传感器和检测技术课程标准

《传感器及检测技术》课程标准

一、课程信息

课程名称：传感器及检测技术课程类型：电气自动化专业核心课

课程代码：0722070 授课对象：电气自动化专业

学分： 4 先修课：模拟电子技术、数字电子技术、微机原理

学时：72 后续课：智能仪器、电气综合实训、电工中、高

级职业资格证书、毕业设计、顶岗实习

制定人：邓贻云制定时间：2009/7/10

二、课程性质

传感器是现代控制的基本工具，而检测技术则是控制过程获取信息的唯一手段。《传感器与检测技术》是一门多学科交叉的专业课程，重点介绍各种传感器的工作原理和特性，结合工程应用实际，了解传感器在各种电量和非电量检测系统中的应用，培养学生使用各类传感器的技巧和能力，掌握常用传感器的工程测量设计方法和实验研究方法，了解传感器技术的发展动向。

本课程是电气自动化技术专业的一门核心专业技术课，也是后续的电气综合实训、电工中、高级职业资格证书（其内容约占20%）、毕业设计、顶岗实习等基本技能养成课程，即是职业素质养成与职业能力培养最基本的理论实践一体化课程。

三、课程设计

1、课程目标设计

总体目标：教学目标和总体要求是让学生初步掌握检测技术的基本知识和应用。培养学生使用各类传感器的能力。使学生能够进一步应用传感器解决工程测控系统中的具体问题。

要求理解不同传感器的工作原理，常用的测量电路；能够对常用传感器的性能参数与主要技术指标进行校量与标定。掌握传感器的工程应用方法，并能正确处理检测数据。了解传感器技术发展前沿状况，培养学生科学素养，提高学生分析解决问题的能力。

通过行为导向的项目式教学，加强学生实践技能的培养，培养学生的综合职业能力和职业素养；独立学习及获取新知识、新技能、新方法的能力；与人交往、沟通及合作等方面的态度和能力。

（1）知识目标：

1. 传感器的静态特性、动态特性与技术指标

2. 电阻传感器原理与应用

3. 电感传感器原理与应用

4. 电容传感器原理与应用

5. 光电（光纤、光栅）传感器原理与应用

6. 磁电式传感器与霍尔传感器

7. 压电式传感器原理与应用

8. 半导体物性传感器

9. 温度检测系统

10.压力检测系统

11.液位测检系统

12.流量检测系统

13.传感器在汽车上的应用

（2）能力目标：

1．测量误差与数据处理

2. 传感器的标定和校准

3. 应变电阻传感器的测量电路与电子秤的标定。

4. 螺线管电感位移测量传感器与电感测微仪放大电路设计、调试

5. 圆柱形电容位移测量传感器与数字式容栅千分尺的使用

6. 光电效应、光电器件及光电计数传感器的应用。

7. 半导体光吸收型光纤温度传感器

8. 莫尔条纹及其特点，光栅的光学系统与辨向、细分技术，数字式光栅传感器工程应用.

9. 霍尔效应与霍尔元件，霍尔式转速传感器与霍尔开关的使用.

10.压电效应、压电传感器的结构和工作原理与测量电路，压电加速度传感器使用.

11.气体传感器的使用与有害气体测量

12.湿度传感器的使用与湿度测量

13.温度传感器的使用与工程检测系统集成

14.压力传感器的使用与工程检测系统集成

15.液位传感器的使用与工程检测系统集成

16.流量传感器的使用与工程检测系统集成

（3）素质目标：

在以实际操作过程为主的项目教学过程中，锻炼学生的团队合作能力、专业技术交流的表达能力；制定工作计划的方法能力；获取新知识、新技能的学习能力；解决实际问题的工作能力。

