第15章 电流传感器、磨损检测用传感器、角速度检测用传感器

《传感器技术用》课程标准一、课程概述《传感器技术》是电气自动化技术专业专业核心课程。

主要针对自动化设备等典型工作任务分析后，归纳总结出来其所需求的常见类型传感器基本原理的知识和使用、安装及调试常见类型传感器的技术能力要求而设置的课程。

本课程包括传感器及检测技术导论、温度检测传感器、压力检测传感器、速度检测传感器、位移检测传感器的基本原理和主要应用等。

课程有助于为后续专一业综合类课程做基础，让他们熟知传感器及检测技术导论、温度检测传感器、压力检测传感器、速度检测传感器、位移检测传感器的基本原理和主要应用等，能熟练传感器应用及设计思维。

并培养学生具有强烈的安全、环保、成本、产品质量、团队合作等意识。

二、教学目标（一）知识目标（1）具有常见传感器测量原理、典型应用、技术参数认识等知识：（2）具有测量传感器数据、计算测量误差的能力；（二）能力目标（1）具有常见传感器的选型能力；（2）具有常见传感器安装、标定、调试及维护能力；（3）具有一定的传感器检测系统设计能力。

（三）素质目标（1）具有分析与决策能力；（2）具有发现问题，解决问题的能力；（3）具有良好的心理素质、职业道德素质以及高度责任心和良好的团队合作能力；（4）具有组织管理能力；（5）培养良好的职业素养和一定的创新意识；（6）养成“认真负责、精检细修、文明生产、安全生产”等良好的职业道德；三、与前后课程的联系本课程的前续课程是《电工基础》、《模拟电子技术》和《数字电子技术》，并为后续课程《单片机技术应用》、《PLC技术及应用》提供相应的理论及技术支持。

四、教学内容与学时分配根据职业岗位电气设备生产、安装、调试与维护的要求，将本课程的教学内容分解为6个教学单元。

课程项目结构与学时分配表五、教材的选用1.教材选取的原则难易适中，应用性强，突出职教特色；2.推荐教材（1）常慧玲.《传感器与自动检测》，电子工业出版社,2016（2）朱志伟，刘红兵，《传感器原理与检测技术（第二版）》，南京大学出版社，2017 六、教师要求（1）具有电子技术、电气自动化及相关专业硕士及以上学位；（2）具有丰富的《电子技术》、《单片机》等相关课程的教学经验；（3）建议在相关企业顶岗锻炼3个月以上；（4）具有完成以上安排所有计划课时的能力。

传感器：广义：传感器是一种能把特定的信息（物理、化学、生物）按一定规律转换成某种可用信号输出的器件和装置。

狭义：能把外界非电信息转换成电信号输出的器件。

国家标准：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。

按使用的场合不同传感器又称为:变换器、换能器、探测器传感器的组成：敏感元件、转换元件、基本电路，敏感元件感受被测量;转换元件将响应的被测量转换成电参量（电阻、电容、电感）;基本电路把电参量接入电路转换成电量;核心部分是转换元件,决定传感器的工作原理。

测量仪器一般由信号检出器件和信号处理两部分组成。

按传感器检测的范畴分类物理量传感器、化学量传感器、生物量传感器、按传感器的输出信号分类模拟传感器、数字传感器按传感器的结构分类结构型传感器、物性型传感器、复合型传感器按传感器的功能分类单功能传感器、多功能传感器、智能传感器按传感器的转换原理分类机—电传感器、光—电传感器、热—电电传感器、磁—电传感器、电化学传感器按传感器的能源分类有源传感器无源传感器物理量、化学量、生物类传感器三大门类；国标GB/T14479-93规定传感器图用图形符号表示方法：正方形表示转换元件；三角形表示敏感元件；X 表示被测量符号；* 表示转换原理。

