傳感器與檢測技術(shù)概述ppt課件

1、第1章傳感與檢測技術(shù)概述傳感器原理及應(yīng)用 （自動檢測技術(shù)（自動檢測技術(shù)/非電量測量技術(shù)）非電量測量技術(shù)）一、本課程的專業(yè)地位：一、本課程的專業(yè)地位：專業(yè)必修課。專業(yè)必修課。二、本課程的主要內(nèi)容二、本課程的主要內(nèi)容1、傳感器、測量及誤差的基本知識；、傳感器、測量及誤差的基本知識；2、常用傳感器的原理、結(jié)構(gòu)、測量電路及應(yīng)用；、常用傳感器的原理、結(jié)構(gòu)、測量電路及應(yīng)用；3、傳感器在工程檢測中的應(yīng)用。、傳感器在工程檢測中的應(yīng)用。三、課程要求三、課程要求1、掌握傳感器、測量及誤差的基本理論；、掌握傳感器、測量及誤差的基本理論；2、掌握常用傳感器的基本原理、結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)、基本測量、掌握常用傳感器的基本原理、結(jié)

2、構(gòu)、特點(diǎn)、基本測量電路及應(yīng)用；電路及應(yīng)用；第1章傳感與檢測技術(shù)概述3、學(xué)會工程中常見的非電量測量方法，了解傳感器在工、學(xué)會工程中常見的非電量測量方法，了解傳感器在工程檢測中的應(yīng)用方法；程檢測中的應(yīng)用方法；4、學(xué)會分析和設(shè)計(jì)傳感器的應(yīng)用電路。、學(xué)會分析和設(shè)計(jì)傳感器的應(yīng)用電路。四、課程特點(diǎn)四、課程特點(diǎn)綜合性：綜合性：傳感器技術(shù)是材料學(xué)、力學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、微傳感器技術(shù)是材料學(xué)、力學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、微電子學(xué)、光學(xué)、聲學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、精密機(jī)械、仿生電子學(xué)、光學(xué)、聲學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、精密機(jī)械、仿生學(xué)、測量技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理技學(xué)、測量技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理技術(shù)、乃至系統(tǒng)科

3、學(xué)、人工智能、自動化技術(shù)等眾多學(xué)科術(shù)、乃至系統(tǒng)科學(xué)、人工智能、自動化技術(shù)等眾多學(xué)科相互交叉的綜合性高新技術(shù)密集型前沿技術(shù)；相互交叉的綜合性高新技術(shù)密集型前沿技術(shù)；零散性：零散性：各章內(nèi)容之間沒有前后因果關(guān)系；各章內(nèi)容之間沒有前后因果關(guān)系；應(yīng)用性：應(yīng)用性：重點(diǎn)掌握各種傳感器的應(yīng)用方法。重點(diǎn)掌握各種傳感器的應(yīng)用方法。第1章傳感與檢測技術(shù)概述五、參考資料五、參考資料傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù) 朱自勤朱自勤 機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社傳感器原理及工程應(yīng)用傳感器原理及工程應(yīng)用 郁有文郁有文 西安電子科技大學(xué)出版社西安電子科技大學(xué)出版社傳感器原理及應(yīng)用傳感器原理及應(yīng)用 王化祥王化祥 天津大學(xué)出版社

4、天津大學(xué)出版社傳感器原理及應(yīng)用傳感器原理及應(yīng)用 王雪文王雪文 北京航空航天大學(xué)出版社北京航空航天大學(xué)出版社傳感器原理及其應(yīng)用手冊傳感器原理及其應(yīng)用手冊 孫寶元孫寶元 機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社非電量檢測技術(shù)非電量檢測技術(shù) 嚴(yán)鐘豪嚴(yán)鐘豪 機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社現(xiàn)代傳感技術(shù)現(xiàn)代傳感技術(shù) 魏文廣魏文廣 東北大學(xué)出版社東北大學(xué)出版社傳感器技術(shù)傳感器技術(shù) 信息產(chǎn)業(yè)部電子第四十九研究主辦信息產(chǎn)業(yè)部電子第四十九研究主辦光電子技術(shù)與信息光電子技術(shù)與信息 中國科學(xué)院安徽光學(xué)精密機(jī)械研究所、中國科學(xué)院安徽光學(xué)精密機(jī)械研究所、中國光學(xué)學(xué)會光電技術(shù)專業(yè)委員會主辦中國光學(xué)學(xué)會光電技術(shù)專業(yè)委員會主辦激光與紅外激光

5、與紅外 華北光電技術(shù)研究所主辦華北光電技術(shù)研究所主辦儀表技術(shù)與傳感器儀表技術(shù)與傳感器 沈陽儀器儀表研究所主辦沈陽儀器儀表研究所主辦第1章傳感與檢測技術(shù)概述儀器儀表網(wǎng)儀器儀表網(wǎng) （http:/）儀器商城網(wǎng)儀器商城網(wǎng) （）（）傳感器網(wǎng)傳感器網(wǎng) （http:/）傳感器技術(shù)傳感器技術(shù) （）（）中國傳感器（中國傳感器（ http:/ ）中國工控網(wǎng)（中國工控網(wǎng)（ http:/ ）中國機(jī)器人網(wǎng)（中國機(jī)器人網(wǎng)（ http:/.) 電子設(shè)計(jì)應(yīng)用（電子設(shè)計(jì)應(yīng)用（ . ）電子產(chǎn)品世界（電子產(chǎn)品世界（ . ）第1章傳感與檢測技術(shù)概述第第1章章 傳感器與檢測技術(shù)概述傳感器與檢測技術(shù)概述1.1 傳感器的概念、組成和分類傳

