集美大学机械工程传感器第1章 绪论

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1、第1章绪论1.1测试技术概述和任务1.2传感器的定义、组成及分类1.3传感器与测试技术的作用1.4本课程的主要研究内容与要求1.5本课程的特点与学习方法1.6成绩评定1.1测试技术概述1.1.1测试的基本概念和任务测量是指以确定被测对象属性量值为目的的全部操作；试验是对未知事物的探索认识过程；因此，测试是试验和测量的综合，是具有试验性质的测量，具有探索、分析、研究的特征。测试的目的就是获取信息，而信息的载体就是信号。因此测试的任务可以概括为发现与各种信息相对应的信号表现形式，以及信息、信号之间的

2、定性、定量关系；在不同环境下寻求最佳的信号获取、变换、处理、存储、传输、指示记录等方法、手段和设备。1.3传感器与测试技术的作用测试是科学研究的基础工程技术领域必须依靠传感器与测试技术测试技术与控制技术相结合的测控技术、计算机技术和通信技术被称为是信息技术的三大支柱。促进国民经济各部门的技术进步丰富和美化人民生活航天农业交通医学产品质量测量汽车扭矩测量机床加工精度测量生产加工过程监测数字化工厂切削力传感器，加工噪声传感器，超声波测距传感器、红外接近开关传感器等。长江三峡工程大坝混凝土浇注施工机械

3、防碰撞问题问题及解决方法：（1）怎样测量角度、位移以及施工机械关键部位的空间相对位置？（2）信号如何传输？（3）多传感器信息融合处理（fusion)？（4）设备的管理、调度和控制传感器技术信息处理技术计算机等技术鼠标:光电位移传感器摄像头:CCD传感器麦克风:电容传声器声卡:A/D卡+D/A卡软驱:速度,位置伺服声位笔:超声波传感器超声波传感器振动式液位开关压电加速度计压电元件产品非接触式位移传感器测厚传感器电感粗糙度仪接近式传感器1.1.2被测量的分类1、电量电流、电压、功率、电阻、电容、电感

4、、相位、增益、电场强度等。2、非电量1）机械量：位移、振动、速度、加速度、力、力矩等2）热工量：温度、压力、流量、比热容、液位等3）物性和成分量：酸碱度、盐度、湿度、密度等4）状态量：颜色、裂纹、透明度、磨损度等非电量测量技术：利用传感器将被测非电量变换成电量，然后用电量的测量技术来测量。1.1.3测试系统的组成U,IR,L,C传感器信号调理电路记录、显示仪器U,I被测信号（非电量）测试系统的一般组成观测者传感器（非电量→电量）用来感受被测信号，并将被测信号转换为适合于系统后续处理的电信号。信号

5、调理电路（电量→电量）对传感器的输出信号作进一步加工处理，以便于传输、显示、记录以及后续进一步处理（如相关分析、频谱分析等），通常包括调制解调、A/D转换、滤波、放大等。记录、显示仪器将所测得的信号变为能为人们所理解的形式，以供观察和分析。测试包括两种类型：静态测试测试信号不随时间改变，或相对时间其变化非常缓慢，可以忽略不计的测试过程。动态测试测试信号随时间变化很快的测试过程。1.2传感器的定义、组成及分类1.2.1传感器的定义传感器：是将被测的某一物理量（或信号）按一定规律转换为另外一种（或同

6、种）与之有确定对应关系的、便于应用的物理量（或信号）输出的装置。传感器又称为变换器，检测器或探测器等。1.2.2传感器的组成敏感元件传感（转换）元件信号调理电路辅助电源被测量电量敏感元件：直接感受被测量（一般为非电量），并输出与被测量成确定关系的其它量（也可能为电量）的元件。传感（转换）元件：一般情况下它不直接感受被测量，而是将敏感元件的输出量转换为电量输出的元件。Ma应变片敏感元件传感元件(a→F)(F→R)1.2.3传感器的分类2、按工作原理分：1）电参量(R、C、L)式；2）压电式；3）磁

7、电式；4）光电式；5）气电式；6）热电式；7）射线式；8）波式；9）半导体式；10）其它原理传感器；1、按被测量分：位移、温度、振动、压力传感器等。3、按能源分：能量转换型和能量控制型。有源传感器将非电功率转换为电功率，传感器起能量转换作用，如磁电、压电、热电式传感器。无源传感器被测量仅对传感器中的能量起控制作用，因此必须有辅助电源，如电容、电感、电阻式传感器。4、按结构性质分：结构型和物性型。传感器的工作原理是基于各种效应、反应和物理现象的。结构型依靠传感器的结构参数变化而实现信号转换，如电容

8、、电感式传感器等。物性型利用某些功能材料本身所具有的内在特性及效应来感受被测量，并将其转换为可用电信号，如光电、压电、霍尔式传感器等。1.4本课程的主要研究内容与要求1、研究内容：课程主要介绍测试系统的基本特性、测试数据的处理方法、传感器的原理、典型参量的测量以及现代检测技术等内容。2、要求：通过本课程学习，学生应掌握测试技术的基本理论，熟练掌握各类典型传感器的基本原理，了解传感器与测试技术在工程测试中的应用以及传感器技术的最新发展趋势，初步具有组建测试系统的能力，为从事有关测试技术工作打下良好