2、课程内容设计

（1）课程内容与要求

通过理论实践一体化的教学和实训过程完成教学内容，课程建议总课时为72（不含选修内容），项目内容组织与学时分配如下所示。

（2）模块设计表：

序号学习情境内容

总学

时

理论

学时

实

践

学

时

备

注

1 电阻传感器与电子秤的制作8 6 2

2 电感传感器位移测量电路的设计与制作 6 4 2

3 电容传感器位移测量标定与容栅数字千分尺使用 6

4 2

4 光电传感器与转速测量电路的制作与调试10 8 2

5 霍尔转速传感器的制作与调试 4 2 2

6 压电加速度传感器电荷放大器整定 4 2 2

7 半导体湿度、气敏传感器测量电路制作与调试 4 4 0

8 温度测量系统的集成与标定8 6 2

9 集成温度传感器特性测试与热偶冷端温度补偿器制作 4 2 2

10 扩散硅压阻传感器压力测量与标定 4 2 2

11 锅炉汽包水位测量与差压传感器的使用 6 4 2

12 电磁流量传感器与流量的工程测量8 8

合计72 52 20

3、能力训练项目设计

教学目的与要求：

项目一：电子秤的设计与制作

知识点：

1. 传感器的静态特性、动态特性与技术指标

2. 传感器的分类

3. 了解传感器的作用与工程应用

4. 电阻传感器原理与应用

5. 电阻应变片的原理与主要技术参数

6. 测量电桥的四种型式与电压灵敏度

7. 测量桥路的调零与非线性误差

1. 电阻应变片的主要技术参数

2. 弹性元件的分类与选择

3. 电阻应变片的选择与粘贴

4. 测量电桥的电压灵敏度与调零

5. 电桥测量电路的制作要领

6. 电子秤测量标定

7. 汽车衡称重系统

项目二: 电感传感器位移测量电路的设计与制作知识点：

1. 自感传感器与互感传感器

2. 电感传感器的结构原理与分类

3. 电感传感器的非线性误差与差动结构

4. 螺线管差动变压器传感器原理与特性

5. 差动交流测量电桥的电压灵敏度

技能点：

1. 电感传感器的主要技术特点

2. 差动电感对非线性误差的改善

3. 测量电桥的电压灵敏度与调零

4. 电桥测量电路的制作要领

5. 电感测微仪的使用

项目三: 电容传感器位移测量标定与容栅数字千分尺使用知识点：

1．电容式传感器的工作原理与结构

2．电容式传感器的灵敏度及非线性

3．电容式传感器的等效电路

4．电容式传感器的测量电路

5．电容式传感器的应用

1．电容式传感器的结构形式

2．园柱形变面积电容位移传感器的灵敏度及非线性

3．电容式传感器的测量电路

4．电容式压力传感器的应用

5. 电容式湿度传感器

6. 容栅位移千分尺的使用

项目四：光电传感器与转速测量电路的制作与调试

知识点：

1. 光电效应及光电元件

2．光电元件的测量电路

3. 透射、反射和光辐射型光电传感器（光源本身是被测物的应用实例）

4. 光纤传感器原理与应用

5. 光栅传感器原理与应用

技能点：

1. 红外线辐射温度计：

2. 热释电传感器在人体检测、报警中的应用

3. 光电式浊度计工作原理（被测物吸收光通量的应用实例）

4. 烟雾报警器（被测物吸收光通量的应用实例）

5. 反射式烟雾报警器（被测物体反射光通量的应用实例）

6. 反射式光电式转速表的制作与调试（被测物体反射光通量的应用实例）

7. 自动门光电传感器

8. 光电式带材跑偏检测控制器

9. 光幕及其应用

项目五：霍尔式转速传感器测量电路制作与调试

知识点：

1. 霍尔效应与霍尔元件

2．霍尔元件的主要参数

3. 霍尔元件的测量电路

4. 霍尔元件的温度误差与补偿方法

5. 霍尔式微位移传感器工作原理

6. 霍尔开关传感器SL3501是具有较高灵敏度的集成霍尔元件

技能点：

1. 霍尔元件的主要参数

2. 霍尔元件的测量电路

3. 霍尔元件的温度误差与补偿方法

4. 霍尔式微位移传感器工作原理

5. 霍尔开关传感器构成的转速测量传感器

6. 霍尔高斯计（特斯拉计）的使用

项目六：压电加速度传感器测量放大电路制作与整定

知识点：

1. 压电效应与逆压电效应

2. 压电材料与压电元件

3. 压电元件的等效电路

4. 压电元件的测量电路

5. 压电式传感器不能用于静态测量

技能点：

1. 压电效应与逆压电效应

2. 压电式加速度传感器电荷放大器的整定

3. 汽车发动机中的汽缸压力防爆震测量

4. 压电式加速度传感器在汽车碰撞救生中的安装使用

5. 压电式动态力传感器在车床动态切削力测量中的应用

6. 压电式动态力传感器在体育动态测量中的应用

项目七：半导体湿敏、气敏传感器与LCD数字相对湿度仪表的标定知识点：

一、气敏电阻传感器

1. 还原性气体传感器的组成与工作原理

2. 气敏半导体的灵敏度特性曲线

3. 酒精传感器的选择性

4. 家庭用煤气报警器

5. 一氧化碳传感器

6. 其他气体传感器

7. 二氧化钛氧浓度传感器

8. 二氧化钛氧浓度传感器在汽车尾气测量中的应用

9. 有毒气体传感器的使用

二、湿敏电阻传感器

1. 湿度传感器的分类

2. 陶瓷湿度传感器特性曲线

3. 电子式温湿度计

技能点：

一、气敏电阻传感器

1. 气敏半导体的灵敏度特性曲线

2. 酒精传感器的选择性

3. 家庭用煤气报警器

4. 一氧化碳传感器

5. 二氧化钛氧浓度传感器

6. 二氧化钛氧浓度传感器在汽车尾气测量中的应用

二、湿敏电阻传感器

1. 陶瓷湿度传感器特性曲线

2. 电子式温湿度计

3. LCD数字相对湿度仪表的标定

项目八：温度测量系统的集成与标定

知识点：

1. 温度测量与国际温标(ITS-90)

