工程測試技術2測量系統的組成及基本特性2.1測量系統的構成和分類一個具體的測試系統，總是由傳感器、變換及測量裝置、記錄及顯示裝置和實驗結果的分析處理裝置組成。有時還有試驗激發裝置2.1測量系統的構成和分類傳感器，是一種能把某種信息從被測對象中檢拾出來，并將它轉換成電信號的裝置。它是一種獲得信息的手段。變換及測量裝置，作用是把傳感器送來的電信號變換成具有一定功率的電壓或電流信號，以推動下一級的記錄和顯示裝置。測量的主要過程是比較，即是把要測的量與某一標準量進行比較（校準的刻度方程），獲得被測的量為標準量若干倍的數量概念。這部分常有電橋電路、調制電路、解調電路、阻抗匹配電路、放大電路、運算電路等組成。記錄與顯示裝置，它的作用是把變換及測量裝置送來的電壓或電流信號不失真地記錄下來和顯示出來。記錄和顯示這兩個功能有時可以在一個裝置中實現，如光線示波器。有的裝置只具有一個功能，如電子示波器，它只能顯示而不能記錄，又如磁帶記錄器，它只能記錄而不能顯示。記錄和顯示的方式一般有模擬和數字兩種。前者記錄的是一條或一組曲線，后者則是一組數字或代碼。數據處理裝置，它是用以對測試所得的實驗結果（曲線或數據）進行處理、運算、分析。2.1測量系統的構成和分類2.1測量系統的構成和分類如大量數據的數理統計分析，實驗曲線的擬合，特別是對動態測試結果的頻譜分析，幅值譜分析，能量譜分析等。試驗激發裝置，它的作用是人為地模擬某種條件把被測系統中的某種信息激發出來，以便檢測。如用激振器來模擬各種不同條件的振動，在將激振器作用在機械或構件上后，把機械或結構產生的振動幅度、應力變化等信息激發出來，以便檢測后對它在振動中的狀態和抗振能力進行研究分析。2.1測量系統的構成和分類測量系統的分類

靜態測量系統，其輸入量與輸出量是一一對應的數值，是以輸出的量值估計輸入量值，也就是說測量的結果正確地反映出被測物理量的量值。

動態測試系統，測試系統的輸入與輸出都是隨時間變化的信號，動態測試是以輸出的信號去估計輸入信號，也就是說通過測試系統所獲得的信號——顯示或記錄的波形，來反映被測物理量隨時間變化的歷程。2.2測量系統各組成部分的工作原理、特性和使用方法

傳感器的作用及分類傳感器的作用：

傳感器是借助檢測元件將一種形式的信息轉換成另一種信息的裝置。

物理量電量傳感器的作用及分類物理量、化學量、生物量/其他便于處理和傳輸的信號人的五官：眼睛耳朵鼻子舌頭皮膚視覺、聽覺、嗅覺、味覺、觸覺傳感器的作用及分類

傳感器由敏感器件與輔助器件組成。敏感器件的作用是感受被測物理量，并對信號進行轉換輸出。輔助器件則是對敏感器件輸出的電信號進行放大、阻抗匹配，以便于后續儀表接入。dV測量系統各組組成部分的工工作原理、特特性和使用方方法傳感器感受被被測信號，并并將它變換成成電壓（或電電流）信號或或電路參數（（電阻、電容容、電感等））信號輸出。。具有敏感功能能及非電量變變換到電量的的功能。它的功能主要要依賴于構成成傳感器的傳傳感元件的物物理效應（例例如光電效應、壓電效應、熱電效應等）和物理原原理（例如電感原理、電容原理、電阻原理等）把信息進進行轉換的。。傳感器是測試試系統的重要要環節，在工工程測試中，，它把諸如溫溫度、壓力、、流量、和力力、應變、位位移、速度、、加速度等信信息轉換成電電壓（或電流流）信號或電電路參數（如如電阻、電容容、電感等）），然后進行行變換、記錄錄。傳感器的分類類1)按被測物物理量分類常見的被測物物理量機械量:長度度,厚度,位位移,速度,加速度,旋轉角,轉數數,質量,重重量,力,壓力,真空度度,力矩,風風速,流速,流量;聲:聲聲壓,噪聲聲.磁:磁磁通,磁場場.溫度:溫溫度,熱量,比熱.光：亮亮度，色彩傳感器的分類類2)按敏感元元件與被測對對象之間的能能量關系:物性型::依靠敏感元件材料本身物理性質的變化來實現信號變換.如:水銀溫度計.結構型::依靠傳感器結構參數的變化實現信號轉變.