例：正弦波交流电桥中，Z1、Z2为差动电感式传感器，电压有效值为U。
1）求电桥输出电压Uo与L1、L2的关系式。
2）若采用变气隙式差动电感传感器，设初始极距均为d0，改变Δd后，推导输出电压的表达式。
3）若位移发生上移、下移变化时，画出相应的输出电压
Uo的波形。
实验讲解
差动变压器，有初级线圈和两个次级线圈以及插入线圈中央的铁芯组成。两个次级线圈反向串联，构成差动结构。
根据变压器的工作原理，当在初级线圈上加上适当频率的激励电压时，在两个次级线圈上就会产生感应电动势。
若变压器的结构完全对称，当铁心处于初始平衡位置时，差动变压器输出为0。当铁心偏离平衡位置时，两个次级线圈的互感系数发生极性相反的变化，互感M1≠M2，两次级绕组的互感电势E1≠E2，输出电压
E=E1-E2≠0，即差动变压器有电压输出，此电压的大小与极性反映被测体位移的大小使得差动变压器输出不为0，并且输出电压E随着铁心偏离中心位置将逐渐加大。差动变压器输出电压与铁心位移成正比，即可根据电压大小可判断位移大小。
4－7 已知一差动整流电桥电路如题4－7图所示。电路由差动电感传感器Z1、Z2及平衡电阻R 1、R2（R1=R2）组成。桥路的一个对角接有交流电源，另一个对角线为输出端，试分析该电路的工作原理。
1定义：实现被测量与标准量比较得出比值的方法，称为测量方法
2分类：
3.测量不确定度：表示测量的可信度，它表征测量值的分散程度。
4.测量结果的完整表述：测量不确定度，测量单位、估计值。
2.测量误差的性质
根据测量数据中的误差所呈现的规律及产生的原因可将其分为系统误差、随机误差和粗大误差。
（1）随机误差多次测量被测量时，其绝对值和符号以不可预定方式变化变化着的误差。
（2）表示方法：随机误差是将测量结果与在重复性条件下，对同一被测量进
行无限多次测量所得结果的平均值之差。
2.测量误差的性质
（2）系统误差多次测量被测量时，绝对值和符号保持不变，或在条件改变时，按一定规律（如线性、多项式、周期性等函数规律）变化的误差
表示：在重复性条件下对同一被测量进行无限多次测量所得结果的平均值与被测量的真值之差
引起系统误差的原因：测量方法不完善，零点未调整，采用近似的计算公式，测量者的经验不足,
3）粗大误差超出在规定条件下预期的误差称为粗大误差，又称疏忽误差。
产生原因测量者疏忽大意，测错、读错或环境条件的突然变化等引起的。
影响含有粗大误差的测量值明显地歪曲了客观现象，故含有粗大误差的测量值称为坏值或异常值。
处理措施剔除所有的坏值。
正态分布 随机误差没有确定的规律，具有随机性，服从正态分布。
2.随机误差的数字特征
1）算术平均值：随机误差服从正态分布，算术平均值处随机误差的概率密度最大，即算术平均值与被测量的真值最为接近，测量次数增加，算术平均值越趋近于真值，可以作为被测量的最佳估计值。
评定算术平均值的可靠性指标。
超出在规定条件下预期的误差称为粗大误差，又称疏忽误差。
判别原则：看测量结果是否满足正态分布。
1. 3σ准则理论依据：把等于3σ的误差称为极限误差，对于正态分布的随机误差，落在±3σ以外的概率只有0.27%，它在有限次测量中发生的可能性很小
3σ准则：
如果一组测量数据中某个测量值的残余误差的绝对值|νi|>3σ时，则该测量值为可疑值（坏值），应剔除。
适用场所：它应用于测量次数充分多的情况。
2.肖维勒准则假设多次重复测量所得的n个测量值中，某个测量值的残余误差|Ui|>Zcσ, 则剔除此数据。
3.格拉布斯准则：某个测量值的残余误差的绝对值|Ui |＞Gσ，则判断此值中含有粗大误差，应予剔除。G值与重复测量次数n和置信概率Pa有关。
第二章
掌握传感器静态性能指标的概念及其计算方法
重点：传感器静态性能指标
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。
敏感元件：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。转换元件：敏感元件的输出就是它的输入，把输入转换成电路参量。
基本转换电路：上述电路参数接入基本转换电路（简称转换电路），便可转换成电量输出。
传感器特性：主要是指输出与输入之间的关系。
静态特性: 当输入量为常量，或变化极慢时，输出与输入之间关系称为静态特性。慢变信号
研究静态特性，即不随时间变化的特性。
动态特性：当输入量随时间较快地变化时，输出与输入之间关系称为动态特性。快变信号
考虑输出的动态特性,即随时间变化的特性；
传感器的静态特性
1、灵敏度
传感器输出的变化量Δy与引起该变化量的输入变化量Δx之比即为静态灵敏度:
S=Δy/Δx
2、线性度表示传感器输出与输入之间数值关系的线性程度。
在非线性误差不太大的情况下，采用直线拟合的办法来线性化。
拟合的方法：①理论拟合；②端点连线拟合；③端点平移拟合；
④过零旋转拟合；⑤最小二乘拟合；
3、迟滞传感器在正(输入量增大)反（输入量减小）行程中输出输入曲线不重合称为迟滞。迟滞误差的另一名称叫回程误差。
4、4、重复性重复性是指传感器在相同工作条件下，输入按同一方向全程连续多次变动时，所得特性曲线不一致的程度。
5、漂移: 在输入量不变的情况下，传感器输出量随着时间变化。
产生原因：传感器自身结构参数；周围环境（温度、湿度）。温度稳定性又称为温度漂移，是指传感器在外界温度下输出量发生的变化。
第三章
重点掌握电阻应变片的工作原理、电阻应变片的测量电路。
应变效应导体或半导体在受到外界力的作用时，产生机械变形，机械变形导致其阻值变化，这种因形变而使阻值发生变化的现象称为应变效应。
当电阻丝受到轴向拉力F 作用时，将沿轴向伸长Δl，横截面积相应减小ΔA，电阻率因材料晶格发生变形等因素影响而改变了dρ，从而引起电阻值相对变化量为：
灵敏系数K: 单位应变能引起的电阻值变化。
物理意义: 单位应变所引起的电阻相对变化量。
影响K的两个因素几何尺寸的变化电阻率的变化
结论：
K 主要取决于金属丝的应变效应，受电阻率的变化影响很小。
电阻的相对变化率与应变ε成正比。
二、半导体材料的压阻效应
半导体应变片是用半导体材料制成的，其工作原理是基于半导体材料的压阻效应。半导体材料的电阻率随作用应力的变化而发生变化的现象称为压阻效应。
应变片的温度误差主要受电阻温度系数和试件材料与电阻丝材料的线膨胀系数不同的影响
2、电阻应变片的温度补偿方法温度补偿方法通常有线路补偿和应变片自补偿两大类。
1)线路补偿法 电桥补偿是最常用且效果较好的线路补偿。
工作应变片R1粘贴在被测试件表面上，补偿应变片RB粘贴在与被测试件材料完全相同的补偿块上，且仅工作应变片承受应变。
直流电桥平衡条件：
相邻两臂电阻的比值应相等，或相对两臂电阻的乘积应相等。
2 不平衡直流电桥的工作原理及电压灵敏度
结论：①电桥电压灵敏度正比于电桥供电电压，供电电压越高，电桥电压灵敏度越高，但不是越高越好。②电桥电压灵敏度是桥臂电阻比值n的函数，恰当地选择桥臂比n的值，保证电桥具有较高的电压灵敏度。
一、直流电桥
