传感器与检测技术重点
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传感器与检测技术 第一章 概 述一、 传感器的作用是:传感器是各种信息的感知、采集、转换、传输和处理的功能器件,具有不可替代的重要作用。
二、 传感器的定义: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或装置。
三、 传感器的组成:被测量---敏感元件---转换元件----基本转换电路----电量输出四、 传感器的分类:按被测量对象分类(内部系统状态的内部信息传感器{位置、速度、力、力矩、温度、导演变化}、外部环境状态的外部信息传感器{接触式[触觉、滑动觉、压觉]、非接触式[视觉、超声测距、激光测距);按工作机理分类(结构型{电容式、电感式}、物性型{霍尔式、压电式});按是否有能量转换分类(能量控制型[有源型]、能量转换型[无源型]);按输出信号的性质分类(开关型[二值型]{接触型[微动、行程、接触开关]、非接触式[光电、接近开关]}、模拟型{电阻型[电位器、电阻应变片],电压、电流型[热电偶、光电电池],电感、电容型[电感、电容式位置传感器]}、数字型{计数型[脉冲或方波信号+计数器]、代码型[回转编码器、磁尺]})。
五、 传感器的特性主要是指输出与输入之间的关系。
当输入量为常量,或变化极慢时,称为静态特性;输出量对于随时间变化的输入量的响应特性,这一关系称为动态特性,这一特性取决于传感器本身及输入信号的形式。
可以分为接触式环节(以刚性接触形式传递信息)、模拟环节(多数是非刚性传递信息)、数字环节。
动态测量输入信号的形式通常采用正弦周期(在频域内)信号和阶跃信号(在时域内)。
六、 传感器的静态特性:线性度(以一定的拟合直线作基准与校准曲线比较%100max⨯∆=Y L L δ)、迟滞、重复性、灵敏度(K 0=△Y/△X=输出变化量/输入变化量=k 1k 2···k n )和灵敏度误差(r s =△K 0/K 0×100%、稳定性、静态测量不确定性、其他性能参数:温度稳定性、抗干扰稳定性。
传感器与检测技术(知识点总结)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。
其代码“1”为高电平,“0”为低电平。
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。
传感器与检测技术传感器与检测技术随着现代工业的不断发展,物联网、工业互联网等新技术的出现,传感器和检测技术在现代工业中的地位日益重要。
传感器和检测技术的应用范围非常广泛,从工业制造到医疗保健,从机器人技术到智能家居,都需要传感器和检测技术的支持。
一、传感器的分类传感器按照测量物理量的原理可以分为以下几种:1. 电阻式传感器电阻式传感器是利用材料的电阻值与测量物理量存在的一定关系来实现测量的。
常见的电阻式传感器有热敏电阻、光敏电阻和应变式电阻等。
2. 电容式传感器电容式传感器利用物体与传感器之间的电容变化来实现测量。
例如,当物体接近电容传感器时,物体与传感器之间的电容会发生变化,电容传感器就可以根据这种变化来测量物体与传感器之间的距离。
3. 电磁式传感器电磁式传感器利用物理量对磁场的影响来实现测量。
例如,磁电式传感器就是利用磁场的变化来产生电荷,从而实现测量的。
4. 声波式传感器声波式传感器是利用物理量对声波产生影响来实现测量的。
例如,超声波传感器就是利用声波的时间差来测量物体与传感器之间的距离。
5. 光电式传感器光电式传感器是利用光线对物理量的变化而产生光信号,从而实现测量的。
例如,光电开关就是利用光线来检测物品的位置。
6. 磁电式传感器磁电式传感器是利用磁场产生的电势差来实现测量。
例如,霍尔传感器就是利用磁场的变化来产生电势差,从而实现测量的。
二、传感器的应用1. 工业自动化工业自动化是传感器应用最广泛的领域之一,包括机械加工、材料处理、车间控制等多方面。
例如,温度传感器用于检测加热设备的温度、光电传感器用于检测零部件的尺寸、压力传感器用于检测机械系统中的压力等。