6、感器的概念、組成和分類1.2 傳感器的基本特性傳感器的基本特性返回主目錄第1章傳感與檢測技術(shù)概述第第1章章 傳感器與檢測技術(shù)的理論傳感器與檢測技術(shù)的理論基礎(chǔ)基礎(chǔ) 1.1 傳感器的概念、組成和分類傳感器的概念、組成和分類 一、傳感器的概念、組成與應(yīng)用一、傳感器的概念、組成與應(yīng)用1、 現(xiàn)代信息技術(shù)的三大要素：現(xiàn)代信息技術(shù)的三大要素：信息獲取信息獲取傳感器技傳感器技術(shù)術(shù) 信息傳輸信息傳輸通信技術(shù)通信技術(shù) 信息處理信息處理計(jì)算機(jī)技計(jì)算機(jī)技術(shù)術(shù) 在工程實(shí)踐和科學(xué)試驗(yàn)中，信息采集的主要含義是在工程實(shí)踐和科學(xué)試驗(yàn)中，信息采集的主要含義是測測量量取得測量數(shù)據(jù)。取得測量數(shù)據(jù)。第1章傳感與檢測技術(shù)概述2、測量的概

7、念、測量的概念 測量是人類對自然界客觀事物獲得數(shù)量觀念的一種認(rèn)識過測量是人類對自然界客觀事物獲得數(shù)量觀念的一種認(rèn)識過程，即程，即借助于專門設(shè)備，求出被測量的數(shù)值大小借助于專門設(shè)備，求出被測量的數(shù)值大小。3、測量的分類、測量的分類 電子測量電子測量電子測量儀器；電子測量儀器； 非電量測量非電量測量傳感器；傳感器；4、自動測量系統(tǒng)的組成、自動測量系統(tǒng)的組成 圖11 自動測量系統(tǒng)組成第1章傳感與檢測技術(shù)概述5、自動測量技術(shù)的作用、自動測量技術(shù)的作用 以電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的自動測以電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的自動測量技術(shù)，是衡量一個國家科技水平的重要標(biāo)志之一。量技術(shù)，是

8、衡量一個國家科技水平的重要標(biāo)志之一。 而傳感器是測量系統(tǒng)的第一個環(huán)節(jié)，它能否獲得信息和而傳感器是測量系統(tǒng)的第一個環(huán)節(jié)，它能否獲得信息和獲取信息的正確與否，關(guān)系到整個測量系統(tǒng)的精確度，獲取信息的正確與否，關(guān)系到整個測量系統(tǒng)的精確度，傳感傳感器的性能在很大程度上決定著整個信息技術(shù)的性能器的性能在很大程度上決定著整個信息技術(shù)的性能，因此世，因此世界各國都將傳感器技術(shù)列為重點(diǎn)發(fā)展的新技術(shù)。界各國都將傳感器技術(shù)列為重點(diǎn)發(fā)展的新技術(shù)。6、傳感器的定義（、傳感器的定義（GB7665-87) 能夠感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成能夠感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸可用輸出信號出信號的器件或裝

9、置，通常由的器件或裝置，通常由敏感元件敏感元件和和轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換元件組成。組成。 第1章傳感與檢測技術(shù)概述7、傳感器的組成、傳感器的組成 通常傳感器由通常傳感器由敏感元件敏感元件和和轉(zhuǎn)換（傳感）元件轉(zhuǎn)換（傳感）元件組成。組成。 傳感傳感器組成框圖如圖器組成框圖如圖 1 - 2 所示。所示。 圖圖 1- 2 傳感器組成框圖傳感器組成框圖 第1章傳感與檢測技術(shù)概述直接感受被測非電量并按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成與直接感受被測非電量并按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成與被測量有確定關(guān)系的其它量的元件。被測量有確定關(guān)系的其它量的元件。又稱轉(zhuǎn)換元件又稱轉(zhuǎn)換元件/轉(zhuǎn)換器。能將敏感元件感受到轉(zhuǎn)換器。能將敏感元件感受到的非電量直接轉(zhuǎn)換成電量