1．什么是随机误差？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，多次测量同一被测量时，其绝对值和符号以不可预定方式变化着的误差称为随机误差。
随机误差是由很多不便掌握或暂时未能掌握的微小因素（测量装置方面的因素、环境方面的因素、人员方面的因素），如电磁场的微变，零件的摩擦、间隙，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 ?=?=?=V 或
:
热起伏，空气扰动，气压及湿度的变化，测量人员感觉器官的生理变化等，对测量值的综合影响所造成的。
对于测量列中的某一个测得值来说，随机误差的出现具有随机性，即误差的大小和符号是不能预知的，但当测量次数增大，随机误差又具有统计的规律性，测量次数越多，这种规律性表现得越明显。所以一般可以通过增加测量次数估计随机误差可能出现的大小，从而减少随机误差对测量结果的影响。
2．什么是系统误差？系统误差可分哪几类？系统误差有哪些检验方法？如何减小和消除系统误差？
答：在同一测量条件下，多次测量同一量值时，绝对值和符号保持不变，或在条件改变时，按一定规律变化的误差称为系统误差。
系统误差可分为恒值（定值）系统误差和变值系统误差。误差的绝对值和符号已确定的系统误差称为恒值（定值）系统误差；绝对值和符号变化的系统误差称为变值系统误差，变值系统误差又可分为线性系统误差、周期性系统误差和复杂规律系统误差等。
在测量过程中形成系统误差的因素是复杂的，通常人们难于查明所有的系统误差，发现系统误差必须根据具体测量过程和测量仪器进行全面的仔细的分析，这是一件困难而又复杂的工作，目前还没有能够适用于发现各种系统误差的普遍方法，只是介绍一些发现系统误差的一般方法。如实验对比法、残余误差观察法，还有准则检查法如马利科夫判据和阿贝检验法等。
由于系统误差的复杂性，所以必须进行分析比较，尽可能的找出产生系统误差的因素，从而减小和消除系统误差。1. 从产生误差根源上消除系统误差；2.用修正方法消除系统误差的影响；3. 在测量系统中采用补偿措施；4.可用实时反馈修正的办法，来消除复杂的变化系统误差。
3．什么是粗大误差？如何判断测量数据中存在粗大误差？
答：超出在规定条件下预期的误差称为粗大误差，粗大误差又称疏忽误差。此误差值较大，明显歪曲测量结果。
在判别某个测得值是否含有粗大误差时，要特别慎重，应作充分的分析和研
究，并根据判别准则予以确定。通常用来判断粗大误差的准则有：3准则（莱以特准则）；肖维勒准则；格拉布斯准则。
4．什么是直接测量、间接测量和组合测量？
答：在使用仪表或传感器进行测量时，测得值直接与标准量进行比较，不需要经过任何运算，直接得到被测量，这种测量方法称为直接测量。
在使用仪表或传感器进行测量时，首先对与测量有确定函数关系的几个量进行直接测量，将直接测得值代入函数关系式，经过计算得到所需要的结果，这种测量称为间接测量。
若被测量必须经过求解联立方程组求得，如：有若干个被测量y 1，y 2，，…，
y m ，直接测得值为把被测量与测得值之间的函数关系列成方程组，即
（1-6）
方程组中方程的个数n 要大于被测量y 的个数m ，用最小二乘法求出被测量的数值，这种测量方法称为组合测量。
5．标准差有几种表示形式？如何计算？分别说明它们的含义。
6．答：标准偏差简称标准差，有标准差、标准差的估计值及算术平均值的标准差。
标准差的计算公式
()
式中为测得值与被测量的真值之差。 标准差的估计值的计算公式
式中为残余误差，是测得值与算术平均值之差，该式又称为贝塞尔公式。 算术平均值的标准差的计算公式
由于随机误差的存在，等精度测量列中各个测得值一般皆不相同，它们围绕,x ,,x ,x n 21 ??
?????===)y ,,y ,y (f x )y ,,y ,y (f x )y ,,y ,y (f x m 21n n m 2122m 2111 σs σx σσ=σn n 22221δ
δδ+++ n n i i ∑==12δ∞→n i δs σ112-=∑=n v n i i
s σi v x σn s
x σσ=
着该测量列的算术平均值有一定的分散，此分散度说明了测量列中单次测得值的不可靠性，标准差是表征同一被测量的n 次测量的测得值分散性的参数，可作为测量列中单次测量不可靠性的评定标准。
而被测量的真值为未知，故不能求得标准差，在有限次测量情况下，可用残余误差代替真误差，从而得到标准差的估计值，标准差的估计值含义同标准差，也是作为测量列中单次测量不可靠性的评定标准。
若在相同条件下对被测量进行m 组的“多次重复测量”，每一组测量都有一个算术平均值，由于随机误差的存在，各组所得的算术平均值也不相同，它们围绕着被测量的真值有一定分散，此分散说明了算术平均值的不可靠性，算术平均值的标准差则是表征同一被测量的各个独立测量列算术平均值分散性的参数，可作为算术平均值不可靠性的评定标准。
2-1 什么叫传感器？它由哪几部分组成？它们的作用及相互关系如何？ 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。
通常传感器有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份；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份。由于传感器输出信号一般都很微弱，需要有信号调理与转换电路，进行放大、运算调制等，此外信号调理转换电路以及传感器的工作必须要有辅助的电源，因此信号调理转换电路以及所需的电源都应作为传感器组成的一部份。
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(被测量是一个不随时间变化，或随时间变化缓慢的量)时的输出输入关系。
传感器的静态特性可以用一组性能指标来描述，有灵敏度、迟滞、线性度、重复性和漂移等。
2-3 什么是传感器的动态特性？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。
σσs σs σσx σ