2．温度传感器分类

3. 热电偶温度传感器

1）热电偶的工作原理

2）热电偶按电极材料分类和按结构分类

3）热电偶的分度表与分度号

4）热电偶的补偿导线

5）热电偶冷端温度的处理

6）XC指针显示仪表与XM智能型数字显示仪表7）DDZ－Ⅲ型电动单元组合仪表中的温度变送器4．热电阻温度传感器

1）热电阻的工作原理

2）热电阻按电极材料分类和按结构分类

3）热电阻的分度表与分度号

4）XC指针显示仪表与XM智能型数字显示仪表5）DDZ－Ⅲ型电动单元组合仪表中的温度变送器

技能点：

1. 热电偶温度传感器

1）热电偶按电极材料分类

2. 热电偶按结构分类

3）热电偶的分度表与分度号查阅

4）热电偶补偿导线的使用

5）热电偶冷端温度的处理

6）XC指针显示仪表与XM智能型数字显示仪表7）热电偶温度测量系统的组成

2. 热电阻温度传感器

1）热电阻按电极材料分类和按结构分类

2）热电阻的分度表与分度号

3）XC指针显示仪表与XM智能型数字显示仪表4）DDZ－Ⅲ型电动单元组合仪表中的温度变送器

项目九：集成温度传感器特性测试与热电偶冷端温度补偿器的制作知识点：

1. 集成温度传感器的工作原理

2．电压输出型和电流输出型集成温度传感器的输出特性

3. AD590电流输出型集成温度传感器的引脚功能与外部接线

4. AD590电流输出型集成温度传感器输出特性测量

5. K型热电偶冷端温度补偿器的制作

技能点：

1. AD590电流输出型集成温度传感器的引脚功能与外部接线

2. AD590电流输出型集成温度传感器输出特性测量

3. K型热电偶冷端温度补偿器的制作

项目十：扩散硅压阻传感器压力测量与标定

知识点：

1. 电容式压力传感器的工作原理与应用

2．霍尔式压力传感器的原理与应用

3. 扩散硅压阻传感器压力测量与标定

技能点：

1. 扩散硅压阻传感器压力测量与标定

2. 压力表的选择

3. 压力表的安装

4. 压力表的标定

项目十一：液位测量与差压传感器的使用

知识点：

静压式液位计工作原理

浮力式液位计工作原理

电容式液位计

技能点：

锅炉汽包水位的差压式液位传感器测量

浮力式差动变压器液位传感器的使用

项目十二：电磁流量传感器与流量的工程测量知识点：

差压式流量计的工作原理与适用范围

转子流量计的工作原理与适用范围

涡街流量传感器的工作原理

电磁流量传感器的工作原理与应用

技能点：

差压式流量计的安装与使用

转子流量计的安装与使用

电磁流量传感器的安装与使用

涡街流量传感器在汽车上的应用

4、进度表设计

序号学

时

教学目标和主要教学内容

单元标题能力目标

能力训练

项目编号

知识目标

1 2 项目一：

电子秤的

设计与制

作传感器的静态特性、动

态特性与技术指标；

传感器的分类。

传感器技术

指标G1G2G3

传感器的静态特性、动

态特性与技术指标；

传感器的分类。

2 项目一：

电子秤的

设计与制

作电阻应变片的主要技

术参数；

弹性元件的分类与选

择。

弹性元件的

分类与选择。

G3

了解传感器的作用与工

程应用；

电阻传感器原理与应

用；

电阻应变片的原理与主

要技术参数。

4 项目一：

电子秤的

设计与制

作电阻应变片的选择与

粘贴；

测量电桥的电压灵敏

度与调零；

电桥测量电路的制作

要领；

测量电桥的

电压灵敏度

与调零；

电桥测量电

路的制作

电子秤测量

测量电桥的四种型式与

电压灵敏度；

测量桥路的调零与非线

性误差。

电子秤测量标定；

汽车衡称重系统。

标定G1G3

2 2 项目二:

电感传感

器位移测

量电路的

设计与制

作

电感传感器的主要技

术特点；

差动电感对非线性误

差的改善。

电感传感器

位移测量电

路的设计与

制作G4

自感传感器与互感传

感器；

电感传感器的结构原

理与分类。

4 项目二:

电感传感

器位移测

量电路的

设计与制

作

测量电桥的电压灵敏

度与调零；

电桥测量电路的制作

要领；

电感测微仪的使用。

电桥的电压

灵敏度与调

零；

G4

电感传感器的非线性

误差与差动结构；

螺线管差动变压器传感

器原理与特性；

差动交流测量电桥的电

压灵敏度。

3 2 项目三:

电容传感

器位移测

量标定与

容栅数字

千分尺使

用电容式传感器的结构

形式；

园柱形变面积电容位

移传感器的灵敏度及

非线性。

容栅数字千

分尺使用

电容传感器

位移测量标

定G5

电容式传感器的工作原

理与结构；

电容式传感器的灵敏度

及非线性。

4 项目三:

电容传感

器位移测

量标定与

容栅数字

千分尺使

用电容式传感器的测量

电路；

电容式压力传感器的

应用；

电容式湿度传感器容

栅位移千分尺的使用。

电容式压力

传感器的应

用；测量电

路；G5

电容式传感器的等效电

路；

电容式传感器的测量电

路；

电容式传感器的应用。

4 2 项目四：

光电传感

器与转速

测量电路

的制作与

调试光电效应及光电元件；

光电计数传感器的应

用。

光转速测量

电路的制作

与调试

G6

光电效应及光电元件。

4 项目四：

光电传感

器与转速

测量电路

的制作与

调试红外线辐射温度计：

吸收式烟雾报警器

反射式烟雾报警器

自动门光电传感器

光电式带材跑偏检测

控制器；

光幕及其应用；

红外线辐射

温度计：

吸收式烟雾

报警器

反射式烟雾

报警器

自动门光电

光电元件的测量电路；

透射、反射和光辐射型

光电传感器（光源本身

是被测物的应用实例）；

热释电传感器在人体检

测、报警中的应用；

吸收式光电式浊度计工

反射式光电式转速表的制作与调试。传感器

G6

作原理。

2 项目四：

光电传感

器与转速

测量电路

的制作与

调试半导体光吸收型光纤

温度传感器；

光纤转速传感器使用。

光纤转速传

感器使用

光吸收型光

纤温度传感

器G7

光纤传感器原理与应

用。

2 项目四：

光电传感

器与转速

测量电路

的制作与

调试莫尔条纹及其特点；

光栅的光学系统与辨

向、细分技术；

数字式光栅传感器工

程应用。

数字式光栅

传感器工程

应用G8

光栅传感器原理与应

用。

5 2 项目五：

霍尔式转

速传感器

测量电路

制作与调

试霍尔元件的主要参数；

霍尔元件的测量电路

霍尔元件的温度误差

与补偿方法；

霍尔式微位移传感器

工作原理；

霍尔高斯计（特斯拉

计）的使用。

霍尔式转速

传感器测量

电路制作与

调试G9

霍尔效应与霍尔元件；

霍尔元件的主要参数；

霍尔元件的测量电路；

霍尔元件的温度误差与

补偿方法；

霍尔式微位移传感器工

作原理。

2 项目五：

霍尔式转

速传感器

测量电路

制作与调

试霍尔开关传感器构成

的转速测量传感器。

霍尔转速测

量传感器应

用

霍尔开关传感器SL3501

是具有较高灵敏度的集

成霍尔元件。

6 2 项目六：

压电加速

度传感器

测量放大

电路制作

与整定压电效应与逆压电效

应；

压电元件的测量电

路；

压电式传感器不能用

于静态测量的说明。

压电效应与

逆压电效应，

压电元件与

超声波换能

器G10

压电效应与逆压电效

应；

压电材料与压电元件；

压电元件的等效电路。

2 项目六：

压电加速

度传感器

测量放大压电式加速度传感器

电荷放大器的整定。

压电加速度

传感器测量

放大电路制

作与整定G10

汽车发动机中的汽缸压

力防爆震测量；

压电式加速度传感器在

汽车碰撞救生中的安装

电路制作与整定使用；

压电式动态力传感器在车床动态切削力测量中的应用；

压电式动态力传感器在体育动态测量中的应用。

7 2 项目七：半

导体气敏

传感器与

LCD数字式

酒精相对

湿度传感

器的标定气敏半导体的灵敏度

特性曲线；

酒精传感器的选择性

家庭用煤气报警器；

一氧化碳传感器；

二氧化钛氧浓度传感

器；

二氧化钛氧浓度传感

器；在汽车尾气测量中

的应用。

酒精传感器

家用煤气报

警器；G11

气敏电阻传感器

还原性气体传感器的组

成与工作原理；

气敏半导体的灵敏度特

性曲线；

酒精传感器的选择性

家庭用煤气报警器；

一氧化碳传感器；

其他气体传感器；

二氧化钛氧浓度传感

器；

二氧化钛氧浓度传感器

在汽车尾气测量中的应

用；

有毒气体传感器的使

用。

2 项目七：半

导体湿敏

传感器与

LCD数字相

对湿度的

标定湿敏电阻传感器；

陶瓷湿度传感器特性

曲线；

电子式温湿度计；

LCD数字相对湿度传

感器的标定。

LCD数字相对

湿度传感器

的标定

湿敏电阻传感器；

湿度传感器的分类；

