傳感器技術(shù)項(xiàng)目1傳感器基礎(chǔ)知識項(xiàng)目2濕度氣體濃度傳感器的應(yīng)用項(xiàng)目3力壓力傳感器的應(yīng)用項(xiàng)目4溫度傳感器的應(yīng)用項(xiàng)目5物位液體傳感器的應(yīng)用項(xiàng)目6位移傳感器的應(yīng)用項(xiàng)目7光電傳感器的應(yīng)用全套可編輯PPT課件

本課件是可編輯的正常PPT課件項(xiàng)目一傳感器基礎(chǔ)知識本課件是可編輯的正常PPT課件目錄COMPANYPROFILE單元三

測量與誤差處理單元二

認(rèn)識傳感器單元一

初識傳感器123任務(wù)一

單元相關(guān)知識任務(wù)二

了解身邊的傳感器任務(wù)一

單元相關(guān)知識

任務(wù)二

傳感器的特性參數(shù)識讀任務(wù)一

單元相關(guān)知識

任務(wù)二

電壓和電阻的測量本課件是可編輯的正常PPT課件項(xiàng)目簡介本項(xiàng)目主要講述傳感器的概念、組成及特性,測量及誤差的基本知識。通過本項(xiàng)目的學(xué)習(xí),學(xué)生應(yīng)明白傳感器在現(xiàn)代測控系統(tǒng)中的地位、作用,知道傳感器的定義,了解其發(fā)展趨勢,掌握與測量有關(guān)的名詞、測量的分類、誤差的表示形式及根據(jù)測量精度要求來選擇儀表。由于傳感器是現(xiàn)代測控系統(tǒng)的感知元件,一般情況下,要通過接口電路實(shí)現(xiàn)傳感器與控制電路的連接,因此接口電路也非常重要。作為一名高職學(xué)生,我們尤其應(yīng)理解并熟練掌握接口電路的形式、原理及作用,并且在工作中能根據(jù)故障現(xiàn)象判斷故障的位置。本課件是可編輯的正常PPT課件項(xiàng)目簡介在開始本項(xiàng)目的學(xué)習(xí)前,同學(xué)們應(yīng)復(fù)習(xí)一下電路基本理論、電子技術(shù)相關(guān)的知識,通過學(xué)習(xí)能制作一些簡單的接口電路,以鍛煉自己的動手和解決問題的能力。本課件是可編輯的正常PPT課件1.了解傳感器的地位與作用;2.掌握傳感器的概念、組成及特性;3.理解測量及誤差的基本概念;4.掌握誤差的計(jì)算方法,并能根據(jù)誤差的分析結(jié)果合理選擇測量儀器。知識點(diǎn)1.能進(jìn)行誤差的計(jì)算及分析;2.能根據(jù)誤差選擇精度合適的測量儀器、儀表。技能點(diǎn)項(xiàng)目目標(biāo)本課件是可編輯的正常PPT課件1單元一

初識傳感器本課件是可編輯的正常PPT課件單元一初識傳感器01單元簡介目前,全球制造業(yè)的競爭日趨激烈,為了提高企業(yè)生產(chǎn)效率、提升產(chǎn)品質(zhì)量、縮短生產(chǎn)周期、降低人工成本,制造企業(yè)紛紛向智能化、信息化方向轉(zhuǎn)型,自動化生產(chǎn)、大數(shù)據(jù)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)不斷創(chuàng)新發(fā)展。同時,在人們的生活場景中,智慧家電、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的身影也越來越頻繁地出現(xiàn)。本課件是可編輯的正常PPT課件單元簡介所有這些都離不開對信息獲取的依賴,因此作為信息獲取環(huán)節(jié)的傳感器技術(shù)也日益為人們所熟悉。通過本單元的學(xué)習(xí),學(xué)生將會對傳感器的概念、傳感器在各個領(lǐng)域的應(yīng)用、傳感器在現(xiàn)代社會的地位有初步的了解,對傳感器技術(shù)這個領(lǐng)域有一個全景式的瀏覽,提高對后續(xù)內(nèi)容的學(xué)習(xí)興趣。單元一初識傳感器01本課件是可編輯的正常PPT課件單元目標(biāo)(1)知道什么是傳感器;(2)了解傳感器的作用;(3)了解傳感器的地位。知識點(diǎn)(1)掌握利用網(wǎng)絡(luò)查找資料的能力;(2)學(xué)會利用已學(xué)知識對事物進(jìn)行分析。技能點(diǎn)單元一初識傳感器01本課件是可編輯的正常PPT課件(1)培養(yǎng)學(xué)生合作解決問題的能力;(2)培養(yǎng)學(xué)生通過不同的渠道獲取新知識的能力。素質(zhì)點(diǎn)單元一初識傳感器01本課件是可編輯的正常PPT課件單元能力(1)根據(jù)任務(wù)要求從各個渠道(產(chǎn)品說明書或網(wǎng)絡(luò))獲取指定產(chǎn)品中傳感器應(yīng)用的相關(guān)資料;(2)分析傳感器在產(chǎn)品中的作用。個人能力(1)了解什么是傳感器;(2)掌握傳感器的作用。專業(yè)能力單元一初識傳感器01本課件是可編輯的正常PPT課件(1)與同伴討論不同產(chǎn)品中傳感器的應(yīng)用情況,并完善任務(wù)書;(2)制訂工作計(jì)劃,進(jìn)行講解。社會能力單元一初識傳感器01本課件是可編輯的正常PPT課件任務(wù)一