PLC与传感器的连接方法 一:引言 PLC的数字量输入接口并不复杂，我们都知道PLC为了提高抗干扰能力，输入接口都采用光电耦合器来隔离输入信号与内部处理电路的传输。因此，输入端的信号只是驱动光电耦合器的内部LED导通，被光电耦合器的光电管接收，即可使外部输入信号可靠传输。 目前PLC数字量输入端口一般分单端共点与双端输入，各厂商的单端共点（Com）的接口有光电耦合器正极共点与负极共点之分，日系PLC通常采用正极共点，欧系PLC习惯采用负极共点；日系PLC供应欧洲市场也按欧洲习惯采用负极共点；为了能灵活使用又发展了单端共点（S/S）可选型，根据需要单端共点可以接负极也可以接正极。 由于这些区别，用户在选配外部传感器时接法上需要一定的区分与了解才能正确使用传感器与PLC为后期的编程工作和系统稳定奠定基础。 二：输入电路的形式 1、输入类型的分类 PLC的数字量输入端子，按电源分直流与交流，按输入接口分类由单端共点输入与双端输入，单端共点接电源正极为SINK（sink Current 拉电流），单端共点接电源负极为SRCE（source Current 灌电流）。 2、术语的解释 SINK漏型 SOURCE源型 SINK漏型为电流从输入端流出，那么输入端与电源负极相连即可，说明接口内部的光电耦合器为单端共点为电源正极，可接NPN型传感器。 SOURCE源型为电流从输入端流进，那么输入端与电源正极相连即可，说明接口内部的光电耦合器为单端共点为电源负极，可接PNP型传感器。 国内对这两种方式的说法有各种表达： 1）、根据TI的定义，sink Current 为拉电流，source Current为灌电流， 2）、由按接口的单端共点的极性，共正极与共负极。这样的表述比较容易分清楚。 3）、SINK为NPN接法，SOURCE为PNP接法（按传感器的输出形式的表述）。 4）、SINK为负逻辑接法，SOURCE为正逻辑接法（按传感器的输出形式的表述）。 5）、SINK为传感器的低电平有效，SOURCE为传感器的高电平有效（按传感器的输出状态的表述）。 这种表述的笔者接触的最多，也是最容易引起混淆的说法。 接近开关与光电开关三、四线输出分NPN与PNP输出，对于无检测信号时NPN的接近开关与光电开关输出为高电平（对内部有上拉电阻而言），当有检测信号，内部NPN管导通，开关输出为低电平。 对于无检测信号时PNP的接近开关与光电开关输出为低电平（对内部有下拉电阻而言），当有检测信号，内部PNP管导通，开关输出为高电平。 以上的情况只是针对，传感器是属于常开的状态下。目前可厂商生产的传感器有常开与常闭之分；常闭型NPN输出为低电平，常闭型PNP输出为高电平。因此用户在选型上与供应商配合上经常产生偏差。 另一种情况，用户也遇到SINK接PNP型传感器，SOURCE接NPN型传感器，也能驱动PLC接口，对于PLC输入信号状态则由PLC程序修改。原因是传感器输出有个上拉电阻与下拉电阻的缘故，对于集电极开路的
阅读报告 生物传感器 教学单位：机电工程学院 专业名称：机械设计制造及其自动化 学号： 学生姓名： 指导教师： 指导单位：机电工程学院 完成时间： 电子科技大学中山学院教务处制发
生物传感器 摘要 传感器（英文名称：transducer/sensor）是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。 传感器的特点包括：微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。传感器的存在和发展，让物体有了触觉、味觉和嗅觉等感官，让物体慢慢变得活了起来。通常根据其基本感知功能分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类。 生物传感器(biosensor)，是一种对生物物质敏感并将其浓度转换为电信号进行检测的仪器。是由固定化的生物敏感材料作识别元件（包括酶、抗体、抗原、微生物、细胞、组织、核酸等生物活性物质）、适当的理化换能器（如氧电极、光敏管、场效应管、压电晶体等等）及信号放大装置构成的分析工具或系统。生物传感器具有接受器与转换器的功能。 关键词:传感器生物传感器
目录 1 生物传感器 (1) 1.1生物传感器简介 (1) 2 生物传感器的介绍 (2) 2.1组成结构及工作原理 (2) 2.2技术特点 (2) 2.3国内外应用发展情况及应用案例 (3) 2.3.1国内应用发展 (3) 2.3.2国外应用发展 (3) 2.3.3应用案例 (4) 参考文献 (6)
基于热释电红外传感器（D203S）的课程实验设计 第四组 目的： 利用D203S接收运动人体发出的红外线信号，通过外接电路每当有人通过时，指示灯就闪烁一次并且数码管就计一次数。 团队： 组长：朱永民20113943 程再兴20113959 组员：徐可乐20113939 刘旺20113937 刘夏宏20113938 刘阳20113936 李凯20113951 萧兆鑫20113953 分数分配：每人5分 热释电红外传感器（D203S）简介：
D203S由一种高热电系数的材料，如锆钛酸铅系陶瓷、钽酸锂、硫酸三甘钛等制成尺寸为2*1mm的探测元件。 在每个探测器内装入一个或两个探测元件，并将两个探测元件以反极性串联，以抑制由于自身温度升高而产生的干扰。由探测元件将探测并接收到的红外辐射转变成微弱的电压信号，经装在探头内的场效应管放大后向外输出。为了提高探测器的探测灵敏度以增大探测距离，一般在探测器的前方装设一个菲涅尔透镜，它和放大电路相配合，可将信号放大70分贝以上，这样就可以测出10~20米范围内人的行动。 菲涅尔透镜利用透镜的特殊光学原理，在探测器前方产生一个交替变化的“盲区”和“高灵敏区”，以提高它的探测接收灵敏度。当有人从透镜前走过时，人体发出的红外线就不断地交替从“盲区”进入“高灵敏区”，这样就使接收到的红外信号以忽强忽弱的脉冲形式输入，从而强其能量幅度。 人体辐射的红外线中心波长为9~10--um，而探测元件的波长灵敏度在0.2~20--um范围内几乎稳定不变。在传感器顶端开设了一个装有滤光镜片的窗口，这个滤光片可通过光的波长范围为 7~10--um，正好适合于人体红外辐射的探测，而对其它波长的红外线由滤光片予以吸收，这样便形成了一种专门用作探测人体辐射的红外线传感器。 热释电红外传感器在结构上引入场效应管，其目的在于完成阻抗变换。由于热电元输出的是电荷信号，并不能直接使用，因而
4第四章传感器的使 用
第四章传感器使用基础 1、振动传感器 现场振动测试采用的传感器一般有非接触式电涡流传感器、速度传感器、加速度传感器和复合传感器（它是由一个非接触式传感器和一个惯性传感器组成）四种。每一种传感器都有它们固有频响特性，其决定了各自的工作范围。如果采用的传感器在超出其线性频响区域工作时，测量得到的读数会产生较大的偏差。下表列出了振动测量中常用的一些传感器的性能和适用范围及优、缺点等。 表1—1 常用的振动传感器及其性能和适应范围
1.1、振动传感器的构成及工作原理 振动传感器是将机械振动量转换为成比例的模拟电气量的机电转换装置。 传感器至少有 机械量的接收和 机电量的转换二 个单元构成。机 械接收单元感受 机械振动，但只 接收位移、速 度、加速度中的 一个量；机电转换单元将接收到的机械量转换成模拟电气量，如电荷、电动势、电阻、电感、电容等；另外，还配有检测放大电路或放大器，将模拟电气量转换、放大为后续分析仪器所需要的电压信号，振动监测中的所有振动信息均来自于此电压信号。 1.2、振动传感器的类型 振动传感器的种类很多，且有不同的分类方法。按工作原理的不同，可分为电涡流式、磁电式（电动式）、压电式；按参考坐标的不同，可分为相对式与绝对式（惯性式）；按是否与被测物体接触，可分为接触式与非接触式；按测量的振动参数的不同，可分为位移、速度、加速度传感器；以及由电涡流式传感器和惯性式传感器组合而成的复合式传感器，等等。 在现场实际振动检测中，常用的传感器有磁电式速度传感器（其中又以绝对式应用较多）、压电式加速度传感器和电涡流式位移传感器。其中，加速度传感器应用最广，而大型旋转机械转子振动的测量几乎都是涡流式传感器。2．电动力式振动速度传感器的工作原理
