傳感器檢測與應(yīng)用學(xué)習(xí)情境一：認(rèn)識(shí)傳感器傳感器檢測與應(yīng)用學(xué)習(xí)情境一：認(rèn)識(shí)傳感器1學(xué)習(xí)情境一：認(rèn)識(shí)傳感器

情境介紹：

現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，為了監(jiān)督、控制整個(gè)生產(chǎn)過程和對(duì)象，需要在檢測各種參數(shù)和物理量。所謂檢測就是人們借助于儀器、設(shè)備，利用各種物理效應(yīng)，采用一定的方法，將客觀世界的有關(guān)信息通過檢查與測量獲取定性或定量信息的認(rèn)識(shí)過程。這些儀器和設(shè)備的核心部件就是傳感器，傳感器是感知被測量（多為非電量），并把它轉(zhuǎn)化為電量的一種器件或裝置。在具體學(xué)習(xí)傳感器及其應(yīng)用之前，通過本學(xué)習(xí)情境首先了解什么檢測技術(shù)，什么是傳感器以及它們的廣泛用途，同時(shí)了解測量的基礎(chǔ)知識(shí)，使得整個(gè)課程學(xué)習(xí)先有一個(gè)感性認(rèn)知。學(xué)習(xí)情境一：認(rèn)識(shí)傳感器

情境介紹：2學(xué)習(xí)情境一：認(rèn)識(shí)傳感器

學(xué)習(xí)要點(diǎn)：

檢測及傳感器的含義及工業(yè)檢測涉及的內(nèi)容；自動(dòng)檢測系統(tǒng)的組成;幾種測量方法的分類；絕對(duì)誤差、相對(duì)誤差及精度的計(jì)算；隨機(jī)誤差的概念及處理方法；傳感器的分類、組成及特性。學(xué)習(xí)情境一：認(rèn)識(shí)傳感器

學(xué)習(xí)要點(diǎn)：3自動(dòng)檢測技術(shù)傳感器及其特性測量及測量誤差學(xué)習(xí)情境一：認(rèn)識(shí)傳感器

自動(dòng)檢測技術(shù)學(xué)習(xí)情境一：認(rèn)識(shí)傳感器

4

檢測: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。一、檢測與自動(dòng)檢測技術(shù)方法：比較法裝置：船、石頭、小秤自動(dòng)檢測技術(shù)

結(jié)果：定量檢測:利用各種物理、化學(xué)效應(yīng)，選擇合適的方法與裝置，將5自動(dòng)檢測技術(shù)：以信息的獲取、轉(zhuǎn)換、顯示和處理為主要內(nèi)容，自動(dòng)完成整個(gè)檢測過程的技術(shù)。

自動(dòng)檢測技術(shù)：以信息的獲取、轉(zhuǎn)換、顯示和處理為主要內(nèi)容，自6二、自動(dòng)檢測技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位用這句話來說明自動(dòng)檢測技術(shù)在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中的重要性是很恰當(dāng)?shù)模^“事”，就是指發(fā)展現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的偉大事業(yè)，而“器”則是指利用自動(dòng)檢測技術(shù)而制造的儀器、儀表、工具等。所以說自動(dòng)檢測技術(shù)是科學(xué)實(shí)踐和生產(chǎn)實(shí)踐的必要手段，它的水平高低也是科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。

古語有：“工欲善其事，必先利其器。”二、自動(dòng)檢測技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位用這句話來說明自7檢測技術(shù)在衛(wèi)星中的應(yīng)用人造衛(wèi)星檢測技術(shù)在衛(wèi)星中的應(yīng)用人造衛(wèi)星8檢測技術(shù)在海嘯預(yù)報(bào)中的應(yīng)用海浪振動(dòng)檢測系統(tǒng)浮標(biāo)深海地溝檢測技術(shù)在海嘯預(yù)報(bào)中的應(yīng)用海浪振動(dòng)檢測系統(tǒng)浮標(biāo)深海地溝9檢測技術(shù)在飛行器中的應(yīng)用檢測技術(shù)在飛行器中的應(yīng)用10檢測技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用超聲波檢測檢測技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用超聲波檢測11檢測技術(shù)在汽車中的應(yīng)用檢測技術(shù)在汽車中的應(yīng)用12檢測技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用溫濕度傳感器溫度傳感器透光率傳感器指紋傳感器檢測技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用溫濕度傳感器溫度傳感器透光率傳感器13檢測技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用檢測技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用14檢測技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用檢測技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用15檢測技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用GPS定位導(dǎo)航檢測技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用GPS定位導(dǎo)航16檢測技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用檢測技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用17檢測技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用光幕－自動(dòng)收費(fèi)檢測技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用光幕－自動(dòng)收費(fèi)18檢測技術(shù)在軍事上的應(yīng)用檢測技術(shù)在軍事上的應(yīng)用19檢測技術(shù)在軍事上的應(yīng)用檢測技術(shù)在軍事上的應(yīng)用20檢測技術(shù)在航天領(lǐng)域的應(yīng)用火箭測控---檢測火箭狀況、姿態(tài)、軌跡

飛行器測控---檢測飛行器姿態(tài)、發(fā)電機(jī)工況，控制與操縱

檢測技術(shù)在航天領(lǐng)域的應(yīng)用火箭測控---檢測火箭狀況、姿態(tài)21檢測技術(shù)在機(jī)械加工中的作用

機(jī)床導(dǎo)軌位置檢測檢測技術(shù)在機(jī)械加工中的作用機(jī)床導(dǎo)軌位置檢測22三、工業(yè)檢測技術(shù)涉及的內(nèi)容熱工量：溫度、壓力（壓強(qiáng)）、流量、流速、液位機(jī)械量：直線位移、角位移、速度、加速度、轉(zhuǎn)速、振動(dòng)幾何量：長度、厚度、角度、直徑、間距、形狀、粗糙度物體的性質(zhì)和成分量：空氣的濕度、氣體的化學(xué)成分、濃度、液體的粘度、透明度、物體的顏色狀態(tài)量：工作機(jī)械的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、生產(chǎn)設(shè)備的異常狀態(tài)（超溫、過載、磨損、堵塞、斷裂等）

三、工業(yè)檢測技術(shù)涉及的內(nèi)容熱工量：溫度、壓力（壓強(qiáng)）、流量、23四、自動(dòng)檢測系統(tǒng)的組成四、自動(dòng)檢測系統(tǒng)的組成24自動(dòng)檢測技術(shù)系統(tǒng)原理框圖

不帶微處理器時(shí)自動(dòng)檢測技術(shù)系統(tǒng)原理框圖不帶微處理器時(shí)25

1、傳感器：指一個(gè)能將被測的非電量變換成電量的器件。2、信號(hào)處理裝置：把傳感器輸出的電量變成具有一定驅(qū)動(dòng)和傳輸能力的電壓、電流或頻率信號(hào)等，以推動(dòng)后級(jí)的顯示器、數(shù)據(jù)處理裝置及執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