陶瓷湿度传感器特性曲

线

电子式温湿度计。

8 2 项目八：

温度测量

系统的集

成与标定热电偶温度传感器；

热电偶按电极材料分

类

热电偶按结构分类；

热电偶的分度表与分

度号查阅。

热电偶温度

传感器

温度测量系

统的集成与

标定

G13

温度测量与国际温标

(ITS-90)；

温度传感器分类；

热电偶温度传感器；

热电偶的工作原理；

热电偶按电极材料分类

和按结构分类；

热电偶的分度表与分度

号。

2 项目八：

温度测量

系统的集热电偶补偿导线的使

用；

热电偶冷端温度的处

热电偶冷端

温度的处理

G13

热电偶的补偿导线；

热电偶冷端温度的处

理；

成与标定理；

XC指针显示仪表与XM

智能型数字显示仪表；

热电偶温度测量系统

的组成与标定；

DDZ－Ⅲ型电动单元组

合；

仪表中的温度变送器。XC指针显示仪表与XM智能型数字显示仪表；DDZ－Ⅲ型电动单元组合仪表中的温度变送器。

2 项目八：

温度测量

系统的集

成与标定热电阻温度传感器；

热电阻按电极材料分

类和按结构分类；

热电阻分度表与分度

号

热电阻测温系统的标

定；XC指针显示仪表

与XM智能型数字显示

仪表；

DDZ－Ⅲ型电动单元组

合仪表中的温度变送

器。

热电阻温度

传感器

热电阻的分

度表与分度

号

数字显示仪

表G13G1G2

热电阻温度传感器

热电阻的工作原理

热电阻按电极材料分类

和按结构分类

热电阻的分度表与分度

号

XC指针显示仪表与XM智

能型数字显示仪表；

DDZ－Ⅲ型电动单元组

合仪表中的温度变送

器。

9 2 项目九：集

成温度传

感器特性

测试AD590电流输出型集

成温度传感器的引脚

功能与外部接线；

AD590电流输出型集

成温度传感器输出特

性测量。

AD590电流输

出型集成温

度传感器输

出特性测量

G13

集成温度传感器的工作

原理；

电压输出型和电流输出

型集成温度传感器的输

出特性；

AD590电流输出型集成

温度传感器的引脚功能

与外部接线。

2 项目九：

用集成温

度传感器

制作热电

偶冷端温

度补偿器AD590电流输出型集

成温度传感器制作K

型热电偶冷端温度补

偿器。

AD590电流输

出型集成温

度传感器制

作K型热电偶

冷端温度补

偿器。G13

AD590电流输出型集成

温度传感器的引脚功能

与外部接线。

10 4 项目十：

扩散硅压

阻传感器

压力测量

与标定扩散硅压阻传感器压

力测量与标定；

压力表的选择；

压力表的安装；

压力表的标定。

扩散硅压阻

传感器压力

测量与标定

G14G1G2

电容式压力传感器的工

作原理与应用；

霍尔式压力传感器的原

理与应用；

扩散硅压阻传感器压力

测量与标定。

11 2 项目十一：

液位测量与差压传感器的使用静压式液位计工作原

理；

浮力式差动变压器液

位传感器的使用。

液位测量与

差压传感器

的使用G15

静压式液位计工作原

理；

浮力式液位计工作原理

电容式液位计。

4 项目十一：

液位测量

与差压传感器的使用锅炉汽包水位的差压

式液位传感器测量；

差压式液位传感器的

选择与安装。

锅炉汽包水

位的差压式

液位传感器

测量G15 锅炉汽包水位的差压式

液位传感器测量。

12 4 项目十二：

电磁流量传感器与流量的工程测量差压式流量计的安装

与使用；

转子流量计的安装与

使用。

差压式流量

计的安装与

使用G16

差压式流量计的工作原

理与适用范围；

转子流量计的工作原理

与适用范围。

4 项目十二：

电磁流量传感器与流量的工程测量电磁流量传感器的安

装与使用；

涡街流量传感器在汽

车上的应用。

电磁流量传

感器的安装

与使用G16

电磁流量传感器的工作

原理与应用；

涡街流量传感器的工作

原理。

四、教材、资料

教材：宋雪臣传感器与检测技术邮电出版社 2009 参考资料：梁森自动检测与转换技术（第2版）机械工业出版社 2007

王煜东传感器及应用机械工业出版社 2005

宋健传感器与检测技术机械工业出版社 2009 学习网站： https://www.wendangku.net/doc/7b10238332.html,/

https://www.wendangku.net/doc/7b10238332.html,/news/sensor/sensor-tech/

五、需要说明的其他问题

1、教学评价与考核