第1章传感器基础理论思考题与习题答案 1.1什么是传感器？（传感器定义） 解：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，通常由敏感元件、转换元件和调节转换电路组成。 1.2传感器特性在检测系统中起到什么作用？ 解：传感器的特性是指传感器的输入量和输出量之间的对应关系，所以它在检测系统中的作用非常重要。通常把传感器的特性分为两种：静态特性和动态特性。静态特性是指输入不随时间而变化的特性，它表示传感器在被测量各个值处于稳定状态下输入输出的关系。动态特性是指输入随时间而变化的特性，它表示传感器对随时间变化的输入量的响应特性。 1.3传感器由哪几部分组成？说明各部分的作用。 解：传感器通常由敏感元件、转换元件和调节转换电路三部分组成。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电信号的部分，调节转换电路是指将非适合电量进一步转换成适合电量的部分，如书中图1.1所示。 1.4传感器的性能参数反映了传感器的什么关系？静态参数有哪些？各种参数代表什么意 义？动态参数有那些？应如何选择？ 解：在生产过程和科学实验中，要对各种各样的参数进行检测和控制，就要求传感器能感受被测非电量的变化并将其不失真地变换成相应的电量，这取决于传感器的基本特性，即输出—输入特性。衡量静态特性的重要指标是线性度、灵敏度，迟滞和重复性等。意义略（见书中）。动态参数有最大超调量、延迟时间、上升时间、响应时间等，应根据被测非电量的测量要求进行选择。 1.5某位移传感器，在输入量变化5mm时，输出电压变化为300mV，求其灵敏度。 解：其灵敏度 3 3 30010 60 510 U k X - - ?? === ?? 1.6某测量系统由传感器、放大器和记录仪组成，各环节的灵敏度为：S1=0.2mV/℃、
环境监测传感器的工作原理及设计 今天为大家介绍一项国家发明授权专利——基于拉曼效应的环境监测传感器以及环境检测方法。该专利由青岛中一监测有限公司申请，并于2018年8月24日获得授权公告。 内容说明本发明属于环境监测传感器技术领域，具体涉及一种基于拉曼效应的环境监测传感器以及一种环境检测方法。 发明背景随着工业的迅速发展，环境污染也在日趋严重。在环境监测过程中，人们发现环境中的污染物对环境中的微生物生存和代谢都产生了很大的影响。由于微生物的多样性、敏感性，决定了微生物能够对环境中多种污染情况做出多种反应，同时也能反映出环境污染的历史状况。因此，对环境中微生物进行检测，对于监测环境污染情况、评价环境质量状况具有很重要的意义。这种环境监测主要是对环境液体中的微生物进行检测，尤其是水体的质量。例如：用大肠菌群的数量作为水体质量的指标，利用鼠伤寒沙门氏杆菌的组氨酸缺陷变株的回复突变（即“艾姆氏试验法”）检测水体的污染状况以及食品、饮料、药物中是否含有致癌变、致畸变、致突变毒物等。 但是，在现有的环境监测过程中，对环境中微生物检测采取的是现场采样、实验室培养、实验室鉴定分析的方法，存在检测时间长、成本高、效率低等问题，而且由于没有及时检测样品，中途发生的变化以及样品传输过程中的污染都会影响到检测结果的客观性。因此，开发出快速检测环境中微生物的方法以及仪器显得尤为重要。 现有的高精密拉曼光谱传感系统主要采用显微镜、激光系统、单色系统、检测系统等部分组成，结构复杂，设备庞大，不利于现场检测。手持式拉曼光谱仪精度不高，稳定性不够，只能对少量表面无污染的固体大分子材料进行定性分析，特别是一些能够产生荧光的物质及微生物样品，容易受到背景荧光的严重干扰，无法进行测试。共振拉曼光谱虽然能够提高拉曼光谱灵敏度，但是仅能在少数分子和特定波长的激光上具有相匹配的电子吸收能级，也容易干扰特征物的拉曼光谱。此外，现有的拉曼光谱仪都是将激光发射模块与接收模块做成一体式，也就是激光发射通道与接收通道共同，这样容易造成干扰。因此，对于
传感器的国家标准 与传感器相关的现行国家标准 GB/T 14479-1993 传感器图用图形符号 GB/T 15478-1995 压力传感器性能试验方法 GB/T 15768-1995 电容式湿敏元件与湿度传感器总规范 GB/T 15865-1995 摄像机(PAL/SECAM/NTSC)测量方法第1部分:非广播单传感器摄像机GB/T 13823.17-1996 振动与冲击传感器的校准方法声灵敏度测试 GB/T 18459-2001 传感器主要静态性能指标计算方法 GB/T 18806-2002 电阻应变式压力传感器总规范 GB/T 18858.2-2002 低压开关设备和控制设备控制器-设备接口(CDI) 第2部分:执行器传感器接口(AS-i) GB/T 18901.1-2002 光纤传感器第1部分:总规范 GB/T 19801-2005 无损检测声发射检测声发射传感器的二级校准 GB/T 7665-2005 传感器通用术语 GB/T 7666-2005 传感器命名法及代号
GB/T 11349.1-2006 振动与冲击机械导纳的试验确定第1部分：基本定义与传感器 GB/T 20521-2006 半导体器件第14-1部分: 半导体传感器-总则和分类 GB/T 14048.15-2006 低压开关设备和控制设备第5-6部分：控制电路电器和开关元件-接近传感器和开关放大器的DC接口（NAMUR） GB/T 20522-2006 半导体器件第14-3部分: 半导体传感器-压力传感器 GB/T 20485.11-2006 振动与冲击传感器校准方法第11部分：激光干涉法振动绝对校准GB/T 20339-2006 农业拖拉机和机械固定在拖拉机上的传感器联接装置技术规范 GB/T 20485.21-2007 振动与冲击传感器校准方法第21部分：振动比较法校准 GB/T 20485.13-2007 振动与冲击传感器校准方法第13部分: 激光干涉法冲击绝对校准GB/T 13606-2007 土工试验仪器岩土工程仪器振弦式传感器通用技术条件 GB/T 21529-2008 塑料薄膜和薄片水蒸气透过率的测定电解传感器法 GB/T 20485.1-2008 振动与冲击传感器校准方法第1部分: 基本概念 GB/T 20485.12-2008 振动与冲击传感器校准方法第12部分：互易法振动绝对校准 GB/T 20485.22-2008 振动与冲击传感器校准方法第22部分：冲击比较法校准 GB/T 7551-2008 称重传感器