？是否傳感器1、傳感器：指一個(gè)能將被測的非電量變換成電26

能將溫度轉(zhuǎn)換為電壓的傳感器—熱電偶

能將溫度轉(zhuǎn)換為電壓的傳感器—熱電偶

273、顯示記錄裝置：對(duì)被測信號(hào)進(jìn)行顯示與記錄。

包括模擬顯示、數(shù)字顯示、圖形顯示儀表及有紙、無紙記錄儀。特點(diǎn)：直觀（1）模擬顯示3、顯示記錄裝置：對(duì)被測信號(hào)進(jìn)行顯示與記錄。

包括模擬28光柱模擬顯示特點(diǎn)：一目了然光柱模擬顯示特點(diǎn)：一目了然29（2）數(shù)字顯示

LED（發(fā)光二極管）、LCD（液晶屏）數(shù)字式儀表特點(diǎn)：準(zhǔn)確，但最后一位經(jīng)常跳動(dòng)不止。熱敏電阻（2）數(shù)字顯示

LED（發(fā)光二極管）、LCD（液晶屏）數(shù)30

LED亮度高、耐振動(dòng)LED、LCD的特點(diǎn)：LED亮度高、耐振動(dòng)LED、LCD的特點(diǎn)：31LCD耗電省、集成度高，但不利于夜間觀察帶背光板的LCD可以在夜間觀看LCD耗電省、集成度高，但不利于夜間觀察帶背光板的LCD可以32

(3)圖像顯示：用CRT或點(diǎn)陣LCD來顯示讀數(shù)或被測參

數(shù)變化曲線、圖表或彩色圖等形式來反映整個(gè)生產(chǎn)線上

的多組數(shù)據(jù)。

特點(diǎn):能顯示復(fù)雜的圖形和曲線，但價(jià)格昂貴。(3)圖像顯示：用CRT或點(diǎn)陣LCD來顯示讀數(shù)或被測參

33

圖像顯示圖像顯示34(4)記錄儀：主要用來記錄被檢測對(duì)象的動(dòng)態(tài)變化過程有紙記錄儀(4)記錄儀：主要用來記錄被檢測對(duì)象的動(dòng)態(tài)變化過程有紙記錄儀35無紙記錄儀

主要用來記錄和存儲(chǔ)被檢測對(duì)象的動(dòng)態(tài)變化過程。無紙記錄儀主要用來記錄和存儲(chǔ)被檢測對(duì)象的動(dòng)態(tài)變化364、數(shù)據(jù)處理裝置：對(duì)測試所得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、運(yùn)算、邏輯判斷、線性變換，對(duì)動(dòng)態(tài)測試結(jié)果作頻譜分析（幅值譜分析、功率譜分析）等，完成這些工作必須采用計(jì)算機(jī)技術(shù)。

4、數(shù)據(jù)處理裝置：對(duì)測試所得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、運(yùn)算、邏輯判375、執(zhí)行機(jī)構(gòu)：執(zhí)行機(jī)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(dòng)機(jī)等，它們?cè)陔娐分惺瞧鹜〝?、控制、調(diào)節(jié)、保護(hù)等作用的電器設(shè)備。

繼電器插座繼電器5、執(zhí)行機(jī)構(gòu)：執(zhí)行機(jī)構(gòu)：通常是指各種繼電器、電磁鐵、電磁閥門38各種繼電器各種繼電器39

電磁鐵—能產(chǎn)生機(jī)械力

電磁鐵—能產(chǎn)生機(jī)械力40電磁調(diào)節(jié)閥——用于控制流量的大小

加上控制信號(hào)，電磁調(diào)節(jié)閥在電動(dòng)機(jī)的控制下，可以逐漸開合電磁調(diào)節(jié)閥——用于控制流量的大小加上控制信號(hào)，電磁41伺服電動(dòng)機(jī)

可以正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、快轉(zhuǎn)、慢轉(zhuǎn)伺服型雷達(dá)天線伺服電動(dòng)機(jī)

可以正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、快轉(zhuǎn)、慢轉(zhuǎn)伺服型雷達(dá)天線42報(bào)警器報(bào)警燈及喇叭報(bào)警器報(bào)警燈及喇叭43[舉例]工件磨削測控過程

傳感器快速檢測工件的直徑參數(shù)D。計(jì)算機(jī)快速地對(duì)直徑參數(shù)作運(yùn)算、比較、判斷等一系列工作，然后將有關(guān)參數(shù)送到顯示器顯示出來，另一方面，對(duì)研磨盤驅(qū)動(dòng)伺服電動(dòng)機(jī)發(fā)出控制信號(hào)，控制研磨盤的水平徑向位移x，直到工件被磨削到規(guī)定的直徑為止。

[舉例]工件磨削測控過程傳感器快速檢測工件的直徑參數(shù)D。計(jì)44工件磨削測控過程演示

工件磨削測控過程演示45數(shù)字電壓、歐姆表五、檢測技術(shù)的發(fā)展趨勢

1、不斷提高檢測系統(tǒng)的測量精度、量程范圍、延長使用壽命、提高可靠性將量程切換到2V時(shí)，最小顯示值為1μV提高測量精度數(shù)字電壓、歐姆表五、檢測技術(shù)的發(fā)展趨勢1、不斷提高檢測系統(tǒng)46提高可靠性承受劇烈振動(dòng)提高可靠性承受劇烈振動(dòng)472、應(yīng)用新技術(shù)和新的物理效應(yīng)，擴(kuò)大檢測領(lǐng)域月球車火星車2、應(yīng)用新技術(shù)和新的物理效應(yīng)，擴(kuò)大檢測領(lǐng)域月球車火星車482、應(yīng)用新技術(shù)和新的物理效應(yīng)，擴(kuò)大檢測領(lǐng)域（續(xù)）

安全檢查2、應(yīng)用新技術(shù)和新的物理效應(yīng)，擴(kuò)大檢測領(lǐng)域（續(xù)）安全檢查493、發(fā)展集成化、功能化的傳感器

可拍照的手機(jī)3、發(fā)展集成化、功能化的傳感器可拍照的手機(jī)504.采用計(jì)算機(jī)技術(shù)，使檢測技術(shù)智能化

面部識(shí)別技術(shù)4.采用計(jì)算機(jī)技術(shù)，使檢測技術(shù)智能化面部識(shí)別技術(shù)514.采用計(jì)算機(jī)技術(shù)，使檢測技術(shù)智能化(續(xù))動(dòng)作捕捉4.采用計(jì)算機(jī)技術(shù)，使檢測技術(shù)智能化(續(xù))動(dòng)作捕捉524.采用計(jì)算機(jī)技術(shù)，使檢測技術(shù)智能化（續(xù)）

單片機(jī)芯片4.采用計(jì)算機(jī)技術(shù)，使檢測技術(shù)智能化（續(xù)）單片機(jī)芯片535、發(fā)展網(wǎng)絡(luò)化傳感器及檢測系統(tǒng)5、發(fā)展網(wǎng)絡(luò)化傳感器及檢測系統(tǒng)54一、傳感器的概念和作用

1．概念：

傳感器是一種能感受規(guī)定的被測量，并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置。常用傳感器的輸出信號(hào)多為易處理的電量，如電壓、電流、頻率等。2．作用：

