传感与检测技术-概述

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。

传感器与检测技术教案第一课时：传感器与检测技术概述一、教学目标：1.了解传感器与检测技术的基本概念和基本原理；2.熟悉传感器与检测技术在生活中的应用；3.学习传感器与检测技术的分类和特点。

二、教学内容：1.传感器与检测技术的基本概念和基本原理a.传感器的定义和作用；b.检测技术的定义和作用；c.传感器的基本原理：传感器的输入、输出和转换过程。

2.传感器与检测技术的应用a.生活中的传感器与检测技术应用案例介绍；b.传感器与检测技术在工业自动化、环境监测、医疗健康等领域的应用。

3.传感器与检测技术的分类和特点a.传感器的分类：按测量物理量分类、按传感原理分类；b.传感器的特点：灵敏度、精度、响应时间、线性度等。

三、教学过程：1.导入（5分钟）a.讲解传感器与检测技术在日常生活中的应用案例，如智能家居、智能手机等；b.引发学生对传感器与检测技术的兴趣和思考。

2.讲解传感器与检测技术的基本概念和基本原理（20分钟）a.定义传感器并解释其作用；b.定义检测技术并解释其作用；c.讲解传感器的基本原理，包括输入、输出和转换过程。

3.分组讨论传感器与检测技术的应用（15分钟）a.将学生分为小组，每组讨论一个特定领域的传感器与检测技术应用；b.每组汇报讨论结果，展示该领域中的应用案例。

4.传感器与检测技术的分类和特点（30分钟）a.解释传感器的分类，包括按测量物理量分类和按传感原理分类；b.介绍传感器的特点，如灵敏度、精度、响应时间、线性度等。

5.总结与小结（10分钟）a.综合讨论传感器与检测技术的基本概念、基本原理、应用、分类和特点；b.总结本节课的重点和要点；c.提出下节课的预习任务。

四、教学资源和工具：1.讲义或课件；2.动态模型或实物模型展示传感器与检测技术的应用案例；3.实验室或示范设备展示传感器的工作原理。

五、教学评价与反思：1.课堂讨论和案例分析教学评价；2.学生的课后作业评价；3.教师课堂教学反思和自我评价。

《传感器与检测技术》（传感器部分）知识点总结第一章 概述1.传感器的定义与组成（1）定义：能感受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。

（2）共性：利用物理定律或物质的物理、化学、生物等特性，将非电量转换成电量。

（3）功能：检测和转换。

（4）组成：5.开展基础理论研究寻找新原理6.传感器的集成化第二章 传感器的基本特性1.线性度（传感器的静态特性之一）（1）定义：传感器的输入、输出间成线性关系的程度。

（2）非线性特性的线性化处理：Y FSy Y FSy Y FSyo（a ）切线或割线X mxo（b ）过零旋转X mxo（c ）端点平移X mx（3）非线性误差：γL = ± Δ L ma xY FS式中，γL ——非线性误差（线性度）；ΔL m a x ——输出平均值与拟合直线间的最大偏差绝对 值；Y F S ——满量程输出。

2.灵敏度（传感器的静态特性之二）传感器在稳态信号作用下输出量变化对输入量变化的比值。

0 S n ＝ y x xS n = dy dx (a) 线性测量系统(b) 非线性测量系统 0S n y = f x ) dy dx = C x 0 S n y = f ( )dy x 0 S n y = f (x ) dy dx(c) 灵敏度为常数(d) 灵敏度随输入增加而增加 (e) 灵敏度随输入增加而减小3.分辨率/分辨力（传感器的静态特性之三）分辨率是指传感器能够感知或检测到的最小输入信号增量。

分辨率可以用增量的绝对值 或增量与满量程的百分比来表示。

4.迟滞/回程误差（传感器的静态特性之四）（1）定义：在相同测量条件下，对应于同一大小的输入信号，传感器正、反行程的输出信 号大小不相等的现象。

开发新材料 采用新工艺 探索新功能具有同样功能的传感器集成化，即将同一类型的单个传感元件用集成工艺在同一平面上 排列起来，形成一维的线性传感器，从而使一个点的测量变成对一个面和空间的测量。