1、已知一等强度梁测力系统， R x 为电阻应变片，应变片灵敏系数 K=2，未 受应变时，R ＜ = 100 ?。当试件受力 F 时，应变片承受平均应变 ￡ = 1000卩m/m , 求： (1) 应变片电阻变化量 ？ R ＜和电阻相对变化量？ R x /R x 。 (2) 将电阻应变片 R ＜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) 若要使电桥电压灵敏度分别为单臂工作时的两倍和四倍，应采取 解: (1) RX K R X R X K R X 2 1000 100 0.2() 化时，电桥输出电压为 U O (3)要使电桥电压灵敏度为单臂工作时的 2倍，则应该在等强度梁的正反面对应贴上两 个相同的应变片，一个受拉应变，一个受压应变，接入电桥相邻桥臂，形成半桥差动电桥, 且取其他桥臂电阻也为 Rx 。 1 R X 此时，U o — E - 0.003(V)，r L 0 2 R X 要使电桥电压灵敏度为单臂工作时的 4倍，则应该在等强度梁的正反面对应贴上四个相 同的应变片，2个受拉应变，2个受压应变，形成全桥差动电桥。 2、有一个以空气为介质的变面积型平板电容传感器(见下图) 。其中 a=16mm,b=24mm,两极板间距为4mm 。一块极板分别沿长度和宽度方向在原始位置 上平移了 5mm ，求： R X R X 0.2 100 0.2% (2)将电阻应变片 Rx 置于单臂测量电桥，取其他桥臂电阻也为 Rx 。当Rx 有？ Rx 的变 R X R X U O (云r i )E 3 (100 0.2 丄) 200 0.2 2 0.0015(V) 非线性误差: r L R X /2R X 1 R X /2R X 100% 0.1% 此时，U o R X R X 0.006(V)，r L 0
一、引言 目前,我国传感器行业规模仍然较小,应用范围较窄。为此，我们亟须转变观念．将传感器的研发由单一物性型传感器的研发，转化为高度集成的新型传感器研发。新型传感器的开发和应用已成为现代系统的核心和关键．它将成为21世纪信息产业新的经济增长点。 二、传感器行业发展趋势及展望 目前，传感器行业呈现八大发展趋势，即传感器的产业化发展模式、传感器产品全面、协调、持续发展、企业生产规模(年生产能力)向规模经济发展、生产格局向专业化方向发展、传感器大生产技术向自动化方向发展、企业的重点技术改造向引进技术的消化吸收与自主创新的方向转变、企业经营要加快从国内市场为主向国内与国外两个市场相结合的国际化方向发展、企业将向“大、中、小并举”、“集团化、专业化生产共存”的格局发展。但是，由于经济发展水平和生产研发资金的限制，我国传感器行业总体技术水平还是相对比较落后的，规模和应用领域都较小。今天活跃在国际传感器市场上的仍然是德国、日本、美国、俄国等老牌工业国家的企业。在这些国家里，传感器的应用范围很广，许多厂家的生产都实现了规模化，有些企业的年生产能力已达到几千万只甚至几亿只。相比之下，中国传感器的应用范围还比较窄，更多的应用仍然停留在工业测量与控制等基础应用领域。 可以预见，未来中国传感器市场的总需求将继续扩大。国内品牌将通过增加投资、合资等方式逐步渗透到高端市场。而中低端产品出口将成为国内品牌厂商的选择。国外新技术输人和应用技术将会带动市场需求向更个性化、分散化的方向发展，国内厂商之间的并购与整合也将很快形成趋势。 三、传感器原理与结构概述 1、传感器原理 无线传感器的组成模块封装在一个外壳内，在工作时，它将由电池或振动发电机提供电源，构成无线传感器网络节点。它可以采集设备的数字信号通过无线传感器网络传输到监控中心的无线网关，直接送入计算机，分析处理。如果需要，无线传感器也可以实时传输采集的整个时间历程信号。监控中心也可以通过网关把控制、参数设置等信息无线传输给节点。数据调理采集处理模块把传感器输出的微弱信号经过放大，滤波等调理电路后，送到模数转换器，转变为数字信号，送到主处理器进行数字信号处理，计算出传感器的有效值，位移值等。 （原理图） 无线通讯模块采用基于IEEE802.15.4标准的无线协议进行数据传输。IEEE802.15.4主要针对工业，建筑，传感器的无线数据采集和监控，油田，电力，矿山和物流管理等应用领域。它具有低功耗，传输可靠性高，抗干扰能力强，网络容量大，能够自动组网等特点。
1-7 已知某温度计测量范围0～200℃，检测测试其最大误差 4max =?Y ℃，求其满度相对误差，并根据精度等级标准判断精度等级。 解：Y FS =200-0=200 由A=ΔA/Y FS ＊100％有 A ＝4/200＊100％＝2％。 精度特级为2.5级。 1-11:解：（1）切线法： 1 2 1 1 ,02 1 2/1)0()1(21 21 +===+===+?=-x y y x b x y x dx dy x dx dy 则当设 线性度： %1.10%10025 .0,02525.0,5.00 21 )1(21)0() 12 1 (1.max .max 21=??= =-=?=<-+=?>+-+=?-S F L S F Y y Y y x x dx y d x x x y δ则时， 端基法：
1 )26(2 62 3,5.0+-=-===x y k y x 则则 线性度： % 526.2,1067596.50, 2373.022474.05.0)26(]1)26[(13max .=?=?=?==?-=+--+=?-L S F y dx y d x Y x x y δ求导得：同理： 最小二乘法：设y=kx+b 61237 .047328.034205.021909.010488.0025.016.009.004.001.002247 .11832.11401.10954.10488.115.04.03.02.01.002xy x y x 9945 .04835.0:9945.0) (64835 .0) (6625 .2)(55.0,75167.16922.6,5.12 2 2 2 2 2 2 +==-?-?= =--?======∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑x y x x xy x y x a x x y x xy k x x xy y x 求得则 线性度：% 50.210063.60694.0) 9945.04835.0(13 =?=?=+-+=?-L y x x x y δ时，同理求得： 1-12:解：
