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传感检测系统-检测的基本概念

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传感检测技术

传感检测技术
这种传感器大多用于测量电介质的厚度 图a 、位移 图b 、液位 图c ,还可根据极板间介质的介电常数随温度、湿度、容量改变 而改变来测量温度、湿度、容量 图d 等,
三、光栅位移传感器
3 2 1
4
1.标尺光栅 2.指示光栅 3.光电元件 4.光源
把指示光栅平行地放在标尺光栅上面,并且使它们的刻线相 互倾斜一个很小的角度,这时在指示光栅上就出现几条较粗 的明暗条纹,称为莫尔条纹,它们是沿着与光栅条纹几乎成垂 直的方向排列,
零阶环节 aa00yybb0x0x 零阶传感器 比例环节、
无惯性环节
一阶环节 a1add1dydtytaa00yybb0x0x
一阶传感器
二阶环节 a2add 2d2d2y2t2ytaa11dd ddytytaa 0y0yb0xb0x 二阶传感器
2. 传递函数
H (s)Y X ( (s s ) ) b a m n s sm n a b n m 1 1 s s n m 1 1 ....a .b .1 1 s .s . . .a b ..0 0
线式和圆盘式两类,
节距2τ 2mm
定尺 1/ 4W
滑尺
cos
sin
定尺
滑尺
定尺绕组
1
A
B
滑
2
尺
绕 组
3
位
置 4
A
B
A
B
A
B
5
1 eA
5
定 尺 感 应 电 势 变 化0 情2 况
4
3
仅 对A绕 组 激 磁
A
B
eB 1 0
4
3
5
2
仅 对B绕 组 激 磁
感应同步器的信号处理方式

传感与测试技术01测量的基础知识

传感与测试技术01测量的基础知识
据函数关系定义的，或者受测量条件的限制。）
– 测量四要素
? 被测对象、计量单位、测量方法、测量误差
– 测量必备条件
? 用做比较的标准必须是精确已知的，得到公认的。 ? 进行比较的测量系统必须工作稳定，经得起检验。
计量
? 计量、测试
– 计量
? 实现单位统一和量值准确可靠的测量。 ? 计量学：研究测量、保证测量统一和准确的科学。
–测量器具的计量特性随时间的 慢变化。
– 术语（1）
测量的 基础知识 （2c）
? 传感器
– 直接作用于被测量，并能按一定规律将被测量转换成同种 或别种量值输出的器件。
? 测量变换器
– 变送器：输出为标准信号
– 传感器：输入为被测量。（第一级的测量变换器）
? 检测器
– 用以指示某种特定量的存在而不必提供量值的器件或物质。 在某些情况下，只有当量值达到规定的域值时才有指示。
测量
? 测量
– 以确定被测对象的量值为目的而进行的实验过程。 – 两类：直接测量和间接测量
? 直接测量：无须经过函数关系的计算，直接通过测量仪器得到 被测量的测量结果。（又分为直接比较和间接比较）
? 间接测量：在直接测量的基础上，根据已知的函数关系，计算 出所要测量的物理量的大小。
– 测量基本要求
? 一般尽可能不采用间接测量。 ? 在特殊场合下就不得不采用间接测量（如果被测量本身就是根
? 量纲
– 量制中可用基本量的幂的乘积来表示任何一个量的表达式。
? 量纲法则
– 等号两侧的量纲应当相同。
如：SI制的基本量：长度L、质量M、时间T、温度θ、电流I、光强 度N和物质J
如：导出量——力的量纲： L M T –2
dim(RC)=T一

传感器与检测技术1

传感器与检测技术1

第1章 传感器与检测技术基础检测技术是人们认识和改造世界的一种必不可少的重要技术手段。

而传感器是科学实验和工业生产等活动中对信息资源的开发获取、传输与处理的一种重要手段。

我们已经知道，对于电量参数的测量具有测量精度高、反应速度快、能自动连续地进行测量、可以进行遥测、便于自动记录、可以与计算机方便地连接进行数据处理、也可采用微处理器做成智能仪表、能实现自动检测与转换等一系列优点。