可準(zhǔn)確、及時(shí)地獲取并發(fā)送信息；與通信、計(jì)算機(jī)構(gòu)成信息技術(shù)的三大支柱。傳感器及其特性

一、傳感器的概念和作用傳感器及其特性55二、傳感器的組成

1、敏感元件：直接感受被測物理量，并轉(zhuǎn)換成與之成一定關(guān)系的、更易轉(zhuǎn)換的非電量輸出。2、傳感元件：將敏感元件輸出的信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出。3、轉(zhuǎn)換電路：將傳感元件輸出的電參量轉(zhuǎn)換成便于顯示、記錄和處理的電壓、電流或頻率量。有些傳感器的敏感元件與傳感元件兩者合為一體。二、傳感器的組成1、敏感元件：直接感受被56

舉例：測量壓力的電位器式壓力傳感器

1-彈簧管2-電位器3-電刷4-傳動(dòng)機(jī)構(gòu)舉例：測量壓力的電位器式壓力傳感器1-彈簧管257彈性敏感元件（彈簧管）

敏感元件在傳感器中直接感受被測量，并轉(zhuǎn)換成與被測量有確定關(guān)系、更易于轉(zhuǎn)換的非電量。彈性敏感元件（彈簧管）敏感元件在傳感器中直接感58彈性敏感元件（彈簧管）

在下圖中，彈簧管將壓力轉(zhuǎn)換為角位移α彈性敏感元件（彈簧管）在下圖中，彈簧管將壓力轉(zhuǎn)換為角位59彈簧管實(shí)物放大圖

當(dāng)被測壓力p增大時(shí)，彈簧管撐直，通過齒條帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)電位器的電刷產(chǎn)生角位移。

彈簧管實(shí)物放大圖當(dāng)被測壓力p增大時(shí)，彈簧管撐直，通過60其他各種彈性敏感元件

在上圖中的各種彈性元件也能將壓力轉(zhuǎn)換為角位移或直線位移。其他各種彈性敏感元件在上圖中的各種彈性元件也能將61壓力傳感器的外形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)壓力傳感器的外形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)62被測量通過敏感元件轉(zhuǎn)換后，再經(jīng)傳感元件轉(zhuǎn)換成電參量。

在左圖中，電位器為傳感元件，它將角位移轉(zhuǎn)換為電參量-----電阻的變化（ΔR）被測量通過敏感元件轉(zhuǎn)換后，再經(jīng)傳感元件轉(zhuǎn)換成電參63360度圓盤形電位器

左圖所示的360度圓盤形電位器的中間焊片為滑動(dòng)片，右邊焊片接地，左邊焊片接電源。

接地360度圓盤形電位器左圖所示的360度圓盤64

測量轉(zhuǎn)換電路的作用是將傳感元件輸出的電參量轉(zhuǎn)換成易于處理的電壓、電流或頻率量。

在左圖中，當(dāng)電位器的兩端加上電源后，電位器就組成分壓比電路，它的輸出量是與壓力成一定關(guān)系的電壓Uo。

測量轉(zhuǎn)換電路的作用是將傳感元件輸出的電參量65分壓比電路的計(jì)算公式如下：

直滑電位器式傳感器的輸出電壓Uo與滑動(dòng)觸點(diǎn)C的位移量x成正比：

對(duì)圓盤式電位器來說，Uo與滑動(dòng)臂的旋轉(zhuǎn)角度成正比：

分壓比電路的計(jì)算公式如下：直滑電位器式傳感器的66三、傳感器分類

傳感器的種類名目繁多，分類不盡相同。常用的分類方法有：

1、按被測量分類：分為位移、力、力矩、轉(zhuǎn)速、振動(dòng)、加速度、溫度、壓力、流量、流速等傳感器。2、按測量原理分類：分為電阻、電容、電感、光柵、熱電耦、超聲波、激光、紅外、光導(dǎo)纖維等傳感器。

三、傳感器分類傳感器的種類名目繁多，分類不67四、傳感器基本特性

傳感器的特性一般指輸入、輸出特性，且有靜態(tài)、動(dòng)態(tài)之分。

靜態(tài)特性包括：靈敏度、分辨力、線性度、穩(wěn)定度、電磁兼容性、可靠性等。

四、傳感器基本特性傳感器的特性一般指輸入、輸681、靈敏度：靈敏度是指傳感器在穩(wěn)態(tài)下輸出變化值與輸入變化值之比，用K來表示：

（1－6）1、靈敏度：靈敏度是指傳感器在穩(wěn)態(tài)下輸出變化值與69作圖法求靈敏度過程xyx1ΔxΔy0切點(diǎn)傳感器特性曲線xmax作圖法求靈敏度過程xyx1ΔxΔy0切點(diǎn)傳感器特性曲線xma702、分辨力：

指感器能檢出被測信號(hào)的最小變化量。當(dāng)被測量的變化小于分辨力時(shí)，傳感器對(duì)輸入量的變化無任何反應(yīng)。對(duì)數(shù)字儀表而言，如果沒有其他附加說明，可以認(rèn)為該表的最后一位所表示的數(shù)值就是它的分辨力。一般地說，分辨力的數(shù)值小于儀表的最大絕對(duì)誤差。

將分率力除以儀表的滿度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，無量綱。

2、分辨力：

指感器能檢出被測信號(hào)的最小變化量。當(dāng)713、線性度：

線性度又稱非線性誤差，是指傳感器實(shí)際特性曲線與擬合直線（有時(shí)也稱理論直線）之間的最大偏差與傳感器量程范圍內(nèi)的輸出之百分比。將傳感器輸出起始點(diǎn)與滿量程點(diǎn)連接起來的直線作為擬合直線，這條直線稱為端基理論直線，按上述方法得出的線性度稱為端基線性度，非線性誤差越小越好。線性度的計(jì)算公式如下：（1－7）3、線性度：線性度又稱非線性誤差，是指傳感器實(shí)際特性72作圖法求線性度演示

（1—擬合曲線2—實(shí)際特性曲線）作圖法求線性度演示（1—擬合曲線2—實(shí)際特734、穩(wěn)定性：

包含穩(wěn)定度和環(huán)境影響量兩個(gè)方面。

穩(wěn)定度是指傳感器使用條件不變時(shí)，在一定時(shí)間內(nèi)保持示值不變的能力。穩(wěn)定度一般以儀表的示值變化量和時(shí)間的長短之比來表示。

例：某儀表輸出電壓值在8h內(nèi)的最大變化量為1.2mV，則表示為1.2mV/(8h)。實(shí)際應(yīng)用時(shí)穩(wěn)定度調(diào)整方法：在測量前，將輸入端短路通過重新調(diào)零來克服。

環(huán)境變化量僅指由外界環(huán)境變化引起的示值變化量。4、穩(wěn)定性：包含穩(wěn)定度和環(huán)境影響量兩個(gè)方面。745、電磁兼容性（EMC）：

