传感器与检测技术 4

传感器及检测技术

项目一 传感器误差与特性分析

任务1 检测结果的数据整理

1.1.1 测量与测量方法

1.检测

2.测量方法

(1)电测法和非电测法

(2)直接测量和间接测量

(3)静态测量和动态测量

(4)接触性测量和非接触性测量

(5)模拟式测量和数字式测量

1.1.2 测量误差及其表示方法

测量误差：测量值与其真值之间的差值

例：某温度计的量程范围为0-500ºC，校验时该表的最大绝对误差为6ºC，试确定其精度等级？

查表1.1，精度等级应定为1.5级

任务1：

现有0.5级的0~300ºC和1.0级0~100ºC的两个温度计，欲测量80ºC的温度，试问选用哪一个温度计好？为什么？在选用仪器时应考虑哪些方面？

实施：

0.5级的0~300ºC的温度计测量时可能出现的最大绝对误差为：

用其测量80ºC可能出现的最大示值相对误差为：

引用误差示值（标称）相对误差实际相对误差相对误差绝对误差x%.21%1005006%100mmmAx5.1)0300(%5.0111mmmAx1.0级的0~100ºC的温度计测量时可能出现的最大绝对误差为：

用其测量80ºC可能出现的最大示值相对误差为：

结论：选用1.0级的0~100ºC的温度计较好。选用仪器时，不能单纯追求精度，而是要兼顾精度和量程

1.1.3 测量误差的分类及来源

1.系统误差

2.随机误差

3.粗大误差（疏忽误差、过失误差)

4.缓变误差

任务2 传感器特性分析与传感器选用

1.2.1 传感器的组成及其分类

1.2.2 传感器的静态特性与指标

传感器的静态特性指标

1.精密度、准确度和精确度

2.稳定性 1)0100(%.01222mmmAx%25.1%100801%10022xxmx动态特性静态特性 3.灵敏度

4.线性度（非线性误差）

5.迟滞

《传感器与检测技术》试题

一、填空：（20分）

1，测量系统的静态特性指标主要有线性度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性等。（2分）

2.霍尔元件灵敏度的物理意义是表示在单位磁感应强度相单位控制电流时的霍尔电势大小。

3、光电传感器的理论基础是光电效应。通常把光线照射到物体表面后产生的光电效应分为三类。第一类是利用在光线作用下光电子逸出物体表面的外光电效应,这类元件有光电管、光电倍增管；第二类是利用在光线作用下使材料内部电阻率改变的内光电 效应，这类元件有光敏电阻；第三类是利用在光线作用下使物体内部产生一定方向电动势的光生伏特效应，这类元件有光电池、光电仪表。

4.热电偶所产生的热电势是两种导体的接触电势和单一导体的温差电势组成的，其表达式为Eab（T，To）=TBATTBA0d)(NNln)TT(ek0。在热电偶温度补偿中补偿导线法（即冷端延长线法）是在连接导线和热电偶之间，接入延长线，它的作用是将热电偶的参考端移至离热源较远并且环境温度较稳定的地方，以减小冷端温度变化的影响。

5.压磁式传感器的工作原理是：某些铁磁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，这种现象称为正压电效应。相反，某些铁磁物质在外界磁场的作用下会产生机械变形，这种现象称为负压电效应。（2分）

6. 变气隙式自感传感器，当街铁移动靠近铁芯时，铁芯上的线圈电感量（①增加②减小③不变）（2分）

7. 仪表的精度等级是用仪表的（① 相对误差 ② 绝对误差 ③ 引用误差）来表示的（2分）

8. 电容传感器的输入被测量与输出被测量间的关系，除（① 变面积型 ② 变极距型 ③ 变介电常数型）外是线性的。（2分）

9. 电位器传器的（线性），假定电位器全长为Xmax, 其总电阻为Rmax，它的滑臂间的阻值可以用Rx = （① Xmax/x Rmax,②x/Xmax Rmax,③ Xmax/XRmax ④X/XmaxRmax）来计算，其中电阻灵敏度Rr=（① 2p(b+h)/At, ② 2pAt/b+h, ③ 2A(b+b)/pt, ④ 2Atp(b+h)）