例如:電容式和電感式傳感器.傳感器的分類類能量轉換型和能量控制型.3)按信號變換特征:能量轉換型:直接由被測對對象輸入能量量使其工作.例如:熱電偶溫度計計,壓電式加加速度計.能量控制型:從外部供給能能量并由’被被測’量控制制外部供給能量的變變化.例如:電阻應變片.分類法型式說明按基本效應分類物理型化學型生物型采用物理效應進行轉換采用化學效應進行轉換采用生物效應進行轉換按構成原理分類結構型物性型以轉換元件結構參數變化實現信號轉換以轉換元件物理特性變化實現信號轉換按能量關系分類能量轉換型能量控制型傳感器輸出量直接由被測量能量轉換而來傳感器輸出量能量由外部能源提供，但受輸入量控制按工作原理分電阻式電容式電感式壓電式磁電式熱電式光電式光纖式利用電阻參數變化實現信號轉換利用電容參數變化實現信號轉換利用電感參數變化實現信號轉換利用壓電效應實現信號轉換利用電磁感應原理實現信號轉換利用熱電效應實現信號轉換利用光電效應實現信號轉換利用光纖特性參數變化實現信號轉換按輸入量分類長度、角度、振動、位移、壓力、溫度、流量、距離、速度等以被測量命名（即按用途分類）按輸出量分類模擬式數字式輸出量為模擬信號（電壓、電流、……）輸出量為數字信號（脈沖、編碼、……）傳感器的性能能要求靈敏度高，輸入和輸出出應具有較好好的線性關系。噪聲小，并且具有抗抗外部噪聲的的性能。滯后、漂移誤差小。動態特性良好好。接入測量系統統時對‘被測測’量產生影響小。功耗小，復現性好，，有互換性。。防水及抗腐蝕等性能好，能能長期使用。。結構簡單，容容易維修和校校正。低成本，通用用性強。發展趨勢與選選用原則傳感器的發展展趨勢新原理、物性性型、集成化化、多功能化化、智能化、、仿生傳感器。傳感器選用原原則靈敏度高、線性范圍寬、響應特性好、穩定性強、精確度（精密度+準準確度）適中。電阻式傳感器器根據電阻定律而設計的傳感感器，它能將將被測物理量量（如位移、、力等）的變變化轉換為電電阻的變化輸輸出。按照引起傳感感器電阻變化化的參數不同同可以將傳感感器分為電位計（器）式傳傳感器和電阻應變式傳感器兩大類類。直線位移移型、角位移移型和非線性性型等。電阻式傳感器器變阻器式傳感感器的性能參參數:1)線性(或或曲線的一致致性);4)移動或或旋轉角度范范圍;2)分辨率;5)電阻阻溫度系數;3)整個電阻阻值的偏差;6)壽命命;測位移電阻式傳感器器電阻應變式傳感器--應變片電阻應變片工工作原理是基基于金屬導體的應變效應，即金屬導體體在外力作用用下發生機械械變形時，其其電阻值隨著所受機械變形(伸長或縮短短)的變化而而發生變化象象。電阻式傳感器器典型箔式應變片a單絲柵式式b雙絲柵式式c三絲柵式式d多絲柵式式金屬絲應變片1-覆蓋層2-基底3-敏感柵（（電阻絲）4-粘接劑5-引線金屬絲電阻應變片結構：主要由用具具有高電阻率率的金屬絲繞繞成的敏感柵柵、基底、覆覆蓋層和引出出線組成。金屬箔式電阻應變片結結構：敏感柵是用柵狀金金屬箔片制成成，由于采用用光刻技術制制造，所以性性能好，使用用廣泛。電阻式傳感器器電阻應變式傳傳感器應用很很廣，可概括括為以下兩個個方面。（1）將應變變片粘貼于被測構件上，直接用來測定構件件的應力或應變。（2）將應變變片粘貼于彈性元件上，與彈性元元件一起構成成應變式傳感感器。這種傳傳感器常用來來測量力、位移、壓壓力、加速度度等物理參數。。電阻式傳感器器電阻應變式傳傳感器的應用用電阻式傳感器器將物品重量通通過懸臂梁轉轉化結構變形形再通過應變變片轉化為電電量輸出。電子稱-測力電容式傳感器器變換原理:將將被測量的變變化轉化為電電容量變化兩平行極板組成的電容器器+++Aδ、A或ε發發生變化時，，都會引起電電容的變化。。電容式傳感器器++++++a)極距δ變變化型電容式傳感器器b)面積變化化型角位移型+++電容式傳感器器平面線位移型型柱面線位移型型.