單元相關(guān)知識在21世紀(jì),隨著信息化社會進(jìn)入新的發(fā)展階段,傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)向著智能化、信息化的方向發(fā)展,物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)迅猛發(fā)展,作為信息獲取第一環(huán)節(jié)的工具,傳感器已無處不在,僅一個小小的智能手機(jī)中就存在重力傳感器、光線傳感器、加速度傳感器、磁力傳感器、氣壓傳感器等多種傳感器。微課堂初識傳感器單元一初識傳感器01本課件是可編輯的正常PPT課件一、傳感器的簡單定義傳感器被稱為連接現(xiàn)實(shí)世界與數(shù)字世界的橋梁,在現(xiàn)階段的工程應(yīng)用中,可以將傳感器簡單定義為“將檢測的非電量轉(zhuǎn)換為電量的器件”。傳感器技術(shù)是自動控制技術(shù)的核心。單元一初識傳感器01本課件是可編輯的正常PPT課件二、傳感器的應(yīng)用傳感器是一種檢測裝置,能感受到被測量的信息,并能將其按一定規(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。傳感器在很多工業(yè)領(lǐng)域、行業(yè)都有著重要的應(yīng)用,而且現(xiàn)在有很多行業(yè)、企業(yè)正在開發(fā)利用傳感器來實(shí)現(xiàn)自動化,其應(yīng)用領(lǐng)域主要有以下10類。單元一初識傳感器01本課件是可編輯的正常PPT課件(1)汽車電子:汽車動力、汽車安全、智能網(wǎng)聯(lián)等。(2)工業(yè)制造:工業(yè)自動化、機(jī)器人技術(shù)、檢測儀器等。(3)網(wǎng)絡(luò)通信:物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等。(4)消費(fèi)電子:智能穿戴、智能家居、家用電器等。(5)醫(yī)療電子:醫(yī)療診斷、醫(yī)療大健康、健康護(hù)理等。(6)環(huán)境監(jiān)測:環(huán)境監(jiān)測和預(yù)報、天氣測試、水文測試、能源環(huán)保、地震測試等。單元一初識傳感器01本課件是可編輯的正常PPT課件(7)交通管理:交通運(yùn)輸、城市交通、智慧物流等。(8)消防安全:大型車間、倉庫管理,機(jī)場、車站、碼頭、大型工業(yè)園區(qū)的安全監(jiān)測等。(9)農(nóng)畜牧業(yè):農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、畜牧養(yǎng)殖等。(10)其他領(lǐng)域:復(fù)雜機(jī)械監(jiān)控、實(shí)驗(yàn)室監(jiān)測等。單元一初識傳感器01本課件是可編輯的正常PPT課件傳感器目前最重要的應(yīng)用行業(yè)主要是汽車電子、工業(yè)制造、網(wǎng)絡(luò)通信、消費(fèi)電子和醫(yī)療電子等,如圖1-1所示。但是隨著傳感器的發(fā)展,越來越多的行業(yè)也在積極開發(fā)利用傳感器,比如一些消費(fèi)電子行業(yè),在鞋子上安裝跑步傳感器,在護(hù)腕上安裝脈搏傳感器等。很多新型的傳感器被廣泛地開發(fā)利用。下面我們以汽車電子、工業(yè)制造兩個行業(yè)為例來了解一下傳感器的應(yīng)用。單元一初識傳感器01本課件是可編輯的正常PPT課件1.傳感器在汽車電子中的應(yīng)用汽車傳感器是汽車檢測系統(tǒng)的前置器件,可以將汽車動力、底盤、安全等諸方面的信息轉(zhuǎn)換為能夠進(jìn)行測量的信號。根據(jù)汽車傳感器的發(fā)展、作用等的不同,可以將汽車傳感器分為傳統(tǒng)汽車傳感器和智能汽車傳感器兩大類。在汽車發(fā)展的中期(20世紀(jì)60年代),汽車上只有空氣流量傳感器、進(jìn)氣壓力傳感器、油量傳感器和水/油溫傳感器等少數(shù)幾種傳感器,通常將傳感器與儀表或指示燈連接,顯示汽車的一些基本信息。進(jìn)入20世紀(jì)70年代后,為了提高燃油的利用率、治理尾氣污染問題，人們增加了一些傳感器來輔助控制汽車的動力系統(tǒng),如在電子點(diǎn)火和燃油噴射等裝置中添加了爆震傳感器、氧濃度傳感器、凸輪軸/曲軸位置傳感器等來維持一定的空燃比,以控制燃料的經(jīng)濟(jì)及尾氣排放;20世紀(jì)后期,借助速度傳感器、碰撞傳感器等的防抱死系統(tǒng)和安全氣囊裝置提高了汽車的安全性能。01單元一初識傳感器本課件是可編輯的正常PPT課件進(jìn)入21世紀(jì)之后,汽車傳感器應(yīng)用得更加多樣,集合計(jì)算機(jī)技術(shù),對信號具備一定的測量、處理和自診斷等能力的智能汽車傳感器開始在自動駕駛、車載網(wǎng)絡(luò)等方面得到廣泛應(yīng)用。汽車傳感器的分類和應(yīng)用分別如圖1-2和圖1-3所示。單元一初識傳感器01本課件是可編輯的正常PPT課件近20年來,汽車電子產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于汽車的各個獨(dú)立的電子控制系統(tǒng)中,并向著可完成汽車各種功能的“汽車—人—公路—環(huán)境”綜合電子控制系統(tǒng)發(fā)展。在汽車電子產(chǎn)品中,傳感器已成為關(guān)鍵的基礎(chǔ)配套產(chǎn)品。傳感器的研發(fā)和生產(chǎn)單位采用新材料和新的加工技術(shù)開發(fā)和生產(chǎn)新一代的傳感器及系統(tǒng),以滿足汽車工業(yè)的需求。汽車工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)之一,現(xiàn)代汽車正由一個單純交通工具朝著能滿足人類安全、舒適、方便需求及無污染的方向發(fā)展。當(dāng)前,汽車電子技術(shù)已成為汽車工業(yè)發(fā)展的核心技術(shù),據(jù)預(yù)測,未來汽車電子產(chǎn)品的費(fèi)用將占整車費(fèi)用的30%,并認(rèn)為汽車上70%的革新將來源于汽車電子。單元一初識傳感器01本課件是可編輯的正常PPT課件一輛中端汽車在動力總成中,一般會使用超過90個傳統(tǒng)汽車傳感器。例如,對于電噴發(fā)動機(jī)來說,主要的傳感器包括空氣流量傳感器、進(jìn)氣壓力傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、曲軸位置傳感器(或凸輪軸位置傳感器)、爆震傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器、水溫傳感器、氧濃度傳感器等,通常超過40個。單元一初識傳感器01本課件是可編輯的正常PPT課件空氣流量傳感器是將吸入的空氣轉(zhuǎn)換成電信號送至電子控制單元(electroniccontrolunit,ECU),作為決定噴油的基本信號之一。根據(jù)測量原理不同,空氣流量傳感器可以分為旋轉(zhuǎn)翼片式空氣流量傳感器、卡門渦流式空氣流量傳感器、熱線式空氣流量傳感器和熱膜式空氣流量傳感器。前兩者為體積流量型,后兩者為質(zhì)量流量型。目前主要采用熱線式空氣流量傳感器和熱膜式空氣流量傳感器兩種。進(jìn)氣壓力傳感器可以根據(jù)發(fā)動機(jī)的負(fù)荷狀態(tài)測出進(jìn)氣歧管內(nèi)的絕對壓力,并轉(zhuǎn)換成電信號和轉(zhuǎn)速信號一起送入計(jì)算機(jī),作為決定噴油器基本噴油量的依據(jù)。目前廣泛采用的是半導(dǎo)體壓敏電阻式進(jìn)氣壓力傳感器。單元一初識傳感器01本課件是可編輯的正常PPT課件節(jié)氣門位置傳感器安裝在節(jié)氣門上,用來檢測節(jié)氣門的開度。它通過杠桿機(jī)構(gòu)與節(jié)氣門聯(lián)動,進(jìn)而反映發(fā)動機(jī)的不同工況,如怠速工況或負(fù)荷工況。此傳感器可把發(fā)動機(jī)的不同工況檢測后輸入ECU,從而控制燃油的噴油量及其他輔助控制。常見的節(jié)氣門位置傳感器有三種類型:開關(guān)觸點(diǎn)式節(jié)氣門位置傳感器、電位計(jì)式節(jié)氣門位置傳感器和綜合式節(jié)氣門位置傳感器。單元一初識傳感器01本課件是可編輯的正常PPT課件曲軸位置傳感器也稱為曲軸轉(zhuǎn)角傳感器,是計(jì)算機(jī)控制的點(diǎn)火系統(tǒng)中最重要的傳感器,其作用是檢測上止點(diǎn)信號、曲軸轉(zhuǎn)角信號和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速信號,并將其輸入ECU,并且配合凸輪軸位置傳感器進(jìn)行判缸,從而使ECU能按氣缸的點(diǎn)火順序發(fā)出最佳點(diǎn)火時刻指令。單元一初識傳感器01本課件是可編輯的正常PPT課件曲軸位置傳感器有三種類型:電磁脈沖式曲軸位置傳感器霍爾效應(yīng)式曲軸位置傳感器光電效應(yīng)式曲軸位置傳感器。曲軸位置傳感器的類型不同,其控制方式和控制精度也不同。曲軸位置傳感器一般安裝于曲軸皮帶輪或鏈輪側(cè)面,有的安裝于凸輪軸前端,還有的安裝于分電器。單元一初識傳感器01本課件是可編輯的正常PPT課件爆震傳感器安裝在發(fā)動機(jī)的缸體上,隨時監(jiān)測發(fā)動機(jī)的爆燃情況,目前采用共振型和非共振型兩大類。進(jìn)氣溫度傳感器給ECU提供進(jìn)氣溫度信號,進(jìn)氣溫度信號一般作為噴油的補(bǔ)償。單元一初識傳感器01本課件是可編輯的正常PPT課件水溫傳感器主要提供冷卻水的溫度信號給ECU,作為ECU控制噴油的重要信號,如果水未達(dá)到一定溫度,ECU將執(zhí)行開環(huán)控制,也就是不受氧濃度傳感器信號控制。氧濃度傳感器的作用主要是將空燃比反饋給ECU,以保障燃油的燃燒充分,降低汽車尾氣中有害氣體的排放。單元一初識傳感器01本課件是可編輯的正常PPT課件2.傳感器在工業(yè)制造中的應(yīng)用智能制造是在大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)支持下,以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化為特征的制造方式。而智能制造離不開傳感器的應(yīng)用,傳感器可以對生產(chǎn)制造過程中的各種信息進(jìn)行監(jiān)測和采集,如工件的位置、數(shù)量、顏色、形狀等,通過采集的數(shù)據(jù)分析和算法,實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)過程的預(yù)測、優(yōu)化和控制,從而提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。工業(yè)制造應(yīng)用的傳感器較為廣泛,如使用于產(chǎn)品工藝控制、工業(yè)機(jī)械、專用設(shè)備以及自動化生產(chǎn)設(shè)備等中的各種測量工藝變量(如溫度、液位、壓力、流量等)、電子特性(電流、電壓等)和物理量(運(yùn)動、速度、負(fù)載以及強(qiáng)度)的傳感器,以及傳統(tǒng)的接近/定位傳感器。傳感器技術(shù)發(fā)展迅速,傳感器的應(yīng)用更是發(fā)揮了其獨(dú)特的優(yōu)勢。同時,傳感器也可以通過與其他控制元件相互配合,實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)線的自動控制,減少了人為因素的干擾,提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。單元一初識傳感器01本課件是可編輯的正常PPT課件以上只是傳感器在汽車電子、工業(yè)制造這兩個行業(yè)的應(yīng)用,今天我們的任務(wù)是利用網(wǎng)絡(luò)及我們自己在生活中的感受,了解傳感器的應(yīng)用,開拓視野。單元一初識傳感器01本課件是可編輯的正常PPT課件任務(wù)二

了解身邊的傳感器針對身邊常見的家用電器及生產(chǎn)設(shè)備,通過對項(xiàng)目資訊的查閱或通過互聯(lián)網(wǎng)的各種媒體平臺查找相關(guān)的資料,形成計(jì)劃、決策、實(shí)施等文字材料,制作簡單的PPT匯報演示文檔,在課堂上就某一類家用電器或生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行匯報講解,舉例說明日常生活和生產(chǎn)中存在哪些帶有傳感器的家用電器或生產(chǎn)設(shè)備,以及傳感器在這些家用電器或生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行過程中所起的作用。單元一初識傳感器01本課件是可編輯的正常PPT課件任務(wù)計(jì)劃就某一種家用電器或生產(chǎn)設(shè)備說明用到了什么傳感器,以及這些傳感器在該家用電器或生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行過程中所起的作用。任務(wù)描述(1)確定本工作任務(wù)需要使用的工器具和輔助設(shè)備,填寫表1-1。單元一初識傳感器01本課件是可編輯的正常PPT課件(2)討論確定某一種日常生活和生產(chǎn)中帶有傳感器的家用電器或生產(chǎn)設(shè)備。通過閱讀資料或互聯(lián)網(wǎng)搜索明確傳感器在這些家用電器或設(shè)備運(yùn)行中所起的作用,進(jìn)行匯報講解。討論結(jié)果:選擇