方式与分值按学校公布的要求执行

2、教学设施要求：传感器与检测技术实验实训室与计算机多媒体教室。

3、教学建议：传感器与检测技术实验实训室与计算机多媒体教室合二为一，使教、学、

做真正融为一体。

4、本课程另设一周课程设计，不含在本课程进程表计划课时内。

传感器及检测技术教案

传感器及检测技术

项目一 传感器误差与特性分析 任务1 检测结果的数据整理 1.1.1 测量与测量方法 1.检测 2.测量方法 (1)电测法和非电测法 (2)直接测量和间接测量 (3)静态测量和动态测量 (4)接触性测量和非接触性测量 (5)模拟式测量和数字式测量 1.1.2 测量误差及其表示方法 测量误差：测量值与其真值之间的差值 例：某温度计的量程范围为0-500oC ，校验时该表的最大绝对误差为6oC ，试确定其精度等级？ 查表1.1，精度等级应定为1.5级 任务1： 现有0.5级的0~300oC 和1.0级0~100oC 的两个温度计，欲测量80oC 的温度，试问选用哪一个温度计好？为什么？在选用仪器时应考虑哪些方面？ 实施： 0.5级的0~300oC 的温度计测量时可能出现的最大绝对误差为： 用其测量80oC 可能出现的最大示值相对误差为： ?? ? ? ? ???? ?引用误差示值（标称）相对误差实际相对误差相对误差绝对误差x γγ%.21%100500 6 %100=?= ??= m m m A x γ5 .1)0300(%5.0111=-?==?m m m A x γ

1.0级的0~100oC 的温度计测量时可能出现的最大绝对误差为： 用其测量80oC 可能出现的最大示值相对误差为： 结论：选用1.0级的0~100oC 的温度计较好。选用仪器时，不能单纯追求精度，而是要兼顾精度和量程 1.1.3 测量误差的分类及来源 1.系统误差 2.随机误差 3.粗大误差（疏忽误差、过失误差) 4.缓变误差 任务2 传感器特性分析与传感器选用 1.2.1 传感器的组成及其分类 1.2.2 传感器的静态特性与指标 传感器的静态特性指标 1.精密度、准确度和精确度 2.稳定性 1 )0100(%.01222=-?==?m m m A x γ%25.1%10080 1 %10022=?= ??= x x m x γ?? ?动态特性 静态特性

传感器与检测技术(知识点总结)

传感器与检测技术(知识点总结) 一、传感器的组成2：传感器一般由敏感元件，转换元件及基本转换电路三部分组成。①敏感元件是直接感受被测物理量，并以确定关系输出另一物理量的元件（如弹性敏感元件将力，力矩转换为位移或应变输出）。②转换元件是将敏感元件输出的非电量转换成电路参数（电阻，电感，电容）及电流或电压等电信号。③基本转换电路是将该电信号转换成便于传输，处理的电量。 二、传感器的分类 1、按被测量对象分类（1）内部信息传感器主要检测系统内部的位置，速度，力，力矩，温度以及异常变化。（2）外部信息传感器主要检测系统的外部环境状态，它有相对应的接触式（触觉传感器、滑动觉传感器、压觉传感器）和非接触式（视觉传感器、超声测距、激光测距）。 2、传感器按工作机理（1）物性型传感器是利用某种性质随被测参数的变化而变化的原理制成的（主要有：光电式传感器、压电式传感器）。（2）结构型传感器是利用物理学中场的定律和运动定律等构成的（主要有①电感式传感器；②电容式传感器； ③光栅式传感器）。 3、按被测物理量分类如位移传感器用于测量位移，温度传感器用于测量温度。

4、按工作原理分类主要是有利于传感器的设计和应用。 5、按传感器能量源分类（1）无源型：不需外加电源。而是将被测量的相关能量转换成电量输出（主要有：压电式、磁电感应式、热电式、光电式）又称能量转化型；（2）有原型：需要外加电源才能输出电量，又称能量控制型（主要有：电阻式、电容式、电感式、霍尔式）。 6、按输出信号的性质分类（1）开关型（二值型）：是“1”和“0”或开(ON)和关（OFF）；（2）模拟型：输出是与输入物理量变换相对应的连续变化的电量，其输入/输出可线性，也可非线性；（3）数字型：①计数型：又称脉冲数字型，它可以是任何一种脉冲发生器所发出的脉冲数与输入量成正比；②代码型（又称编码型）：输出的信号是数字代码，各码道的状态随输入量变化。其代码“1”为高电平，“0”为低电平。 三、传感器的特性及主要性能指标 1、传感器的特性主要是指输出与输入之间的关系，有静态特性和动态特性。 2、传感器的静态特性是当传感器的输入量为常量或随时间作缓慢变化时，传感器的输出与输入之间的关系，叫静态特性，简称静特性。表征传感器静态特性的指标有线性度，敏感度，重复性等。 3、传感器的动态特性是指传感器的输出量对于随时间变化的输入量的响应特性称为动态特性，简称动特性。传感器的动态特