指電子設(shè)備在規(guī)定的電磁干擾環(huán)境中能按照原設(shè)計(jì)要求正常工作的能力，且不向處于同一環(huán)境中的其他設(shè)備釋放超過允許范圍的電磁干擾。5、電磁兼容性（EMC）：指電子設(shè)備在規(guī)定的756、可靠性：

可靠性是反映檢測系統(tǒng)在規(guī)定的條件下，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)是否耐用的一種綜合性的質(zhì)量指標(biāo)。

浴盆曲線6、可靠性：

可靠性是反映檢測系統(tǒng)在規(guī)定的條件下76“老化”試驗(yàn)：

在檢測設(shè)備通電的情況下，將之放置于高溫環(huán)境低溫環(huán)境高溫環(huán)境……反復(fù)循環(huán)。老化之后的系統(tǒng)在現(xiàn)場使用時(shí)，故障率大為降低。老化試驗(yàn)臺(tái)“老化”試驗(yàn)：

在檢測設(shè)備通電的情況下，將之放置于77一、測量的概念

測量是借助專門的技術(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)資料的認(rèn)識(shí)過程。二、測量的分類1．靜態(tài)測量和動(dòng)態(tài)測量——根據(jù)被測量是否隨時(shí)間變化分2．直接測量和間接測量——根據(jù)測量手段的不同來分3．模擬式測量和數(shù)字式測量——按測量結(jié)果的顯示方式來分，要求精密測量時(shí)，大多采用數(shù)字式測量。4．接觸式測量和非接觸式測量——根據(jù)是否與被測對(duì)象相接觸來分5．在線測量和離線測量——根據(jù)被測參數(shù)是否在生產(chǎn)過程中測量來分

測量及測量誤差

一、測量的概念二、測量的分類測量及測量誤差78靜態(tài)測量

靜態(tài)測量79

對(duì)緩慢變化的對(duì)象進(jìn)行測量亦屬于靜態(tài)測量。

最高最低溫度計(jì)對(duì)緩慢變化的對(duì)象進(jìn)行測量亦屬于靜態(tài)測量。最高80

動(dòng)態(tài)測量

地震測量振動(dòng)波形動(dòng)態(tài)測量地震測量振動(dòng)波形81便攜式儀表

可以顯示波形的便攜式儀表便攜式儀表可以顯示波形的便攜式儀表82直接測量

電子卡尺直接測量電子卡尺83間接測量

對(duì)多個(gè)被測量進(jìn)行測量，經(jīng)過計(jì)算求得被測量（阿基米德測量皇冠的比重）。

間接測量對(duì)多個(gè)被測量進(jìn)行測量，經(jīng)過計(jì)算求得84接觸式測量

接觸式測量85非接觸式測量車載電子警察非接觸式測量車載電子警察86離線測量

產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)離線測量產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)87在線測量

在流水線上，邊加工，邊檢驗(yàn)，可提高產(chǎn)品的一致性和加工精度。在線測量在流水線上，邊加工，邊檢驗(yàn)，可提高產(chǎn)品的一88三、測量誤差測量誤差：測量值與被測參數(shù)真實(shí)值之間的差距。誤差的分類

按表示方法劃分

絕對(duì)誤差相對(duì)誤差標(biāo)稱相對(duì)誤差滿度相對(duì)誤差三、測量誤差測量誤差：測量值與被測參數(shù)真實(shí)值之間的差距。按表89按誤差出現(xiàn)的規(guī)律劃分

系統(tǒng)誤差隨機(jī)誤差粗大誤差按被測量隨時(shí)間變化的速度劃分

靜態(tài)誤差動(dòng)態(tài)誤差按誤差出現(xiàn)的規(guī)律劃分系統(tǒng)誤差隨機(jī)誤差粗大誤差按被測量90（一）測量誤差的表示方法

（1）絕對(duì)誤差：Δ=Ax－A0

某采購員分別在三家商店購買100kg大米、10kg香蕉、1kg牛肉干，發(fā)現(xiàn)均缺少約0.5kg，該采購員對(duì)哪個(gè)商店意見最大，是何原因？

舉例結(jié)論

絕對(duì)誤差的大小有時(shí)不足以反映測量值所偏離約定真值大小程度。（一）測量誤差的表示方法（1）絕對(duì)誤差：Δ=A91（2）相對(duì)誤差

①標(biāo)稱相對(duì)誤差

②滿度（或引用）相對(duì)誤差

精度等級(jí)S

（2）相對(duì)誤差①標(biāo)稱相對(duì)誤差②滿度（或引用）相對(duì)誤差精92儀表的準(zhǔn)確度等級(jí)和基本誤差

例：某指針式電壓表的精度為2.5級(jí)，用它來測量電壓時(shí)可能產(chǎn)生的滿度相對(duì)誤差為2.5%。

*模擬儀表采用引用誤差的形式表示其精度等級(jí)。將引用誤差的“±”和%去掉后的數(shù)值與國標(biāo)規(guī)定的精度等級(jí)相靠攏。

儀表的準(zhǔn)確度等級(jí)和基本誤差例：某指針式電壓表的93【例】某壓力表精度為2.5級(jí)，量程為0-1.5MPa，測量結(jié)果顯示為0.70MPa，試求：1）可能出現(xiàn)的最大滿度相對(duì)誤差；2）可能出現(xiàn)的最大絕對(duì)誤差？3）可能出現(xiàn)的最大示值相對(duì)誤差？解：1）最大滿度相對(duì)誤差可從精度得到

2）因?yàn)?）【例】某壓力表精度為2.5級(jí)，量程為0-1.5MPa，測量結(jié)94【例】今有0.5級(jí)的0℃～300℃和1.0級(jí)的0℃～100℃兩個(gè)溫度計(jì)，要測80℃的溫度，試問采用哪一個(gè)溫度計(jì)好？解：用0.5級(jí)儀表測量時(shí)，最大標(biāo)稱相對(duì)誤差為：

用1.0級(jí)儀表測量時(shí)，最大標(biāo)稱相對(duì)誤差為：

顯然本例中用1.0級(jí)儀表比用0.5級(jí)儀表更合適。

【例】今有0.5級(jí)的0℃～300℃和1.0級(jí)的0℃～195

用指針式萬用表的10V量程測量一只1.5V干電池的電壓，示值如圖所示，問：選擇該量程合理嗎？用指針式萬用表的10V量程測量一只1.5V干電池的電壓，示96

用2.5V量程測量同一只1.5V干電池的電壓，與上圖比較，問示值相對(duì)誤差哪一個(gè)大？用2.5V量程測量同一只1.5V干電池的電壓，與上圖比97（1）粗大誤差

明顯偏離真值的誤差稱為粗大誤差，也叫過失誤差。粗大誤差主要是由于測量人員的粗心大意及電子測量儀器受到突然而強(qiáng)大的干擾所引起的。如測錯(cuò)、讀錯(cuò)、記錯(cuò)、外界過電壓尖峰干擾等造成的誤差。就數(shù)值大小而言，粗大誤差明顯超過正常條件下的誤差。當(dāng)發(fā)現(xiàn)粗大誤差時(shí)，應(yīng)予以剔除。