。(3)工作分工及計(jì)劃制訂見表1-2。記錄小組各成員的任務(wù)分工、任務(wù)完成情況等。單元一初識傳感器01本課件是可編輯的正常PPT課件任務(wù)決策(1)分小組討論,分析闡述各自制訂的設(shè)計(jì)制作計(jì)劃,確定實(shí)施方案。(2)指導(dǎo)教師指導(dǎo)確定最終方案。(3)每組選派一位成員闡述方案。單元一初識傳感器01本課件是可編輯的正常PPT課件任務(wù)實(shí)施(1)什么是傳感器?談?wù)勊谖覀兊纳a(chǎn)和生活中的存在情況。(2)就選擇的某一種家用電器或生產(chǎn)設(shè)備說明用到了什么傳感器,以及傳感器在這些家用電器或生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行過程中所起的作用。(3)發(fā)揮自己的想象力,談?wù)勀銓ξ磥砩鐣袀鞲衅鞯匚坏臅诚?。單元一初識傳感器01本課件是可編輯的正常PPT課件任務(wù)評價(2)填寫附件中的小組成員考核表(學(xué)生互評),如表1-4所示,根據(jù)小組中的每位成員在任務(wù)完成過程中的情況給出考核成績。(1)填寫小組任務(wù)評價表(見表1-3)單元一初識傳感器01本課件是可編輯的正常PPT課件任務(wù)總結(jié)(1)小組討論,自我評述任務(wù)完成情況及發(fā)生的問題,小組共同給出改良方案和提升效率的建議。(2)小組準(zhǔn)備匯報材料,每組選派一人進(jìn)行匯報。(3)指導(dǎo)教師對方案進(jìn)行評價說明。單元一初識傳感器01本課件是可編輯的正常PPT課件單元一初識傳感器01本課件是可編輯的正常PPT課件注:1.本表用于學(xué)習(xí)小組成員相互進(jìn)行評分。2.每項(xiàng)評分從1分~10分,每人總評累計(jì)為100分。3.每個成員的任務(wù)總評分=成員評分×(小組考核成績÷100)。單元一初識傳感器01本課件是可編輯的正常PPT課件一、傳感器的發(fā)展趨勢科學(xué)技術(shù)的發(fā)展使得人們對傳感器技術(shù)越來越重視,認(rèn)識到它是影響人們生活水平的重要因素之一。隨著世界各國現(xiàn)代化步伐的加快,對檢測技術(shù)的要求也越來越高,因此對傳感器的開發(fā)成為目前最熱門的研究課題之一。而科學(xué)技術(shù),尤其是大規(guī)模集成電路技術(shù)、微型計(jì)算機(jī)技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)、微機(jī)械和新材料技術(shù)的不斷進(jìn)步,則大大促進(jìn)了現(xiàn)代檢測技術(shù)的發(fā)展。近年來,傳感器正處于傳統(tǒng)型傳感器向新型傳感器轉(zhuǎn)型的發(fā)展階段。新型傳感器的特點(diǎn)是微型化、數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化,它不僅能促進(jìn)系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造,而且可引導(dǎo)建立新型工業(yè)和軍事變革,是21世紀(jì)新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。拓展知識單元一初識傳感器01本課件是可編輯的正常PPT課件傳感器技術(shù)發(fā)展趨勢可以從以下幾方面來看。1.開發(fā)傳感器新材料傳感器材料是傳感器技術(shù)的重要基礎(chǔ),隨著傳感器技術(shù)的發(fā)展,除了早期使用的材料,如半導(dǎo)體材料、陶瓷材料以外,光導(dǎo)纖維、納米材料和超導(dǎo)材料等相繼問世。人工智能材料更是把我們帶入了一個新的天地,它同時具有三個特征:能感知環(huán)境條件的變化(傳統(tǒng)傳感器)的功能;識別、判斷(處理器)功能;發(fā)出指令和自采取行動(執(zhí)引器)功能。隨著研究的不斷深入,未來將會有更多更新的傳感器材料被開發(fā)出來。單元一初識傳感器01本課件是可編輯的正常PPT課件2.開發(fā)新型傳感器傳感器的工作機(jī)理是基于各種物理(化學(xué)或生物)效應(yīng)和定律,啟發(fā)人們進(jìn)一步探索具有新效應(yīng)的敏感功能材料,并以此研制具有新原理的新型傳感器,這是發(fā)展高性能、多功能、低成本和小型化傳感器的重要途徑。3.開發(fā)多功能集成化傳感器傳感器集成化包含兩種含義:一種是同一功能的多元件并列,目前發(fā)展很快的自掃描光電二極管列陣、CCD(chargedcoupleddevice)圖像傳感器就屬此類;另一種含義是功能一體化,即將傳感器與放大、運(yùn)算以及溫度補(bǔ)償?shù)拳h(huán)節(jié)一體化,組裝成一個器件,如把壓敏電阻、電橋、電壓放大器和溫度補(bǔ)償電路集成在一起的單塊壓力傳感器。單元一初識傳感器01本課件是可編輯的正常PPT課件多功能是指一器多能,即一個傳感器可以檢測兩個或兩個以上的參數(shù),如國內(nèi)已經(jīng)研制的硅壓阻式復(fù)合傳感器,可以同時測量溫度和壓力等。4.開發(fā)智能化傳感器智能化傳感器是將傳感器與計(jì)算機(jī)集成在一塊芯片上的裝置,它將傳感器技術(shù)與信息處理技術(shù)相結(jié)合,即除了感知的本能外,還具有認(rèn)知能力。例如,將多個具有不同特性的氣敏元件集成在一個芯片上,利用圖像識別技術(shù)進(jìn)行處理,可得到不同靈敏模式,然后將這些模式所獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算,與被測氣體的模式類比推理或模糊推理,可識別出氣體的種類和各自的濃度。單元一初識傳感器01本課件是可編輯的正常PPT課件5.多學(xué)科交叉融合無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量無處不在的、具有無線通信與計(jì)算能力的微小傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的自組織分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),是能根據(jù)環(huán)境自主完成指定任務(wù)的“智能”系統(tǒng)。它是涉及微傳感器與微機(jī)械、通信、自動控制、人工智能等多學(xué)科的綜合技術(shù),其應(yīng)用已由軍事領(lǐng)域擴(kuò)展到反恐、防爆、環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療保健、家居、商業(yè)、工業(yè)等眾多領(lǐng)域,有著廣泛的應(yīng)用前景。因此,美國《商業(yè)周刊》(BusinessWeek)和《麻省理工技術(shù)評論》(MITTechnologyReview)在預(yù)測未來技術(shù)發(fā)展的報告中,分別于1999年和2003年將其列為21世紀(jì)最具影響的21項(xiàng)技術(shù)和改變世界的10大新技術(shù)之一。單元一初識傳感器01本課件是可編輯的正常PPT課件6.加工技術(shù)微精細(xì)化隨著傳感器產(chǎn)品質(zhì)量檔次的提升,加工技術(shù)的微精細(xì)化在傳感器的生產(chǎn)中占有越來越重要的地位。微機(jī)械加工技術(shù)是近年來隨著集成電路工藝的發(fā)展而發(fā)展起來的,它是將離子束、電子束、激光束和化學(xué)刻蝕等應(yīng)用于微電子加工的技術(shù)。目前微機(jī)械加工技術(shù)已越來越多地應(yīng)用于傳感器制造工藝。例如,濺射、蒸鍍等離子體刻蝕、化學(xué)氣相沉積(chemicalvapordeposition,CVD)、外延生長、擴(kuò)散、腐蝕、光刻等。越來越多的生產(chǎn)廠家將傳感器作為一種工藝品來精雕細(xì)琢。無論是一根導(dǎo)線,還是導(dǎo)線防水接頭的出孔,無論是一個角落,還是一個細(xì)節(jié),傳感器的制作都達(dá)到了工藝品水平。單元一初識傳感器01本課件是可編輯的正常PPT課件例如,柱式傳感器的底座一般易進(jìn)沙塵及其他物質(zhì),而底座一旦進(jìn)入沙塵或其他物質(zhì)后,就會對傳感器來回?fù)u擺產(chǎn)生影響,日本久保田公司生產(chǎn)的柱式傳感器,外加一個黑色的防塵罩,顯然克服了上述弊端。這個附件的設(shè)計(jì)不僅充分考慮了用戶使用現(xiàn)場環(huán)境要求,而且制作工藝、外觀非?？季?。單元一初識傳感器01本課件是可編輯的正常PPT課件傳感器微型化是建立在微機(jī)電系統(tǒng)(micro-electro-mechanicalsystem,MEMS)技術(shù)基礎(chǔ)上的,而MEMS的發(fā)展,將出現(xiàn)微傳感器以外的微驅(qū)動器、微控制器、微能源等部件,集成的智能微系統(tǒng)具有感知、處理、決策和控制能力,可用于常規(guī)系統(tǒng)難于或無法工作的環(huán)境,所以美國把航空航天、通信和MEMS并列為三大科研重點(diǎn)項(xiàng)目。MEMS加工技術(shù)具體包括體微機(jī)械加工技術(shù)、表面微機(jī)械加工技術(shù)、LIGA技術(shù)(X光深層光刻、微電鑄和微復(fù)制技術(shù))、激光微加工技術(shù)和微型封裝技術(shù)等。單元一初識傳感器01本課件是可編輯的正常PPT課件MEMS傳感器配套的集成電路芯片,如“通用電容讀出(VCR)芯片”可以測量小到0.4pF的電容變化,此外,如下技術(shù)也得到了發(fā)展:微系統(tǒng)材料技術(shù)、微系統(tǒng)的單元和集成技術(shù)、微系統(tǒng)的設(shè)計(jì)技術(shù)、微系統(tǒng)的測試計(jì)量和評價技術(shù)。從世界范圍來看,2000年以前主要側(cè)重于基礎(chǔ)理論和基礎(chǔ)工藝研究,而在21世紀(jì)將致力于集成化微系統(tǒng)的研究和產(chǎn)業(yè)化,全球MEMS形成了產(chǎn)業(yè)化規(guī)模。單元一初識傳感器01本課件是可編輯的正常PPT課件二、傳感器的市場變化趨勢1.在電子產(chǎn)品中的應(yīng)用傳感器在電子產(chǎn)品中的應(yīng)用多見于智能穿戴、3C電子,手機(jī)占比最大。手機(jī)產(chǎn)量的大幅增長及手機(jī)新功能的不斷增加給傳感器市場帶來機(jī)遇與挑戰(zhàn),游戲手機(jī)和攝像手機(jī)市場份額的不斷上升增加了傳感器在該領(lǐng)域的應(yīng)用比例。在可穿戴式應(yīng)用領(lǐng)域方面,傳感器是必不可少的元器件。例如,健身追蹤器和智能手表正逐漸成為一種日常生活方式設(shè)備,可幫助我們跟蹤自己的活躍程度以及基本的健康參數(shù)。單元一初識傳感器01本課件是可編輯的正常PPT課件事實(shí)上,為了幫助人們衡量活動水平和心臟健康,戴在手腕上的那些微型設(shè)備中應(yīng)用了很多技術(shù)。典型的健身追蹤器或智能手表內(nèi)置約16個傳感器,根據(jù)產(chǎn)品價格的不同,傳感器數(shù)量可能會有所變化。這些傳感器與其他硬件組件(如電池、麥克風(fēng)、顯示器、揚(yáng)聲器等)以及功能強(qiáng)大的高端軟件一起構(gòu)成健身追蹤器或智能手表。如今可穿戴設(shè)備的應(yīng)用領(lǐng)域正從外置的手表、眼鏡、鞋子等向更廣闊的領(lǐng)域擴(kuò)展,如電子肌膚等。單元一初識傳感器01本課件是可編輯的正常PPT課件2.在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用在環(huán)境監(jiān)測和預(yù)報方面,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可用于監(jiān)視農(nóng)作物灌溉情況、土壤空氣情況、家畜和家禽的環(huán)境和遷移狀況、無線土壤生態(tài)學(xué)、大面積的地表等,可用于行星探測、氣象和地理研究、洪水監(jiān)測等?；跓o線傳感器網(wǎng)絡(luò),可以通過數(shù)種傳感器來監(jiān)測降雨量、河水水位和土壤水分,并依此預(yù)測山洪暴發(fā),描述生態(tài)多樣性,從而進(jìn)行動物棲息地生態(tài)監(jiān)測;還可以通過跟蹤鳥類和昆蟲進(jìn)行種群復(fù)雜度的研究等。隨著人類對環(huán)境質(zhì)量的重視和關(guān)注,在實(shí)際的環(huán)境監(jiān)測過程中,人們往往需要既方便攜帶,又能夠?qū)崿F(xiàn)多種待測物持續(xù)動態(tài)監(jiān)測的分析設(shè)備和儀器。借助新型的傳感器技術(shù),能夠滿足上述需求。單元一初識傳感器01本課件是可編輯的正常PPT課件硫化物、氮氧化物等都是嚴(yán)重影響人們生產(chǎn)生活的污染物。SO2是酸雨以及酸霧形成的主要原因,而且傳統(tǒng)的方法雖然可以測出SO2的含量,但是方法復(fù)雜而且不夠準(zhǔn)確。最近研究學(xué)者發(fā)現(xiàn)特定傳感器能夠?qū)喠蛩猁}進(jìn)行氧化,在進(jìn)行氧化的過程中會消耗一部分的氧氣,這就會使電極溶解氧下降從而生成電流。利用傳感器可以有效得到亞硫酸鹽的含量,不但速度快,而且可靠度高。而針對氮氧化物,可利用氮氧化物傳感器來監(jiān)測。氮氧化物傳感器的工作原理就是利用氧電極生成一種特定的消耗亞硝酸鹽的細(xì)菌,通過計(jì)算溶解氧濃度的變化來計(jì)算出氮氧化物的含量。單元一初識傳感器01本課件是可編輯的正常PPT課件因?yàn)樯傻募?xì)菌是以硝酸鹽作為能源,而且只是以這種硝酸鹽作為能源,因此,在實(shí)際的應(yīng)用過程中具有唯一性,不會因?yàn)槠渌镔|(zhì)的干擾而受到影響。國外一些研究學(xué)者利用膜的原理進(jìn)行了更加深入的研究,從而間接測出了空氣中含量非常低的NO2的濃度。單元一初識傳感器01本課件是可編輯的正常PPT課件3.在交通管理中的應(yīng)用在交通管理中,利用安裝在道路兩側(cè)的無線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),可以實(shí)時監(jiān)測路面狀況、積水狀況以及公路的噪聲、粉塵、氣體等參數(shù),達(dá)到道路保護(hù)、環(huán)境保護(hù)和行人健康保護(hù)的目的。智能交通系統(tǒng)(intelligenttransportationsystem,ITS)是在傳統(tǒng)的交通體系的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型交通系統(tǒng),它將信息、通信、控制和計(jì)算機(jī)技術(shù)以及其他現(xiàn)代通信技術(shù)綜合應(yīng)用于交通領(lǐng)域,并將“人-車-路-環(huán)境”有機(jī)地結(jié)合在一起。在現(xiàn)有的交通設(shè)施中增加一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù),將能夠從根本上緩解困擾現(xiàn)代交通的安全、通暢、節(jié)能和環(huán)保等問題,同時還可以提高交通工作效率。單元一初識傳感器01本課件是可編輯的正常PPT課件4.在醫(yī)療健康中的應(yīng)用國內(nèi)外眾多醫(yī)療研究機(jī)構(gòu)在傳感器技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域方面已取得重要進(jìn)展。例如,美國佐治亞理工學(xué)院正在開發(fā)具備壓力傳感器和無線通信電路等的體內(nèi)嵌入式傳感器,該器件由導(dǎo)電金屬和絕緣薄膜構(gòu)成,能夠根據(jù)構(gòu)成的共振電路的頻率變化檢測出壓力的變化,發(fā)揮完作用之后就會溶解于體液中。近年來,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在醫(yī)療系統(tǒng)和健康護(hù)理方面已有很多應(yīng)用。例如,監(jiān)測人體的各種生理數(shù)據(jù),跟蹤和監(jiān)控醫(yī)院中醫(yī)生和患者的行動,以及醫(yī)院的藥物管理等。單元一初識傳感器01本課件是可編輯的正常PPT課件5.在家居生活中的應(yīng)用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的逐漸普及,促進(jìn)了信息家電、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展,家庭網(wǎng)絡(luò)的主要設(shè)備已由單一機(jī)向多種家電設(shè)備擴(kuò)展,基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能家居網(wǎng)絡(luò)控制節(jié)點(diǎn)為家庭內(nèi)、外部網(wǎng)絡(luò)的連接及內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)之間信息家電和設(shè)備的連接提供了一個基礎(chǔ)平臺。在家電中嵌入傳感器節(jié)點(diǎn),通過無線網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)連接在一起,將為人們提供更加舒適、方便和更加人性化的智能家居環(huán)境。利用遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對家電的遠(yuǎn)程遙控,也可以通過圖像傳感設(shè)備隨時監(jiān)控家庭安全情況。單元一初識傳感器01本課件是可編輯的正常PPT課件6.在農(nóng)畜牧業(yè)中的應(yīng)用農(nóng)業(yè)是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)使用的另一個重要領(lǐng)域。例如,“西北優(yōu)勢農(nóng)作物生產(chǎn)精準(zhǔn)管理系統(tǒng)”實(shí)施以來,針對我國西部地區(qū)優(yōu)勢農(nóng)產(chǎn)品蘋果、獼猴桃、丹參、甜瓜和番茄等主要農(nóng)作物,以及西部干旱少雨的生態(tài)環(huán)境特點(diǎn)開展專項(xiàng)技術(shù)研究、系統(tǒng)集成與典型應(yīng)用示范,成功將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于精細(xì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。這種實(shí)時采集作物生長環(huán)境的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)先進(jìn)技術(shù),為發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)提供了新的技術(shù)支撐。單元一初識傳感器01本課件是可編輯的正常PPT課件7.在建筑安全中的應(yīng)用由于建筑物不斷進(jìn)行修補(bǔ),可能會存在一些安全隱患。雖然地殼偶爾的小震動可能不會帶來看得見的損壞,但是也許會在支柱上產(chǎn)生潛在的裂縫,這個裂縫可能會在下一次地震中導(dǎo)致建筑物倒塌。用傳統(tǒng)方法檢查往往需要將大樓關(guān)閉數(shù)月,而安裝傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能建筑可以告訴管理部門它們的狀態(tài)信息,并自動按照優(yōu)先級進(jìn)行一系列自我修復(fù)工作。隨著社會的不斷進(jìn)步,安全生產(chǎn)的觀念已經(jīng)深入人心,人們對安全生產(chǎn)的要求也越來越高。在事故多發(fā)的建筑行業(yè),如何保證施工人員的人身安全,以及工地的建筑材料、設(shè)備等財(cái)產(chǎn)的安全,是施工單位關(guān)心的頭等大事。單元一初識傳感器01本課件是可編輯的正常PPT課件例如,在澆筑施工過程中,針對高大模板支撐系統(tǒng)中的模板沉降、頂桿失穩(wěn)、扣件失效等安全隱患,采用應(yīng)力計(jì)、傾角計(jì)等各種類型的傳感器進(jìn)行實(shí)時數(shù)據(jù)采集、分析,在施工過程中如果有危險情況的發(fā)生,可以迅速地進(jìn)行預(yù)警,報告現(xiàn)場施工人員及監(jiān)管人員,有效降低施工安全風(fēng)險。單元一初識傳感器01本課件是可編輯的正常PPT課件8.在航空領(lǐng)域中的應(yīng)用在航空領(lǐng)域,對安裝組件的安全性和可靠性要求極高。這尤其適用于在不同地方使用的傳感器。例如,火箭在起飛時,由于起飛速度非常高,空氣會在火箭表面和箭身上產(chǎn)生巨大的壓力和作用力,形成極其苛刻的環(huán)境。因此需要壓力傳感器來監(jiān)控這些作用力,以確保它們保持在箭身的設(shè)計(jì)限制范圍內(nèi)。起飛時,壓力傳感器會暴露于從火箭表面流過的空氣中,從而測出數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)還用于指導(dǎo)未來的箭身設(shè)計(jì),以使其更可靠、緊固和安全。此外,如果出現(xiàn)什么錯誤,壓力傳感器的數(shù)據(jù)還將成為極其重要的分析工具。單元一初識傳感器01本課件是可編輯的正常PPT課件再比如,在飛機(jī)裝配中,傳感器可確保非接觸式鉚釘孔測量,還有可用于測量飛機(jī)起落架、機(jī)翼組件、機(jī)身和發(fā)動機(jī)位移和位置的傳感器,可以提供可靠精準(zhǔn)的確定測量值。9.在其他領(lǐng)域/特殊領(lǐng)域中的應(yīng)用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是當(dāng)前信息領(lǐng)域中研究的熱點(diǎn)之一,可用于特殊環(huán)境實(shí)現(xiàn)信號的采集、處理和發(fā)送;無線溫濕度傳感器網(wǎng)絡(luò)以PIC單片機(jī)為核心,利用集成濕度傳感器和數(shù)字溫度傳感器設(shè)計(jì)出溫濕度傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的硬件電路,并通過無線收發(fā)模塊與控制中心通信,使系統(tǒng)傳感器節(jié)點(diǎn)的功耗低,數(shù)據(jù)通信可靠,穩(wěn)定性好,通信效率高,可廣泛應(yīng)用于環(huán)境檢測之中。單元一初識傳感器01本課件是可編輯的正常PPT課件2單元二