但是在工程上和实际的测量中，所需要测量的参数往往有相当大的部分为非电量，例如温度、位移、压力、流量等，所以通常就把将这些非电量转换为电信号输出的装置或设备称为传感器。

传感器与检测技术是一门随着现代科学技术发展而迅猛发展的综合性技术学科，广泛应用于人类的社会生产和科学研究中，起着越来越重要的作用，成为国民经济发展和社会进步的一项必不可少的重要技术。

检测的基本任务就是获取有用的信息，通过借助专门的仪器、设备，设计合理的实验方法以及进行必要的信号分析与数据处理，从而获得与被测对象有关的信息，最后将结果提供显示或输入其他信息处理装置、控制系统。

因此，传感器与检测技术属于信息科学范畴，它与通信技术、计算机技术一起分别构成信息技术系统的“感官”、“神经”和“大脑”，是信息技术的三大支柱(传感技术、通信技术和计算机技术)之一。

检测技术的发展与生产和科学技术的发展是紧密相关的，它们互相依赖、相互促进。

现代科技的发展不断地向检测技术提出新的要求，推动了检测技术的发展。

与此同时，检测技术迅速吸取各个科技领域(如材料科学、微电子学、计算机科学等)的新成果，开发出新的检测方法和先进的检测仪器，同时又给科学研究提供了有力的工具和先进的手段，从而促进了科学技术的发展。

在各种现代机械设备的设计和制造中，检测技术的成本已达到设备系统总成本的50%～70%。

据资料统计：一辆汽车需要30～100余种传感器及配套检测仪表用以检测车速、方位、转矩、振动、油压、油量、温度等；而一架飞机需要3600余种传感器及配套检测仪表用来监测飞机各部位的参数(压力、应力、温度等)和发动机的参数(转速、振动等)等。

第1章 认识传感器与自动检测系统测讲解

第1章 认识传感器与自动检测系统测讲解

1.2 认识传感器
（2）灵敏度
灵敏度是指传感器输出量的变化量ΔY与引起此变化的 输入量的变化量ΔX之比，用K表示，即
K

输出量的变化量 输入量的变化量
=
Y X
对于线性传感器来说，它的灵敏度K是个常数。
第1
迟滞是指在相同的工作条件下，传感器正行程特性曲线和反行程 特性曲线的不一致程度，如图1-4所示。
图1-6 传感器的阶跃响应曲线
上升时间tr：指输出值上升到稳 态值的90%所需的时间。
响应时间ts：指输出值进入稳定 值所规定的范围内所需的时间。
峰值时间tp：指输出值到达最大 值使所需的时间。
超调量σ：指输出量最大值y（tp ）与稳态值的最大偏差与稳态值之
比。
第1章 认识传感器与自动检测系统
1.2 认识传感器
第1章 认识传感器与自动检测系统
1.2 认识传感器
1.2 认识传感器
1.2.1传感器的组成及其分类
传感器是能够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（一般为的电信号）的器件或装置。
1．传感器的组成
传感器一般由敏感元件、转换元件、基本转换电路和辅助电源组 成，如图1-2所示。
图1-2 传感器的基本组成
迟滞大小一般要由实验方法确定，其值用正反行程输出值间最大
偏差ΔLmax对满量程输出ym的百分比表示：
t

Lmax ym
100%
图1-4 迟滞特性
第1章 认识传感器与自动检测系统
1.2 认识传感器
（4）重复性
重复性是衡量在同一工作条件下，对同一被测量进行多次连续测 量所得结果之间的不一致程度的指标，如图1-5所示。产生不一致的 原因与产生迟滞现象的原因相同。多次重复测试的曲线越重合，说明 该传感器重复性好，使用时误差越小。

