自动检测与转换技术 裴蓓 第1章 传感器技术基础

《自动检测与转换技术 裴蓓 第1章 传感器技术基础》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第1章传感器技术基础测量的概念和测量方法1.1测量误差及分类1.2传感器与自动测控系统1.3传感器的特性与技术指标1.4【学习目标】掌握测量的概念及测量的方法掌握测量的误差及分类掌握传感器与自动检测系统的构成【技能目标】具备对相关事物测量的能力认识传感器应用电路的能力1.1测量的概念和测量方法1.1.1测量的概念测量是人们借助于专门的设备，通过实验的方法，对被测对象收集信息、取得数量概念的过程。测量的实质是一个比较的过程，即将被测量与和它同性质的标准量进行比较，获得被测量为标准量的若干倍的数量概念。检测是意义更为广泛的测量，它包含测量和检验的双重含义。上述定义用数学公式表示，则为式中：

2、A—被测量；[A]—所选被测量的单位；{X}—在所选单位下被测量的数值。测量的结果可以表现为一定的数字，也可以表现为一条曲线或显示成某种图形等。但无论其表现形式如何，测量结果总包含有两个部分：其一是数值的大小极其符号；其二是相应的单位。表示测量结果时，不注明单位，该结果将无意义。1.1.2测量方法对于测量方法，从不同的角度出发，有不同的分类方法。1．静态测量和动态测量2．直接测量和间接测量3．模拟式测量和数字式测量4．接触式测量和非接触式测量5．在线测量和离线测量6．偏差法、零位法和微差法测量1.2测量误差及分类1.2.1测量误差的概念1.2.2测量误差的分类1．按误差的表示方法分类（

3、1）绝对误差（2）相对误差①实际相对误差δA：实际相对误差是用绝对误差x与被测量实际值Ａ的百分比来表示的相对误差，即②示值相对误差δX：示值相对误差是用绝对误差x与仪器示值Ｘ的百分比值来表示的相对误差，即③满度（或引用）相对误差δｍ：满度相对误差是用绝对误差x与仪器的满度值xm的百分比值表示的相对误差，即④仪表精度等级S：当公式（1.7）中x取最大值m时称为允许相对百分误差，并常被用来确定仪表的准确度等级S，即仪表在正常工作条件下使用时，各等级仪表的基本误差不超过表1.1所规定的值。等级0.10.20.51.01.52.55.0基本误差0.1%0.2%0.5%1.0%

4、1.5%2.5%5.0%表1.1仪表的准确度等级和基本误差2．按误差出现的规律分类①系统误差：其变化规律服从某种已知函数。②随机误差：也称偶然误差，其变化规律未知。③粗大误差：是指在一定条件下测量结果显著地偏离其实际值所对应的误差。3．按误差是否随时间变化分类①静态误差：是指被测量不随时间变化时所产生的误差。②动态误差：是指被测量随时间变化时所产生的误差，即被测量随时间迅速变化时，系统的输出量在时间上不能与被测量的变化精确吻合。1.3传感器与自动测控系统1.3.1传感器的定义及组成传感器是一种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。常用传感器的输出信号

5、多为易于处理的电量，如电压、电流、频率等。传感器由敏感元件、传感元件及测量转换电路3部分组成，如图l.1所示。图1.1传感器组成框图图1.2所示为一台测量压力用的电位器式压力传感器结构简图。l—弹簧管（敏感元件）2—电位器（传感元件、测量转换电路）3—电刷4—传动机构（齿轮—齿条）图1.2电位器式压力传感器1.3.2传感器的分类1．按被测物理量分类表1-2所示为常见的非电基本被测量和衍生被测量。基本被测量衍生被测量基本被测量衍生被测量位移线位移长度、厚度、应变、振动、磨损、平面度力压力重量、应力、力矩角位移旋转角、偏转角、角振动时间频率周期、计数、统计分布速度线速度速度、振动、流量、动

6、量温度热容、气体速度、涡流角速度转速、角振动光光通量与密度、光谱分布加速度线加速度振动、冲击、质量湿度水汽、水分、露点角加速度角振动、转矩、转动惯量表1.2常见的非电基本被测量及衍生被测量2．按传感器工作原理分类（1）电学式传感器电学式传感器是应用范围较广的一种传感器，常用的有电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、磁电式传感器、电涡流式传感器等。（2）磁学式传感器磁学式传感器是利用铁磁物质的一些物理效应而制成的。磁学式传感器主要用于位移、转矩等参数的测量。（3）光电式传感器光电式传感器在非电量电测及自动控制技术中占有重要的地位。它是利用光电器件的光电效应和光学原理而制成。光电式传感

7、器主要用于光强、光通量、位移、浓度等参数的测量。（4）电势型传感器电势型传感器是利用热电效应、光电效应及霍耳效应等原理而制成的。电势型传感器主要用于温度、磁通量、电流、速度、光通量、热辐射等参数的测量。（5）电荷型传感器电荷型传感器是利用压电效应原理而制成的，主要用于力及加速度的测量。（6）半导体型传感器半导体型传感器是利用半导体的压阻效应、内光电效应、磁电效应及半导体与气体接触产生物质变化等原理而制成。（7）谐振式传感器谐振式传感器是利用改变