認(rèn)識傳感器本課件是可編輯的正常PPT課件單元二認(rèn)識傳感器02單元簡介在21世紀(jì),傳感器的應(yīng)用已經(jīng)深入我們身邊的各個領(lǐng)域,那么在不同的場合,對某個物理量進(jìn)行檢測的時候,如何來選取合適的傳感器呢?對傳感器定義、組成的理解,尤其是對體現(xiàn)傳感器特性的各個參數(shù)的理解,對傳感器的選用有著極為重要的意義。微課堂傳感器特性1本課件是可編輯的正常PPT課件單元目標(biāo)(1)理解傳感器的定義;(2)理解傳感器的組成,并了解各部分的作用;(3)了解傳感器的靜態(tài)特性;(4)理解靈敏度、線性度的含義。知識點(diǎn)(1)掌握利用網(wǎng)絡(luò)查找資料的能力;(2)學(xué)會利用已學(xué)知識對事物進(jìn)行分析;(3)具有判別傳感器線性度的能力。技能點(diǎn)單元二認(rèn)識傳感器02本課件是可編輯的正常PPT課件(1)培養(yǎng)學(xué)生合作解決問題的能力;(2)培養(yǎng)學(xué)生通過不同的渠道獲取新知識的能力。素質(zhì)點(diǎn)單元二認(rèn)識傳感器02本課件是可編輯的正常PPT課件單元二認(rèn)識傳感器02(1)通過對國標(biāo)中傳感器定義的學(xué)習(xí),與前一單元中傳感器定義進(jìn)行比較,更加深刻、準(zhǔn)確地理解什么是傳感器,并明確在工程領(lǐng)域中傳感器的含義;(2)通過案例理解傳感器的組成,并了解各部分的作用;(3)了解描述傳感器靜態(tài)特性的主要參數(shù),包括線性度、靈敏度、遲滯、重復(fù)性、分辨力、穩(wěn)定性、漂移和可靠性等的含義,能計(jì)算傳感器的線性度和靈敏度。專業(yè)能力單元能力本課件是可編輯的正常PPT課件單元二認(rèn)識傳感器02(1)與同伴討論分析給定傳感器適用的場合及應(yīng)用方案;(2)制訂工作計(jì)劃,進(jìn)行講解。社會能力(1)根據(jù)項(xiàng)目要求從廠家的產(chǎn)品說明書或網(wǎng)絡(luò)中獲取傳感器相關(guān)參數(shù);(2)根據(jù)應(yīng)用的場景和獲取的傳感器相關(guān)資料,分析并選取合適的傳感器。個人能力本課件是可編輯的正常PPT課件單元二認(rèn)識傳感器02任務(wù)一