10、的器件。的非電量直接轉(zhuǎn)換成電量的器件。能把傳感元件輸出的電信能把傳感元件輸出的電信號轉(zhuǎn)換為便于顯示、記錄、處理、和控制的有用電信號的電號轉(zhuǎn)換為便于顯示、記錄、處理、和控制的有用電信號的電路。路。第1章傳感與檢測技術(shù)概述 壓 力 作 用 膜片形變（應(yīng)變） 應(yīng)變片電阻改變 敏感元件敏感元件傳感元件傳感元件壓力傳感器示例壓力傳感器示例第1章傳感與檢測技術(shù)概述第1章傳感與檢測技術(shù)概述8、傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域、傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域（1）機(jī)械制造業(yè)：）機(jī)械制造業(yè)：智能機(jī)械智能機(jī)械 ：數(shù)控機(jī)床、加工中心、機(jī)器人等：數(shù)控機(jī)床、加工中心、機(jī)器人等（2）工業(yè)過程檢測與控制：）工業(yè)過程檢測與控制：石油、化工、電力、冶金等行

11、業(yè)中石油、化工、電力、冶金等行業(yè)中熱工工藝參數(shù)檢測和控制；熱工工藝參數(shù)檢測和控制；（3）汽車：）汽車：車速、里程、燃油、排氣、車燈、關(guān)門、防盜、防車速、里程、燃油、排氣、車燈、關(guān)門、防盜、防撞等；撞等；（4）環(huán)保：）環(huán)保：有毒、有害、易燃、易爆氣體檢測，重金屬、污水有毒、有害、易燃、易爆氣體檢測，重金屬、污水檢測，防酒后駕車等；檢測，防酒后駕車等；（5）醫(yī)療衛(wèi)生：）醫(yī)療衛(wèi)生：血壓、心音、脈搏檢測，心臟監(jiān)護(hù)儀、彩超、血壓、心音、脈搏檢測，心臟監(jiān)護(hù)儀、彩超、核磁共振等；核磁共振等；（6）航空航天：）航空航天：衛(wèi)星、火箭、飛船、外星探測器等；衛(wèi)星、火箭、飛船、外星探測器等；（7）國防工業(yè)：）國防工業(yè)

12、：飛機(jī)、導(dǎo)彈、雷達(dá)、智能化電子武器等；飛機(jī)、導(dǎo)彈、雷達(dá)、智能化電子武器等；（8) 家用電器：家用電器：空調(diào)、洗衣機(jī)、電冰箱、微波爐、電飯煲、電空調(diào)、洗衣機(jī)、電冰箱、微波爐、電飯煲、電熨斗、安全報警器等。熨斗、安全報警器等。第1章傳感與檢測技術(shù)概述第1章傳感與檢測技術(shù)概述在電力、冶金、石化、化工等流程工業(yè)中，生產(chǎn)線在電力、冶金、石化、化工等流程工業(yè)中，生產(chǎn)線上設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)關(guān)系到整個生產(chǎn)線流程。通常建立上設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)關(guān)系到整個生產(chǎn)線流程。通常建立24小時小時在線監(jiān)測系統(tǒng)。在線監(jiān)測系統(tǒng)。 石化企業(yè)輸油管道、儲油罐等壓力容器的破損和泄露檢測。石化企業(yè)輸油管道、儲油罐等壓力容器的破損和泄露檢測。第1章傳

13、感與檢測技術(shù)概述第1章傳感與檢測技術(shù)概述第1章傳感與檢測技術(shù)概述第1章傳感與檢測技術(shù)概述在汽車、機(jī)床、電機(jī)、發(fā)動機(jī)等產(chǎn)品出廠時，必須對其性能質(zhì)在汽車、機(jī)床、電機(jī)、發(fā)動機(jī)等產(chǎn)品出廠時，必須對其性能質(zhì)量檢測。量檢測。 圖示為汽車出廠檢驗(yàn)原理框圖，圖示為汽車出廠檢驗(yàn)原理框圖，測量參數(shù)包括潤滑油溫度、冷卻水溫測量參數(shù)包括潤滑油溫度、冷卻水溫度、燃油壓力及發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速等。通過度、燃油壓力及發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速等。通過對抽樣汽車的測試，工程師可以了解對抽樣汽車的測試，工程師可以了解產(chǎn)品質(zhì)量。產(chǎn)品質(zhì)量。汽車扭距測量汽車扭距測量機(jī)床加工精度測量機(jī)床加工精度測量第1章傳感與檢測技術(shù)概述高級轎車需要用傳感器對溫度、壓力、位置

14、、距離、轉(zhuǎn)速、高級轎車需要用傳感器對溫度、壓力、位置、距離、轉(zhuǎn)速、加速度、濕度、電磁、光電、振動等進(jìn)行實(shí)時準(zhǔn)確的測量，一般加速度、濕度、電磁、光電、振動等進(jìn)行實(shí)時準(zhǔn)確的測量，一般需要需要301 00種傳感器。種傳感器。第1章傳感與檢測技術(shù)概述 自動電飯鍋、吸塵器、空調(diào)器、電子熱水器、風(fēng)干器、電自動電飯鍋、吸塵器、空調(diào)器、電子熱水器、風(fēng)干器、電熨斗、電風(fēng)扇、洗衣機(jī)、洗碗機(jī)、照相機(jī)、電冰箱、電視機(jī)、熨斗、電風(fēng)扇、洗衣機(jī)、洗碗機(jī)、照相機(jī)、電冰箱、電視機(jī)、錄像機(jī)、家庭影院錄像機(jī)、家庭影院第1章傳感與檢測技術(shù)概述 全自動洗衣機(jī)中的傳感器：衣物重量傳感器，衣質(zhì)傳感器，全自動洗衣機(jī)中的傳感器：衣物重量傳感器