（二）測量誤差產(chǎn)生的因素（1）粗大誤差明顯偏離真值的誤差稱為粗大誤差，也叫過98產(chǎn)生粗大誤差的一個(gè)例子

產(chǎn)生粗大誤差的一個(gè)例子99（2）系統(tǒng)誤差：夏天擺鐘變慢的原因是什么？系統(tǒng)誤差也稱裝置誤差，它反映了測量值偏離真值的程度。凡誤差的數(shù)值固定或按一定規(guī)律變化者，均屬于系統(tǒng)誤差。系統(tǒng)誤差是有規(guī)律性的，因此可以通過實(shí)驗(yàn)的方法或引入修正值的方法計(jì)算修正，也可以重新調(diào)整測量儀表的有關(guān)部件予以消除。（2）系統(tǒng)誤差：夏天擺鐘變慢的原因是什么？系統(tǒng)誤差也100（3）隨機(jī)誤差

在同一條件下，多次測量同一被測量，有時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)測量值時(shí)大時(shí)小，誤差的絕對(duì)值及正、負(fù)以不可預(yù)見的方式變化，該誤差稱為隨機(jī)誤差，也稱偶然誤差，它反映了測量值離散性的大小。隨機(jī)誤差是測量過程中許多獨(dú)立的、微小的、偶然的因素引起的綜合結(jié)果。存在隨機(jī)誤差的測量結(jié)果中，雖然單個(gè)測量值誤差的出現(xiàn)是隨機(jī)的，既不能用實(shí)驗(yàn)的方法消除，也不能修正，但是就誤差的整體而言，多數(shù)隨機(jī)誤差都服從正態(tài)分布規(guī)律。

（3）隨機(jī)誤差在同一條件下，多次測量同一被測101隨機(jī)誤差的正態(tài)分布規(guī)律長度相對(duì)測量值次數(shù)統(tǒng)計(jì)隨機(jī)誤差的正態(tài)分布規(guī)律長度相對(duì)測量值次數(shù)統(tǒng)計(jì)102（1）靜態(tài)誤差

當(dāng)被測量不隨時(shí)間變化時(shí)所產(chǎn)生的誤差，稱為靜態(tài)誤差。大多數(shù)誤差屬于靜態(tài)誤差。

如買糖果時(shí)，稱重是產(chǎn)生的誤差；測量身高產(chǎn)生的誤差。

（2）動(dòng)態(tài)誤差

當(dāng)被測量隨時(shí)間迅速變化時(shí)，系統(tǒng)的輸出量在時(shí)間上不能與被測量的變化精確吻合，這種誤差稱為動(dòng)態(tài)誤差。（三）靜態(tài)誤差和動(dòng)態(tài)誤差

（1）靜態(tài)誤差（三）靜態(tài)誤差和動(dòng)態(tài)誤差103動(dòng)態(tài)誤差

由心電圖儀放大器帶寬不夠引起的動(dòng)態(tài)誤差

動(dòng)態(tài)誤差由心電圖儀放大器帶寬不夠引起的動(dòng)態(tài)誤差104學(xué)習(xí)情境的檢查評(píng)價(jià)是否理解自動(dòng)檢測的組成和主要用途；是否掌握傳感器的結(jié)構(gòu)組成和主要特性；是否掌握測量及測量誤差的相關(guān)概念；能否例舉出日常生活中的自動(dòng)檢測及其基本功能。學(xué)習(xí)情境的檢查評(píng)價(jià)105傳感器檢測與應(yīng)用學(xué)習(xí)情境一：認(rèn)識(shí)傳感器傳感器檢測與應(yīng)用學(xué)習(xí)情境一：認(rèn)識(shí)傳感器106學(xué)習(xí)情境一：認(rèn)識(shí)傳感器

情境介紹：

現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，為了監(jiān)督、控制整個(gè)生產(chǎn)過程和對(duì)象，需要在檢測各種參數(shù)和物理量。所謂檢測就是人們借助于儀器、設(shè)備，利用各種物理效應(yīng)，采用一定的方法，將客觀世界的有關(guān)信息通過檢查與測量獲取定性或定量信息的認(rèn)識(shí)過程。這些儀器和設(shè)備的核心部件就是傳感器，傳感器是感知被測量（多為非電量），并把它轉(zhuǎn)化為電量的一種器件或裝置。在具體學(xué)習(xí)傳感器及其應(yīng)用之前，通過本學(xué)習(xí)情境首先了解什么檢測技術(shù)，什么是傳感器以及它們的廣泛用途，同時(shí)了解測量的基礎(chǔ)知識(shí)，使得整個(gè)課程學(xué)習(xí)先有一個(gè)感性認(rèn)知。學(xué)習(xí)情境一：認(rèn)識(shí)傳感器

情境介紹：107學(xué)習(xí)情境一：認(rèn)識(shí)傳感器

學(xué)習(xí)要點(diǎn)：

檢測及傳感器的含義及工業(yè)檢測涉及的內(nèi)容；自動(dòng)檢測系統(tǒng)的組成;幾種測量方法的分類；絕對(duì)誤差、相對(duì)誤差及精度的計(jì)算；隨機(jī)誤差的概念及處理方法；傳感器的分類、組成及特性。學(xué)習(xí)情境一：認(rèn)識(shí)傳感器

學(xué)習(xí)要點(diǎn)：108自動(dòng)檢測技術(shù)傳感器及其特性測量及測量誤差學(xué)習(xí)情境一：認(rèn)識(shí)傳感器

自動(dòng)檢測技術(shù)學(xué)習(xí)情境一：認(rèn)識(shí)傳感器

109

檢測: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。一、檢測與自動(dòng)檢測技術(shù)方法：比較法裝置：船、石頭、小秤自動(dòng)檢測技術(shù)

結(jié)果：定量檢測:利用各種物理、化學(xué)效應(yīng)，選擇合適的方法與裝置，將110自動(dòng)檢測技術(shù)：以信息的獲取、轉(zhuǎn)換、顯示和處理為主要內(nèi)容，自動(dòng)完成整個(gè)檢測過程的技術(shù)。

自動(dòng)檢測技術(shù)：以信息的獲取、轉(zhuǎn)換、顯示和處理為主要內(nèi)容，自111二、自動(dòng)檢測技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位用這句話來說明自動(dòng)檢測技術(shù)在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中的重要性是很恰當(dāng)?shù)?，所謂“事”，就是指發(fā)展現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的偉大事業(yè)，而“器”則是指利用自動(dòng)檢測技術(shù)而制造的儀器、儀表、工具等。所以說自動(dòng)檢測技術(shù)是科學(xué)實(shí)踐和生產(chǎn)實(shí)踐的必要手段，它的水平高低也是科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。

