传感器与自动检测技术重点@余成波

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1、1.检测（Detection）是利用各种物理、化学效应，选择合适的方法与装置，将生产、科研、生活等各方面的有关信息通过检查与测量的方法赋予定性或定量结果的过程。2.检测技术应用于工业、农业、国防、航空、航天、医疗卫生和生物工程等领域。3.传感器（Transducer/sensor）的定义为：“能感受（或响应）规定的被测量，并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。4.传感器的组成（1）传感器一般由敏感元件、变换元件和其他辅助元件组成。（2）敏感元件——感受被测量，并输出与被测量成确定关系的其他量的元件。（3

2、）变换元件——又称传感元件，是传感器的重要组成元件。（4）信号调理与转换电路——能把传感元件输出的电信号转换为便于显示、记录和控制的有用信号的电路。5.传感器分类（1）按被测量分类机械量：位移、力、力矩、扭矩、速度、加速度、振动、噪声……热工量：温度、热量、流量（速）、风速、压力（差）、液位……物性参量：浓度、粘度、比重、酸碱度……状态参量：裂纹、缺陷、泄漏、磨损、表面质量……（2）按测量原理分类按传感器的工作原理可分为电阻式、电感式、电容式、压电式、光电式、光纤、磁敏式、激光、超声波等传感器。（3）按信号变换特征分类结构型：主要是通过传感器

3、结构参量的变化实现信号变换的。物性型：利用敏感元件材料本身物理属性的变化来实现信号变换（4）按能量关系分类能量转换型：传感器直接由被测对象输入能量使其工作。能量控制型：传感器从外部获得能量使其工作，由被测量的变化控制外部供给能量的变化。6.传感器与检测技术的发展动向：（1）测量仪器向高精度和多功能发展；（2）参数测量与数据处理向自动化方向发展；（3）传感器向智能化、集成化、微型化、量子化、网络化的方向发展；（4）开展极端测量。7.检测系统的静态特性与性能指标（1）测量范围：检测系统能正常测量的最小输入量和最大输入量之间的范围。（2）灵敏度：灵

4、敏度指输出的增量与输入的增量之比，即：。线性系统的灵敏度S为常数，即输入输出关系直线的斜率，斜率越大，其灵敏度就越高。非线性系统的灵敏度S是变量，是输入输出关系曲线的斜率，输入量不同，灵敏度就不同，通常用拟合直线的斜率表示系统的平均灵敏度。要注意灵敏度越高，就越容易受外界干扰的影响，系统的稳定性就越差，测量范围相应就越小。（3）非线性度：标定曲线与拟合直线的偏离程度就是非线性度。如果在全量程A输出范围内，标定曲线偏离拟合直线的最大偏差为B，则定义非线性度为：（4）回程误差：回程误差也称为滞后或变差。实际测量系统在相同的测量条件下，当输入量由小

5、增大，或由大减小时，对于同一输入量所得到的两个输出量存在差值，则定义回程误差为：回程误差。（5）稳定度和漂移：稳定度通常是相对时间而言，指检测系统在规定的条件下保持其测量特性恒定不变的能力。漂移指检测系统随时间的慢变化。在规定条件下，对于一个恒定的输入在规定时间内的输出在标称范围最低值处的变化，称为零点漂移，简称零漂。温度变化引起的漂移叫温漂。（6）重复性：表示检测系统在输入量按同一方向作全量程多次测试时，所得特性曲线不一致性的程度。（7）分辨力：用来表示检测系统或仪表装置能够检测被测量最小变化量的能力。（8）精确度（精度）指标有三个：精密度

6、、正确度和精确度。①精密度：说明测量结果的分散性，愈小则说明测量愈精密（对应随机误差）。②正确度：它说明测量结果偏离真值大小的程度，即示值有规则偏离真值的程度。指所测值与真值的符合程度（对应系统误差）。③精确度：它含有精密度与正确度两者之和的意思，即测量的综合优良程度。通常精确度是以测量误差的相对值来表示的。它可表示为：8.检测系统的动态特性与性能指标：（1）微分方程；（2）传递函数：①一阶传递函数：②二阶传递函数：；（3）频率响应函数；（4）实现不失真测量的条件：如果一个检测系统，其输出和输入满足下列关系：,其中和都是常数，表明该系统输出的

7、波形和输入的波形精确的一致，只是幅值放大了A倍和时间上延迟了，这种情况，被认为测试装置具有不失真测量的特性。1.测量误差的名词术语（1）真值：指一定的时间及空间条件下，某物理量体现的真实数值。真值是客观存在，但不可测量的，是一个理想的概念。在实际计量和测量工作中，经常使用“约定真值”和“相对真值”。约定真值是指对给定的目的而言，他被认为充分接近于真值，因而可以代替真值来使用。在实际测量中，被测量的实际值、已修正过的算术平均值均可作为约定真值。相对真值叫实际值，是在满足规定准确度时用来代替真值使用的值。（2）标称值：计量或测量器具上标注的量值。

8、如标准砝码上标出的1kg。（3）示值：由测量仪器给出或提供的量值，也称测量值。（4）测量结果：由测量所得的测量值。在测量结果的表述中，还应包括测量不确定度和有关影响