传感器与检测技术题库

《传感器与检测技术》题库 一、名词解释 二、单项选择题 3.某采购员分别在三家商店购买100 kg大米.10 kg苹果.1 kg巧克力，发现均缺少约0.5 kg，但该采购员对卖巧克力的商店意见最大，在这个例子中，产生此心理作用的主要因素是 B 。 A.绝对误差 B.示值相对误差 C.满度相对误差 D.精度等级 4.在选购线性仪表时，必须在同一系列的仪表中选择适当的量程。这时必须考虑到应尽量使选购的仪表量程为欲测量的 C 左右为宜。 A.3 倍 B.1.0 倍 C.1.5 倍 D.0.75 倍 5.用万用表交流电压档(频率上限仅为 5 kHz)测量频率高达500 kHz.10 V左右的高频电压，发现示值还不到 2 V，该误差属于B 。 A.系统误差 B.粗大误差 C.随机误差 D.动态误差 6.用万用表交流电压档(频率上限仅为5 kHz)测量5号干电池电压，发现每次示值均为1.8 V，该误差属于 A 。 A.系统误差 B.粗大误差 C.随机误差 D.动态误差 7.重要场合使用的元器件或仪表，购入后需进行高、低温循环老化试验，其目的是为了 D 。

A.提高精度 B.加速其衰老 C.测试其各项性能指标 D. 提高可靠性 8.有一温度计，它的测量范围为0～200 ℃，精度为0. 5级，试求 该表可能出现的最大绝对误差为 A 。 A.1℃ B.0.5℃ C.10℃ D.200℃ 9.有一温度计，它的测量范围为0～200 ℃，精度为0.5 级，当示值 为20 ℃时的示值相对误差为 B A.1℃ B.5％ C.1％ D.10％ 10.有一温度计，它的测量范围为0～200 ℃，精度为0.5 级，当示 值为100 ℃时的示值相对误差为 C 。 A. 1℃ B.5％ C. 1％ D.10％ 11.欲测240 V左右的电压，要求测量示值相对误差的绝对值不大于 0.6%，若选用量程为 250 V电压表，其精度应选 B 级。 A. 0.25 B.0.5 C. 0.2 D.1.0 12.欲测240 V左右的电压，要求测量示值相对误差的绝对值不大于 0.6%，若选用量程为 300 V，其精度应选 C 级。 A.0.25 B. 0.5 C. 0.2 D.1.0 13.欲测240 V左右的电压，要求测量示值相对误差的绝对值不大于

传感器与检测技术课后答案

第一章课后习题答案 1．什么是传感器？它由哪几个部分组成？分别起到什么作用？ 解：传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的、便于应用的某种物理量的测量装置，能完成检测任务；传感器由敏感元件，转换元件，转换电路组成。敏感元件是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的物理量；转换元件把敏感元件的输出作为它的输入，转换成电路参量；上述电路参数接入基本转换电路，便可转换成电量输出。2．传感器技术的发展动向表现在哪几个方面？ 解：（1）开发新的敏感、传感材料：在发现力、热、光、磁、气体等物理量都会使半导体硅材料的性能改变，从而制成力敏、热敏、光敏、磁敏和气敏等敏感元件后，寻找发现具有新原理、新效应的敏感元件和传感元件。 （2）开发研制新型传感器及组成新型测试系统 ①MEMS技术要求研制微型传感器。如用于微型侦察机的CCD传感器、用于管道爬壁机器人的力敏、视觉传感器。 ②研制仿生传感器 ③研制海洋探测用传感器 ④研制成分分析用传感器 ⑤研制微弱信号检测传感器 （3）研究新一代的智能化传感器及测试系统：如电子血压计，智能水、电、煤气、热量表。它们的特点是传感器与微型计算机有机结合，构成智能传感器。系统功能最大程度地用软件实现。 （4）传感器发展集成化：固体功能材料的进一步开发和集成技术的不断发展，为传感器集成化开辟了广阔的前景。 （5）多功能与多参数传感器的研究：如同时检测压力、温度和液位的传感器已逐步走向市场。 3．传感器的性能参数反映了传感器的什么关系？静态参数有哪些？各种参数代表什么意义？动态参数有那些？应如何选择？ 解：在生产过程和科学实验中，要对各种各样的参数进行检测和控制，就要求传感器能感受被测非电量的变化并将其不失真地变换成相应的电量，这取决于传感器的基本特性，即输出—输入特性。衡量静态特性的重要指标是线性度、灵敏度，迟滞和重复性等。 1）传感器的线性度是指传感器的输出与输入之间数量关系的线性程度； 2）传感器的灵敏度S是指传感器的输出量增量Δy与引起输出量增量Δy的输入量增量Δx 的比值； 3）传感器的迟滞是指传感器在正（输入量增大）反（输入量减小）行程期间其输出-输入特性曲线不重合的现象；