電容式傳感器器c)介質變變化型電容式傳感器器電容式接近開開關-位移振蕩電路被測物體感應電極被測電容測量頭構成電電容器的一個個極板，另一一個極板是物物體本身，當當物體移向接接近開關時，，使得和測量量頭相連的電電路狀態也隨隨之發生變化化.接近開關關的檢測物體，并不限于金屬屬導體，也可可以是絕緣的的液體或粉狀狀物體。電容式傳感器器電容式傳感器器的應用電容式傳感器器具有結構簡單，靈敏度高，精度高，靜電引力小，動態特性良好好，可用于接觸式和非接觸式測量等優點。。可用于位移移、振動、角角度、速度、、厚度等機械械量的精密測測量。電容式測厚儀儀的工作原理：：工作極板與與帶材之間形形成兩個電容容，即C1、、C2，其總總電容為C=C1+C2。電容式傳感器器電容式轉速傳傳感器齒輪外沿面為為電容器的動動極板，當電電容器定極板板與齒頂相對時，電容量最大，而與齒隙相相對時，則電電容量最小。。當齒輪轉動動時，電容量發生周期性變化，通過測量電電路轉換為脈脈沖信號，則則頻率計顯示的頻率率代表轉速大大小。電感式傳感器器—能量控制型電感式傳感器器是基于電磁感應原理，它是把把被測量轉化化為電感量的的一種裝置。。分類:電感式傳感器自感型可變磁阻型渦流式互感型電感式傳感器器1自感型--可變磁阻式可變導磁面積型差動型原理:電磁感感應自感系數L，，匝數，磁導導率，截面面面積，距離電感式傳感器2渦流式（位移）原理:渦流效效應電感式傳感器器電感式式傳感感器無損探探傷原理裂紋檢檢測，，缺陷陷造成成渦流流變化化。油管檢測電感式式傳感感器互感型型--差動動變壓壓器-測位位移WW1W2工作原理:互感時差動電壓不同反應位移.EwEout磁電式式傳感感器——能量量轉換型1.變變換原原理:磁電式傳感感器是是把被被測量量的物物理量量轉換換為感應電電動勢勢的一種種轉換換器。。感應線線圈的的感應應電動動勢e為磁通變變化率率與磁場強強度、磁阻、線圈運運動速速度有關，，改變變其中中一個個因素素，都都會改改變感感應電電動勢勢。磁電式式傳感感器2分分類N磁電式動圈式式線速度度型角速度度型磁阻式式磁電式式傳感感器動圈式式傳感感器線速度型

磁電式式傳感感器角速度度型測速電機磁電式式傳感感器磁阻式式傳感感器磁電式車速傳感器壓電式式傳感感器1.變變換原原理:壓電效效應某些物物質，，如石英，受到到外力作作用時，不不僅幾幾何尺尺寸會會發生生變化化，而而且內內部會會被極化，表面面產生生電荷荷；當當外力去去掉時，又又重新新回到原來的的狀態，這種種現象象稱為為壓電效效應。+并聯+串聯F+q=DF壓電式式傳感感器圖示為為天然然石英英晶體體，其其結構構形狀狀為一一個六六角形形晶柱柱。其其中，，縱軸z稱為光軸，x軸稱為為電軸，y軸稱為為機械軸軸。壓電式式傳感感器壓電式式傳感感器產品加速度計力傳感器壓電式式傳感感器壓電式式傳感感器常常用于于測量量加速度度、振動、力以及壓力等。基座固固定在在被測測物體體上，，基座振振動使質量量塊產產生與與振動動加速速度方方向相相反的的慣性力力，慣性性力作作用在在壓電晶片上上，使使兩片片壓電電晶片片的表表面產產生交交變電電壓輸輸出，，這個個輸出電電壓即與加速速度成成正比比，經測測量電電路處處理后后，即即可得得到加加速度度的信信息。。壓電式式傳感感器圖示為為壓縮縮式壓壓電傳傳感器器來測量汽汽車安安全系系統異異常振振動的裝置置。該傳感感器主主要由由壓電元元件（即壓壓電晶晶片））、質量塊塊和彈簧所組成成。質量塊塊通過過彈簧簧壓在在壓電電晶片片上，當汽汽車處處于正正常狀狀態工工作時時，質質量塊塊振動動使壓壓電晶晶片有有一個個正常常狀態態的電電荷（（電壓壓）輸輸出。。若汽汽車負負載運運行，，則會會引起起異常常振動動或由由其他他噪音音引起起的振振動，，從而而引起起質量量塊的的異常振振動，再經經測量量系統統至顯顯示系系統獲獲得這這種異異常振振動的的電信信號。。1.雙雙金屬屬溫度度計把兩種種膨脹脹系數數不同同的金金屬薄薄片焊焊接在在一起起制成成的。。它是是一種種固體體膨脹脹溫度度計，，可將將溫度變化轉轉換成成機械量量變化。。