15、，衣質(zhì)傳感器，水溫傳感器，水質(zhì)傳感器，透光率光傳感器水溫傳感器，水質(zhì)傳感器，透光率光傳感器(洗凈度洗凈度) 液位傳感器，液位傳感器，電阻傳感器電阻傳感器(衣物烘干檢測衣物烘干檢測)。第1章傳感與檢測技術(shù)概述指紋傳感器指紋傳感器透光率傳感器透光率傳感器第1章傳感與檢測技術(shù)概述鼠標(biāo)鼠標(biāo): :光電位移傳感器光電位移傳感器攝象頭攝象頭:CCD:CCD傳感器傳感器第1章傳感與檢測技術(shù)概述軟驅(qū)軟驅(qū): :速度速度, ,位置伺服位置伺服麥克風(fēng)麥克風(fēng): :電容傳聲器電容傳聲器第1章傳感與檢測技術(shù)概述樓宇控制與安全防護(hù)樓宇控制與安全防護(hù) 為使建筑物成為安全、健康、舒適、溫馨的生活、工作環(huán)為使建筑物成為安全、健康、

16、舒適、溫馨的生活、工作環(huán)境，并能保證系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和管理的智能化。在樓宇中應(yīng)境，并能保證系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和管理的智能化。在樓宇中應(yīng)用了許多測試技術(shù)，如闖入監(jiān)測、空氣監(jiān)測、溫度監(jiān)測、電梯用了許多測試技術(shù)，如闖入監(jiān)測、空氣監(jiān)測、溫度監(jiān)測、電梯運(yùn)行狀況。運(yùn)行狀況。 第1章傳感與檢測技術(shù)概述 圖示為某公司樓宇自動化系統(tǒng)。該系統(tǒng)分為：電源管理、圖示為某公司樓宇自動化系統(tǒng)。該系統(tǒng)分為：電源管理、安全監(jiān)測、照明控制、空調(diào)控制、停車管理、水安全監(jiān)測、照明控制、空調(diào)控制、停車管理、水/廢水管理和電廢水管理和電梯監(jiān)控。梯監(jiān)控。第1章傳感與檢測技術(shù)概述第1章傳感與檢測技術(shù)概述第1章傳感與檢測技術(shù)概述煙霧傳感器煙霧

17、傳感器亮度傳感器亮度傳感器人體探測器人體探測器第1章傳感與檢測技術(shù)概述 機(jī)械手、機(jī)器人中的傳機(jī)械手、機(jī)器人中的傳感器感器: 轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動/移動位置傳感移動位置傳感器、力傳感器、視覺傳感器、力傳感器、視覺傳感器、聽覺傳感器、接近距器、聽覺傳感器、接近距離傳感器、觸覺傳感器、離傳感器、觸覺傳感器、熱覺傳感器、嗅覺傳感器。熱覺傳感器、嗅覺傳感器。 傳感在機(jī)器人上的應(yīng)用傳感在機(jī)器人上的應(yīng)用第1章傳感與檢測技術(shù)概述密歇根大學(xué)的機(jī)械手裝配模型密歇根大學(xué)的機(jī)械手裝配模型第1章傳感與檢測技術(shù)概述廣州中鳴數(shù)碼的機(jī)器狗廣州中鳴數(shù)碼的機(jī)器狗第1章傳感與檢測技術(shù)概述第1章傳感與檢測技術(shù)概述機(jī)器人服務(wù)員機(jī)器人服務(wù)員第1章傳

18、感與檢測技術(shù)概述沙漠機(jī)器人沙漠機(jī)器人第1章傳感與檢測技術(shù)概述 超聲波測距傳感器、判超聲波測距傳感器、判斷建筑物內(nèi)人和物所在位斷建筑物內(nèi)人和物所在位置；紅外線色彩傳感器運(yùn)置；紅外線色彩傳感器運(yùn)動軌跡和動軌跡和AGV小車位置識小車位置識別；條形碼傳感器，貨品別；條形碼傳感器，貨品識別。識別。香港理工香港理工AGVAGV模型模型AGV自動送貨車自動送貨車 自動導(dǎo)引運(yùn)輸車（Automated Guided Vehicle） 第1章傳感與檢測技術(shù)概述AGAGV V自自動動送送貨貨車車 第1章傳感與檢測技術(shù)概述第1章傳感與檢測技術(shù)概述第1章傳感與檢測技術(shù)概述傳感器在生物醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用傳感器在生物醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用