传感器与检测技术基础

传感器与检测技术基础
1.1 传感器简述
转换元件 它是将敏感元件输出的非电信号直接转换为电信号，或直接将被测非电信号转换为电信号(如应变式压力传感器的电阻应变片，它作为转换元件将弹性敏感元件的输出转换为电阻)。 转换电路 它能把转换元件输出的电信号转换为便于显示、处理和传输的有用信号。
传感器的分类 传感器技术是一门知识密集型技术。
1.2 测量误差与准确度
3)恰为第n位单位数字的0.5，则第n位为偶数或零时就舍去，为奇数时则进1。 (2)参加中间运算的有效数字的处理 1)加法运算：运算结果的有效数字位数应与参与运算的各数中小数点后面的有效位数相同。 2)乘除运算：运算结果的有效数字位数，应与参与运算的各数中有效位数最小的相同。 3)乘方及开方运算：运算结果的有效数字位数比原数据多保留一位。 4)对数运算：取对数前后有效数字位数应相同。 2.测量数据的处理 常用的数据处理方法有列表法、图示法、最小二乘法线性拟合。
列表法 列表法是把被测量的数据列成表格，可以简明地表示有关物理量之间的对应关系，便于随时检查测量结果是否合理，及时发现和分析问题。
01
图示法 图示法是用图形或曲线表示物理量之间的关系，它能更直观地表示物理量之间的变化规律，如递增或递减。
02
最小二乘法线性拟合 图示法虽然能很直观方便地将测量中的各种物理量之间的关系、变化规律用图像表示出来，但是，在图像的绘制上往往会引起一些附加的误差。
1.1 传感器简述
1.1 传感器简述
1)超调量σ：传感器输出超出稳定值而出现的最大偏差，常用相对于最终稳定值的百分比来表示。 2)延滞时间td：阶跃响应达到稳态值的50%所需要的时间。 3)上升时间tr：传感器的输出由稳态值的10%变化到稳态值的90%所需的时间。 4)峰值时间tp：传感器从阶跃输入开始到输出值达到第一个峰值所需的时间。 5)响应时间ts：传感器从阶跃输入开始到输出值进入稳态值所规定的范围内所需的时间。 (2)频率响应法 频率响应法是从传感器的频率特性出发研究传感器的动态特性。

传感器与检测技术基础知识-下载[1]重点

传感器与检测技术基础知识-下载[1]重点

（1）直接测量与间接测量 Ⅰ.直接测量 用事先分度或标定好的测量仪表， 直接读取被测量测量结果的方法称为直接测量。直接 测量是工程技术中大量采用的方法，其优点是直观、 简便、迅速，但不易达到很高的测量精度。 Ⅱ.间接测量 首先，对和被测量有确定函数关系 的几个量进行测量，然后，再将测量值代入函数关系 式，经过计算得到所需结果。这种测量方法，属于间 接测量。测量结果y和直接测量值xi(i＝1，2，3…)之 间的关系式为: y＝f(x1x2x3…) 。间接测量手续多， 花费时间长，当被测量不便于直接测量或没有相应直 接测量的仪表时才采用。
量程点, 可以得到端基线性度。
4. 迟滞
迟滞特性表明检测系统在正向和反向行程期间，
输入—输出特性曲线不一致的程度。也就是说，对
同样大小的输入量，检测系统在正、反行程中，往
往对应两个大小不同的输出量，如右下图所示。通
过实验，找出输出量的
y
这种最大差值，并以满量程 ymax
输出YFS的百分数表示，
1
ΔH max
1.2.3 检测技术的发展趋势 检测技术的发展趋势主要有以下两个方面: 第一，新原理、新材料和新工艺将产生更多品质优
良的新型传感器。例如光纤传感器、液晶传感器、以高分 子有机材料为敏感元件的压敏传感器、微生物传感器等。
第二，检测系统或检测装置目前正迅速地由模拟式、 数字式向智能化方向发展。带有微处理机的各种智能化仪 表已经出现，这类仪表选用微处理机做控制单元，利用计 算机可编程的特点，使仪表内的各个环节自动地协调工作， 并且具有数据处理和故障诊断功能，成为一代崭新仪表， 把检测技术自动化推进到一个新水平。
指示仪
被测量 传感器
测量 电路
记录仪
电源