優點：：結構簡簡單牢固可靠防爆測溫熱電傳傳感器器2.熱熱電電溫度度計(熱電電偶)熱電效效應將兩種種不同材材料的導體體A和和B串串接成成一個個閉合回路，，當兩兩個接接點溫度不不同時時，在回回路中中就會會產生生熱電電勢，，形成成電流流，此此現象象稱為為熱電電效應應。熱電傳傳感器器熱電偶偶測溫溫基本本定律律1)均質導體定律由一種均質導體組成的閉合回路，不論導體的橫截面積、長度以及溫度分布如何均不產生熱電動勢。TT02)中間導體定律在熱電偶回路中接入第三種材料的導體，只要其兩端的溫度相等，該導體的接入就不會影響熱電偶回路的總熱電動勢。TT0V熱電傳傳感器器3)中間溫溫度定律熱電偶偶A、、B在在接點點溫度度為T、T0時的熱熱電勢勢EAB（T,T0）等于于接點點溫度度為T，Tn時的熱熱電勢勢EAB（T,Tn）和EAB（Tn,T0）的代代數和和EAB（T,T0）=EAB（T,Tn）+EAB（Tn,T0）熱電傳傳感器器熱敏傳傳感器器3熱熱敏電電阻傳傳感器器半導體體熱敏敏電阻阻的材材料是是一種種由錳錳、鎳鎳、銅銅、鉆鉆、鐵鐵等金屬氧氧化物物按一定定比例例混合合燒結結而成成的半導體體，它具具有負負的電電阻溫溫度系系數，，隨溫溫度上上升而而阻值值下降降。RT熱敏傳傳感器器還廣泛應用于空調、暖氣、電子體溫計等熱敏傳傳感器器光電傳傳感器器光電傳傳感器器通常常是指指能敏敏感到到由紫紫外線線到紅紅外線線光的的光能能量，，并能能將光能轉化成成電信號號的器件件。其其工作作原理理是基基于一一些物物質的的光電效效應。外光電效效應在光線作作用下能使使物體體的電子逸逸出表面的的現象象如：光電管管、光電倍倍增管管內光電效效應1）光線作作用下能使使物體體電阻率率改變的的現象象，如：光敏電電阻、光敏二二極管管2)阻擋層層光電效效應在光線線作用用下能能使物物體產生生一定定方向向的電動勢勢的現象象，也稱光生伏特效應如：光電池池實例：：CCD-感光二二極管管-電電荷、光電鼠鼠標-發光-圖像像處理理光電傳傳感器器光敏電電阻是利用用半導體體材料料的光導導效應應即由由于光光照強弱而導致致半導體體阻值值變化的的現象象而工工作的的，這這種具具有光導效效應的半導體體材料料就稱為為光敏電電阻。說明：1，光光敏電電阻就就像一一個電阻元元件，只是是阻值值隨光光照變變化2，無光照照時，暗電阻阻很大，，電流流很小小優點：：具有很很高的靈敏度度，很好好的光光譜特特性，，光譜譜響應應從紫紫外區區到紅紅外區區，體積小，重量輕輕，性能穩定定，價格便便宜。光電傳感感器光敏電阻阻常用的的半導體體材料有有硫化鎘和硒化鎘。光電傳感感器照相機自自動測光光光電傳感感器光電池光生伏特特效應指半導體體材料P-N結結受到光光照后產產生一定定方向的的電動勢勢的效應應。以可見光作光源的的光電池是常用的的光生伏伏特型器器件。+++---PN特點：靈敏度低低，穩定性好好，頻響較慢慢，受光光面積積大，不需外加加電源，頻率特性性差。光電傳感感器應用光電傳感感器在工工業上的的應用可可歸納為為輻射式式(直射式)、吸收式、遮光式、、反射式式四四種基本形式式。測量液體體、氣體體的透明度、渾濁度，氣體成成分分析析等光電高溫溫計、紅紅外偵察察和紅外遙感感，防火報警警等光電傳感感器長度、厚厚度、線位移、角位移移、振動等的測量量零件的表表面粗糙度、表面缺缺陷、表面位移移等的測量量光電傳感感器氣敏電阻阻傳感器器對氣體的檢檢測已經是保保護和改改善生態態居住環環境不可可缺少的的手段，，氣敏傳感感器發揮著極極其重要要的作用用。如生活環環境中一一氧化碳碳濃度達達0.8～1.15ml/L時，，就會出出現呼吸吸急促，，脈搏加加快，甚甚至暈厥厥。還有有易燃、、易爆氣氣體、酒酒精等的的探測。。煙霧報警器酒精傳感器二氧化碳傳感器氣敏電阻傳傳感器氣敏傳感器器是利用氣敏半導體體材料，如氧化錫、氧氧化錳。當它們吸吸收了氣體體煙霧，如如一氧化碳碳、醇等時時，電阻發生變化。。從而使氣敏元件電電阻值隨被測氣體體的濃度改變而變化化。