古語有：“工欲善其事，必先利其器?！倍?、自動(dòng)檢測技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位用這句話來說明自112檢測技術(shù)在衛(wèi)星中的應(yīng)用人造衛(wèi)星檢測技術(shù)在衛(wèi)星中的應(yīng)用人造衛(wèi)星113檢測技術(shù)在海嘯預(yù)報(bào)中的應(yīng)用海浪振動(dòng)檢測系統(tǒng)浮標(biāo)深海地溝檢測技術(shù)在海嘯預(yù)報(bào)中的應(yīng)用海浪振動(dòng)檢測系統(tǒng)浮標(biāo)深海地溝114檢測技術(shù)在飛行器中的應(yīng)用檢測技術(shù)在飛行器中的應(yīng)用115檢測技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用超聲波檢測檢測技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用超聲波檢測116檢測技術(shù)在汽車中的應(yīng)用檢測技術(shù)在汽車中的應(yīng)用117檢測技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用溫濕度傳感器溫度傳感器透光率傳感器指紋傳感器檢測技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用溫濕度傳感器溫度傳感器透光率傳感器118檢測技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用檢測技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用119檢測技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用檢測技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用120檢測技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用GPS定位導(dǎo)航檢測技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用GPS定位導(dǎo)航121檢測技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用檢測技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用122檢測技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用光幕－自動(dòng)收費(fèi)檢測技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用光幕－自動(dòng)收費(fèi)123檢測技術(shù)在軍事上的應(yīng)用檢測技術(shù)在軍事上的應(yīng)用124檢測技術(shù)在軍事上的應(yīng)用檢測技術(shù)在軍事上的應(yīng)用125檢測技術(shù)在航天領(lǐng)域的應(yīng)用火箭測控---檢測火箭狀況、姿態(tài)、軌跡

飛行器測控---檢測飛行器姿態(tài)、發(fā)電機(jī)工況，控制與操縱

檢測技術(shù)在航天領(lǐng)域的應(yīng)用火箭測控---檢測火箭狀況、姿態(tài)126檢測技術(shù)在機(jī)械加工中的作用

機(jī)床導(dǎo)軌位置檢測檢測技術(shù)在機(jī)械加工中的作用機(jī)床導(dǎo)軌位置檢測127三、工業(yè)檢測技術(shù)涉及的內(nèi)容熱工量：溫度、壓力（壓強(qiáng)）、流量、流速、液位機(jī)械量：直線位移、角位移、速度、加速度、轉(zhuǎn)速、振動(dòng)幾何量：長度、厚度、角度、直徑、間距、形狀、粗糙度物體的性質(zhì)和成分量：空氣的濕度、氣體的化學(xué)成分、濃度、液體的粘度、透明度、物體的顏色狀態(tài)量：工作機(jī)械的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、生產(chǎn)設(shè)備的異常狀態(tài)（超溫、過載、磨損、堵塞、斷裂等）

三、工業(yè)檢測技術(shù)涉及的內(nèi)容熱工量：溫度、壓力（壓強(qiáng)）、流量、128四、自動(dòng)檢測系統(tǒng)的組成四、自動(dòng)檢測系統(tǒng)的組成129自動(dòng)檢測技術(shù)系統(tǒng)原理框圖

不帶微處理器時(shí)自動(dòng)檢測技術(shù)系統(tǒng)原理框圖不帶微處理器時(shí)130

1、傳感器：指一個(gè)能將被測的非電量變換成電量的器件。2、信號(hào)處理裝置：把傳感器輸出的電量變成具有一定驅(qū)動(dòng)和傳輸能力的電壓、電流或頻率信號(hào)等，以推動(dòng)后級(jí)的顯示器、數(shù)據(jù)處理裝置及執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

？是否傳感器1、傳感器：指一個(gè)能將被測的非電量變換成電131

能將溫度轉(zhuǎn)換為電壓的傳感器—熱電偶

能將溫度轉(zhuǎn)換為電壓的傳感器—熱電偶

1323、顯示記錄裝置：對(duì)被測信號(hào)進(jìn)行顯示與記錄。

包括模擬顯示、數(shù)字顯示、圖形顯示儀表及有紙、無紙記錄儀。特點(diǎn)：直觀（1）模擬顯示3、顯示記錄裝置：對(duì)被測信號(hào)進(jìn)行顯示與記錄。

包括模擬133光柱模擬顯示特點(diǎn)：一目了然光柱模擬顯示特點(diǎn)：一目了然134（2）數(shù)字顯示

LED（發(fā)光二極管）、LCD（液晶屏）數(shù)字式儀表特點(diǎn)：準(zhǔn)確，但最后一位經(jīng)常跳動(dòng)不止。熱敏電阻（2）數(shù)字顯示

LED（發(fā)光二極管）、LCD（液晶屏）數(shù)135

LED亮度高、耐振動(dòng)LED、LCD的特點(diǎn)：LED亮度高、耐振動(dòng)LED、LCD的特點(diǎn)：136LCD耗電省、集成度高，但不利于夜間觀察帶背光板的LCD可以在夜間觀看LCD耗電省、集成度高，但不利于夜間觀察帶背光板的LCD可以137

(3)圖像顯示：用CRT或點(diǎn)陣LCD來顯示讀數(shù)或被測參

數(shù)變化曲線、圖表或彩色圖等形式來反映整個(gè)生產(chǎn)線上

的多組數(shù)據(jù)。

特點(diǎn):能顯示復(fù)雜的圖形和曲線，但價(jià)格昂貴。(3)圖像顯示：用CRT或點(diǎn)陣LCD來顯示讀數(shù)或被測參

138

圖像顯示圖像顯示139(4)記錄儀：主要用來記錄被檢測對(duì)象的動(dòng)態(tài)變化過程有紙記錄儀(4)記錄儀：主要用來記錄被檢測對(duì)象的動(dòng)態(tài)變化過程有紙記錄儀140無紙記錄儀

主要用來記錄和存儲(chǔ)被檢測對(duì)象的動(dòng)態(tài)變化過程。無紙記錄儀主要用來記錄和存儲(chǔ)被檢測對(duì)象的動(dòng)態(tài)變化1414、數(shù)據(jù)處理裝置：對(duì)測試所得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、運(yùn)算、邏輯判斷、線性變換，對(duì)動(dòng)態(tài)測試結(jié)果作頻譜分析（幅值譜分析、功率譜分析）等，完成這些工作必須采用計(jì)算機(jī)技術(shù)。

4、數(shù)據(jù)處理裝置：對(duì)測試所得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、運(yùn)算、邏輯判1425、執(zhí)行機(jī)構(gòu)：執(zhí)行機(jī)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(dòng)機(jī)等，它們?cè)陔娐分惺瞧鹜〝?、控制、調(diào)節(jié)、保護(hù)等作用的電器設(shè)備。

繼電器插座繼電器5、執(zhí)行機(jī)構(gòu)：執(zhí)行機(jī)構(gòu)：通常是指各種繼電器、電磁鐵、電磁閥門143各種繼電器各種繼電器144

電磁鐵—能產(chǎn)生機(jī)械力

電磁鐵—能產(chǎn)生機(jī)械力145電磁調(diào)節(jié)閥——用于控制流量的大小

加上控制信號(hào)，電磁調(diào)節(jié)閥在電動(dòng)機(jī)的控制下，可以逐漸開合電磁調(diào)節(jié)閥——用于控制流量的大小加上控制信號(hào)，電磁146伺服電動(dòng)機(jī)