传感器与检测技术 PPT课件

• 检测技术随着科学技术的发展而发展。现代工业经历了从手工作坊到机械 化、 自动化的历程，并从自动化向自治化、智能化的目标演化。随着生产设备机 械化、自动化水平的提高，控制对象日益复杂，由于系统中表征设备工作状 态的 状态参数多、参数变化快、子系统不确定性大等特点，从而对检测技术 的要求不 断提高，促进了检测技术水平的不断提高。
• 在测量装置和某些分类机械中，检测是装置和设 备的核心。例如自动分拣机要实现将工件按重量 分别放在不同位置的功能，就必须具有重量检测 单元（见下图）。
2.设备运行状态检测与故障诊断
• 为了保证机电设备安全可靠地运行，经常要求对 主要参数进行监测，如对电源电压、电机功耗或 负载电流、润滑油温度的监测等，其目的是防止 过载造成损 坏。这是一种保护性检测。但是随着 预防性维修的发展，对一些大型关键设备 要求进 行以故障诊断为目的的状态检测，例如，利用检 测振动信号，可监视动力 机械轴承或齿轮的故障， 并通过频率分析确定故障的部位，区分出轴承内 环、外 环或滚珠的故障。数控加工机床可利用切 削力信号、振动信号或声发射信号监 测刀具的工 作状态，当刀具破损或发生严重磨损时，及时发 出报警。
第七章智能传感器（4学时） • 概述 • 智能传感器的系统构成 • 智能传感器的集成技术 • 智能传感器实现的方法 • 智能仪器实例 第八章 传感器信号处理（2学时） • 测量放大器 • 信号的调制与解调 • 滤波器 • 传感器信号的非线性校正
第九章自动检测系统 （4学时） • 自动检测系统的组成 • 模拟量数据采集系统 • 数据采集系统输入接口器件 • 主要特性指标及测定方法 • 虚拟仪器
3.制造质量检测与控制
• 在机械制造过程中，为了保证加工零件的质量而 进行的检测，例如材质检 测、缺陷检测、尺寸及 表面质量检测。基于质量控制的检测又分为在线 检测与离 线检测。离线检测是在加工或装配完成 后对零件或产品进行检测，确定加工零 件是否合 格，剔除不合格零件，或者通过绘制控制图发现 加工过程的异常趋势。 在线检测是在加工或装配 过程中进行检测，例如，外圆磨削自动检测仪可 在磨削 过程中利用气动量仪或电感测头自动检测 工件尺寸，输出检测信息，以对机床进 行补充调 节或供显示报警。

传感器与检测技术(知识点总结)

传感器与检测技术知识总结第一章概述1：传感器是能感受规定的被检测量并按照一定规律转换成可输出信号的器件或装置.一、传感器的组成2：传感器一般由敏感元件，转换元件及基本转换电路三部分组成。

①敏感元件是直接感受被测物理量，并以确定关系输出另一物理量的元件（如弹性敏感元件将力,力矩转换为位移或应变输出）。

②转换元件是将敏感元件输出的非电量转换成电路参数(电阻，电感，电容）及电流或电压等电信号。

③基本转换电路是将该电信号转换成便于传输，处理的电量.二、传感器的分类1、按被测量对象分类（1)内部信息传感器主要检测系统内部的位置,速度,力，力矩，温度以及异常变化.（2）外部信息传感器主要检测系统的外部环境状态，它有相对应的接触式（触觉传感器、滑动觉传感器、压觉传感器）和非接触式(视觉传感器、超声测距、激光测距)。

2、传感器按工作机理（1）物性型传感器是利用某种性质随被测参数的变化而变化的原理制成的（主要有：光电式传感器、压电式传感器）.（2）结构型传感器是利用物理学中场的定律和运动定律等构成的(主要有①电感式传感器;②电容式传感器；③光栅式传感器）。