避雷器在线监测传感器 技术领域 本发明属于防雷器件技术领域，具体是一种避雷器在线监测传感器。 背景技术 现有的避雷器漏电流传感器采用光纤传输数据时，采用电压信号传输的方式，传输的电压信号和漏电流成比例，由于信号幅值不恒定，存在传输距离短、效率低等问题。同时，现有的电子式避雷器漏电流传感器一般采用外供电源方式，外供电源方式当雷电进入时会有被打坏的可能；采用电池供电时，由于电池有一定寿命，需要定时更换。 发明内容 本发明所要解决的技术问题在于提供一种适合光纤传输的，达到一定距离、一定效率、无需外供电源的避雷器漏电流传感器。 为实现上述目的，本发明通过以下技术方案来实现： 一种避雷器漏电流传感器，包括全电流回路输入接口IN+/IN-、自取电源电路、漏电流取样电路、精密积分电路、电压比较电路和电光转换器；所述自取电源电路直接和输入接口IN+和IN-相连，串接在全电流回路中，IN+和IN-之间没有电流即避雷器没有漏电流时，不产生电源，有漏电流时，有电源电压；所述漏电流取样电路的取样电阻串接在全电流回路中；所述取样电阻的电流经精密积分电路后作为电压比较电路的一个输入端电压，电压比较电路的电源连接自取电源电路的输出电源；电压比较器的输出端经过驱动电路连接光电转换器的输入端。 是所述自取电源电路的核心电路包括串接的精密稳压管Q1和Q2；Q2的阴极通过电阻连接IN+，Q1的阳极连接IN-，取样电阻串接在Q1的阳极连接IN-之间；Q2的阴极端为自取电源电路的输出电源端。 所述精密积分电路包括精密电阻R3、精密可调电阻R4、比较器和电容C5；所述R3和R4并联后连接在比较器的反相输入端与IN-之间；比较器的同相输入端连接在Q1阳极端；C5连接在比较器的反相输入端与输出端之间。 所述电压比较电路包括运算放大器U1B，U1B的反相输入端连接在Q2的阳极端，U1B的同相输入端连接比较器的输出端，U1B的输出端即为电压比较电路的输出端。 所述光电转换器是发光二级管LED；驱动电路是NMOS管Q3，Q3的栅极G连接电压比较电路的输出端，漏极D连接LED的阴极端，源极S连接Q1阳极端；LED的阳极端连接比较器的输出端。 LED两端并接一个电感L1和二极管D3；D3的阳极端与LED的阴极端连接，D3的阴极端与LED的阳极端连接。
位移传感器的功能是将机械的位移量转换成电信号，在我们选择位移传感器的时候需要考虑的有安装方式线性精度和供电情况，同样需要知道你的大概测量范围去选择更加合适的位移传感器。 首先我们在选择位移传感器规格范围时需留有余量，一般情况下最好是在实际行程的基础上选大一规格的即可。同样还需要注意的是你选择的是电涡流位移传感器，拉线位移传感器还是滑块位移传感器。如果你的位移传感器不便于进行对中调整的场合使用的话，最好是使用滑块位移传感器。而就位移的量程而言，大量程的建议使用的拉线位移传感器，电涡流位移传感器只是相对精度比较高的去测量。滑块位移传感器可以减少调整对中性的工作量，但辅助加长杆不能取消，否则，会出现由于对中性不好而导致稳定性和使用寿命，所以类似的位移传感器安装要是相当严格的。 位移传感器的安装要求根据你测量的是振动和位移，如果是轴的径向振动测量就得要求轴的直径大于探头直径的三倍以上。每个测点应同时安装两个传感器探头，两个探头应分别安装在轴承两边的同一平面上相隔90度。轴的径向振动测量时探头的安装位置应该尽量靠近轴承。探头中心线应与轴心线正交，探头监测的表面必须是无裂痕或其它任何不连续的表面现象。 如果是轴的轴向位移测量测量面应该与轴是一个整体，这个测量面是以探头的中心线为中心，宽度为1.5倍的探头圆环。探头安装距离距止推法兰盘不应超过305mm，否则测量结果不仅包含轴向位移的变化，而且包含胀差在内的变化，这样测量的不是轴的真实位移值。对于位移传感器的测量方式不一样，对应的安装就需要有不一样的要求。 艾驰商城是国内最专业的MRO工业品网购平台，正品现货、优势价格、迅捷配送，是一站式采购的工业品商城！具有10年工业用品电子商务领域研究，以强大的信息通道建设的优势，以及依托线下贸易交易市场在工业用品行业上游供应链的整合能力，为广大的用户提供了传感器、图尔克传感器、变频器、断路器、继电器、PLC、工控机、仪器仪表、气缸、五金工具、伺服电机、劳保用品等一系列自动化的工控产品。 如需进一步了解相关传感器产品的选型，报价，采购，参数，图片，批发等信息，请关注艾驰商城https://www.doczj.com/doc/ab18999582.html,。
《传感器与传感器技术》计算题 解题指导（供参考） 第1章 传感器的一般特性 1-5 某传感器给定精度为2%F·S，满度值为50mV ，零位值为10mV ，求可能出现的最大误差(以mV 计)。当传感器使用在满量程的1/2和1/8时，计算可能产生的测量百分误差。由你的计算结果能得出什么结论? 解：满量程（F ?S ）为50~10=40(mV) 可能出现的最大误差为： m ＝40 2%=0.8(mV) 当使用在1/2和1/8满量程时，其测量相对误差分别为： %4%10021408.01=??=γ %16%10081 408 .02=??=γ 1-6 有两个传感器测量系统，其动态特性可以分别用下面两个微分方程描述，试求这两个系统的时间常数和静态灵敏度K 。 （1） T y dt dy 5105.1330 -?=+ 式中，y 为输出电压，V ；T 为输入温度，℃。 （2） x y dt dy 6.92.44 .1=+ 式中，y ——输出电压，V ；x ——输入压力，Pa 。 解：根据题给传感器微分方程，得 (1) τ=30/3=10(s)， K =1.5105/3=0.5105 (V/℃)； (2) τ=1.4/4.2=1/3(s)， K =9.6/4.2=2.29(V/Pa)。 1-7 设用一个时间常数=0.1s 的一阶传感器检测系统测量输入为x (t )=sin4t +0.2sin40t 的信号，试求其输出y (t )的表达式。设静态灵敏度K =1。 解 根据叠加性，输出y (t )为x 1(t )=sin4t 和x 2(t )= 0.2sin40t 单独作用时响应y 1(t )和y 2(t )的叠加，即y (t )= y 1(t )+ y 2(t )。 由频率响应特性：
现场传感器接线说明 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】
1)室外温湿度传感器 现场使用的室外温湿度传感器主要有两个型号 QFA3160 电源：24VDC；输出：0-10V QFA3171电源：24VDC；输出：4-20mA 按上图片可以修改传感器的信号类型和量程范围，信号类型出场都是调试好的，基本不用改。量程范围根据当地气候，一般情况用R3档。 上图为传感器接线图（需要注意QFA3171温度和湿度需要单独供电）。 调试的时候需要检查 1.传感器供电（一般为24VDC，特殊类型需查看说明书）。 2.传感器和模块上的接线（电压和电流型在AI模块上的接线不同）。 3.传感器量程；信号类型是否和硬件组态中一致。 4.改完量程一定要盖上传感器的盖子才能正确度数 5.程序中的FC105的上下限应与计算值对应。 2)水管温度传感器 现场使用的室外温湿度传感器主要有两个型号 PT100和LG-Ni1000；PT100为温度0度时电阻为100欧姆的铂电阻，LG-Ni1000是指温度0度是电阻为1000欧姆的镍电阻。 接线方式分为2线制和3线制。3线制的接法可以消除线组对传感器测量数值的影响 传感器端只有两个段子，3线制接线方法为将其中两个线接到传感器一个段子上，模块端分别接在S-和M-上，剩余的一根线接到M+上；2线制的接法为将两根线分别接到传感器两个段子上，模块端分别接在M+和M-，同时将模块端S-和M-短接。
