1、CHAPTER檢測系統傳感器介紹1. 傳感器定義 ：以一定精度把某種被測量按照一定規律轉換成另一參量的器件或者測量裝置。實物測量裝置 由敏感器件 和轉換器件 和 根本轉換電路 組成2. 計量 ：用精度等級更高的標準量具、 器具對被測樣品進行考核性質的測量。 非實時、離線、 標定檢測 ：在生產、實驗 等現場，利用某種適宜的檢測儀器或綜合測試系統對被測對象進行在線 、連續 的測量。3. 檢測技術作用 ： 1城市生活污水處理 2新型武器和設備的研制與測試 3 先進醫療檢測儀 4生活中化學成分檢測5防火防盜及家用電器平安監測4. 檢測系統組成 ：穩壓電源 +輸入設備 +傳感器 +信號調理 +數據采集

2、+信號處理 +信號顯示 +信 號輸出信號調理：對傳感器輸出的微弱信號進行 檢波、轉換、濾波、放大 等，以方便檢測系統后續 處理或顯示。組成： 濾波、放大、線性化、 要求： 能準確轉換、穩定放大、可靠地傳輸信號信號處理：進行 數據處理和各種控制 的中樞環節。組成： 嵌入式微控制器、DSP專用高速數 據處理器、大規模集成電路5. 檢測系統分類 ： 1按被測量電工量、熱工量、機械量、光學量、狀態量 2被測量的檢測轉換方法電磁轉換、光電轉換、其他能/ 電轉換3使用性質實驗室表、工業用表、標準表6. 傳感器分類 ： 1按輸入參量位移傳感器，壓力傳感器 2按轉換機理電阻式、電 容式、壓電式、超聲波式 3按

3、物理現象結構型、物性型 4按能量關系能量轉換 自源型、帶鼓勵源型、能量控制外源型 5按輸出信號模擬式、數字式7. 檢測系統開展 ： 1不斷拓展測量范圍、努力提高檢測精度和可靠性； 2重視非接觸式 檢測技術研究； 3模擬式，數字式，向智能化開展8. 傳感器開展： 1研發新型傳感器 2采用新技術提高現有傳感器的性能 3微型化， 智能化，集成化9. 測量單位 、測量儀器 與設備 是測量的“三要素 。CHAPTER檢測知識1. 量：物體和物質可以定性區別和定量確定的一種屬性。量值：由一個數和一個計量單位表 示的量。2. 量值：真值理想情況下表征一個物體的真實的值3. 約定真值按照國際公認的定義，利用現

4、科技高水平的技術所復現的單位基準約定、4. 相對真值實際值，滿足規定準確度時用以代替真值的值5. 標稱值 +示值6. 測量誤差因內外因素使得測量結果不能準確的反映真值而存在的偏差：絕對誤差 X相對誤差 X 與真值的比例 引用誤差與量程有關 最大引用誤差7. 相對誤差表示形式：實際，標稱，引用相對誤差8. 精度等級最大引用誤差 ： 0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、 2.5、5.0 選大不選小，測量值不小 于滿量程的 2/39. 測量誤差分類 ：系統誤差在一定條件下，其數值遵循某一確切函數規律的誤差、殘差觀 察法、 馬利科夫準那么 +阿貝赫梅特準那么 隨機誤差相同條件下屢次重復測量同一物

5、理量，測量結果仍結果一些時大時小、雜亂變化的誤差 粗大誤差明顯與實際結果事 實不相符、無規律的誤差10. 測量方法： 1按測量方式：直接測量、間接測量、聯立測量2按測量方法：偏差時測量法、零位式測量法、微差式測量法CHAPTER靜態動態特性1. 靜態特性 ：靈敏度：被測量系統在靜態測量時，輸出量的增量與輸入量的增量之比。線性度：輸出與輸入之間數量關系的線性程度重復性：傳感器或檢測系統中在輸入量按同一個方向做全量程連續屢次變動時所的特性不一 致的程度。遲滯：傳感器在輸入量從小到大到從大到小變化期間輸入輸出曲線不重合的現象或程度 測量范圍死區：失靈區、鈍感區、閾值。指在量程起始點能引起輸出量變化的