單元相關(guān)知識一、傳感器的簡單定義國家標(biāo)準(zhǔn)《傳感器通用術(shù)語》(GB/T7665—2005)中對傳感器的定義:“能感受被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)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。”傳感器是實(shí)現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié),傳感器的輸出信號多為易于傳輸和處理的電量,如電壓、電流、頻率等。本課件是可編輯的正常PPT課件單元二認(rèn)識傳感器02（1）傳感器是一種測量裝置,能完成檢測任務(wù)。（2）傳感器的被測量(輸入量)是某一測量對象的特定量,可能是物理量,也可能是化學(xué)量、生物量等。（3）傳感器的輸出信號(輸出量)是某種可用物理量,這種量可以是光量、電量等,在現(xiàn)階段主要是電量。（4）傳感器的輸出、輸入之間有確定的規(guī)律,即輸出量與輸入量有一定的函數(shù)關(guān)系。傳感器的定義包含了以下幾方面的含義本課件是可編輯的正常PPT課件單元二認(rèn)識傳感器02二、傳感器的構(gòu)成傳感器一般是利用物理、化學(xué)和生物等的效應(yīng)或機(jī)理,并按照一定的工藝和結(jié)構(gòu)制作出來的。所以,傳感器的組成部分有較大差異。但是通?？梢哉J(rèn)為,傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和測量轉(zhuǎn)換電路三部分組成,其構(gòu)成框圖如圖1-4所示。本課件是可編輯的正常PPT課件單元二認(rèn)識傳感器021.敏感元件敏感元件是指傳感器中能直接感受被測量(通常為非電量)的變化,并輸出與被測量成確定關(guān)系的另一物理量(另一非電量)的元件。敏感元件是傳感器的核心,也是研究、設(shè)計(jì)和制作傳感器的關(guān)鍵。圖1-5所示為一種氣體壓力傳感器的示意圖。膜盒2的下半部與殼體1固定連接,上半部通過連桿與磁芯4相連,磁芯4置于兩個電感線圈3中,電感線圈3接入轉(zhuǎn)換電路5。這里的膜盒2就是敏感元件,其外部與大氣壓力相通,內(nèi)部感受被測壓力P。當(dāng)P變化時,引起膜盒2上半部移動,即輸出相應(yīng)的位移量。本課件是可編輯的正常PPT課件單元二認(rèn)識傳感器022.轉(zhuǎn)換元件敏感元件的輸出就是轉(zhuǎn)換元件的輸入,轉(zhuǎn)換元件把敏感元件的輸出轉(zhuǎn)換成電參量輸出。在圖1-5中,電感線圈3就是轉(zhuǎn)換元件,它把輸入的位移量轉(zhuǎn)換成電感的變化量。3.測量轉(zhuǎn)換電路測量轉(zhuǎn)換電路的作用是將轉(zhuǎn)換元件輸出的電參量進(jìn)行轉(zhuǎn)換和處理,如放大、濾波、線性化和補(bǔ)償?shù)?以獲得更好的品質(zhì)特性,便于后續(xù)電路實(shí)現(xiàn)顯示、記錄、處理及控制等功能。測量轉(zhuǎn)換電路的類型由傳感器的工作原理和轉(zhuǎn)換元件的類型而定,一般有電橋電路、阻抗變換電路和振蕩電路等。本課件是可編輯的正常PPT課件單元二認(rèn)識傳感器02不是所有的傳感器都由以上三部分組成。最簡單的傳感器是由一個敏感元件(兼轉(zhuǎn)換元件)組成的,它感受被測量的變化時直接輸出電量,如熱電偶傳感器。有些傳感器由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成,而沒有測量轉(zhuǎn)換電路,如壓電式加速度傳感器,其中質(zhì)量塊是敏感元件,壓電片(塊)是轉(zhuǎn)換元件。有些傳感器的轉(zhuǎn)換元件不止一個,要經(jīng)過若干次轉(zhuǎn)換。一般情況下,測量轉(zhuǎn)換電路的后續(xù)電路,如信號放大、處理、顯示等電路就不應(yīng)包括在傳感器的組成范圍之內(nèi)。本課件是可編輯的正常PPT課件單元二認(rèn)識傳感器02三、傳感器的分類傳感器技術(shù)是一門知識密集型技術(shù),原理各種各樣,因而傳感器種類繁多。按被測量分傳感器按被測量可分為加速度傳感器、速度傳感器、位移傳感器、壓力傳感器、負(fù)荷傳感器、扭矩傳感器和溫度傳感器等。這種分類方法對于用戶來說是一目了然的。但是,這種分類方法的弊病是傳感器的名目繁多,把原理互不相同的同一用途的傳感器歸為一類,這就很難找出各種傳感器在轉(zhuǎn)換原理上的共性與差異,不利于掌握對傳感器的原理與性能的分析方法。1本課件是可編輯的正常PPT課件單元二認(rèn)識傳感器02按工作原理分傳感器按工作原理可分為電阻應(yīng)變式傳感器、電容式傳感器、電感式傳感器、壓電式傳感器、霍爾式傳感器、光電式傳感器和熱敏式傳感器等。這種分類方法的優(yōu)點(diǎn)是劃分類別較少,有利于對傳感器的工作原理與設(shè)計(jì)進(jìn)行歸納性的分析與研究,使設(shè)計(jì)與應(yīng)用更具有合理性與靈活性,缺點(diǎn)是對傳感器不夠了解的用戶會感到使用不便。2本課件是可編輯的正常PPT課件單元二認(rèn)識傳感器02按能量的傳遞方式分傳感器按能量的傳遞方式可分為有源傳感器和無源傳感器。(1)有源傳感器。有源傳感器可視為一臺微型發(fā)電機(jī),能將非電量轉(zhuǎn)換為電量,它所配用的測量轉(zhuǎn)換電路通常是信號放大器。所以有源傳感器是一種能量變換器,如壓電式傳感器、熱電式傳感器(熱電偶)、電磁式傳感器和電動式傳感器等。在有源傳感器中,有些傳感器的能量轉(zhuǎn)換是可逆的,有些傳感器的能量轉(zhuǎn)換是不可逆的。有些有源傳感器通常附有力學(xué)系統(tǒng),只能用在接觸式的測量中,如壓電式加速度傳感器;有些有源傳感器不具有直流響應(yīng)能力,只能用于動態(tài)測量中,如溫度傳感器中的熱電偶,它是利用兩種不同金屬的溫差所產(chǎn)生的電動勢進(jìn)行測量的。3本課件是可編輯的正常PPT課件單元二認(rèn)識傳感器02按能量的傳遞方式分(2)無源傳感器。無源傳感器不進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換,被測非電量僅對傳感器中的能量起控制或調(diào)節(jié)的作用,所以它必須具有輔助能源(電源),如電阻式傳感器、電容式傳感器和電感式傳感器等,遙感技術(shù)中的微波傳感器和激光傳感器等也可以歸結(jié)為此類。無源傳感器本身并不是一個信號源,因此,它所配用的測量轉(zhuǎn)換電路與有源傳感器不同,通常是電橋電路或諧振電路。由于無源傳感器具有直流響應(yīng)能力,一般不配力學(xué)系統(tǒng),因而適用于靜態(tài)測量和動態(tài)測量,有時還可以用在非接觸的測量場合。3本課件是可編輯的正常PPT課件單元二認(rèn)識傳感器02按輸出信號的性質(zhì)分傳感器按輸出信號的性質(zhì)可分為模擬傳感器與數(shù)字傳感器。模擬傳感器需通過A/D轉(zhuǎn)換器才能用計(jì)算機(jī)進(jìn)行信號分析、加工與處理,數(shù)字傳感器則可直接送到計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。4本課件是可編輯的正常PPT課件單元二認(rèn)識傳感器02四、傳感器的特性在生產(chǎn)過程和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中,傳感器要對各種各樣的參數(shù)進(jìn)行檢測和測量,這就要求傳感器能感受被測非電量的變化并將其不失真地變換成相應(yīng)的電參量,這取決于傳感器的基本特性,即輸入-輸出特性。如果把傳感器看作兩端口網(wǎng)絡(luò),即有兩個輸入端和兩個輸出端,那么傳感器的輸入-輸出特性是與其內(nèi)部結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)的外部特性。傳感器的基本特性可用靜態(tài)特性和動態(tài)特性來描述。傳感器的靜態(tài)特性是指當(dāng)被測量的測量值處于穩(wěn)定狀態(tài)時輸入量與輸出量的關(guān)系。只有傳感器處于穩(wěn)定狀態(tài)時,輸入量與輸出量之間的關(guān)系式中才不含有時間變量。衡量靜態(tài)特性的重要指標(biāo)包括線性度、靈敏度、遲滯、重復(fù)性、分辨力、穩(wěn)定性、漂移和可靠性等。本課件是可編輯的正常PPT課件單元二認(rèn)識傳感器02