国标GB7666规定，一种传感器的代号应包括以下四部分：主称（传感器）、被测量、转换元件、序号；第二章传感器的静态特性、动态特性慢变信号——输入为静态或变化极缓慢的信号时（环境温度），我们讨论研究传感器静态特性，即不随时间变化的特性;快变信号——输入量随时间（t）较快变化时（如振动），我们考虑输出的传感器动态特性，即随时间变化的特性；静态特性主要包括：线性度、灵敏度、稳定性、重复性…线性度是表征实际特性与拟合直线不吻合的程度动态特性：输入输出之间的差异就是动态与时间常数(t ) 角速度（w）阻尼比（ξ）有关灵敏度：在稳定条件下输出微小增量与输入微小增量的比值对线性传感器灵敏度是直线的斜率：S = Δy/Δx对非线性传感器灵敏度为一变量：S = dy/dx稳定性：表示传感器在一较长时间内保持性能参数的能力H(s)表示输入拉氏变换和传递函数求出输出拉氏变换根据阻尼比ξ大小可分四种情况：1.ξ=0,零阻尼,等幅振荡，产生自激永远达不到稳定；2.ξ<1,欠阻尼,衰减振荡,达到稳定时间随ξ下降加长；3.ξ=1,临界阻尼，响应时间最短；4.ξ>1,过阻尼，稳定时间较长传感器动态特性②延迟时间td：传感器输出达到稳态值的50%所需的时间。

传感技术及应用课程教案第一章传感器概述§1-1 传感器与非电量测量一、非电量与非电量测量一切物质都处在永恒不停的运动之中。

物质的运动形式很多，它们通过化学现象或物理现象表现出来。

表征物质特性或其运动形式的参数很多，根据物质的电特性，可分为电量和非电量两类。

电量一般是指物理学中的电学量，如电压、电流、电阻、电容、电感等；非电量则是指除电量之外的一些参数，如压力、流量、尺寸、位移量、重量、力、速度、加速度、转速、温度、浓度、酸碱度等。

在众多的实际测量中，大多数是对非电量的测量。

在早期，非电量的测量多采用非电的测量方法，例如用尺测量长度；用秤称重量；用水银温度计测温度等等。

但随着科学技术的发展，对测量的准确度、测量速度、尤其对被测量动态变化过程的测量和远距离的检测都提出了更高的要求，原有的非电量测量方法已无法适应这一需要。

因此需要研究新的测量方法和技术。

这就是非电量的电测技术，这种技术就是用电测技术的方法去测量非电的物理量。

（或称把被测非电量转换成与非电量有一定关系的电量，再进行测量的方法）。

非电量电测技术的主要特点：1.应用了已经较为成熟和完善的电磁参数测量技术、理论和方法。

因而，非电量电测技术中的关键技术是研究如何将非电量变换成电磁量的技术——传感技术。

2.便于实现连续测量。

连续测量对于某些参数的自动测量（例如地震监测等）是十分重要的，但用非电的方法连续测量大电量却难以实现。

3.电信号容易传输（有线、无线）、转换（放大、衰减、调幅、调频、调相等）、记录、存贮和处理，便于实现遥测、巡回检测、自动测量，并能以模拟或数字方式进行显示和记录测量结果。

4.可在极宽的范围内以较快的速度对被测非电量进行准确的测量。

5. 与计算机相配合可进行传感器输出非线性的校正，误差的计算与补偿，进而使仪器智能化。

同时，也可实现某些参数的自动控制。

6.可完成用非电量方法无法完成的检测任务（如温度场测量等）。

二、非电量电测系统随着计算机技术的普及和应用，人们对传感技术的重要性有了进一步的认识，把传感器视为计算机的“五官”，推动了传感技术的发展。

数控机床中的传感器应用与研究摘要本文主要对数控机床中的几种传感器进行了研究，同时对其应用进行了详细的分析。

关键词数控机床；传感器；输送设备1 传感器简介传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，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。