6、最小輸入量。分辨力2動態特性：固有頻率頻率響應特性3動態數學模型：線性時不變常系數微分方程4傳遞函數：輸出響應函數 Yt的拉普拉斯變換 Ys與輸入鼓勵函數 X t的拉普拉 斯變換Xs的比5頻率響應特性：輸出 Y t的傅里葉變換 Yjw與輸入X t的傅里葉變換 Xjw丨之 比。6.CHAPTER4吉構型傳感器1電阻應變式傳感器：應變片電阻應變效應：電阻值隨應變變化2金屬應變效應與其尺寸變化為主；半導體應變效應與其材料壓阻效應為主3應變計類型：按加工方法絲式應變片、箔式X、半導體X、薄膜X按敏感柵材料金屬應變計、半導體應變計4應變計結構：敏感柵、基底、蓋片、引線、黏結劑5應變：應力形變。彈性材料在

7、應力作用下的相對形變。6. 應力：物體單位面積上所受的力。7應變計主要特性：1靜態特性一一靈敏度系數、橫向效應、機械滯后、蠕變和零漂、應變極限、絕緣電阻和最大工作電流。2動態特性一一疲勞壽命、動態響應特性8零漂：溫度恒定，不受應變時溫度隨時間變化。蠕變：溫度和承受應變都恒定時溫度隨時 間變化。K下降了。2敏感柵與試件熱膨脹9橫向效應：直的金屬絲繞成敏感柵，長度相同應變不同了，靈敏度10應變片溫度誤差原因：1敏感柵金屬絲自身電阻隨溫度變化 吸收不一樣，產生附加變形影響阻值。11應變片溫度補償法：1溫度自補償法2橋路補償法12電容式傳感器應用：變極距分辨力極高、測量微小變化的量變面積線位移角位移

8、學習文檔僅供參考變介質測量固體厚度 或液位上下 或糧食濕度13. 消除邊緣效應極板厚度與極距厚度相比照較大：減小極板厚度+帶保護環結構。14. 消除寄生電容電纜的寄生電容影響傳感器電容：驅動電纜法+整體屏蔽法+組合式與集成技術15. 容柵傳感器：多個差動式變面積型的電容傳感器，具有誤差平均效應。測量精度很高。16. 電感式傳感器變磁阻式分類：按轉換原理自感式、 互感式=差動變壓器丨按結構形式氣隙式、螺管式17. 差動變壓器零點剩余：在中心位置時輸出電壓不為0的電壓。18. 差動電橋測量電路優點：非線性大大減小、靈敏度提高一倍、補償了溫度對兩個線圈參 數的影響。19. 差動變壓器互感式：變氣隙、

9、變面積、 螺管式20. 差動變壓器測量電路：差動相敏檢波+差動整流電路既能區分銜鐵移動的方向和大小， 又能消除零點剩余電壓 21. 電渦流式傳感器一一電渦流效應：塊狀金屬導體置于變化的磁場中，或者切割磁場線，導體內部產生旋渦狀的感應電流，這種現象叫做渦流效應。CHAPTER物性型傳感器孕1.壓阻式兩種類型：應變片電阻應變效應丨、擴散型壓敏電阻壓阻效應、半導體制成、 制成固態壓阻式傳感器2. 壓阻效應：半導體電阻率隨應變變化所引起的變化3. 壓電式傳感器 壓電材料三大類 ：壓電晶體石英晶體、壓電陶瓷、新型壓電材料4壓電效應：正壓電用力方向改變，電荷極性也發生改變逆壓電電致伸縮效應施加電場會發生幾

10、何變形5. 石英晶體：6. 壓電陶瓷壓電機理：1極化處理2壓電特性7. 光電效應：光照射在物體上，物體吸收了光能轉換為物體中某些電子的能量而產生的電效 應。8. 外光電效應： 光的照射下，使電子逸出物體外表而產生光電子發射9. 內光電效應： 光照下，處于價帶的電子吸收了光子能量，從通過禁帶躍入導帶，使導帶內 的電子濃度和價帶內的空穴增多， 激發出光生電子空穴對。 1光電導效應： 光線照射下 產生光生載流子引起電阻率或電導率改變2 光生伏特： 光線作用下引起 PN 結兩端產生定方向的電動勢10. 外光電效應材料 ：光電管 +光電倍增管11.內光電效應材料 ：光敏電阻高靈敏度：暗電阻與亮電阻差值大