本課件是可編輯的正常PPT課件單元二認(rèn)識傳感器02圖1-6中即使是同類傳感器,擬合直線不同,其線性度也是不同的。選取擬合直線的方法有很多,常用的有理論直線法、端點(diǎn)法、割線法、切線法、最小二乘法和計(jì)算機(jī)程序法等,其中,用最小二乘法求取擬合直線的擬合精度最高。本課件是可編輯的正常PPT課件

單元二認(rèn)識傳感器02本課件是可編輯的正常PPT課件單元二認(rèn)識傳感器02線性傳感器的靈敏度就是其輸入-輸出特性曲線的斜率,是一個常數(shù),與輸入量的大小無關(guān);而非線性傳感器的靈敏度是一個隨工作點(diǎn)而變的變量(該工作點(diǎn)切線的斜率),如圖1-7所示。一般希望傳感器具有較高的靈敏度,且在滿量程的范圍內(nèi)是恒定的,這樣就可保證在傳感器輸入量相同的情況下,輸出信號盡可能大,從而有利于對被測量的轉(zhuǎn)換和處理。輸出靈敏度是指傳感器在額定載荷作用下,測量電橋供電電壓為1V時的輸出電壓。有時用輸出靈敏度這個性能指標(biāo)來表示某些傳感器的靈敏度,如應(yīng)變片式壓力傳感器。本課件是可編輯的正常PPT課件單元二認(rèn)識傳感器023.遲滯遲滯是指傳感器在輸入量由小到大(正行程)及輸入量由大到小(反行程)變化期間其輸入-輸出特性曲線不重合的程度,如圖1-8所示。也就是說,對于同一大小的輸入量,傳感器正反行程的輸出量的大小不等。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的主要原因是傳感器中敏感元件材料的物理性質(zhì)和機(jī)械零部件有缺陷。微課堂傳感器特性2本課件是可編輯的正常PPT課件單元二認(rèn)識傳感器02

本課件是可編輯的正常PPT課件單元二認(rèn)識傳感器02

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本課件是可編輯的正常PPT課件單元二認(rèn)識傳感器025.分辨力分辨力是指傳感器能檢測到輸入量最小變化量的能力。對于某些傳感器,如電位器式傳感器,當(dāng)輸入量連續(xù)變化時,輸出量只做階梯變化,則分辨力就是輸出量的每個階梯所代表的輸入量的大小。對于數(shù)字式儀表,分辨力就是儀表指示值的最后一位數(shù)字所代表的值。當(dāng)被測量的變化量小于分辨力時,數(shù)字式儀表的最后一位數(shù)不變,仍指示原值。當(dāng)分辨力以滿量程輸出的百分?jǐn)?shù)表示時,則稱為分辨率。本課件是可編輯的正常PPT課件單元二認(rèn)識傳感器026.穩(wěn)定性穩(wěn)定性是指傳感器在一個較長的時間內(nèi)保持其性能參數(shù)的能力。理想的情況下是指不論什么時候,傳感器的特性參數(shù)都不隨時間變化。但實(shí)際上,隨著時間的推移,大多數(shù)傳感器的特性會發(fā)生改變,這是因?yàn)槊舾性驑?gòu)成傳感器的部件,其特性會隨時間發(fā)生變化,從而影響傳感器的穩(wěn)定性。穩(wěn)定性一般以室溫條件下經(jīng)過某一規(guī)定時間間隔后,傳感器的輸出與起始標(biāo)定時的輸出之間的差異來表示,這種差異稱為穩(wěn)定性誤差。穩(wěn)定性誤差可用相對誤差來表示,也可用絕對誤差來表示。本課件是可編輯的正常PPT課件單元二認(rèn)識傳感器027.漂移漂移是指在外界的干擾下,在一定時間間隔內(nèi),傳感器輸出量發(fā)生與輸入量無關(guān)、不需要的變化。它包括零點(diǎn)漂移和靈敏度漂移,如圖1-10所示。零點(diǎn)漂移或靈敏度漂移又可分為時間漂移和溫度漂移。時間漂移是指在規(guī)定的條件下,零點(diǎn)漂移或靈敏度漂移隨時間的緩慢變化。溫度漂移是指環(huán)境溫度變化引起的零點(diǎn)漂移或靈敏度漂移。傳感器的漂移有時會導(dǎo)致整個測量系統(tǒng)或控制系統(tǒng)處于癱瘓,一般可通過串聯(lián)或并聯(lián)可變電阻來消除。此外,漂移量的大小也是衡量傳感器穩(wěn)定性的重要性能指標(biāo)。本課件是可編輯的正常PPT課件單元二認(rèn)識傳感器028.可靠性可靠性是指產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi),完成規(guī)定功能的能力。可靠性技術(shù)是研究如何評價、分析和提高產(chǎn)品可靠性的一門綜合性邊緣科學(xué)。產(chǎn)品的可靠性是一個與許多因素有關(guān)的綜合性質(zhì)量指標(biāo),主要特點(diǎn)如下。產(chǎn)品的可靠性是指產(chǎn)品在使用過程中,主要性能指標(biāo)的保持能力。保持的時間越長,產(chǎn)品的使用壽命越長,所以產(chǎn)品的可靠性是時間的函數(shù)。(1)時間性。本課件是可編輯的正常PPT課件單元二認(rèn)識傳感器02產(chǎn)品的可靠性指標(biāo)與產(chǎn)品的技術(shù)性指標(biāo)之間有一個重要區(qū)別:產(chǎn)品的可靠性指標(biāo)是通過產(chǎn)品的抽樣實(shí)驗(yàn),利用統(tǒng)計(jì)理論估計(jì)整批產(chǎn)品的可靠性;而產(chǎn)品的技術(shù)性指標(biāo)可以利用儀器儀表直接測量得到,如線性度、靈敏度、遲滯和重復(fù)性等。產(chǎn)品的可靠性指標(biāo)具有可比性,如產(chǎn)品的工作條件、環(huán)境不同,可靠性就有很大的差異;規(guī)定的使用時間不同,可靠性也不同;產(chǎn)品的功能判斷不同,將得到不同的可靠性評定結(jié)果。(2)統(tǒng)計(jì)性。(3)可比性。本課件是可編輯的正常PPT課件單元二認(rèn)識傳感器02傳感器或檢測系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障,就會導(dǎo)致整個自動化系統(tǒng)癱瘓,有時會造成嚴(yán)重的生產(chǎn)事故,所以必須十分重視傳感器的可靠性。衡量其可靠性的指標(biāo)有以下幾個。①平均無故障時間。平均無故障時間是指傳感器或檢測系統(tǒng)在正常的工作條件下，連續(xù)不間斷地工作，直到發(fā)生故障而喪失正常工作能力所用的時間。②平均修復(fù)時間。平均修復(fù)時間是指排除故障所花費(fèi)的時間。③故障率。故障率也稱為失效率,它是平均無故障時間的倒數(shù)。(4)典型指標(biāo)。本課件是可編輯的正常PPT課件單元二認(rèn)識傳感器02任務(wù)二