19、醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)第1章傳感與檢測技術(shù)概述第1章傳感與檢測技術(shù)概述第1章傳感與檢測技術(shù)概述光纖流速傳感器光纖流速傳感器熒光材熒光材料制作料制作的電子的電子鼻傳感鼻傳感器器生物酶血樣分析傳感器生物酶血樣分析傳感器熱熱/光光電量電量第1章傳感與檢測技術(shù)概述傳感器與航空及航天傳感器與航空及航天第1章傳感與檢測技術(shù)概述第1章傳感與檢測技術(shù)概述傳感器與環(huán)境保護(hù)傳感器與環(huán)境保護(hù)第1章傳感與檢測技術(shù)概述NOX NO + NO2dust sootH2SH2OHC C-totalCO2 COO2 HCN HCl HF NH3 SO2 煙塵濁度測量煙塵濁度測量第1章傳感與檢測技術(shù)概述傳感器與遙感技術(shù)傳感器與遙感技術(shù)第1章傳

20、感與檢測技術(shù)概述傳感器在軍事技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用傳感器在軍事技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用 第1章傳感與檢測技術(shù)概述第1章傳感與檢測技術(shù)概述第1章傳感與檢測技術(shù)概述農(nóng)業(yè)農(nóng)業(yè)第1章傳感與檢測技術(shù)概述二、二、傳感器的分類傳感器的分類1、按被測量分類、按被測量分類（相應(yīng)的傳感器一般以被測量命名）：（相應(yīng)的傳感器一般以被測量命名）：（1）熱工量傳感器：）熱工量傳感器：溫度、熱量、比熱；壓力、差壓、真空溫度、熱量、比熱；壓力、差壓、真空度；流速、流量；物位（液位、料位）。度；流速、流量；物位（液位、料位）。（2）機(jī)械量傳感器：）機(jī)械量傳感器：位移、尺寸（長度、厚度、寬度、角位移、尺寸（長度、厚度、寬度、角度）；力、力矩；重量

21、、質(zhì)量；速度、加速度、轉(zhuǎn)速。度）；力、力矩；重量、質(zhì)量；速度、加速度、轉(zhuǎn)速。（3）物性和成分量：）物性和成分量：成分量（化學(xué)成分、濃度、酸堿度、鹽成分量（化學(xué)成分、濃度、酸堿度、鹽度等）；物性（密度、比重、粘度等）。度等）；物性（密度、比重、粘度等）。（4）狀態(tài)量：）狀態(tài)量：顏色、透明度、磨損量、裂紋、缺陷、表面粗顏色、透明度、磨損量、裂紋、缺陷、表面粗糙度等）。糙度等）。第1章傳感與檢測技術(shù)概述2、按傳感器的工作原理分類、按傳感器的工作原理分類（1）物理型傳感器：）物理型傳感器：利用某些敏感元件的物理性質(zhì)以及某些利用某些敏感元件的物理性質(zhì)以及某些功能材料的特殊物理性能制成。如：應(yīng)變式、電容式

22、、磁電、功能材料的特殊物理性能制成。如：應(yīng)變式、電容式、磁電、光電、壓電傳感器等。光電、壓電傳感器等。（2）化學(xué)型：）化學(xué)型：利用電化學(xué)反應(yīng)原理制成。如：氣敏傳感器、利用電化學(xué)反應(yīng)原理制成。如：氣敏傳感器、濕度傳感器、離子傳感器等。濕度傳感器、離子傳感器等。（3）生物傳感器：）生物傳感器：利用酶、微生物、抗體、細(xì)胞及組織等作利用酶、微生物、抗體、細(xì)胞及組織等作為敏感材料與適當(dāng)?shù)膿Q能器結(jié)合而成，利用特有的化學(xué)反應(yīng)和為敏感材料與適當(dāng)?shù)膿Q能器結(jié)合而成，利用特有的化學(xué)反應(yīng)和電化學(xué)技術(shù)對生物化學(xué)電化學(xué)技術(shù)對生物化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行測定。如：酶傳感器、免疫傳感器等。 第1章傳感與檢測技術(shù)概述3、按輸出信號的性質(zhì)分

23、類、按輸出信號的性質(zhì)分類（1）模擬傳感器：）模擬傳感器：輸出模擬信號；輸出模擬信號；（2）數(shù)字傳感器：）數(shù)字傳感器：輸出數(shù)字信號（脈沖、頻率、二進(jìn)制輸出數(shù)字信號（脈沖、頻率、二進(jìn)制數(shù)碼），抗干擾能力強(qiáng)。數(shù)碼），抗干擾能力強(qiáng)。三、傳感器的發(fā)展趨勢三、傳感器的發(fā)展趨勢1、 三新三新：新材料、新工藝、新效應(yīng)（原理）；：新材料、新工藝、新效應(yīng)（原理）；2、四化：、四化：集成化、多維化、多功能化、智能化。集成化、多維化、多功能化、智能化。第1章傳感與檢測技術(shù)概述 1.2 傳感器的基本特性傳感器的基本特性 即輸出即輸出輸入之間對應(yīng)關(guān)系，又稱為輸出輸入之間對應(yīng)關(guān)系，又稱為輸出輸入特性，輸入特性，可用靜態(tài)特性