11、 、光敏二極管反向電 壓工作、光敏三極管 bc 結 / 集電結光敏二極管 、光電池7. 光照特性 ：光敏電阻非線性光敏晶體管線性度好、線性轉換原件和開關元件、軍事 工業光電池非線性、開關元件8.光電式傳感器分類模擬式光電傳感器、開關式光電傳感器、其他光電式傳感器9.模擬式光電傳感器將測量轉化成連續變化的光電流分類：吸收式被測參數 、反射式外表缺陷粗糙 、遮光式長度線位移角位移 、輻射式高溫計紅外遙感10. 開關式傳感器 ：通過光照有無，作出電信號有無輸出的反響，將被測量轉換成通或斷 的開關信號CHAPTER固態傳感器1. 磁敏傳感器磁物理量轉換成電信號分類 ：體型霍爾式、磁敏電阻 結型磁敏二

12、極管、磁敏三極管2. 霍爾效應 ：在金屬或半導體薄片上通以電流，然后在垂直方向上施加磁場，那么在垂直于磁場和電流方向 的輸出端之間會產生霍爾電動勢。3不等位電勢：當磁場強度為0，元件通以額定鼓勵電流 I,霍爾電勢應該為0，但是實際不 是。產生原因：兩個霍爾電極的位置不在同一等位面上，或者材料不均勻或者工藝不良4磁阻效應：載流導體 外外加磁場，電阻值 隨磁場變化而變化。5濕度：大氣中水汽含量的物理量6絕對濕度：單位體積大氣中水汽的質量7相對濕度：某一被測氣體的絕對濕度與在同一溫度 T下水蒸氣已到達飽和的氣體的絕對濕度之比。8. 濕敏傳感器將濕度轉換成與其成一定比例的電信號輸出主要特性：濕度量程、

13、靈敏度 系數、相對濕度特性曲線負、濕度溫度系數CHAPTER其他傳感器1. 超聲波波形 ：橫波振動方向與傳播方向 垂直 ， 只能在固體介質中傳播 縱波振動 方向與傳播方向 一致 ，可在固體液體氣體介質中傳播 外表波 沿著介質外表傳播，只在外 表傳播2. 超聲波傳播速度與 介質密度 、彈性特性 有關。：反射、折射、 波形轉換、衰減4. 光纖折射率較大 的纖芯和 折射率較小的包層構成的 雙層同心圓柱結構 傳感器組成 ：光 源、 敏感元件光纖 /非光纖、光探測器 +光纖傳輸信息用5. 光纖傳感器分類 ：FF 功能型 / 傳感型光纖作為敏感元件直接感知信息，單模光纖) NF非功能型 / 傳光型 (光纖

14、只作為傳輸介質，多模光纖CHAPTER溫度檢測技術溫標：為了保證溫度量值的準確和統一， 需要建立一個衡量溫度的標 尺。T=9/5t+32 華氏溫標：冰點 32 沸點 212攝氏溫標：冰點 0沸點 1001.熱電阻傳感器熱電阻種類 ：熱電阻鉑電阻、銅電阻熱敏電阻半導體材料2.金屬熱電阻測溫電路引線形式 ：兩線制有引線電阻的附加誤差，影響精度 三線制 測 溫范圍窄或導線長或導線途中溫度易發生變化的場合優先考慮四線制歐姆表測量法3. 熱敏電阻按溫度特性分類 ：負溫度系數、正溫度系數、臨界溫度系數某一特定溫度下電 阻值發生突變、做恒溫檢測裝置的溫度開關報警4. 熱電效應塞貝克效應 ：不同導體 AB 練

15、成閉合回路，當接點處溫度不同時，回路中將產 生熱電勢溫差電勢、接觸電勢 。5. 熱電偶主要規律 ： 中間導體定律中間溫度定律 標準電極定律6. 熱電式傳感器中， 能將 溫度變化轉換為電阻變化 的為熱電阻和熱敏電阻 ，能將溫度變化轉 換為電勢變化 的稱為 熱電偶 。其中 熱電偶傳感器 在應用時需要做 溫度補償冷端補償7. 熱電偶冷端補償 ： 1補償導線法改善熱電偶測溫線路的機械與物理性能。降低測量 線路的本錢。但各種補償導線只能與相應型號的熱電偶匹配使用。 2冰點槽法 3計算修正法 4冷端補償器法 5軟件修正法8. 熱電阻優點 ：靈敏度高、易于連續測量、可以遠傳、穩定性高、互換性好。9. 熱敏電阻優點 ： 1靈敏度高 2體積小，可以測量點溫度 3電阻率高、熱慣性小。 適合動態測量 4阻值與溫度變化呈非線性關系 5穩定性和互換性較差10. 熱電偶特點 ：結構簡單、測量范圍寬、準確度高、熱慣性小，用來測量流體，