第十一章 数字式位置传感器 《自动检测技术及应用(第2版)》课件

《传感器技术及其应用》第2版答案第1章1. 答：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，通常由敏感元件和转换元件组成。

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的部分。

2. 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；另一种是按传感器的工作原理来分。

前者的优点是便于使用者根据用途选用，后者的优点是对传感器的工作原理比较清楚，类别少，有利于传感器专业工作者对传感器的深入研究分析。

3. 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，常用的静态特性技术指标有线性度、灵敏度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、漂移等。

4.答：传感器的灵敏度k=dyyx=6x+35. 答：产生误差的原因有：测量方法的近似、仪表本身的精度限制、测量人员的习惯、外界环境因素影响等多种原因，有的是有规律可循，有的是随机产生的，因此测量误差也可分为系统误差、随机误差和粗大误差。

6. 答：绝对误差Δt=±800−−200×0.5%=±5℃相对误差γ=±5500×100%=±1%7. 相对误差γ1=±5300−−200=±1%γ2=±5800−0=±0.625%答：因为γ1>γ2所以测量范围为0~800℃的仪表精度高8. 相对误差γ1=±600×2.5%500=±3%>2.5%γ2=± 600×2.0% 500=±2.4%<2.5% γ3=± 600×1.5% 500=±1.8%<2.5% 答：可见2.0级与1.5级都能满足测量误差要求，考虑性价比建议选择2.0级，若只需考虑测量精度则选择1.5级。

传感器技术及应用第二版课件传感器技术在现代科技中起着至关重要的作用。

本文将对传感器技术及其应用的第二版课件进行介绍，旨在帮助读者更全面地了解该课件的关键内容和应用。

传感器技术的快速发展为各行各业带来了巨大的变革。

传感器是一种能够感知和测量环境参数的设备。

课件中首先介绍了传感器的基本原理和分类。

常用的传感器类型包括温度传感器、湿度传感器、压力传感器、光学传感器等。

通过课件的学习，学员们将能够了解每种传感器的工作原理、特点以及适用场景。

除了传感器的基本知识外，课件还介绍了传感器在各行业中的应用。

传感器技术广泛应用于工业自动化、医疗健康、智能交通、环境监测等领域。

例如，在工业领域，传感器可以用于检测设备的温度、压力和振动等参数，从而实现设备的状态监测和故障预警；在医疗健康领域，传感器可以用于监测患者的体温、心率和血压等生理参数，帮助医务人员进行准确的诊断和治疗。

课件中还提到了一些传感器技术的发展趋势。

随着物联网和大数据技术的发展，传感器的网络化和智能化越来越受到关注。

传感器技术也呈现出小型化、低功耗和多功能化的趋势。

课件通过案例分析和最新研究成果的介绍，帮助学员们了解传感器技术的前沿发展和应用前景。

综上所述，传感器技术及应用第二版课件是一份系统、全面介绍传感器技术的学习资料。

通过学习该课件，读者们可以深入了解传感器的原理、分类和应用，并能够掌握传感器技术的发展趋势。

这将为读者在实际工作中运用传感器技术提供指导和帮助。

无论是想进一步了解传感器技术的专业人士，还是对传感器技术感兴趣的普通读者，该课件都将是一份有价值的学习资料。

第十一章数字式位置传感器本章学习几种常用数字式位置传感器的结构、原理，如角编码器、光栅传感器、磁栅传感器、容栅传感器等，并讨论他们在直线位移和角位移测量、控制中的应用。