《传感器与检测技术》课程标准一、课程概述1.基本信息课程名称：《传感器与检测技术》课程类型：理论+实践课程总学时：课程总计64学时，其中一理论课时54,机动+实践课时10。

标准适用专业：本标准适用于机电一体化与制造专科专业。

2.课程定位《传感器与检测技术》课程是机电一体化与制造专业的一门专业核心技能课程；本课程的任务是要教会学生了解和熟悉常用工业传感器及检测方法的基本知识，能够使用合理的传感器实施可靠的检测方案，培养解决生产实际问题的基本技能。

本课程适用于机电一体化、机械制造以及自动化等专业3年制高职学生，课程应在学完电工和电子学等课程后开设，并为后续专业课程的学习和从事专业相关工作打下基础。

二、课程目标（一）总体目标通过《传感器与检测技术》课程的学习，使学生掌握基本工业常用传感器的基本知识、基本理论，初步具备运用传感器设计简单检测系统的能力，并获得运用所学知识解决生产实际问题的基本技能。

（二）分项目标通过《传感器与检测技术》课程的学习，应达到以下培养目标：1.知识目标①学习常用检测量以及相应传感器的基本原理和使用方法等知识；②掌握常用检测系统的基本设计方法；3.技能目标①具备搜集和查阅传感器与检测技术国家标准和有关资料的能力；②具备进行简单检测系统设计和确定相应传感器性能指标的技能；③初步具备简单检测系统的搭建和基本调试手段；4.方法目标①通过常用物理量检测方法在日常生活中的自动化运用实例激发学习兴趣；②通过Flash等丰富多彩的课堂呈现手段加深学生对检测方法认识。

5.素质目标①通过本课程，使学生认识到传感器对于自动化和智能化的产业应用所发挥的作用,增加通过不同手段解决问题的思路，开阔学生的眼界和视野。

②使学生认识到我国有关行业和世界发达国家的巨大差距，增强学生的竞争意识和努力学习的自觉性。

说明：机动课时可安排有关和语言的基本课时，以及有关试验安排, 共计IO个课时。

四、教学设计1.考核方式说明：（I）有些课程可能只进行两种考核中的一种考核，则另外一项考核权重为O即可。

传感器和检测技术一、传感器技术的基础知识传感器是将一种物理量转换成为电信号或其他信号的装置。

它的主要功能是将被检测的量电气化，以便在电子设备中传输，处理和操作。

传感器技术有很多种，包括光学传感器、压力传感器、温度传感器、加速度传感器、位移传感器、气体传感器等。

这些传感器可以广泛应用于机械工业、汽车制造、环境监测、军事等领域。

二、传感器技术在机械制造中的应用在机械制造中，传感器技术被广泛应用于生产和质量控制等领域。

比如工业机器人，需要通过传感器来感知其周围环境，以便实现精确的操作。

另外，还有一些常见的传感器应用，如压力传感器、温度传感器等，都可以用于机械制造中的流体压力、温度检测等场景。

三、传感器技术在汽车制造中的应用传感器技术在汽车制造中的应用也非常广泛。

例如，ABS制动系统需要使用轮速传感器来感知车轮的旋转速度，从而实现协调制动；车载恒温器需要用到温度传感器，以确保车内温度舒适；而组成车辆行车安全气囊的传感器则可以感知车辆碰撞同步放大到更快的速度，从而帮助安全气囊充分发挥作用，保障车内人员生命安全。

四、传感器技术在环境监测中的应用传感器技术的另一大应用场景是环境监测。

例如，城市空气质量监测站可以使用大气污染物传感器来监测空气中的有毒有害气体，以确保城市空气质量安全。

此外，还有内部环境监测中的温、湿度、细菌传感器等。

五、传感器技术在军事应用中的应用传感器技术在军事领域的应用非常广泛，如加速度传感器可以用于制导导弹；温度传感器可以用于监测火炮炮口温度；气体传感器可以用于监测战场化学污染。

这些应用，都可以提高作战效率，保证士兵的生命安全。

六、传感器技术的应用离不开传感器的种类和技术，由此涵盖的行业也非常广泛。

随着技术的不断发展，传感器技术将会在更多行业应用中发挥重要作用，成为促进行业发展的重要支撑。

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。