傳感器的特性參數(shù)識讀(1)根據(jù)給出的某種傳感器,查找銘牌中給出的數(shù)據(jù),說明該傳感器的靈敏度的含義。(2)根據(jù)給出的數(shù)據(jù),判別傳感器線性度的好壞,說明線性度對傳感器的意義。任務(wù)描述本課件是可編輯的正常PPT課件單元二認(rèn)識傳感器02任務(wù)計(jì)劃(1)確定本工作任務(wù)需要使用的工器具和輔助設(shè)備,填寫表1-5。本課件是可編輯的正常PPT課件單元二認(rèn)識傳感器02(2)根據(jù)給出的某種傳感器,查找銘牌中給出的數(shù)據(jù),說明該傳感器的靈敏度的含義。(3)根據(jù)給出的數(shù)據(jù),判別傳感器線性度的好壞,說明線性度對傳感器的意義。(4)萬用表的功能參數(shù)。①將萬用表的技術(shù)參數(shù)填入表1-6中。本課件是可編輯的正常PPT課件單元二認(rèn)識傳感器02②將代表萬用表各部分功能名稱的編號填入圖1-11相應(yīng)的方框內(nèi)。本課件是可編輯的正常PPT課件單元二認(rèn)識傳感器02(5)制訂任務(wù)實(shí)施情況計(jì)劃,包括小組各成員的任務(wù)分工、任務(wù)準(zhǔn)備、任務(wù)完成、任務(wù)檢查情況的記錄,以及任務(wù)執(zhí)行過程中出現(xiàn)的問題及應(yīng)急情況的處理等。(1)分小組討論,分析闡述各自制訂的設(shè)計(jì)制作計(jì)劃,確定實(shí)施方案。(2)指導(dǎo)教師指導(dǎo)確定最終方案。(3)每組選派一名成員闡述方案。任務(wù)決策本課件是可編輯的正常PPT課件單元二認(rèn)識傳感器02任務(wù)實(shí)施(1)簡述我們現(xiàn)階段接觸到的傳感器的簡單定義與國標(biāo)定義之間的聯(lián)系與區(qū)別。日常生活和工程實(shí)踐中傳感器的定義是哪一個?為什么?(2)根據(jù)給出的某種傳感器,查找銘牌中給出的數(shù)據(jù),說明該傳感器的靈敏度的含義。(3)根據(jù)給出的數(shù)據(jù),判別傳感器線性度的好壞,說明線性度對傳感器的意義。本課件是可編輯的正常PPT課件單元二認(rèn)識傳感器02任務(wù)評價(1)填寫小組任務(wù)評價表(見表1-7)。(2)填寫附件中的小組成員考核表(學(xué)生互評)(見表1-8),根據(jù)小組中的每位成員在任務(wù)完成中的情況給出考核成績。本課件是可編輯的正常PPT課件單元二認(rèn)識傳感器02任務(wù)總結(jié)(1)小組討論,自我評述完成情況及發(fā)生的問題,小組共同給出改良方案和提升效率的建議。(2)小組準(zhǔn)備匯報材料,每組選派一人進(jìn)行匯報。(3)教師對方案進(jìn)行評價說明。本課件是可編輯的正常PPT課件單元二認(rèn)識傳感器02本課件是可編輯的正常PPT課件單元二認(rèn)識傳感器02注:1.本表用于學(xué)習(xí)小組成員相互進(jìn)行評分。2.每項(xiàng)評分從1分~10分,每人總評累計(jì)為100分。3.每個成員的任務(wù)總評分=成員評分×(小組考核成績÷100)。本課件是可編輯的正常PPT課件單元二認(rèn)識傳感器02一、動態(tài)特性大多數(shù)情況下,傳感器的輸入信號是一個隨時間變化的動態(tài)信號,這就要求傳感器能時刻精確地跟蹤輸入信號,按照輸入信號的變化規(guī)律來輸出信號。當(dāng)傳感器輸入信號的變化緩慢時,很容易被跟蹤,但隨著傳感器輸入信號的變化加快,其跟蹤性能就會逐漸下降。輸入信號變化時,引起輸出信號也隨時間變化,這個過程稱為響應(yīng)。傳感器的動態(tài)特性就是其對于隨時間變化的輸入信號的響應(yīng)特性,通常要求傳感器不僅能精確地顯示被測量的大小,還能顯示被測量隨時間變化的規(guī)律,這也是傳感器的重要特性之一。拓展知識本課件是可編輯的正常PPT課件單元二認(rèn)識傳感器02影響傳感器的動態(tài)特性主要是傳感器的固有因素,如溫度傳感器的熱慣性等。不同的傳感器,其固有因素的表現(xiàn)形式和作用程度不同。另外,傳感器的動態(tài)特性還與傳感器輸入量的變化形式有關(guān),也就是說,在研究傳感器的動態(tài)特性時,通常是根據(jù)不同的輸入變化規(guī)律來考察傳感器的動態(tài)特征。由于激勵傳感器信號的時間函數(shù)是多種多樣的,在時域內(nèi)研究傳感器的響應(yīng)特性與分析自動控制系統(tǒng)一樣,只能通過對幾種特殊的輸入時間函數(shù)來研究其響應(yīng)特性。在時域內(nèi)通常利用正弦函數(shù)研究傳感器的頻率響應(yīng)特性。為了便于比較、評價或動態(tài)定標(biāo),最常用的輸入信號為階躍信號和正弦信號,與其對應(yīng)的方法為階躍響應(yīng)法和頻率響應(yīng)法。本課件是可編輯的正常PPT課件單元二認(rèn)識傳感器021.階躍響應(yīng)法研究傳感器的動態(tài)特性時,在時域中對傳感器的響應(yīng)和過渡過程進(jìn)行分析的方法稱為時域分析法,這時傳感器對所加激勵信號的響應(yīng)稱為階躍響應(yīng)。常用的激勵信號有階躍函數(shù)、斜坡函數(shù)和脈沖函數(shù)等信號。下面以最典型、最簡單、最易實(shí)現(xiàn)的階躍函數(shù)信號作為標(biāo)準(zhǔn)輸入信號來分析評價傳感器的動態(tài)性能指標(biāo)。本課件是可編輯的正常PPT課件單元二認(rèn)識傳感器02

本課件是可編輯的正常PPT課件單元二認(rèn)識傳感器02衡量傳感器階躍響應(yīng)特性的幾項(xiàng)指標(biāo)如下。(1)最大超調(diào)量。最大超調(diào)量σp就是階躍響應(yīng)特性曲線偏離穩(wěn)態(tài)值的最大值,常用百分?jǐn)?shù)表示。(2)延滯時間。延滯時間td是指階躍響應(yīng)特性曲線達(dá)到穩(wěn)態(tài)值的50%所需的時間。(3)上升時間。上升時間tr是指階躍響應(yīng)特性曲線從穩(wěn)態(tài)值的10%上升到90%所需的時間。常用它來描述無振蕩的傳感器。(4)峰值時間。峰值時間tp是指階躍響應(yīng)特性曲線從零到第一個峰值時所需的時間。(5)響應(yīng)時間。響應(yīng)時間ts是指從階躍函數(shù)信號輸入開始到其輸出值進(jìn)入穩(wěn)態(tài)值所規(guī)定的范圍(一般為穩(wěn)態(tài)值的±5%)內(nèi)所需要的時間。本課件是可編輯的正常PPT課件單元二認(rèn)識傳感器022.頻率響應(yīng)法頻率響應(yīng)法是指從傳感器的頻率特性出發(fā)研究傳感器的動態(tài)特性。傳感器對正弦輸入信號的響應(yīng)特性稱為頻率響應(yīng)特性。對傳感器動態(tài)特性的理論研究,通常是先建立傳感器的數(shù)學(xué)模型,通過拉氏變換求出傳遞函數(shù)的表達(dá)式,再根據(jù)輸入條件得到相應(yīng)的頻率特性。大部分傳感器可簡化為單自由度一階系統(tǒng)或單自由度二階系統(tǒng),即本課件是可編輯的正常PPT課件單元二認(rèn)識傳感器02

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本課件是可編輯的正常PPT課件單元二認(rèn)識傳感器02二、檢測系統(tǒng)的組成檢測系統(tǒng)既指由眾多環(huán)節(jié)組成的復(fù)雜的系統(tǒng)整體,又指檢測系統(tǒng)中的各組成環(huán)節(jié)。因此,檢測系統(tǒng)的概念是廣義的。在檢測信號的流通過程中,任意連接輸入、輸出并有特定功能的部分,均可視為檢測系統(tǒng)。對檢測系統(tǒng)的基本要求就是使檢測系統(tǒng)的輸出信號能夠真實(shí)地反映被測量的變化過程,而不使信號發(fā)生畸變,即實(shí)現(xiàn)不失真的檢測。一個完整的檢測控制系統(tǒng)通常由傳感器、測量轉(zhuǎn)換電路、顯示與記錄裝置、數(shù)據(jù)處理裝置和調(diào)節(jié)執(zhí)行裝置組成,它們之間的關(guān)系如圖1-13所示。本課件是可編輯的正常PPT課件單元二認(rèn)識傳感器02傳感器是把被測的非電量變換成與之有確定對應(yīng)關(guān)系,且便于應(yīng)用的某些物理量的檢測裝置。傳感器獲得信息的正確與否,關(guān)系到整個檢測系統(tǒng)的測量精度。因此,它在自動檢測系統(tǒng)中占有重要的位置。測量轉(zhuǎn)換電路的作用是把傳感器輸出的電量變成具有一定功率的電壓或電流信號,以推動后級的顯示與記錄裝置、數(shù)據(jù)處理裝置及調(diào)節(jié)執(zhí)行裝置的執(zhí)行。本課件是可編輯的正常PPT課件單元二認(rèn)識傳感器02顯示裝置是指把轉(zhuǎn)換來的電信號顯示出來,便于人機(jī)對話。顯示方式有模擬顯示、數(shù)字顯示和圖像顯示等。記錄裝置包括模擬記錄儀和數(shù)字采集記錄系統(tǒng)等。數(shù)據(jù)處理裝置用來對檢測的結(jié)果進(jìn)行運(yùn)算、分析,對動態(tài)測試結(jié)果做頻譜分析、幅值譜分析和能量譜分析。調(diào)節(jié)執(zhí)行裝置帶動各種設(shè)備,為自動控制系統(tǒng)提供控制信號,使控制對象按人們設(shè)定的工藝過程進(jìn)行工作。本課件是可編輯的正常PPT課件3單元三測量與誤差處理本課件是可編輯的正常PPT課件單元三測量與誤差處理03單元簡介傳感器是一種用于測量的器件或裝置,而測量是以獲取被測量的實(shí)際值(真值)為目的的活動,但由于測量表計(jì)、工作人員、環(huán)境因素的各種原因,測量值與真值之間存在或多或少的差別,即測量誤差。本單元對測量方法、測量誤差的相關(guān)知識進(jìn)行學(xué)習(xí),包括以下兩個任務(wù)。(1)利用萬用表測量一節(jié)干電池的電壓并計(jì)算示值相對誤差。(2)利用萬用表測量電阻的阻值并計(jì)算實(shí)際相對誤差。本課件是可編輯的正常PPT課件單元三測量與誤差處理03單元目標(biāo)(1)理解測量的定義;(2)了解測量的方法;(3)理解誤差的定義;(4)理解絕對誤差的含義;(5)理解相對誤差的含義;(6)掌握相對誤差的計(jì)算。知識點(diǎn)本課件是可編輯的正常PPT課件單元三測量與誤差處理03(1)具有對誤差進(jìn)行分類的能力;(2)學(xué)會計(jì)算傳感器的相對誤差,并對測量質(zhì)量進(jìn)行判別;(3)具有選擇合理的測量儀表或量程的能力。(1)培養(yǎng)學(xué)生合作解決問題的能力;(2)培養(yǎng)學(xué)生對數(shù)據(jù)的應(yīng)用和判斷能力。技能點(diǎn)素質(zhì)點(diǎn)本課件是可編輯的正常PPT課件單元三測量與誤差處理03單元能力(1)通過對測量概念的學(xué)習(xí),結(jié)合生產(chǎn)中的實(shí)際,理解什么是測量;(2)通過案例理解學(xué)習(xí)誤差的意義,并掌握絕對誤差和相等誤差的應(yīng)用場景;(3)掌握標(biāo)稱相對誤差和滿度相對誤差的計(jì)算方法,并根據(jù)計(jì)算結(jié)果選擇合適的測量儀

表或量程。專業(yè)能力本課件是可編輯的正常PPT課件單元三測量與誤差處理03(1)具有根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、判斷的能力,并依此進(jìn)行測量儀表或量程的選擇;(2)具有根據(jù)應(yīng)用的場景判斷測量方法的能力。個人能力(1)與同伴討論分析測量儀表或量程選擇的執(zhí)行方案及流程;(2)制訂工作計(jì)劃,進(jìn)行講解。社會能力本課件是可編輯的正常PPT課件單元三測量與誤差處理03任務(wù)一