24、和動態(tài)特性來描述?？捎渺o態(tài)特性和動態(tài)特性來描述。一、一、 傳感器的靜態(tài)特性傳感器的靜態(tài)特性（一）靜態(tài)特性：（一）靜態(tài)特性：是指被測量的值處于穩(wěn)定狀態(tài)時的輸出輸入是指被測量的值處于穩(wěn)定狀態(tài)時的輸出輸入關(guān)系；即輸入量與輸出量之間的關(guān)系式中不含有時間變量。衡關(guān)系；即輸入量與輸出量之間的關(guān)系式中不含有時間變量。衡量靜態(tài)特性的重要指標(biāo)是線性度、量靜態(tài)特性的重要指標(biāo)是線性度、 靈敏度靈敏度, 遲滯和重復(fù)性等。遲滯和重復(fù)性等。（二）傳感器的靜態(tài)特性表達(dá)式（二）傳感器的靜態(tài)特性表達(dá)式 1、理想傳感器：、理想傳感器： y=a1x 2、實(shí)際傳感器：、實(shí)際傳感器： y=a0+a1x+a2x2+anxn式中式中: a

25、0輸入量輸入量x為零時的輸出量為零時的輸出量; a1, a2, , an非線性項(xiàng)系數(shù)；非線性項(xiàng)系數(shù)； x輸入量；輸入量；y輸出量。輸出量。1、傳感器的零偏（零點(diǎn)）：、傳感器的零偏（零點(diǎn)）：輸入信號為零時傳感器的輸出值。輸入信號為零時傳感器的輸出值。第1章傳感與檢測技術(shù)概述2 、傳感器的測量范圍與量程、傳感器的測量范圍與量程（1）測量范圍：）測量范圍：指正常工作條件下，傳感器能夠測量的被測量指正常工作條件下，傳感器能夠測量的被測量的總范圍，通常用測量范圍的下限值和上限值來表示。的總范圍，通常用測量范圍的下限值和上限值來表示。（2）量程：）量程：測量范圍的上限值（或?qū)?yīng)的輸出值測量范圍的上限值（或

26、對應(yīng)的輸出值 ）與下限值）與下限值（或?qū)?yīng)的輸出值）的代數(shù)差。（或?qū)?yīng)的輸出值）的代數(shù)差。a0 零點(diǎn)；零點(diǎn)；xF.S滿量程輸入；滿量程輸入；XF.S輸入量程；輸入量程； XF.S=xmax-xminyF.S滿量程輸出；滿量程輸出；YF.S輸出量程。輸出量程。 YF.S=ymax-ymin注：僅知道量程時，無法確定測量范圍。注：僅知道量程時，無法確定測量范圍。傳感器的靜態(tài)特性曲線第1章傳感與檢測技術(shù)概述1、線性度（非線性度/非線性誤差）：傳感器的實(shí)際靜態(tài)特性曲線與擬合直線（規(guī)定直線）之間，在垂直方向上的最大偏差與輸出量程的百分比稱為線性度。通常用相對誤差L表示, 即 式中: |(yL)max|最

27、大非線性 絕對誤差的絕對值; YFS輸出量程。 %100|( |max)FSLLYyr(三）主要靜態(tài)特性指標(biāo)三）主要靜態(tài)特性指標(biāo)第1章傳感與檢測技術(shù)概述2 2、靈敏度、靈敏度 靈敏度靈敏度K K是指傳感器的輸出量變化量是指傳感器的輸出量變化量y y 與引起此變化的與引起此變化的輸入變化量輸入變化量xx的比值的比值, , 即即 K=y/xK=y/x 靈敏度反映了傳感器對被測參數(shù)變化的靈敏程度。對于線性靈敏度反映了傳感器對被測參數(shù)變化的靈敏程度。對于線性傳感器傳感器, , 它的靈敏度就是它的靜態(tài)特性的斜率它的靈敏度就是它的靜態(tài)特性的斜率, , 即即K=y/xK=y/x為常為常數(shù)數(shù), , 而非線性傳

28、感器的靈敏度為一變量而非線性傳感器的靈敏度為一變量, , 用用K=dy/dxK=dy/dx表示。傳感器表示。傳感器的靈敏度如圖所示。的靈敏度如圖所示。 第1章傳感與檢測技術(shù)概述 多環(huán)節(jié)串聯(lián)而成的測量系統(tǒng)的靈敏度為：多環(huán)節(jié)串聯(lián)而成的測量系統(tǒng)的靈敏度為： K=K1K2Kn 例例1：某線性位移測量儀，當(dāng)被測位移由某線性位移測量儀，當(dāng)被測位移由4.5mm變到變到5mm時，位移時，位移測量儀的輸出電壓由測量儀的輸出電壓由3.5V減至減至2.5V，求該儀器的靈敏度。若再接一，求該儀器的靈敏度。若再接一個放大器（放大倍數(shù)為個放大器（放大倍數(shù)為10）后驅(qū)動筆式記錄儀（靈敏度為）后驅(qū)動筆式記錄儀（靈敏度為0.2