超聲波檢測測傳感器1)聲波及及其分類(1)次聲聲波，振動動頻率低于于l6Hz的機械波。。(2)聲波波:振動頻頻率在16Hz――20KHz之間的機械械波。(3)超聲聲波:高于于20KHz的機械波。。2）超聲波波的物理性性質超聲波與聲聲波比，振振動頻率高高，波長短短，具有束束射特性，，方向性強，可以定向向傳播，其其能量遠遠大大于振幅相相同的聲波波，并具有很很高的穿透能力。超聲波檢測測傳感器超聲波發射原理是把鐵磁材料置于交變磁場中中，產生機械械振動，發發射出超聲聲波。接收原理是是當超聲波波作用在磁磁致材料上上時，使磁磁滯材料磁磁場變化，，使線圈產生感感應電勢輸出。超聲波檢測測傳感器超聲波檢測測傳感器光纖傳感器器物性型光纖纖傳感器是是利用光纖對環境變化化的敏感性，將輸入物物理量變換換為調制的的光信號。。1）物性型型光纖傳感感器光纖傳感器器結構型光纖纖傳感器是是由光檢測元件件與光纖傳輸回回路及測量電路所組成的測測量系統。。其中光纖僅作為光的傳播媒質，所以以又稱為傳光型或非非功能型光光纖傳感器器。2）結構型型光纖傳感感器智能傳感器器傳感器一般般指能夠感感知某種物物理量（如如電、光、、磁等）、、化學量（（如濃度、、PH值等等）、生物物量（如細細菌等）等等的信息，，并將該信信息轉化為為電信息的的裝置。智能傳感器器是將傳感感器與微型型計算機集集成在一塊塊芯片上，，其主要特特征是將敏感技術和信息處理技技術相結合，使使其除了具具有感知的本能外，，還具有認知能力。智能傳感器器嵌入式計算機智能傾角RS232傳感器9、靜夜四無鄰鄰，荒居舊業業貧。。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、雨中黃黃葉樹，，燈下白白頭人。。。13:06:3313:06:3313:0612/29/20221:06:33PM11、以我獨獨沈久，，愧君相相見頻。。。12月-2213:06:3313:06Dec-2229-Dec-2212、故人江海海別，幾度度隔山川。。。13:06:3313:06:3313:06Thursday,December29,202213、乍乍見見翻翻疑疑夢夢，，相相悲悲各各問問年年。。。。12月月-2212月月-2213:06:3313:06:33December29,202214、他鄉生白發發，舊國見青青山。。29十二月月20221:06:33下午13:06:3312月-2215、比比不不了了得得就就不不比比，，得得不不到到的的就就不不要要。。。。。十二二月月221:06下下午午12月月-2213:06December29,202216、行動出成果果，工作出財財富。。2022/12/2913:06:3413:06:3429December202217、做前，能能夠環視四四周；做時時，你只能能或者最好好沿著以腳腳為起點的的射線向前前。。1:06:34下下午1:06下下午13:06:3412月-229、沒有有失敗敗，只只有暫暫時停停止成成功！！。12月月-2212月月-22Thursday,December29,202210、很多事情情努力了未未必有結果果，但是不不努力卻什什么改變也也沒有。。。13:06:3413:06:3413:0612/29/20221:06:34PM11、成功就是是日復一日日那一點點點小小努力力的積累。。。12月-2213:06:3413:06Dec-2229-Dec-2212、世間間成事事，不不求其其絕對對圓滿滿，留留一份份不足足，可可得無無限完完美。。。13:06:3413:06:3413:06Thursday,December29,202213、不知香積積寺，數里里入云峰。。。12月-2212月-2213:06:3413:06:34December29,202214、意志堅強強的人能把把世界放在在手中像泥泥塊一樣任任意揉捏。。29十二二月20221:06:3