2. 医疗保健传感器在医疗保健领域的应用也越来越广泛。
例如,心电图传感器可以监测心脏的电信号,脑电图传感器可以检测脑部电信号,实现神经疾病的诊断与治疗。
此外,还有血糖检测器、血压监测器、胎儿心率检测器等等。
3. 智能家居传感器在智能家居领域的应用也越来越多,例如,智能温度传感器可以控制室内温度,智能光敏传感器可以感知室内光线的亮度,从而自动控制灯光。
传感器与检测技术(共5篇)第一篇:传感器与检测技术第一章传感器与检测技术第一节:机电一体化系统常用传感器p11.传感器的组成由敏感元件、转换元件及其转换电路三部分组成①敏感元件是直接感受被测物理量,并确定元件及其基本转换电路②转换元件是将敏感元件输出的非电量转换成电路参数及电流或电压等电信号③基本转换电路则将该电信号转换成便于传输、处理的电量p12.传感器的分类p1①按被测量对象分类②按工作机理分类③按被测物理量分类④按工作原理分类⑤按传感器能量源分类⑥按输出信号的性质分类p2三、传感器的特性及主要性能指标p41、传感器的静态特性2、传感器的动态特性3、传感器的性能指标p4①高精度、低成本②高灵敏度③工作可靠④稳定性好⑤抗干扰能力强⑥动态特性良好⑦结构简单、小巧,使用维护方便,通用性强p4第二节:传感器检测技术的地位和作用p5第三节:1.测量范围及量程p62.灵敏度p63.线性度p74.重复性p75.稳定性:稳定性即在相同条件、相当长时间内,其输入/输出特性不发生变化的能力p76.精确度p77.动态特性:传感器的动态特性反映了传感器对于随时间变化的动态量的响应特性p88.环境参数p8第四节:传感器的标定与校准p91.传感器的静态标定p92.传感器的动态标定p10第五节:传感器与检测技术的发展方向。
1.开发新型传感器p112.传感检测技术的智能化p113.复合传感器:复合传感器是同时检测几种物理量具有复合检测功能的传感器p124.研究生物感官,开发仿生传感器p12第二章第一节:参量型位移传感器p131.电阻式位移传感器p132.电阻应应变式位移传感器p153.电容式位移传感器p154.电感式位移传感器p20第二节:发电型位移传感器—压电位移传感器p25第三节:大位移传感器p261.磁栅式位移传感器p262.光栅式位移传感器p273.感应同步器p294.激光式位移传感器p31第三章力、扭矩和压力传感器p34第一节:测力传感器p341.电阻应变式测力传感器p342.压电式力传感器p41①压电效应p41②压电晶体及材料③压电式传感器的等效电路和前置放大器p423.压磁式力传感器p44①效应p44②工作原理p45③结构p45第二节:扭矩传感器p461.电阻应变式扭矩传感器p462.压磁式扭矩仪p483.电容式扭矩测量仪p494.光电式扭矩测量仪p495.钢弦式扭矩传感器p50 第三节:压力传感器p501.液柱式压力转换原理p502.活塞式压力转换原理p513.弹性式压力传感元件p514.电量式压力计p53①电容式压力传感器p53②应变式压力传感器p53③压阻式压力传感器p54④电感式压力传感器⑤涡流式压力传感器p55⑥霍尔式压力传感器p55⑦压电式压力传感器p55第四章速度、加速度传感器p57第一节:速度传感器p571.直流测速发电机p572.交流测速发电机p583.线振动速度传感器p594.变磁通式速度传感器p605.霍尔式和电涡流式转速传感器p616.陀螺式角速度传感器p627.流速风速传感器p64第二节:加速度传感器p661.压电式加速度传感器p672.应变式加速度传感器p693.磁致伸缩式振动加速度传感器p734.力平衡式伺服加速度传感器p735.单片微型平衡式伺服加速度传感器p756.惯性倾角加速度传感器p76第五章视觉、触觉传感器p77第一节:视觉传感器p771.光电式摄像机原理p77固体半导体摄像机原理p783.激光式视觉传感器原理p784.红外图像传感器原理p78第二节:人工视觉p801.人工视觉系统的硬件构成p802.物体识别p81第三节:触觉传感器p851.接触觉传感器p862.压觉传感器p873.滑动觉传感器p88第六章第一节:热电偶式传感器p901.基本原理p902.