29、cm/V），試求系統(tǒng)的總靈敏度。），試求系統(tǒng)的總靈敏度。解：解：K1 =y/x=（3.5-2.5）V/(5-4.5)mm = -2V/mm K2=10 K3= 0.2cm/V K=K1K2K3= -2V/mm10 0.2cm/V= - 4cm/mm 第1章傳感與檢測技術(shù)概述3、精確度、精確度 測量誤差測量誤差 被測參數(shù)的測量值與真實(shí)值不一致的程度用測量誤差表示。測被測參數(shù)的測量值與真實(shí)值不一致的程度用測量誤差表示。測量誤差就是量誤差就是被測量的測量值與真實(shí)值之間的差值被測量的測量值與真實(shí)值之間的差值，它反映了測量，它反映了測量質(zhì)量的好壞。質(zhì)量的好壞。（1）測量誤差的表示方法）測量誤差的表示方法

30、絕對誤差：絕對誤差：可用下式定義可用下式定義: x = x-x0 式中式中: x絕對誤差絕對誤差; x測量值測量值; x0約定真值。約定真值。 第1章傳感與檢測技術(shù)概述 對測量值進(jìn)行修正時對測量值進(jìn)行修正時, 要用到絕對誤差。要用到絕對誤差。 修正值是與絕對誤差修正值是與絕對誤差大小相等、符號相反的值大小相等、符號相反的值,C= -x = x0-x， 實(shí)際值等于測量值加上修實(shí)際值等于測量值加上修正值。即正值。即 x0=x+C。 絕對誤差不能很好說明測量質(zhì)量的好壞，絕對誤差不能很好說明測量質(zhì)量的好壞，只適用于被測量值相只適用于被測量值相同的場合。同的場合。 例如例如, 在溫度測量時在溫度測量時,

31、 絕對誤差絕對誤差=1 , 對體溫測量來說對體溫測量來說是不允許的是不允許的, 而對測量而對測量鋼水溫度鋼水溫度來說卻是一個極好的測量結(jié)果。來說卻是一個極好的測量結(jié)果。相對誤差：相對誤差：定義由下式給出定義由下式給出: = x/ x0 100%式中式中: 相對誤差相對誤差, 一般用百分?jǐn)?shù)給出一般用百分?jǐn)?shù)給出; x絕對誤差絕對誤差; x0約定真值。約定真值。 第1章傳感與檢測技術(shù)概述 相對誤差比絕對誤差能更好地說明測量精確度，但它相對誤差比絕對誤差能更好地說明測量精確度，但它只能說明只能說明不同測量結(jié)果的準(zhǔn)確度，無法衡量傳感器本身在整個測量范圍內(nèi)的不同測量結(jié)果的準(zhǔn)確度，無法衡量傳感器本身在整個測

32、量范圍內(nèi)的質(zhì)量質(zhì)量，（如一臺溫度傳感器測，（如一臺溫度傳感器測100的相對誤差為的相對誤差為2%2%，另一臺測，另一臺測1000 的相對誤差為的相對誤差為1%）為此又采用了引用誤差的概念。）為此又采用了引用誤差的概念。引用誤差：引用誤差：是儀表中通用的一種誤差表示方法。是儀表中通用的一種誤差表示方法。 它是相對儀表滿它是相對儀表滿量程的一種誤差量程的一種誤差, 一般也用百分?jǐn)?shù)表示，即一般也用百分?jǐn)?shù)表示，即 = x / XF.S 100%= x /(xmax-xmin) 100% 式中式中: 引用誤差；引用誤差； x絕對誤差；絕對誤差； XF.S 儀表輸入量程（測量范圍上限儀表輸入量程（測量范圍

33、上限 測量范圍下限）測量范圍下限）; xmax 儀表量程的上限值；儀表量程的上限值； xmin儀表量程的上限值；儀表量程的上限值； 第1章傳感與檢測技術(shù)概述基本誤差：基本誤差：是指儀表在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)條件下所具有的誤差。是指儀表在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)條件下所具有的誤差。 例如例如, 儀表是在電源電壓儀表是在電源電壓(2205)V、電網(wǎng)頻率、電網(wǎng)頻率(502)Hz、環(huán)、環(huán)境溫度境溫度(205)、 濕度濕度65%5%的條件下標(biāo)定的。如的條件下標(biāo)定的。如果這臺儀表在這個條件下工作果這臺儀表在這個條件下工作, 則儀表所具有的誤差為基本則儀表所具有的誤差為基本誤差。誤差。測量儀表的精度等級就是由基本誤差決定的，一般用

34、測量儀表的精度等級就是由基本誤差決定的，一般用引用誤差表示。引用誤差表示。附加誤差：附加誤差：是指當(dāng)儀表的使用條件偏離額定條件下出現(xiàn)的是指當(dāng)儀表的使用條件偏離額定條件下出現(xiàn)的誤差。誤差。例如例如, 溫度附加誤差、頻率附加誤差、電源電壓波動溫度附加誤差、頻率附加誤差、電源電壓波動附加誤差等。附加誤差等。 精確度：精確度：表示傳感器測量結(jié)果與真值之間的偏離程度。表示傳感器測量結(jié)果與真值之間的偏離程度。第1章傳感與檢測技術(shù)概述 精確度等級：精確度等級：是是根據(jù)最大引用誤差來確定根據(jù)最大引用誤差來確定的。工程中以一系列標(biāo)的。工程中以一系列標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值作為儀表基本誤差的最大允許值來分檔表示儀表的精確度，準(zhǔn)數(shù)

