1、傳感器與檢測技術(shù)項目教程傳感器與檢測技術(shù)  授課教案課程名稱：檢測技術(shù)班級：性質(zhì)：考試課授課人：課題：模塊一、認(rèn)識傳感器與檢測技術(shù)課時安排：2課次編號：1教材分析難點檢測系統(tǒng)框圖的繪制，作圖法求取靈敏度、線性度、誤差計算等重點準(zhǔn)確度等級與示值相對誤差、絕對誤差的換算教學(xué)目的和要求1.了解工業(yè)檢測的定義和內(nèi)容；2.熟悉檢測系統(tǒng)的框圖繪制方法；3.了解測量方法分類和誤差分類；4.根據(jù)準(zhǔn)確度等級來計算最大絕對誤差、示值相對誤差。5.掌握作圖法求取傳感器的靈敏度、線性度、遲滯誤差等特性采用教學(xué)方法和實施步驟講授、課堂討論、分析、實訓(xùn)教具：光電檢測儀、彈簧管壓力傳感器等各教學(xué)環(huán)節(jié)和內(nèi)

2、容項目一  認(rèn)識檢測技術(shù)【項目教學(xué)目標(biāo)】知識目標(biāo)1）熟悉檢測技術(shù)涉及的領(lǐng)域。2）熟悉檢測系統(tǒng)的組成。技能目標(biāo)掌握繪制檢測系統(tǒng)原理框圖的方法。檢測的定義：檢測（Detection）是利用各種物理、化學(xué)效應(yīng)，選擇合適的方法與裝置，將生產(chǎn)、科研、生活等各方面的有關(guān)信息通過檢查與測量的方法賦予定性或定量結(jié)果的過程。二、工業(yè)檢測技術(shù)的內(nèi)容表1-1  工業(yè)檢測涉及的內(nèi)容被測量類型被測量被測量類型被測量熱工量  溫度、熱量、比熱容、熱流、熱分布、壓力（壓強）、壓差、真空度、流量、流速、物位、液位、界面物體的性質(zhì)和成分量  氣體、

3、液體、固體的化學(xué)成分、濃度、粘度、濕度、密度、酸堿度、濁度、透明度、顏色機械量  直線位移、角位移、速度、加速度、轉(zhuǎn)速、應(yīng)力、應(yīng)變、力矩、振動、噪聲、質(zhì)量（重量）狀態(tài)量  工作機械的運動狀態(tài)（啟停等）、生產(chǎn)設(shè)備的異常狀態(tài)（超溫、過載、泄漏、變形、磨損、堵塞、斷裂等）幾何量  長度、厚度、角度、直徑、間距、形狀、平行度、同軸度、粗糙度、硬度、材料缺陷電工量  電壓、電流、功率、電阻、阻抗、頻率、脈寬、相位、波形、頻譜、磁場強度、電場強度、材料的磁性能提問：本課程重點介紹電量檢測還是非電量檢測？自動檢測系統(tǒng)的組成提問：

4、什么是系統(tǒng)框圖？ 圖1-4  自動檢測系統(tǒng)原理框圖（請到對應(yīng)的PPT中復(fù)制粘貼，以下同）   人體信息接受過程框圖與自動檢測系統(tǒng)框圖比（2）傳感器定義：在本書中，傳感器是指一個能將被測的非電量變換成電量的器件。（3）信號調(diào)理電路  信號調(diào)理電路包括放大（或衰減）電路、濾波電路、隔離電路等。其中的放大電路的作用是把傳感器輸出的電量變成具有一定驅(qū)動和傳輸能力的電壓、電流或頻率信號等，以推動后級的顯示器、數(shù)據(jù)處理裝置及執(zhí)行機構(gòu)。（4）顯示器  目前常用的顯示器有四類：模擬顯示、數(shù)字顯示、圖象顯示及記錄