热电偶组成、分类及其特点p91第二节:电阻式温度传感器p931.金属热电阻温度传感器p932.热敏电阻温度传感器p94第三节:非接触式温度传感器p951.全辐射温度传感器p952.高度式温度传感器p963.比色温度传感器p97第四节:半导体温度传感器p98第七章气敏、温度、水份传感器p100第一节:气敏传感器p1001.气敏元件工作机理p1002.常用气敏元件的种类p101①烧结型气敏元件p101②薄膜型气敏元件p101③厚膜气敏元件p1023.气敏元件的几种应用实例p102第二节:温度传感器p1051.相对湿度与绝对湿度p1062.氯化锂湿敏元件p1063.半导体陶瓷湿敏元件p1074.热敏电阻式湿敏元件p1085.高分子膜湿敏元件p1096.金属氧化物陶瓷湿敏元件p1117.结露传感器p112第三节:水份传感器p1131.水份传感器的工作原理与结构p1132.直流电阻式水份计的结构原理p114 第八章传感检测系统的构成p116第一节:传感检测系统的组成p116第二节:电桥p1171.电桥工作原理p1172.电桥的分类与应用p1183.电桥的工作特性指标p1204.电桥调零p122第三节:调制与解调p1221.调制p1232.解调p124第四节:滤波器p1261.无源滤波器p1262.有源滤波器p1293.数字滤波p136第五节:数/模和模/数的转换p1371.数/模转换原理p1372.数/模转换器芯片介绍p1383.数/模转换器的技术指标p1394.模/数转换原理p1405.模/数转换器芯片介绍p1426.模/数转换器的技术指标p143第六节:传感器与模/数转换器的连接通道p1431.放大与滤波环节p1432.多路模拟开关环节p1453.采样保持环节p1464.模/数转换环节p148第七节:传感检测信号的细分与辨向原理p1491.四倍细分原理p1492.辨向原理p1513.细分、辨向常用电路p152第八节:传感检测系统中的抗干扰问题p1531.干扰与噪声p1532.抑制干扰的方法p1543.典型噪声干扰的抑制p156第九节:传感检测系统中的微机接口p1561.接口的基本方式p1572.A/D转换器与CPU连接需解决的技术问题p1573.数据转换接口的典型结构p1584.A/D转换器与CPU的接口示例p1595.传感检测系统的显示器及其接口p163第十节:传感器信号的温度补偿及线性化的计算机处理p1681.温度补偿的处理方法p1682.线性化处理方法p1683.线性化与温度补偿实例p170第九章信号分析及其在测试中的应用p173第一节:信号的分类p1731.确定性信号p1732.非确定性信号p1733.模拟信号与离散信号p174第二节:信号的幅值描述p1741.信号的均值u p1742.信号的方差p1753.信号的均方值p1754.信号的概率密度函数p(x)p175第三节:信号的相关描述p176第四节:信号的频域描述p1781.周期信号与离散频谱—傅里叶级数p1782.非周期信号与连续频谱—傅里叶变换p1823.傅里叶变换的基本性质p1834.非确定性信号的功率谱密度函数p184第五节:信号分析在振动测试中的应用p1881.振动的类型p1882.振动的激励方式p1893.激振器p190第十章传感器在机电一体化系统中的应用p200第一节:传感器在工业机器人中的应用p2001.零位和极限位置的检测p2002.位移量的检测p2013.速度加速度的检测p2014.外部信息传感器在电弧焊机器人中的应用p201第二节:传感器在CNC机床与加工中心的应用p2031.传感器在位置反馈系统中的应用p2032.传感器在速度反馈系统中应用p203第三节:传感器在三坐标测量机中的应用p204第四节:传感器在汽车机电一体化中应用p208第五节:传感器在家用电器中的应用p218第二篇:传感器与检测技术论文光电传感器--太阳能电池板太阳能电池板是利用光生伏特效应原理制造的。
第一章传感与检测技术理论基础1.什么是测量误差?测量误差有几种表示方法?它们通常应用在什么场合?答:测量误差是测得值与被测量的真值之差。
可用绝对误差和相对误差表示,引用误差也是相对误差的一种表示方法。
在实际测量中,有时要用到修正值,而修正值是与绝对误差大小相等符号相反的值。