可以正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、快轉(zhuǎn)、慢轉(zhuǎn)伺服型雷達(dá)天線伺服電動(dòng)機(jī)

可以正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、快轉(zhuǎn)、慢轉(zhuǎn)伺服型雷達(dá)天線147報(bào)警器報(bào)警燈及喇叭報(bào)警器報(bào)警燈及喇叭148[舉例]工件磨削測控過程

傳感器快速檢測工件的直徑參數(shù)D。計(jì)算機(jī)快速地對(duì)直徑參數(shù)作運(yùn)算、比較、判斷等一系列工作，然后將有關(guān)參數(shù)送到顯示器顯示出來，另一方面，對(duì)研磨盤驅(qū)動(dòng)伺服電動(dòng)機(jī)發(fā)出控制信號(hào)，控制研磨盤的水平徑向位移x，直到工件被磨削到規(guī)定的直徑為止。

[舉例]工件磨削測控過程傳感器快速檢測工件的直徑參數(shù)D。計(jì)149工件磨削測控過程演示

工件磨削測控過程演示150數(shù)字電壓、歐姆表五、檢測技術(shù)的發(fā)展趨勢

1、不斷提高檢測系統(tǒng)的測量精度、量程范圍、延長使用壽命、提高可靠性將量程切換到2V時(shí)，最小顯示值為1μV提高測量精度數(shù)字電壓、歐姆表五、檢測技術(shù)的發(fā)展趨勢1、不斷提高檢測系統(tǒng)151提高可靠性承受劇烈振動(dòng)提高可靠性承受劇烈振動(dòng)1522、應(yīng)用新技術(shù)和新的物理效應(yīng)，擴(kuò)大檢測領(lǐng)域月球車火星車2、應(yīng)用新技術(shù)和新的物理效應(yīng)，擴(kuò)大檢測領(lǐng)域月球車火星車1532、應(yīng)用新技術(shù)和新的物理效應(yīng)，擴(kuò)大檢測領(lǐng)域（續(xù)）

安全檢查2、應(yīng)用新技術(shù)和新的物理效應(yīng)，擴(kuò)大檢測領(lǐng)域（續(xù)）安全檢查1543、發(fā)展集成化、功能化的傳感器

可拍照的手機(jī)3、發(fā)展集成化、功能化的傳感器可拍照的手機(jī)1554.采用計(jì)算機(jī)技術(shù)，使檢測技術(shù)智能化

面部識(shí)別技術(shù)4.采用計(jì)算機(jī)技術(shù)，使檢測技術(shù)智能化面部識(shí)別技術(shù)1564.采用計(jì)算機(jī)技術(shù)，使檢測技術(shù)智能化(續(xù))動(dòng)作捕捉4.采用計(jì)算機(jī)技術(shù)，使檢測技術(shù)智能化(續(xù))動(dòng)作捕捉1574.采用計(jì)算機(jī)技術(shù)，使檢測技術(shù)智能化（續(xù)）

單片機(jī)芯片4.采用計(jì)算機(jī)技術(shù)，使檢測技術(shù)智能化（續(xù)）單片機(jī)芯片1585、發(fā)展網(wǎng)絡(luò)化傳感器及檢測系統(tǒng)5、發(fā)展網(wǎng)絡(luò)化傳感器及檢測系統(tǒng)159一、傳感器的概念和作用

1．概念：

傳感器是一種能感受規(guī)定的被測量，并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置。常用傳感器的輸出信號(hào)多為易處理的電量，如電壓、電流、頻率等。2．作用：

可準(zhǔn)確、及時(shí)地獲取并發(fā)送信息；與通信、計(jì)算機(jī)構(gòu)成信息技術(shù)的三大支柱。傳感器及其特性

一、傳感器的概念和作用傳感器及其特性160二、傳感器的組成

1、敏感元件：直接感受被測物理量，并轉(zhuǎn)換成與之成一定關(guān)系的、更易轉(zhuǎn)換的非電量輸出。2、傳感元件：將敏感元件輸出的信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出。3、轉(zhuǎn)換電路：將傳感元件輸出的電參量轉(zhuǎn)換成便于顯示、記錄和處理的電壓、電流或頻率量。有些傳感器的敏感元件與傳感元件兩者合為一體。二、傳感器的組成1、敏感元件：直接感受被161

舉例：測量壓力的電位器式壓力傳感器

1-彈簧管2-電位器3-電刷4-傳動(dòng)機(jī)構(gòu)舉例：測量壓力的電位器式壓力傳感器1-彈簧管2162彈性敏感元件（彈簧管）

敏感元件在傳感器中直接感受被測量，并轉(zhuǎn)換成與被測量有確定關(guān)系、更易于轉(zhuǎn)換的非電量。彈性敏感元件（彈簧管）敏感元件在傳感器中直接感163彈性敏感元件（彈簧管）

在下圖中，彈簧管將壓力轉(zhuǎn)換為角位移α彈性敏感元件（彈簧管）在下圖中，彈簧管將壓力轉(zhuǎn)換為角位164彈簧管實(shí)物放大圖

當(dāng)被測壓力p增大時(shí)，彈簧管撐直，通過齒條帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)電位器的電刷產(chǎn)生角位移。

彈簧管實(shí)物放大圖當(dāng)被測壓力p增大時(shí)，彈簧管撐直，通過165其他各種彈性敏感元件

在上圖中的各種彈性元件也能將壓力轉(zhuǎn)換為角位移或直線位移。其他各種彈性敏感元件在上圖中的各種彈性元件也能將166壓力傳感器的外形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)壓力傳感器的外形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)167被測量通過敏感元件轉(zhuǎn)換后，再經(jīng)傳感元件轉(zhuǎn)換成電參量。

在左圖中，電位器為傳感元件，它將角位移轉(zhuǎn)換為電參量-----電阻的變化（ΔR）被測量通過敏感元件轉(zhuǎn)換后，再經(jīng)傳感元件轉(zhuǎn)換成電參168360度圓盤形電位器

左圖所示的360度圓盤形電位器的中間焊片為滑動(dòng)片，右邊焊片接地，左邊焊片接電源。

接地360度圓盤形電位器左圖所示的360度圓盤169

測量轉(zhuǎn)換電路的作用是將傳感元件輸出的電參量轉(zhuǎn)換成易于處理的電壓、電流或頻率量。

在左圖中，當(dāng)電位器的兩端加上電源后，電位器就組成分壓比電路，它的輸出量是與壓力成一定關(guān)系的電壓Uo。

測量轉(zhuǎn)換電路的作用是將傳感元件輸出的電參量170分壓比電路的計(jì)算公式如下：

直滑電位器式傳感器的輸出電壓Uo與滑動(dòng)觸點(diǎn)C的位移量x成正比：

對(duì)圓盤式電位器來說，Uo與滑動(dòng)臂的旋轉(zhuǎn)角度成正比：

分壓比電路的計(jì)算公式如下：直滑電位器式傳感器的171三、傳感器分類

傳感器的種類名目繁多，分類不盡相同。常用的分類方法有：

1、按被測量分類：分為位移、力、力矩、轉(zhuǎn)速、振動(dòng)、加速度、溫度、壓力、流量、流速等傳感器。2、按測量原理分類：分為電阻、電容、電感、光柵、熱電耦、超聲波、激光、紅外、光導(dǎo)纖維等傳感器。