5、儀等。模擬量是指連續(xù)變化量。模擬顯示是利用指針對標(biāo)尺的相對位置來表示讀數(shù)的，常見的有毫伏表、微安表、模擬光柱等。提問：LED與LCD比較，有什么特點？（5）數(shù)據(jù)處理裝置  數(shù)據(jù)處理裝置用來對測試所得的實驗數(shù)據(jù)進行處理、運算、邏輯判斷、線性變換，對動態(tài)測試結(jié)果作頻譜分析（幅值譜分析、功率譜分析）、相關(guān)分析等，完成這些工作必須采用計算機技術(shù)。（6）執(zhí)行機構(gòu)  所謂執(zhí)行機構(gòu)通常是指各種繼電器、電磁鐵、電磁閥門、電磁調(diào)節(jié)閥、伺服電動機等，它們在電路中是起通斷、控制、調(diào)節(jié)、保護等作用的電器設(shè)備。許多檢測系統(tǒng)能輸出與被測量有關(guān)的電流或電壓信號，作為自動控制系統(tǒng)的控制

6、信號，去驅(qū)動這些執(zhí)行機構(gòu)。五、自動檢測系統(tǒng)舉例 圖1-7  自動磨削測控系統(tǒng)1傳感器   2被研磨工件   3研磨盤提問：1.當(dāng)圖1-7中的被研磨的工件直徑逐漸變小到設(shè)定值時，研磨盤就應(yīng)該向左還是向右移動？2.該測控系統(tǒng)是閉環(huán)還是開環(huán)？項目二  認(rèn)識傳感器【項目教學(xué)目標(biāo)】知識目標(biāo)1）熟悉傳感器的定義及組成。2）熟悉傳感器的特性。技能目標(biāo)1）掌握作圖法求取傳感器的靈敏度。2）掌握作圖法求取傳感器的線性度。提問：1.GB76652005對傳感器的定義說什么？（能感受被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)

7、換成可用輸出信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成）（也可以說：傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到的信息按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求）2.什么么情況可以將傳感器稱為變送器？（當(dāng)輸出為規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)信號時，則稱為變送器）圖1-8 傳感器組成框圖三、傳感器基本特性1靈敏度                  &

8、#160;            （1-1） 圖1-11  用作圖法求取傳感器的靈敏度提問：1.靈敏度是否越高越好？2.從切線的斜率可以看出，圖1-11振動x2點的靈敏度比x1點的靈敏度？例1-1  有一壓力傳感器，測量范圍為50300kPa，輸出特性如圖1-12所示，請用作圖法求取該壓力傳感器在輸入為250kPa時的靈敏度K250，并比較在輸入為70kPa時靈敏度的大小。 圖1-12  用作圖法

9、求取某壓力傳感器不同輸入點的靈敏度2分辨力提問：1.如果一臺指針式電壓表的輸入電壓變化值小于1mV時，則“死區(qū)”是多少伏？2.一臺3位數(shù)字式電壓表的最大顯示值是999mV，則輸入電壓變化值小于1mV時，顯示值會有變化嗎？3. 一臺3位數(shù)字式電壓表的最大顯示值是999mV，輸入電壓變化值小于1mV時，顯示值沒有變化，2mV時有變化，則該數(shù)字式電壓表的分辨率為多少分之一？分辨率：儀表或傳感器中，還經(jīng)常涉及“分辨率”的概念。將分辨力除以儀表的量程就是儀表的分辨率，分辨率常以百分比或幾分之一表示，量綱為1。例如，上述溫度表的分辨率=0.1/199.90.05%。提問：如果一臺指針式10V電壓

10、表的輸入電壓變化值小于1mV時，則分辨率是百分之多少？3線性度                           （1-2）式中  Lmax最大非線性偏差；ymaxymin傳感器的輸出范圍。 圖1-13  端基線性度作圖方法1端基擬合直線y=Kx+b  &#

11、160;2實際特性曲線提問：在圖1-13中，若ymax=20mA，ymin=4mA，Lmax=0.16mA，則端基線性度L是百分之多少？4遲滯誤差                        （1-3）式中  Hmax最大遲滯偏差；ymax-ymin量程范圍。 圖1-14  某位移傳感器的遲滯特性1正向特性