35、值作為儀表基本誤差的最大允許值來分檔表示儀表的精確度，稱為稱為精確度等級精確度等級。常用的精確度等級有。常用的精確度等級有0.1級、級、0.2級、級、0.5級、級、1.0級、級、1.5級、級、2.0級、級、2.5級、級、4.0級、級、 5.0級。級。注：注：精確度等級已知的儀表只有在被測量值接近滿量程時，才能發(fā)精確度等級已知的儀表只有在被測量值接近滿量程時，才能發(fā)揮它的測量精度。因此選用儀表時應(yīng)根據(jù)被測量的大小和測量精度揮它的測量精度。因此選用儀表時應(yīng)根據(jù)被測量的大小和測量精度的要求，合理選擇儀表量程和精確度等級。的要求，合理選擇儀表量程和精確度等級。例例3：測測800 要求誤差要求誤差4 ，

36、現(xiàn)有以下測溫儀表，應(yīng)選哪一種？，現(xiàn)有以下測溫儀表，應(yīng)選哪一種？（1）0500 , 1.0級；級； （2）01000 ，0.5 級；級； （3）01000 ，0.2級；級； （4）02000 ，0.2級。級。第1章傳感與檢測技術(shù)概述解：解：（1）不能測；）不能測；（2）測）測800 可能出現(xiàn)的最大絕對誤差為可能出現(xiàn)的最大絕對誤差為1000 （ 0.5%）= 5 ；（3）測）測800 可能出現(xiàn)的最大絕對誤差為可能出現(xiàn)的最大絕對誤差為1000 （ 0.2%）= 2 ；（4）測）測800 可能出現(xiàn)的最大絕對誤差為可能出現(xiàn)的最大絕對誤差為2000 （ 0.2%）= 4 ； 應(yīng)選第（應(yīng)選第（3）種。）種。

37、例例3：測測800 要求誤差要求誤差4 ，現(xiàn)有以下測溫儀表，應(yīng)選，現(xiàn)有以下測溫儀表，應(yīng)選哪一種？哪一種？ （1）0500 , 1.0級；級； （2）01000 ，0.5 級；級； （3）01000 ，0.2級；級； （4）02000 ，0.2級。級。第1章傳感與檢測技術(shù)概述 二、二、 傳感器的動態(tài)特性傳感器的動態(tài)特性 輸入信號變化時，引起輸出信號也隨時間變化，這個過輸入信號變化時，引起輸出信號也隨時間變化，這個過程叫程叫響應(yīng)。響應(yīng)。 傳感器的動態(tài)特性傳感器的動態(tài)特性是指其輸出對隨時間變化的輸入量的是指其輸出對隨時間變化的輸入量的響應(yīng)特性。響應(yīng)特性。 當(dāng)被測量隨時間變化當(dāng)被測量隨時間變化,是時間

38、的函數(shù)時是時間的函數(shù)時, 則傳感器則傳感器的輸出量也是時間的函數(shù)的輸出量也是時間的函數(shù),其間的關(guān)系要用動特性來表示。其間的關(guān)系要用動特性來表示。 一個動態(tài)特性好的傳感器一個動態(tài)特性好的傳感器, 其輸出將再現(xiàn)輸入量的變化規(guī)律其輸出將再現(xiàn)輸入量的變化規(guī)律, 即具有相同的時間函數(shù)。實(shí)際上除了具有理想的比例特性外即具有相同的時間函數(shù)。實(shí)際上除了具有理想的比例特性外, 輸出信號將不會與輸入信號具有相同的時間函數(shù)輸出信號將不會與輸入信號具有相同的時間函數(shù),這種輸出與這種輸出與輸入間的差異就是所謂的輸入間的差異就是所謂的動態(tài)誤差動態(tài)誤差。 第1章傳感與檢測技術(shù)概述 實(shí)際工作中，傳感器的動態(tài)特性常用實(shí)驗(yàn)方法求得，即根據(jù)傳實(shí)際工作中，傳感器的動態(tài)特性常用實(shí)驗(yàn)方法求得，即根據(jù)傳感器對一些標(biāo)準(zhǔn)信號的響應(yīng)來評定它的動態(tài)特性。感器對一些標(biāo)準(zhǔn)信號的響應(yīng)來評定它的動態(tài)特性。 在時域內(nèi)，常用階躍信號來分析傳感器的動態(tài)特性在時域內(nèi)，常用階躍信號來分析傳感器的動態(tài)特性瞬時響瞬時響應(yīng)特性應(yīng)特性。 在頻域內(nèi)，則采用正弦輸入信號來分析傳感器的動態(tài)特性在頻域內(nèi)，則采用正弦輸入信號來分析傳感器的動態(tài)特性頻率響應(yīng)特性頻率響應(yīng)特性。1、瞬時響應(yīng)特性指標(biāo)、瞬時響應(yīng)特性指標(biāo)時間常數(shù)時間常數(shù) ：當(dāng)輸入產(chǎn)生階躍：當(dāng)輸入產(chǎn)生階躍變化時，輸出信號從初始值變化變化時，輸出信號從初始值變化到到63.2%所需的