3、按被测物理量分类如位移传感器用于测量位移，温度传感器用于测量温度.4、按工作原理分类主要是有利于传感器的设计和应用。

5、按传感器能量源分类(1）无源型：不需外加电源.而是将被测量的相关能量转换成电量输出（主要有：压电式、磁电感应式、热电式、光电式）又称能量转化型；（2）有原型：需要外加电源才能输出电量,又称能量控制型（主要有：电阻式、电容式、电感式、霍尔式).6、按输出信号的性质分类(1）开关型（二值型）：是“1”和“0”或开（ON)和关（OFF)；(2）模拟型：输出是与输入物理量变换相对应的连续变化的电量,其输入/输出可线性，也可非线性；（3)数字型:①计数型:又称脉冲数字型,它可以是任何一种脉冲发生器所发出的脉冲数与输入量成正比；②代码型(又称编码型)：输出的信号是数字代码，各码道的状态随输入量变化。

传感检测系统-传感器概述


3.2.8 传感器实例
U93力传感器
关键特性：
拉/压双向力传感器 两侧法兰连接，安装
简单 内置TEDS电子数据
表 结构紧凑 结实 不锈钢材料 电缆适合于拖拽
U93力传感器外形尺寸 U93力传感器安装尺寸
约为10
约为5
约为5 约为10
有些教科书：
传感器是一种以一定的精度把被测量转换为与之有 确定对应关系的、便于应用的某种物理量的测量装 置。
3.2.2 传感器的组成
直接感受被测量
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
转换成电路参量
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；
转换元件：把敏感元件的输出作为它的输入，转换成
电路参量；
测量电路：是将转换元件输出的电信号进行处理，使
（四）传感器选型的一般原则：
根据测量对象与测量环境确定传感器类型； 灵敏度的选择； 频率响应特性； 线性范围； 稳定性； 精度。
3.2.7 传感器技术的发展方向
开发新的敏感、传感材料 开发研制新型传感器及组成新型测试系统 研究新一代的智能化传感器及测试系统 传感器发展集成化 多功能与多参数传感器的研究 仿生传感器
重复性或再现性：对于相同的输入值，传感器能
给出的完全相同的输出值的能力(占满量程输出的百 分比)。
稳定性：传感器的稳定性是指当它在一段时间内测
量恒定输入时得到相同输出的能力（术语“漂移” 常用来描述随着时间过去时输出量变化）。
死区：指有输入却没有输出时的输入的变化范围。
3.2.5 传感器的一般特性
之便于显示、处理和传输的电信号的电路。
3.2.3 传感器的分类
按工作机理分类
可分为物理型、化学型、生物型 按构成原理又分为：结构型、物性型和复合型三大类

传感和检测技术的概念


1.1 检测技术
检测技术是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。检测技术任务 是：寻找与自然信息具有对应关系的种种表现 形式的信号，以及确定二者间的定性、定量关 系；从反映某一信息的多种信号表现中挑选出 所处条件下最为适合的表现形式，以及寻求最 佳的采集、变换、处理、传输、存储、显示等 方法和相应设备。
被测量 传感器
测量电路
指示仪 记录仪
电源
数据处 理仪器
图1.2 检测系统组成框图
传感器技术及应用

1.2 自动检测系统
自动测量、自动计量、自动保护、自动诊断、自 动信号处理等诸多系统的总称。包含被测量、敏感元 件、电子测量电路、电源和输出单元，其区别仅在于 输出单元。
一个完整检测系统由传感器、测量电路和显示记 录装置等部分组成，分别完成信息获取、转换、显示 和处理等功能，当然其中还包括电源和传输通道等不 可缺少部分，如图1.2 所示。
传感器技术及应用
传感和检测技术的概念
传感与检测是实现自动控制、自动调节的 关键环节，它与信息系统的输入端相连，并将 检测到的信号输送到信息处理部分，是感知、 获取、处理与传输的关键。传感与检测技术是 关于传感器设计制造及应用的综合技术，它是 信息技术（传感与控制技术、通信技术、计算 机技术）的三大支柱之一。
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