在计算相对误差时也必须知道绝对误差的大小才能计算。
采用绝对误差难以评定测量精度的高低,而采用相对误差比较客观地反映测量精度。
引用误差是仪表中应用的一种相对误差,仪表的精度是用引用误差表示的。
2.用测量范围为-50~+150kPa 的压力传感器测量140kPa 压力时,传感器测得示值为142kPa ,求该示值的绝对误差、实际相对误差、标称相对误差和引用误差。
解:绝对误差2140142=-=∆kPa 实际相对误差%43.1%100140140142=⨯-=δ标称相对误差%41.1%100142140142=⨯-=δ引用误差%1%10050150140142=⨯---=)(γ3.什么是随机误差?随机误差产生的原因是什么?如何减小随机误差对测量结果的影响?答:在同一测量条件下,多次测量同一被测量时,其绝对值和符号以不可预定方式变化着的误差称为随机误差。
随机误差是由很多不便掌握或暂时未能掌握的微小因素(测量装置方面的因素、环境方面的因素、人员方面的因素),如电磁场的微变,零件的摩擦、间隙,热起伏,空气扰动,气压及湿度的变化,测量人员感觉器官的生理变化等,对测量值的综合影响所造成的。
通过增加测量次数估计随机误差可能出现的大小,从而减少随机误差对测量结果的影响。
第二章传感器概述2-1什么叫传感器?它由哪几部分组成?它们的作用及相互关系如何?答:传感器是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份;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部份。
《传感器与自动检测技术》重难点及学习指导第一章传感器与自动检测技术的基本概念重难点:测量误差与精度学习指导:掌握绝对误差和相对误差的定义和物理意义,理解精度等级的确定,能对测量误差进行估算和对仪表的精度等级及量程进行正确的选用。
第二章电阻式传感器重难点1:应变效应和桥式测量转换电路学习指导:在理解纵向应变和横向应变的基础上掌握应变效应,理解各类电桥工作方式和性能,注意“相邻臂相减、相对臂相加”的原则,通过不同的组合方式,可提高灵敏度,消除非线性误差及温度效应的影响。
重难点2:压阻式传感器测量转换电路与温度补偿学习指导:测量转换电路恒压源与恒流源供电方式的比较,选择合适的供电方式;提高测量精度减小零点漂移和灵敏度温度漂移的问题,进行零点温度补偿和灵敏度温度补偿。
第三章变阻抗式传感器重难点1:差分变压器的工作原理和测量转换电路的作用学习指导:差分变压器把被测位移量转换为线圈间的互感变化,输出交流电压,通过测量转换电路,可消除零点残余电压,并判别位移方向。
重难点2:电涡流式传感器的工作原理学习指导:在理解涡流效应的基础上,掌握传感器把被测量转换为线圈的阻抗,最大特点是非接触测量。
重难点3:电容式传感器的测量电路学习指导:变间隙式电容传感器采用差分接法的桥式电路(即变压器电桥电路)后,位移量与电容的非线性关系转换为位移量与输出交流电压的线性关系,但还应经过相敏检波才能判别位移方向;脉冲宽度调制电路的输出直流电压与电容变化量成线性关系,不论是对于变面积式或变极距式电容传感器均能获得线性输出,也能判别位移方向。
第四章光电式传感器重难点1:光电效应和光电传感器的工作原理学习指导:理解光电效应和对应光电元件的特性及使用场合,掌握光电传感器的四种应用类型,注意光源与光电元件在光谱特性上应基本一致,及在模拟量的检测中如何削弱或消除背景光及温度等因素的影响。
重难点2:光纤传感器的工作原理及使用学习指导:了解光纤的传光原理,功能型光纤传感器和非功能型光纤传感器的区别,光纤传感器的实际应用。
《传感器与检测技术》课程标准
一、课程性质
传感器在生产生活中应用广泛,随着科技的发展,尤其是新技术传感网的
发展,传感器在各种家用电器、生产设备中发挥着日益重要的作用。
本课程是
测控技术与仪器、电子信息工程、电气工程及自动化等专业的一门专业基础课
程及电子科学与技术专业的选修课程。
它以各类传感器的工作机理为线索,详
细介绍了各类传感器的工作原理、基本结构、相应的测量电路和在各个领域中