12、  2反向特性提問：1.在圖1-14中，若ymax=20mA，ymin=4mA，Hmax=1.6mA，則端基線性度L是百分之多少？2.產(chǎn)生遲滯現(xiàn)象的主要原因是什么？（傳感器敏感元件材料的物理性質(zhì)和機械零部件的缺陷造、彈性滯后、運動部件摩擦、傳動機構(gòu)出現(xiàn)間隙、緊固件松動等）5穩(wěn)定性提問：1.穩(wěn)定性主要包含哪兩個方面？2.某儀表輸出電壓值在8天內(nèi)的最大變化量為12mV，則表示該儀表的穩(wěn)定度為多少？6電磁兼容性提問：電磁兼容（EMC）有哪兩方面的定義？7可靠性提問：常用的可靠性指標(biāo)哪些？（MTBF、MTTR、等） 圖1-15 故障率變化的浴盆曲線提問：1.形成

13、向下的浴盆曲線的原因是什么？2.為了盡量使儀表或傳感器渡越“早期失效期”，可以怎樣做？表1-2  某傳感器電路的元器件故障率元件種類i晶體管集成運放電阻電解電容電位器電路板接插件故障率/(%/kh)0.10.10.050.20.50.10.2數(shù)量/個522064l4解  該傳感器電路總的故障率由所組成的元器件故障率累加得到提問：1.表1-2中，哪一種元件的故障率最大？為什么？要怎么辦？2.某一元件的數(shù)量越多，對總的故障率的影響就一定會很大，對嗎？為什么？項目三  測量方法及測量誤差【項目教學(xué)目標(biāo)】知識目標(biāo)1）熟悉常用的測量方法。2）熟

14、悉誤差的分類。技能目標(biāo)掌握有關(guān)準(zhǔn)確度和絕對誤差的計算。一、測量的一般概念測量是通過借助專門的技術(shù)和儀表設(shè)備，采用一定的方法取得某一客觀事物定量數(shù)據(jù)資料的實踐過程。二、測量方法分類提問：測量有哪幾種分類方法？（靜態(tài)測量和動態(tài)測量、直接測量和間接測量、模擬式測量和數(shù)字式測量、接觸式測量和非接觸式測量、在線測量和離線測量、偏位式測量、零位式測量和微差式測量）1真值提問：真值有哪幾種？（理論真值、約定真值、相對真值等）？怎么得到？2絕對誤差=Ai-0             

15、;                      （1-4）提問：如果用一臺電壓表測量1.5V的干電池，顯示值是1.8V，絕對誤差是多少伏？3相對誤差1）示值相對誤差x：用絕對誤差與被測量Ax的百分比來表示，也稱為標(biāo)稱相對誤差。             

16、                  （1-5）提問：如果用一臺電壓表測量1.5V的干電池，顯示值是1.8V，示值相對誤差x是百分之多少？2）引用誤差m：                      &#

17、160;   （1-6）提問：如果用一臺滿度值為10V電壓表測量1.5V的干電池，顯示值是1.8V，引用誤差m是百分之多少？                         （1-7）提問：1.“精度等級”、“正確度”、“精密度”、“精確度”與“準(zhǔn)確度”哪一種最常用？2.如果用一臺S=1.0級，滿度值為10V電壓表測量

18、1.5V的干電池，最大絕對誤差是多少伏？（0.1） 圖1-17  從電壓表上讀取準(zhǔn)確度等級表1-3  儀表常用準(zhǔn)確度等級和引用誤差對照準(zhǔn)確度等級S0.10.20.51.01.52.55.0引用誤差m±0.1%±0.2%±0.5%±1.0%±1.5%±2.5%±5.0%提問：1.圖1-17中，S為多少級？滿度值為多少伏？2.可能出現(xiàn)的最大絕對誤差m是多少伏？3.示值為多少伏？示值相對誤差為百分之多少？例1-3  用0.5級、量程為-50150的溫度儀表來測量溫度時，可能產(chǎn)生的最大絕對誤差為 儀表的最大絕對誤差在多數(shù)情況下是不變的，而示值相對誤差x隨示值的減小而