠近，重复性越好。 4、灵敏度——传感器输出量增量与被测输入量增量之比。 5、分辨力——传感器在规定测量围所能检测出的被测输入量的最小变化量。 6、阀值——使传感器输出端产生可测变化量的最小被测输入量值，即零位附近的分辨 力。 7、稳定性——即传感器在相当长时间仍保持其性能的能力。 8、漂移——在一定时间间隔，传感器输出量存在着与被测输入量无关的、不需要的变 化。 9、静态误差（精度）——传感器在满量程任一点输出值相对理论值的可能偏离（逼近） 程度。 1-2计算传感器线性度的方法，差别。 1、理论直线法：以传感器的理论特性线作为拟合直线，与实际测试值无关。 2、端点直线法：以传感器校准曲线两端点间的连线作为拟合直线。 3、“最佳直线”法：以“最佳直线”作为拟合直线，该直线能保证传感器正反行程校 准曲线对它的正负偏差相等并且最小。这种方法的拟合精度最高。 4、最小二乘法：按最小二乘原理求取拟合直线，该直线能保证传感器校准数据的残差 平方和最小。 1—4 传感器有哪些组成部分？在检测过程中各起什么作用？ 答：传感器通常由敏感元件、传感元件及测量转换电路三部分组成。 各部分在检测过程中所起作用是：敏感元件是在传感器中直接感受被测量，并输出与被测量成一定联系的另一物理量的元件，如电阻式传感器中的弹性敏感元件可将力转换为位移。传感元件是能将敏感元件的输出量转换为适于传输和测量的电参量的元件，如应变片可将应变转换为电阻量。测量转换电路可将传感元件输出的电参量转换成易于处理的电量信号。 1-5传感器有哪些分类方法？各有哪些传感器？ 答：按工作原理分有参量传感器、发电传感器、数字传感器和特殊传感器；按被测量性质分有机械量传感器、热工量传感器、成分量传感器、状态量传感器、探伤传感器等； 按输出量形类分有模拟式、数字式和开关式；按传感器的结构分有直接式传感器、差分式传感器和补偿式传感器。 1-6 测量误差是如何分类的？ 答：按表示方法分有绝对误差和相对误差；按误差出现的规律分有系统误差、随机误差和粗大误差按误差来源分有工具误差和方法误差按被测量随时间变化的速度分有静态误差和动态误差按使用条件分有基本误差和附加误差按误差与被测量的关系分有定值误差和积累误差。