三、傳感器分類傳感器的種類名目繁多，分類不172四、傳感器基本特性

傳感器的特性一般指輸入、輸出特性，且有靜態(tài)、動(dòng)態(tài)之分。

靜態(tài)特性包括：靈敏度、分辨力、線性度、穩(wěn)定度、電磁兼容性、可靠性等。

四、傳感器基本特性傳感器的特性一般指輸入、輸1731、靈敏度：靈敏度是指傳感器在穩(wěn)態(tài)下輸出變化值與輸入變化值之比，用K來表示：

（1－6）1、靈敏度：靈敏度是指傳感器在穩(wěn)態(tài)下輸出變化值與174作圖法求靈敏度過程xyx1ΔxΔy0切點(diǎn)傳感器特性曲線xmax作圖法求靈敏度過程xyx1ΔxΔy0切點(diǎn)傳感器特性曲線xma1752、分辨力：

指感器能檢出被測信號(hào)的最小變化量。當(dāng)被測量的變化小于分辨力時(shí)，傳感器對(duì)輸入量的變化無任何反應(yīng)。對(duì)數(shù)字儀表而言，如果沒有其他附加說明，可以認(rèn)為該表的最后一位所表示的數(shù)值就是它的分辨力。一般地說，分辨力的數(shù)值小于儀表的最大絕對(duì)誤差。

將分率力除以儀表的滿度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，無量綱。

2、分辨力：

指感器能檢出被測信號(hào)的最小變化量。當(dāng)1763、線性度：

線性度又稱非線性誤差，是指傳感器實(shí)際特性曲線與擬合直線（有時(shí)也稱理論直線）之間的最大偏差與傳感器量程范圍內(nèi)的輸出之百分比。將傳感器輸出起始點(diǎn)與滿量程點(diǎn)連接起來的直線作為擬合直線，這條直線稱為端基理論直線，按上述方法得出的線性度稱為端基線性度，非線性誤差越小越好。線性度的計(jì)算公式如下：（1－7）3、線性度：線性度又稱非線性誤差，是指傳感器實(shí)際特性177作圖法求線性度演示

（1—擬合曲線2—實(shí)際特性曲線）作圖法求線性度演示（1—擬合曲線2—實(shí)際特1784、穩(wěn)定性：

包含穩(wěn)定度和環(huán)境影響量兩個(gè)方面。

穩(wěn)定度是指傳感器使用條件不變時(shí)，在一定時(shí)間內(nèi)保持示值不變的能力。穩(wěn)定度一般以儀表的示值變化量和時(shí)間的長短之比來表示。

例：某儀表輸出電壓值在8h內(nèi)的最大變化量為1.2mV，則表示為1.2mV/(8h)。實(shí)際應(yīng)用時(shí)穩(wěn)定度調(diào)整方法：在測量前，將輸入端短路通過重新調(diào)零來克服。

環(huán)境變化量僅指由外界環(huán)境變化引起的示值變化量。4、穩(wěn)定性：包含穩(wěn)定度和環(huán)境影響量兩個(gè)方面。1795、電磁兼容性（EMC）：

指電子設(shè)備在規(guī)定的電磁干擾環(huán)境中能按照原設(shè)計(jì)要求正常工作的能力，且不向處于同一環(huán)境中的其他設(shè)備釋放超過允許范圍的電磁干擾。5、電磁兼容性（EMC）：指電子設(shè)備在規(guī)定的1806、可靠性：

可靠性是反映檢測系統(tǒng)在規(guī)定的條件下，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)是否耐用的一種綜合性的質(zhì)量指標(biāo)。

浴盆曲線6、可靠性：

可靠性是反映檢測系統(tǒng)在規(guī)定的條件下181“老化”試驗(yàn)：

在檢測設(shè)備通電的情況下，將之放置于高溫環(huán)境低溫環(huán)境高溫環(huán)境……反復(fù)循環(huán)。老化之后的系統(tǒng)在現(xiàn)場使用時(shí)，故障率大為降低。老化試驗(yàn)臺(tái)“老化”試驗(yàn)：

在檢測設(shè)備通電的情況下，將之放置于182一、測量的概念

測量是借助專門的技術(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)資料的認(rèn)識(shí)過程。二、測量的分類1．靜態(tài)測量和動(dòng)態(tài)測量——根據(jù)被測量是否隨時(shí)間變化分2．直接測量和間接測量——根據(jù)測量手段的不同來分3．模擬式測量和數(shù)字式測量——按測量結(jié)果的顯示方式來分，要求精密測量時(shí)，大多采用數(shù)字式測量。4．接觸式測量和非接觸式測量——根據(jù)是否與被測對(duì)象相接觸來分5．在線測量和離線測量——根據(jù)被測參數(shù)是否在生產(chǎn)過程中測量來分

測量及測量誤差

一、測量的概念二、測量的分類測量及測量誤差183靜態(tài)測量

靜態(tài)測量184

對(duì)緩慢變化的對(duì)象進(jìn)行測量亦屬于靜態(tài)測量。

最高最低溫度計(jì)對(duì)緩慢變化的對(duì)象進(jìn)行測量亦屬于靜態(tài)測量。最高185

動(dòng)態(tài)測量

地震測量振動(dòng)波形動(dòng)態(tài)測量地震測量振動(dòng)波形186便攜式儀表

可以顯示波形的便攜式儀表便攜式儀表可以顯示波形的便攜式儀表187直接測量

電子卡尺直接測量電子卡尺188間接測量

對(duì)多個(gè)被測量進(jìn)行測量，經(jīng)過計(jì)算求得被測量（阿基米德測量皇冠的比重）。

間接測量對(duì)多個(gè)被測量進(jìn)行測量，經(jīng)過計(jì)算求得189接觸式測量

接觸式測量190非接觸式測量車載電子警察非接觸式測量車載電子警察191離線測量

產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)離線測量產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)192在線測量

在流水線上，邊加工，邊檢驗(yàn)，可提高產(chǎn)品的一致性和加工精度。在線測量在流水線上，邊加工，邊檢驗(yàn)，可提高產(chǎn)品的一193三、測量誤差測量誤差：測量值與被測參數(shù)真實(shí)值之間的差距。誤差的分類

按表示方法劃分

絕對(duì)誤差相對(duì)誤差標(biāo)稱相對(duì)誤差滿度相對(duì)誤差三、測量誤差測量誤差：測量值與被測參數(shù)真實(shí)值之間的差距。按表194按誤差出現(xiàn)的規(guī)律劃分

系統(tǒng)誤差隨機(jī)誤差粗大誤差按被測量隨時(shí)間變化的速度劃分

靜態(tài)誤差動(dòng)態(tài)誤差按誤差出現(xiàn)的規(guī)律劃分系統(tǒng)誤差隨機(jī)誤差粗大誤差按被測量195（一）測量誤差的表示方法

（1）絕對(duì)誤差：Δ=Ax－A0