传感器的种类和类型十分庞大，其分类的要求及标准不同，说法也不同，通常见到的传感器有霍尔、电感式及压电式传感器等。

运用在机床上的传感器主要包括霍尔、压力及电流传感器等，传感器的主要用途就是对角位移及位置等进行检测。

2 数控机床中的传感器的一些基本要求1）传感器具有较强的抗干扰性和较高的可靠性；2）传感器要达到速度及精度方面的标准和要求；3）传感器的使用和维护工作较为方便；4）传感器的成本较低。

不同类型的数控机床对传感器的一些要求也存在着差异，通常情况下，高精度、中型数控机床对传感器的要求着重体现在精度上，而大型数控机床对传感器的要求主要体现在速度响应度上。

3 位移检测和应用对位移检测的数控机床中的传感器着重包括直线光栅、脉冲编码器以及旋转变压器等。

3.1 直线光栅的一些应用直线光栅是通过对光的反射、投射现象进行运用而制成的，通常被运用在位移的检测上，其辨认能力较高，检测准确度高于光编码器，在动态测量中被广泛的运用。

在进给驱动过程中，在床身上对光栅进行固定。

拖板移动的实际位移在直线光栅所产生的一些脉冲信号上被直接性的反映出来。

利用直线光栅对工作台的具体位置进行检测的伺服系统是一个全闭环控制系统。

3.2 脉冲编码器的一些应用脉冲编码器是一种转速传感器或是角位移传感器，此传感器可以将机械转角转化成一种电脉冲。

脉冲编码器有三种类型，分别是电磁式、接触式以及光电式。

在以上三种脉冲编码器中，光电式的运用最为广泛，在x轴、z轴端各配有一个光点编码器，其主要运用于对数字、角位移的检测，角位移基于丝杠螺距对刀架的直线位移进行间接性的反映。

《传感器应用技术》课程标准一、课程定位本课程为物联网应用技术专业方向职业基本技能学习领域的一门重要的专业课程，该课程不仅是前导课程：电路基础分析、模拟电路分析与实践、数字电路分析与实践等在专业学习领域的有效扩展，也为后续职业岗位专项能力学习领域中单片机应用技术、智能电子系统开发与设计、自动检测系统等课程的教学开展提供了重要支撑。

二、课程目标1．职业素质目标：通过本课程的学习培养学生举一反三，认真求实、团结协作的优良作风。

实验室实施5S管理理念，从而培养学生形成规范的操作习惯、养成良好的职业行为习惯。

2．职业能力目标：能根据实际检测需要选择合适的传感器，能使用常用传感器进行各种物理量的检测与信号处理，能对物联网设备与产品中的传感器故障作出正确的分析、判断并做基本的检修。

3．知识目标：常用工业传感器的基本工作原理、外特性，几种典型传感器的应用电路、信号处理、变换接口电路的结构及工作过程、传感器的基本使用常识。

三、课程内容与要求四、教学方法建议1．宏观教学法：理论教学结合实验教学，部分内容可尝试一体化教学。

2．微观教学法：理论教学部分采用多媒体教学与板书结合鼓励学生自主进行相关传感器知识的整理归纳与总结。

实验教学通过传统实验项目与综合实训的有机结合训练强化学生实际的动手能力。

五、课程实施基础与条件1．学生的学习基础电路基础分析、模拟电路、数字电路分析与实践的能力，同时具有一定的数学计算能力和物理问题分析解决能力（尤其具有高中物理运动学、力学、光学的基础）。

2．课程主讲教师和教学团队要求说明主讲教师应具备电子技术或电气自动化专业背景，能独立指导传感器实验，具有良好的动手能力与实践经验。

3．课程教学资源要求教材：《传感器技术及其应用》机械工业出版社陈黎敏主编实训教材：《传感器实验指导书》校本教材实训环境及硬件条件：本课程理论教学内容可在多媒体教室进行，实训教学应在传感器与执行器实训室进行小班教学，实训室具备多媒体教学设备一套、传感器实验台不少于18台，综合实训的内容须单独配备相关实验器材以进行强化动手实践。