第一节 位置测量的方式一、直接测量和间接测量位置传感器有直线式和旋转式两大类。

若位置传感器所测量的对象就是被测量本身，即用直线式传感器测直线位移，用旋转式传感器测角位移，则该测量方式为直接测量。

例如直接用于直线位移测量的直线光栅和长磁栅等；直接用于角度测量的角编码器、圆光栅、圆磁栅等。

若旋转式位置传感器测量的回转运动只是中间值，再由它推算出与之关联的移动部件的直线位移，则该测量方式为间接测量。

1.直接测量回转工作台旋转运动θ利用角位移传感器直接测量工作台的角位移直接利用数字式直线位移传感器测量直线机床的位移量工作台运动方向 直接测量的误差较小光栅工作台 丝杠xθ2015/12/6 Sunday5x θ螺母θx设：螺距t=4mm圈，求：丝杠的平均转速少毫米？螺母的平均速度螺母 丝杠 螺距x=？2015/12/6 Sunday二、增量式和绝对式测量增量式测量得到的脉冲波形 在增量式测量中，移动部件每移动一个基Array本长度单位，位置传感器便发出一个测量信号，此信号通常是脉冲形式。

这样，一个脉冲所代表的基本长度单位就是分辨力，对脉冲计数，便可得到位移量。

绝对式测量的特点是：每一被测点都有一个对应的编码，常以二进制数据形式来表示。

绝对式测量即使断电之后再重新上电，也能读出当前位置的数据。

典型的绝对式位置传感器有绝对式角编码器。

第二节 角编码器角编码器又称码盘，是一种旋转式位置传感器，它的转轴通常与被测旋转轴连接，随被测轴一起转动。

角编码器能将被测轴的角位移转换成二进制编码或一连串脉冲。

角编码器有两种基本类型：绝对式角编码器和增量式角编码器。

一、绝对式角编码器 10码道光电绝对式码盘绝对式角编码 器按照角度直接进 行编码。

根据内部 结构和检测方式有 接触式、光电式、 磁阻式等。

第11章数字式位置传感器授课教案学院授课教师授课日期授课班级课题：数字式位置传感器课时安排：2 课次编号：15教材分析难点二线制编码与角度的关系，角编码器测量转速重点角度分辨力与分辨率教学目的和要求（机械制造、机电一体化、数控专业的重点章节）1．了解绝对式和增量式角编码器的原理；2．掌握角编码器的分辨力、分辨率、转速的计算；3．了解光栅的原理和细分计算；4．了解磁栅的原理和计算；5．了解逆向设计的概念。

采用教学方法和实施步骤演示讲授、讨论、互动分析教具：角编码器、光栅、磁栅、数显表各教学环节和内容演示实验：做以下的实验：将一只角编码器拆开，观察内部的光栅和sin、cos读数头。

上电后，观察正转和反转时，数码管读数的增加和减少以及读数的正负值。

从而引入角编码器的原理、结构，转角、转速测量、直线位移的测量等。

11.1 位置测量方式位置测量主要是指直线位移和角位移的精密测量。

数字式位置传感器有直接测量和间接测量，增量式测量和绝对式测量之分。

11.1.1 直接测量和间接测量图11-1直接测量和间接测量示意图a）直接测量b）间接测量1－导轨2－运动部件3－直线式位置传感器的随动部件4－直线式位置传感器的固定部件5－旋转式位置传感器6－丝杠-螺母副例11-1若丝杠的螺距t=6.00mm（当丝杠转一圈360°时，螺母移动的直线距离为6.00mm），旋转式位置传感器（例如11.2节介绍的角编码器）测得丝杠的旋转角度θ=7290°，求：螺母的直线位移x。

解螺母的直线位移x=(7290°/360°)×6mm=121.50mm能够将旋转运动转换成直线运动的机械传动装置除了丝杠-螺母副外，还有齿轮-齿条、带-带轮（俗称皮带-皮带轮）等传动装置。