單元相關(guān)知識在工程實(shí)踐和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中要獲取檢測對象信息的大小,即被測量的大小,就必須正確、及時地掌握各種信息。因此,信息采集的主要含義就是測量以及取得結(jié)果。在工程中,需要將傳感器與多臺儀表組合在一起,才能完成信號的檢測,這樣便形成了測量系統(tǒng)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)及信息處理技術(shù)的發(fā)展,測量系統(tǒng)所涉及的內(nèi)容不斷得以充實(shí)。微課堂測量與誤差1本課件是可編輯的正常PPT課件單元三測量與誤差處理03一、測量的定義測量是檢測技術(shù)的重要組成部分,是以確定被測量值為目的的一系列操作。測量能夠幫助人們獲得對客觀事物定性的認(rèn)識及定量的信息,尋找并發(fā)現(xiàn)客觀事物的發(fā)展規(guī)律。在工業(yè)現(xiàn)場,測量更進(jìn)一步的目的是利用測量所獲得的信息來控制某一生產(chǎn)過程,通常這種控制作用是與檢測系統(tǒng)緊密相關(guān)的。本課件是可編輯的正常PPT課件單元三測量與誤差處理03

本課件是可編輯的正常PPT課件單元三測量與誤差處理03二、測量方法的分類針對不同測量任務(wù)進(jìn)行具體分析以找出切實(shí)可行的測量方法,對測量工作是十分重要的。從不同角度,測量方法有不同的分類方法。本課件是可編輯的正常PPT課件單元三測量與誤差處理031.按測量過程的特點(diǎn)分測量方法按測量過程的特點(diǎn)可分為直接測量法、間接測量法和組合測量法。直接測量法間接測量法組合測量法010203本課件是可編輯的正常PPT課件單元三測量與誤差處理031)直接測量法直接測量法是指在使用測量儀表或傳感器進(jìn)行測量時,不需要經(jīng)過任何運(yùn)算就能直接從測量儀表或傳感器上讀出測量結(jié)果的方法。例如,用游標(biāo)卡尺測工件的尺寸,用電位差計(jì)測電動勢等。直接測量法的優(yōu)點(diǎn)是測量過程簡單、迅速,缺點(diǎn)是測量精度不高。2)間接測量法

3)組合測量法組合測量法是指被測量必須經(jīng)過求解聯(lián)立方程組,才能得到最后結(jié)果的方法。組合測量法是一種特殊的精密測量方法,不但操作手續(xù)復(fù)雜,而且花費(fèi)時間長,因此,其多用于科學(xué)實(shí)驗(yàn)或特殊場合。本課件是可編輯的正常PPT課件單元三測量與誤差處理032.按測量儀表的特點(diǎn)分測量方法按測量儀表的特點(diǎn)可分為接觸測量法和非接觸測量法。接觸測量法是指傳感器與被測量直接接觸,承受被測量參數(shù)的作用,感受其變化,從而獲得信號,并測量其信號大小的方法,如用體溫計(jì)測體溫等。非接觸測量法是指傳感器不與被測量直接接觸,只是間接承受被測量參數(shù)的作用,感受其變化,從而獲得信號,并測量其信號大小的方法,如用輻射式溫度計(jì)測量溫度和用光電轉(zhuǎn)速表測量轉(zhuǎn)速等。非接觸測量法不干擾被測量,既可進(jìn)行局部點(diǎn)檢測,又可進(jìn)行整體掃描,特別是對于運(yùn)動的對象、腐蝕性介質(zhì)及危險場合的參數(shù)檢測,顯得更為方便、安全和準(zhǔn)確。1)接觸測量法2)非接觸測量法本課件是可編輯的正常PPT課件單元三測量與誤差處理033.按測量對象的特點(diǎn)分測量方法按測量對象的特點(diǎn)可分為靜態(tài)測量法和動態(tài)測量法。1)靜態(tài)測量法靜態(tài)測量法是指被測量處于穩(wěn)定情況下所進(jìn)行的測量。此時被測量參數(shù)不隨時間的變化而變化,故其又稱為穩(wěn)態(tài)測量。2)動態(tài)測量法動態(tài)測量法是指被測量處于不穩(wěn)定的情況下進(jìn)行的測量。此時被測量參數(shù)隨時間的變化而變化,因此,這種測量必須瞬時完成,才能得到動態(tài)參數(shù)的測量結(jié)果。本課件是可編輯的正常PPT課件單元三測量與誤差處理03由于過程檢測中被測量參數(shù)多是隨時間變化的,因此過程檢測實(shí)際上就是動態(tài)測量。但如果被測量參數(shù)隨時間的變化很緩慢,而測量所需時間相對又很短,則過程檢測可近似作為穩(wěn)態(tài)測量。這種近似也是產(chǎn)生測量誤差的原因之一。本課件是可編輯的正常PPT課件單元三測量與誤差處理03三、測量誤差及其分類1.測量誤差的概念測量既是一個變換、選擇、放大、比較、顯示諸功能綜合作用的過程,又是一個對比、示差、平衡、讀數(shù)的比較過程。如果這些過程是在理想的環(huán)境、條件下進(jìn)行的,即假設(shè)一切影響因素都不存在,則測量將是十分精確的。但是,這種理想的環(huán)境和條件在實(shí)際中是不存在的。無論是測量設(shè)備還是測量對象、方法,都不同程度地受到本身和周圍各種因素的影響。當(dāng)這些因素變化時,必然會影響到被測量、測量值的大小,使測量值與被測量的真值之間產(chǎn)生差異,這個差異就是測量誤差。微課堂測量與誤差2本課件是可編輯的正常PPT課件單元三測量與誤差處理03真值是指在一定的時間及空間(位置或狀態(tài))條件下,被測量所體現(xiàn)的真實(shí)數(shù)值。通常所說的真值可以分為理論真值、約定真值和相對真值三種。1)理論真值理論真值又稱為絕對真值,是指在嚴(yán)格的條件下,根據(jù)一定的理論,按定義確定的數(shù)值,如三角形的內(nèi)角和恒為180°。本課件是可編輯的正常PPT課件單元三測量與誤差處理032)約定真值約定真值是指用約定的辦法確定的最高基準(zhǔn)值,它被認(rèn)為充分接近于真值,因而可以代替真值來使用,如基準(zhǔn)米的定義為光在真空中1/299792458s的時間間隔內(nèi)的行程。測量中修正過的算術(shù)平均值也可作為約定真值,這是因?yàn)檎`差對稱分布時正負(fù)誤差出現(xiàn)的機(jī)會相等,在沒有系統(tǒng)誤差(或系統(tǒng)誤差用校正法可以消除)的情況下,各次測量值相加以后求平均值,就能得到極接近于真值的數(shù)值。由于測量次數(shù)總是有限的,所以平均值還不是真值,只能將它稱為約定真值。本課件是可編輯的正常PPT課件單元三測量與誤差處理033)相對真值相對真值又稱為實(shí)際值,是指將測量儀表按精度不同分為若干等級,高等級的測量儀表的測量值即為相對真值,如標(biāo)準(zhǔn)壓力表所指示的壓力值相對于普通壓力表的指示值而言,即可認(rèn)為是被測壓力的相對真值。通常,高一級測量儀表的誤差若為低一級測量儀表誤差的1/10~1/3,即可認(rèn)為前者的測量值是后者的相對真值。相對真值在測量誤差中的應(yīng)用較為廣泛。測量的最終目的是求得被測量的理論真值,但是理論真值是永遠(yuǎn)測量不到的,只能以不同的精度接近理論真值。在實(shí)際中對給定的測量任務(wù)達(dá)到規(guī)定的精度即可,而不是精度越高越好。盲目地提高測量精度的做法,往往會帶來相反的效果。在解決生產(chǎn)過程中的測量任務(wù)時,必須根據(jù)測量的目的,全面考慮測量的可靠性、精度、經(jīng)濟(jì)性和使用簡便性,而在科研工作中對測量精度的要求往往是被放在第一位的。本課件是可編輯的正常PPT課件單元三測量與誤差處理03

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本課件是可編輯的正常PPT課件單元三測量與誤差處理03我國電工儀表準(zhǔn)確度等級分為七級,即0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0級。它們分別表示對應(yīng)儀表的滿度相對誤差不應(yīng)超過的百分比。從儀表面板上的標(biāo)志可以判斷出儀表的精度等級。儀表在正常工作條件下使用時,儀表的精度等級和最大滿度相對誤差見表1-9。精度等級越小,儀表的價格就越貴。本課件是可編輯的正常PPT課件單元三測量與誤差處理03例1-1

現(xiàn)有精度等級為0.5級、量程為0~300℃和精度等級為1.0級、量程為0~100℃的兩個溫度計(jì),要測80℃的溫度,試求采用哪一個溫度計(jì)好。

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本課件是可編輯的正常PPT課件單元三測量與誤差處理032)按誤差出現(xiàn)的規(guī)律分測量誤差按誤差出現(xiàn)的規(guī)律可分為系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差和粗大誤差三種。(1)系統(tǒng)誤差。在相同條件下,多次重復(fù)測量同一被測量時,其測量誤差的大小和符號保持不變,或在條件改變時,誤差按某一確定的規(guī)律變化,這種測量誤差稱為系統(tǒng)誤差。若系統(tǒng)誤差值恒定不變,則稱為定值系統(tǒng)誤差;若系統(tǒng)誤差值變化,則稱為變值系統(tǒng)誤差。本課件是可編輯的正常PPT課件單元三測量與誤差處理03系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的原因大體上可分為以下幾種。②在測量過程中,因溫度、濕度、氣壓、電磁干擾等環(huán)境條件發(fā)生變化而產(chǎn)生的誤差。③因測量方法不完善,或者測量所依據(jù)的理論本身不完善等原因而產(chǎn)生的誤差。①測量所用的工具（儀器、量具等）本身性能不完善或安裝、布置、調(diào)整不當(dāng)而產(chǎn)生的誤差。④因操作人員讀數(shù)方式不當(dāng)而造成的讀數(shù)誤差等。01020304本課件是可編輯的正常PPT課件單元三測量與誤差處理03總之,系統(tǒng)誤差的特征包括測量誤差出現(xiàn)的有規(guī)律性以及其產(chǎn)生原因的可預(yù)知性。系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的原因和變化規(guī)律一般可通過實(shí)驗(yàn)和分析查出。因此,系統(tǒng)誤差可被設(shè)法確定并消除。系統(tǒng)誤差表明了測量值偏離實(shí)際值的程度。系統(tǒng)誤差越小,測量值越準(zhǔn)確,所以常常用精度來表示系統(tǒng)誤差的大小。本課件是可編輯的正常PPT課件單元三測量與誤差處理03(