的应用,使学生掌握传感器的使用方法和设计要点的基本技能。
二、课程目的
在教学过程中以学生了解、理解、掌握应知知识为目标,侧重培养学生综
合应用知识的能力引导学生根据基本知识、基本规律,结合实际应用,使学生
能正确认识课程的性质、任务及其研究对象;全面了解课程的体系、结构。
掌
握教材基本内容和重点内容,最终实现基本教学内容在实践中的创新应用。
三、教学任务
本书主要介绍了生产、生活、科研中常用的传感器以及这些传感器的工作
原理、测量转换电路和应用,并且通过技能训练使学生能够初步掌握传感器的
选型、安装和调试等基本技能。
四、课程的教学层次及适用对象
本书可作为中高职机电类、电气类、自动化类专业的教材,也可供计算机、机械、汽车、楼宇等其他专业的技术类中高职师生以及相关工程技术人员参考。
五、课程——传感器与检测技术
总课时为36,其中理论18课时,实训18课时。
电阻应变式传感器
磁栅式传感器
第二章位移检测传感器
6、 差动变压器的分辨率可达 ________ 。
7、 激光测量系统由 _________ 、 ______________ 和 ___________ 三部分组成。
8、 参量位移传感器的工作原理是将被测物理量转化为电参量,即 _____
或 ________ 等。
9、 激光干涉式测长传感器分为 ______________ 和 _____________ 。
10、 简述低频透射式涡流传感器的工作原理。
11、 简述电容式位移传感器的工作原理。
12、 激光式位移传感器的优点有哪些?
13、感应同步式位移传感器的特点有哪些?
14、请设计一个装置测量体重。
由于差动变压器式电感传感器广泛用于直线位移与角位移以及可以转换成位移的其他机械
量的测量。所以用差动变压器做称重测量。
同步强化练习
一、单项选择题
1、 感应同步器的作用是测量()
电压 电流 ■位移 相位差
2、 下列位移传感器中,属于发电型位移传感器的是()
自感式传感器 压电式传感器 电容式传感器
3、 测量范围大的电容式位移传感器应选用()
变极板面积式 变极距式 变介质式 容栅式
4、 下列传感器中,属于大位移传感器的是()
自感式传感器 压电式传感器 电容式传感器
5、涡流式传感器不可测量()
F
损耗问题 温度误差 零点剩余电压
线性度
位移 厚度 温度 振动
7、电感式传感器改善性能不考虑的因素是()
8、磁栅式位移传感器不可用于测量() 线位移 角位移 速度 噪声 四、计算题
1在变极板面积型电容位移传感器中,原始电容 C0=20卩F,角位移为0 =45°,求此时的
电容多大?图2 — 10
2、在光栅式位移传感器中,有两块刻线数目相同,切线圆半径分别为1 0 mm、 2 0 mm
的切向圆光栅同心放置, 其中光栅条纹密度为W=50条/mm, R=60mm,所产生的 莫尔条纹的间距多
大? 五、请设计一装置用于测量钢板厚度。
例年试题
2006 年
1量程大的电容式传感器的类型是()
A容栅式 B 变介质型 C 变极距型D变极板面积型
2对于电位计式位移传感器, 其后接测量仪器的输入电阻对传感器的输出特性有何影响?如
何减少这个影响?
答:由于与电位计输出端并联的负载电阻要从电位计分出一些电流, 所以使传感器产生输出
误^^。
为减少这个影响,应使负载电阻满足 RL>>R的条件,R为电位计本身阻值。
2007 年
4在下述位移传感器中,即适宜与测量大的线位移,有适宜于测量大的角位移的是()
A电容式传感器 B电感式传感器 C光栅式传感器 D电阻应变式传感器
5测量范围小的电容式位移传感器的类型是()
A容栅式 B变介质式 C变极距式 D变极板面积式
18设一圆形截面线绕式位移传感器的线圈半径是 5mm,共绕制100圈,线圈总电阻1K Q ,
则传感器的灵敏度为 ____________ 。
2008 年
1、下列线位移传感器的类型中 ,测量范围大的类型是()
A自感式 ・B差动变压器式
C电涡流式 D变极距型电容式
15•线绕式电位计的阶梯特性限制了其分辨力和
16.把电容式位移传感器做成差动形式,既可以提高测量灵敏度,又可以使零点附近工作 特性的 得
到改善。