硬件组态的时候，如果选择的是PT100Sta.，那么程序中除以10，如果选择的是PT100Cl.，就要除100。 3)流量传感器 流量传感器型号：DWM2000 电源：24VDC 输出：4-20mA 接线方法和设置如下图： 拨码的计算 调试的时候需要检查 1.传感器供电（一般为24VDC，特殊类型需查看说明书）。 2.传感器和模块上的接线。 3.传感器量程；信号类型是否和硬件组态中一致。 4.必须在不开水泵，同时保证管道中液体静止时才能调零。 5.程序中的FC105的上下限应与计算值对应。 4)西门子压力传感器 型号：QBE2002 电源：24VDC 输出：0-10V 接线方法： 现场很多西门子传感器线的颜色为棕、蓝、白与接线图上线色不同，但是还是按照棕—供电、白—GND、蓝—输出信号的接法。 5)瑞士Huba压力传感器
一、填空题(20分) 1.传感器由（敏感元件，转换元件，基本转换电路）三部分组成。 2.在选购线性仪表时，必须考虑应尽量使选购的仪表量程为欲测量的（1.5 ） 倍左右为宜。 3.灵敏度的物理意义是（达到稳定工作状态时输出变化量与引起此变化的输入变化量之比。） 4. 精确度是指（测量结果中各种误差的综合，表示测量结果与被测量的真值之间的一致程度。） 5．为了测得比栅距W更小的位移量，光栅传感器要采用（细分）技术。 6.热电阻主要是利用电阻随温度升高而（增大）这一特性来测量温度的。 7.传感器静态特性主要有（线性度，迟滞，重复性，灵敏度）性能指标来描述。 8.电容传感器有三种基本类型，即(变极距型电容传感器、变面积型电容传感器, 变介电常数型电容传感器) 型。 9.压电材料在使用中一般是两片以上在,以电荷作为输出的地方一般是把压电元件（并联）起来，而当以电压作为输出的时候则一般是把压电元件（串联)起来 10.压电式传感器的工作原理是：某些物质在外界机械力作用下，其内部产生机械压力，从而引起极化现象，这种现象称为（顺压电效应）。相反，某些物质在外界磁场的作用下会产生机械变形，这种现象称为（逆压电效应）。 11. 压力传感器有三种基本类型，即（电容式，电感式，霍尔式）型. 12.抑制干扰的基本原则有（消除干扰源，远离干扰源，防止干扰窜入）. 二、选择题（30分,每题3分）1、下列( )不能用做加速度检测传感器。D.热电偶 2、将超声波（机械振动波）转换成电信号是利用压电材料的( ).C．压电效应 3、下列被测物理量适合于使用红外传感器进行测量的是（）. C．温度 4、属于传感器动态特性指标的是（）.D．固有频率 5、对压电式加速度传感器，希望其固有频率( ).C.尽量高些 6、信号传输过程中，产生干扰的原因是( )C.干扰的耦合通道 7、在以下几种传感器当中( )属于自发电型传感器.C、热电偶 8、莫尔条纹光栅传感器的输出是( ).A.数字脉冲式 9、半导体应变片具有( )等优点.A.灵敏度高 10、将电阻应变片贴在( )上，就可以分别做成测力、位移、加速度等参数的传感器. C.弹性元件 11、半导体热敏电阻率随着温度上升，电阻率( ).B.迅速下降 12、在热电偶测温回路中经常使用补偿导线的最主要的目的是( ). C、将热电偶冷端延长到远离高温区的地方 13、在以下几种传感器当中( ABD 随便选一个)不属于自发电型传感器. A、电容式 B、电阻式 C、热电偶 D、电感式 14、( )的数值越大,热电偶的输出热电势就越大.D、热端和冷端的温差 15、热电阻测量转换电路采用三线制是为了( B、减小引线电阻的影响). 16、下列( )不能用做加速度检测传感器.B.压电式 三、简答题（30分） 1.传感器的定义和组成框图？画出自动控制系统原理框图并指明传感器在系统中的位置和
机器人的位置检测传感器 测量可变位置和角度，即测量机器人关节线位移和角位移的传感器是机器人位置反馈控制中必不可少的元件。常用的有电位器、旋转变压器、编码器等。其中编码器既可以检测直线位移，又可以检测角位移。下面是几种常用的位置检测传感器。1、光电开关2、编码器3、旋转变压器。二、机器人速度、角速度传感器：1、编码器对任意给定的角位移，编码器将产生确定数量的脉冲信号，通过统计指定时间（dt）内脉冲信号的数量，就能计算出相应的角速度。dt越短，得到的速度值就越准确，越接近实际的瞬时速度。但是，如果编码器的转动很缓慢，则测出的速度可能不准。通过对控制器的编程，将指定时间内脉冲信号的个数转化为速度信息就可以计算出速度。2、测速发电机测速发电机是一种把输入的转速信号转换成输出的电压信号的机电式信号元件，它可以作为测速、校正和解算元件，广泛应用于机器人的关节测速中。3、位置信号微分如果位置信号中噪音较小，那么对他进行微分来求取速度信号不仅可行，而且很简单。为此，位置信号应尽可能连续，以免在速度信号中产生大的脉动。所以，建议使用薄膜式电位器测量位置，因为绕线式电位器的输出时分段的，不适合微分。然而，信号的微分总是会有噪音的，应该仔细处理。三、机器人接触觉传感器：机器人接触觉传感器是用来判断机器人是否接触物体的测量传感器。传感器输出信号常为0或1,最经济适用的形式是各种微动开关。常用的微动开
关由滑柱、弹簧、基板和引线构成，具有性能可靠、成本低、使用方便等特点。接触觉传感器不仅可以判断是否接触物体，而且还可以大致判断物体的形状。一般传感器装在末端的执行器上，除了微动开关外，接触觉传感器还采用碳素纤维及聚氨基甲酸脂为基本材料构成触觉传感器。机器人与物体接触，通过碳素纤维与金属针之间建立导通电路，与微动开关相比，碳素纤维具有更高触电安装密度、更好的柔性、可以安装在机器手的曲面手掌上。四、机器人接近觉传感器、机器人接近觉传感器能感知相距几毫米到几时厘米内对象物或障碍物的距离、对象物的便面性质等的传感器，其目的是在接触对象前得到必要的信息，以便后续动作。接近觉传感器有许多不同的类型，如电磁式、涡流式、霍尔效应式、光学式、超声波式、电感式和电容式等等。五、机器人姿态传感器：姿态传感器是用来检测机器人与地面相对关系的传感器，当机器人被限制在工厂的地面时，没有必要安装这种传感器，如大部分工业机器人。但当机器人脱离了这个限制，并且能够自由的移动，如移动机器人，安装姿态传感器就成必要了。典型的姿态传感器是陀螺仪，他利用高速旋转物体（转子）经常保持一定姿态的性质。转子通过一个支撑它的，被称为万向接头的自由支持机构，安装在机器人上。机器人围绕着输入轴仅转过一个角度。在速率陀螺仪中，加装了弹簧。卸掉这个弹簧后的陀螺仪成为速率积分陀螺仪，此时输出轴以角速度旋转，且此角速度与围绕输入轴的转角速度成正比。姿态传感器设置在机器人的躯干部分，它用来检测移动中的躯干部分，它用来你