11.1.2 增量式和绝对式测量（1）增量式测量的特点运动部件每移动一个基本长度（或角度）单位，位置传感器便发出一个输出脉冲信号。

《自动检测技术及应用》教案第一章：自动检测技术概述1.1 检测技术的定义与发展1.2 自动检测技术的基本原理1.3 自动检测技术的作用与意义1.4 本章小结第二章：传感器与检测仪表2.1 传感器的概念与分类2.2 传感器的性能指标与选择2.3 常见传感器的工作原理与应用2.4 检测仪表的基本组成与功能2.5 本章小结第三章：模拟信号处理技术3.1 模拟信号处理的基本方法3.2 信号滤波器的设计与实现3.3 信号采样与量化3.4 信号处理电路的设计与应用3.5 本章小结第四章：数字信号处理技术4.1 数字信号处理的基本原理4.2 数字滤波器的设计与实现4.3 快速傅里叶变换（FFT）4.4 数字信号处理的应用案例4.5 本章小结第五章：自动检测系统的设计与实现5.1 自动检测系统的设计流程5.2 系统硬件的设计与选型5.3 系统软件的设计与实现5.4 自动检测系统的性能评估与优化5.5 本章小结第六章：工业自动化中的自动检测技术6.1 工业自动化系统简介6.2 温度检测技术与应用6.3 压力检测技术与应用6.4 流量检测技术与应用6.5 位置检测技术与应用6.6 本章小结第七章：生物医学中的自动检测技术7.1 生物医学检测的意义与挑战7.2 生物组织检测技术与应用7.3 生物分子检测技术与应用7.4 细胞检测技术与应用7.5 生理参数检测技术与应用7.6 本章小结第八章：交通运输中的自动检测技术8.1 交通运输系统与自动检测技术8.2 车辆检测技术与应用8.3 交通流量检测技术与应用8.4 轨道检测技术与应用8.5 桥梁与结构检测技术与应用8.6 本章小结第九章：环境监测中的自动检测技术9.1 环境监测的重要性9.2 空气质量检测技术与应用9.3 水质量检测技术与应用9.4 土壤质量检测技术与应用9.5 噪声检测技术与应用9.6 本章小结第十章：自动检测技术的未来发展趋势10.1 新型传感器的研究与应用10.2 与机器学习在自动检测领域的应用10.3 物联网技术与自动检测系统的融合10.4 量子检测技术的发展前景10.5 本章小结第十一章：自动检测技术在制造过程中的应用11.1 制造过程自动化概述11.2 在线检测与监控技术11.3 机器视觉检测技术11.4 声音与振动分析检测技术11.5 生产过程质量控制与优化11.6 本章小结第十二章：自动检测技术在能源领域的应用12.1 能源监测与管理的重要性12.2 电力系统检测技术12.3 石油与天然气检测技术12.4 renewable energy检测技术12.5 能源消耗优化与故障诊断12.6 本章小结第十三章：自动检测技术在安全监控中的应用13.1 安全监控系统的重要性13.2 视频监控技术13.3 生物特征识别检测技术13.4 火灾报警检测技术13.5 自然灾害预警与监测技术13.6 本章小结第十四章：自动检测技术在信息技术领域的应用14.1 信息技术与自动检测技术的关系14.2 网络流量监测技术14.3 数据存储与完整性检测技术14.4 软件质量检测技术14.5 信息技术设备性能检测技术14.6 本章小结第十五章：自动检测技术的综合应用与案例分析15.1 自动检测技术的集成与应用15.2 智能家居中的自动检测技术15.3 无人驾驶车辆的自动检测技术15.4 智能物流系统中的自动检测技术15.5 自动检测技术在医疗设备中的应用15.6 本章小结重点和难点解析重点：1. 自动检测技术的定义与发展2. 传感器与检测仪表的种类、性能指标与选择3. 模拟信号处理和数字信号处理的基本方法4. 自动检测系统的设计与实现流程5. 自动检测技术在工业自动化、生物医学、交通运输、环境监测等领域的应用案例6. 新型传感器、、物联网和量子检测技术的发展趋势难点：1. 传感器的内部工作机制和复杂信号的处理方法2. 数字信号处理中的快速傅里叶变换（FFT）算法3. 自动检测系统硬件设计和软件编程4. 不同领域特定检测技术的原理与应用5. 自动检测技术的集成和优化方法通过学习本教案，学生将能够全面了解自动检测技术的基本原理、应用领域和发展趋势，并为实际工程应用打下坚实的基础。