传感器与检测技术

1、检测技术：以研究自动检测系统中的信息提取、信息转换以及信息处理的理论和技术为主要内容的一门应用技术学科。

2、传感器一般由敏感元件、转换元件、转换电路三部分组成。

3、绝对误差是示值与被测量真值之间的差值。

4、根据误差出现的规律可分为系统误差、随机误差、粗大误差三种。

5、系统误差：在相同的条件下多次测量同一量时，误差的绝对值和符号保持恒定，或在条件改变时与某一个或几个因素成函数关系的有规律的误差。

6、仪器在标准条件下使用所具有的误差，称为基本误差，它属于系统误差。

7、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。

8、准确度是系统误差大小的标志，准确度高意味着系统误差小。

9、传感器的稳定性有两个指标：①传感器测量输出值在一段时间中的变化，用稳定度表示②传感器外部环境和工作条件变化引起输出值的不稳定，用影响量表示。

10、灵敏度阈：传感器能够分别的最小读数变化量。

11、迟滞：传感器在正（输入量增大）反（输入量减小）行程中输出—输入特性曲线不重合程度。

12、频率响应标定包括两个部分，即幅频特性和相频特性的标定。

13、可靠性是指传感器在规定工作条件下和规定工作时间内，保持原有技术性能的能力。

14、频率响应主要有两项指标：一是响应时间，另一个是频率响应的范围。

15、选用传感器的要求主要可归纳为三个方面：①测量条件要求②传感器自身性能要求③使用条件要求

16、温度检测方法一般可分为接触测量法和非接触测量法两大类。

17、电阻式温度传感器是利用导体或半导体的电阻率随温度变化而变化的原理制成的。若按其制造材料分，有金属（铂、铜和镍）热电阻及半导体热电阻（热敏电阻）。

18、铂是制造基准热电阻，标准热电阻和工业用热电阻的最好材料。

19、电阻体主要是电阻丝、引出线、骨架等部分组成。

20、对于工业用的铂热电阻，一般采用1mm的银丝作为引线。对于标准的铂热电阻则可采用0.3mm的铂丝作为引线。

第 1 页 共 12页 《单元1 传感器与自动检测技术的基本概念》教案

课 题 单元1 传感器与自动检测技术的基本概念

教学目的 1、了解传感器与自动检测技术的基本概念

2、了解自动检测的定义及在机电产品中的作用

教学重点 自动检测的定义，自动检测在机电产品中的作用

教学资源 多媒体教学课件、部分传感器实物

教学手段 多媒体课堂教学、实物演示、检测场景模拟教学

教学过程和教学内容 教学方法

引入 模块一 传感器与自动检测技术概述

本模块力求通过对传感器的基本概念、自动检测技术及系统的基本概念、测量误差与精度以及虚拟仪器检测技术等的介绍，使读者对传感器与自动检测技术中涉及的一些基本问题有一个初步的了解。

单元1 传感器与自动检测技术的基本概念

一、传感器与自动检测技术简介

从人类对信息获取、度量的发展历史引出检测的定义。【应用举例】长度测量，步子（生物体）→尺→长度传感器→超声波检测（仿生学）。

长度测量的发展符合螺旋式上升规律。

提纲挈领法

应用举例法

概念分析 所谓检测就是人们借助于仪器、设备，利用各种物理效应，采用一定的方法，将客观世界的有关信息通过检查与测量获取定性或定量信息的认识过程。

检测包含检查与测量两个方面，检查往往是获取定性信息，而测量则是获取定量信息。

循序渐进法

应用展示 二、自动检测技术在国民经济中的地位

1．与人类的关系及地位

（1） 与日常生活密切相关

【图示】空调、冰柜的温湿度传感器；复印件的透光率传感器；电子门锁的指纹传感器等。

【动画】自动水龙头动画

演示自动水龙头在人的手接近时自动出水、手离去时自动断水的过程。

（2） 提高劳动生产率

【图示】容器内的液位检测；检查轴承中滚珠是否脱漏。

【动画】演示光幕－自动收费系统的检测过程

（3） 电“五官”

应用举例法

图示展演法

动画讲演法

图示展演法

动画展演法

第 2 页 共 12页 【动画】自动门动画