1、传感器的选择方法 在提供解决方案的时候 , 选择合适的产品是很重要的一个环节 , 就传感器 而言 , 种类就有很多 , 一旦选的不好 , 就会给后期工作带来很多的麻烦。因此，选择好一个合适的产品，是十分重要的。 (1)根据测量对象与测量环境确定传感器的类型 要进行—个具体的测量工作，首先要考虑采用何种原理的传感器，这需要分析多方面的因素之后才能确定。因为，即使是测量同一物理量，也有多种原理的传感器可供选用，哪一种原理的传感器更为合适，则需要根据被测量的特点和传感器的使用条件考虑以下一些具体问题：量程的大小；被测位置对传感器体积的要求；测量方式为接触式还是非接触式；信号的引出方法，有线或是非接触测量 . 在考虑上述问题之后就能确定选用何种类型的传感器，然后再考虑传感器的具体性能指标。 (2)灵敏度的选择 通常，在传感器的线性范围内，希望传感器的灵敏度越高越好。因为只有灵敏度高时，与被测量变化对应的输出信号的值才比较大，有利于信号处理。但要注意的是，传感器的灵敏度高，与被测量无关的外界噪声也容易混入，也会被放大系统放大，影响测量精度。 (3)频率响应特性 传感器的频率响应特性决定了被测量的频率范围，必须在允许频率范围内保持不失真的测量条件，实际上传感器的响应总有—定延迟，希望延迟时间越短越好。传感器的频率响应高，可测的信号频率范围就宽，而由于受到结构特性的影响，机械系统的惯性较大，因有频率低的传感器可测信号的频率较低。在动态测量中，应根据信号的特点（稳态、瞬态、随机等）响应特性，以免产生过火的误差。 (4)线性范围 传感器的线性范围是指输出与输入成正比的范围。以理论上讲，在此范围内，灵敏度保持定值。传感器的线性范围越宽，则其量程越大，并且能保证一定的测量精度。在选择传感器时，当传感器的种类确定以后首先要看其量程是否满足要求。但实际上，任何传感器都不能保证绝对的线性，其线性度也是相对的。当所要求测量精度比较低时，在一定的范围内，可将非线性误差较小的传感器近似看作线性的，这会给测量带来极大的方便。 (5)精度 精度是传感器的一个重要的性能指标，它是关系到整个测量系统测量精度的一个重要环节。传感器的精度越高，其价格越昂贵，因此，传感器的精度只要满足整个测量系统的精度要求就可以，不必选得过高。这样就可以在满足同一测量目的的诸多传感器中选择比较便宜和简单的传感器。如果测量目的是定性分析的，选用重复精度高的传感器即可，不宜选用绝对量值精度高的；如果是为了定
第1章概述 1.什么是传感器 传感器定义为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和装置，通常由敏感元件和转换元件组成。 传感器的共性是什么 传感器的共性就是利用物理规律或物质的物理、化学、生物特性，将非电量（如位移、速度、加速度、力等）输入转换成电量（电压、电流、电容、电阻等）输出。 传感器由哪几部分组成的 由敏感元件和转换元件组成基本组成部分，另外还有信号调理电路和辅助电源电路。 传感器如何进行分类 （1）按传感器的输入量分类，分为位移传感器、速度传感器、温度传感器、湿度传感器、压力传感器等。（2）按传感器的输出量进行分类，分为模拟式和数字式传感器两类。（3）按传感器工作原理分类，可以分为电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、压电式传感器、磁敏式传感器、热电式传感器、光电式传感器等。（4）按传感器的基本效应分类，可分为物理传感器、化学传感器、生物传感器。（5）按传感器的能量关系进行分类，分为能量变换型和能量控制型传感器。（6）按传感器所蕴含的技术特征进行分类，可分为普通型和新型传感器。 传感器技术的发展趋势有哪些 （1）开展基础理论研究（2）传感器的集成化（3）传感器的智能化（4）传感器的网络化（5）传感器的微型化 改善传感器性能的技术途径有哪些 （1）差动技术（2）平均技术（3）补偿与修正技术(4)屏蔽、隔离与干扰抑制(5)稳定性处理 第2章传感器的基本特性 什么是传感器的静态特性描述传感器静态特性的主要指标有哪些 答：传感器的静态特性是指在被测量的各个值处于稳定状态时，输出量和输入量之间的关系。主要的性能指标主要有线性度、灵敏度、迟滞、重复性、精度、分辨率、零点漂移、温度漂移。 传感器输入-输出特性的线性化有什么意义如何实现其线性化 答：传感器的线性化有助于简化传感器的理论分析、数据处理、制作标定和测试。常用的线性化方法是：切线或割线拟合，过零旋转拟合，端点平移来近似，多数情况下用最小二乘法来求出拟合直线。 利用压力传感器所得测试数据如下表所示，计算其非线性误差、迟滞和重复性误差。设压力为0MPa 时输出为0mV,压力为时输出最大且为. 非线性误差略 正反行程最大偏差Hmax=，所以γH=±%=±%=±% 重复性最大偏差为Rmax=，所以γR=±=±%=±% 什么是传感器的动态特性如何分析传感器的动态特性 传感器的动态特性是指传感器对动态激励（输入）的响应（输出）特性，即输出对随时间变化的输入量的响应特性。
习题一概论p16 1.测试系统一般是怎样构成的？ ①传感器将被测物理量转换成以电量为主要形式的电信号； ②信号变换部分是对传感器所送出的信号进行加工； ③显示与记录部分将所测信号变为一种能为人们所理解的形式，以供人们观测和分析。 2.什么是测量误差？测量误差有几种表示方法？ 测量误差：人们在进行各种实际测量时，尽管被测量在理论上存在真值，但由于客观实验条件的限制，被测量的真值实际上是测不到的，因而测量结果只能是真值的近似值，这就不可避免地存在着测量误差。 测量误差有：绝对误差、相对误差、引用误差。 3.测量误差按出现规律可分为几种？它们与准确度与精密度有什么关系？ ①按出现规律可分为：系统误差、随机误差、粗大误差 ②准确度表示测量结果中系统误差的大小。系统误差越小，准确度越高，即真一民实际 值符合的程度越高。 精密度表示测量结果中随机误差大小的程度。随机误差越小，测量值越集中，表示精密度越高。 精确度是测量结果系统误差与随机误差的综合。表示测量结果与真值的一致程度。精确度用来反映系统误差和随机误差的综合影响。精确度越高，表示正确度和精密度越高，意味着系统误差和随机误差都小。 4.产生系统误差的常见原因有哪些？常用的减小系统误差的方法有哪些？ ①产生系统误差的主要原因： ●仪器的制造、安装或使用方法不正确； ●环境因素影响（温度、湿度、电源等）； ●测量原理中使用近似计算公式；
●测量人员不良读数习惯 ②减小系统误差的方法： ●发现判断：实验对比、残余误差观察、准则检测 ●减少消除：修正、特殊测量法（替代、差值、误差补偿、对称观察） 5.传感器有哪些几部分组成？ 敏感元件、转换元件、转换电路 6.按传感器的工作机理、能量转换方式、输入量及测量原理四种方法，传感器分别是如何分 类的？ ①按工作机理分： ●电参数式传感器（如电阻式、电感式和电容式）； ●压电式传感器； ●光电式传感器； ●热电式传感器。 ②按能量转换方式分： ●能量控制型传感器（如电阻、电感、电容式） ●能量转换型传感器（如基于压电效应、热电效应传感器） ③按输入量分： 力传感器、位移传感器、温度传感器 ④按测量原理分： ●电路参量式传感器（包括电阻式、电感式、电容式） ●电动势式传感器（包括磁电感应式、霍尔式、压电式） ●光电式传感器（包括一般光电式、光栅式、激光式、光电码盘式、光导纤维式） ●半导体式传感器 习题二温度检测p35 7.温度检测主要有哪几种方法及它们是怎样分类的？ 温度检测方法分为：接触测量法，非接触测量法。 接触式包括：热膨胀式（如水银、双金属、液体或气体压力）； 热电偶； 热电阻（铂电阻、铜电阻、半导体热敏电阻）。