传感器与检测技术试卷及答案23657教学内容

传感器与检测技术试卷及答案23657

1．属于传感器动态特性指标的是（D ） A 重复性 B 线性度 C 灵敏度 D 固有频率 2 误差分类，下列不属于的是（B ） A 系统误差 B 绝对误差 C 随机误差 D粗大误差 3、非线性度是表示校准（B ）的程度。 A、接近真值 B、偏离拟合直线 C、正反行程不重合 D、重复性 4、传感器的组成成分中，直接感受被侧物理量的是（B ） A、转换元件 B、敏感元件 C、转换电路 D、放大电路 5、传感器的灵敏度高，表示该传感器（C） A 工作频率宽 B 线性范围宽 C 单位输入量引起的输出量大 D 允许输入量大 6 下列不属于按传感器的工作原理进行分类的传感器是（B） A 应变式传感器 B 化学型传感器 C 压电式传感器 D热电式传感器 7 传感器主要完成两个方面的功能：检测和（D） A 测量 B感知 C 信号调节 D 转换 8 回程误差表明的是在（C）期间输出输入特性曲线不重合的程度 A 多次测量 B 同次测量 C 正反行程 D 不同测量 9、仪表的精度等级是用仪表的（C）来表示的。 A 相对误差 B 绝对误差 C 引用误差 D粗大误差 二、判断 1.在同一测量条件下，多次测量被测量时，绝对值和符号保持不变，或在改变条件时，按 一定规律变化的误差称为系统误差。（√） 2 系统误差可消除，那么随机误差也可消除。（×） 3 对于具体的测量，精密度高的准确度不一定高，准确度高的精密度不一定高，所以精确度高的准确度不一定高（×） 4 平均值就是真值。（×） 5 在n次等精度测量中，算术平均值的标准差为单次测量的1/n。（×） 6.线性度就是非线性误差.（×） 7.传感器由被测量，敏感元件，转换元件，信号调理转换电路，输出电源组成.（√） 8.传感器的被测量一定就是非电量（×） 9.测量不确定度是随机误差与系统误差的综合。（√） 10传感器（或测试仪表）在第一次使用前和长时间使用后需要进行标定工作，是为了确定传感器静态特性指标和动态特性参数（√） 二、简答题：（50分） 1、什么是传感器动态特性和静态特性，简述在什么频域条件下只研究静态特性就能够满足通常的需要，而在什么频域条件下一般要研究传感器的动态特性？答：传感器的动态特性是指当输入量随时间变化时传感器的输入—输出特性。静态特性是指当输入量为常量或变化极慢时传感器输入—输出特性。在时域条件下只研究静态特性就能够满足通常的需要，而在频域条件下一般要研究传感器的动态特性。

传感器与检测技术复习资料

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第一章 by YYZ 都是老师上课给的应该全都有了。 1.传感器是一种以一定精确度把被测量（主要是非电量）转换为与之有确定 关系、便与应用的某种物理量（主要是电量）的测量装置。 2.传感器的组成：信号从敏感元件到转换元件转换电路。 3.敏感元件：它是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一物理 量的元件。 4.转换元件：敏感元件的输出就是它的输入，它把输入转换成为电路参数。 5.转换电路：将电路参数接入转换电路，便可转换为电量输出。 6.误差的分类：系统误差（测量设备的缺陷），随机误差（满足正态分 布），粗大误差。 7.系统误差：在同一条件下，多次测量同一量值时绝对值和符号保持不变， 按一定规律变化的误差称为系统误差。材料、零部件及工艺的缺陷，标准测量值，仪器刻度的标准，温度，压力会引起系统误差。 8.随机误差：绝对值和符号以不可预定的变化方式的误差。仪表中的转动部 件的间隙和摩擦，连接件的弹性形变可引起随机误差，随机误具有随机变量的一切特点。 9.粗大误差：超出规定条件下的预期的误差。粗大误差明显歪曲测量结果， 应该舍去不用。 10.精度：反映测量结果与真值接近度的值。 11.精度可分为准确度、精密度、精确度。 12.准确度：反映测量结果中系统误差的影响程度。 13.精密度：反映测量结果中随机误差的影响程度。 14.精确度：反映测量结果中系统误差和随机误差综合的影响程度，其定量特 征可以用测量的不确定度（或极限误差）表示。 15.精密度高的准确度不一定高，准确度高的精密度不一定高，但精确度高， 则精密度和准确度都高。

传感器与检测技术题库

一、选择题 1.传感器的线性范围愈宽，表明传感器工作在线性区域内且传感器的（A） A.工作量程愈大C.精确度愈高 B.工作量程愈小D.精确度愈低 2.属于传感器动态特性指标的是（B） A.固有频率C.阻尼比 B.灵敏度D.临界频率 3.封装在光电隔离耦合器内部的是（D） A两个光敏二极管 C一个光敏二极管和一个光敏三极管B两个发光二极管 D一个发光二极管和一个光电三极管 4.适合在爆炸等极其恶劣的条件下工作的压力传感器是（B） A.霍尔式C.电感式 B.涡流式D.电容式 5.当某晶体沿一定方向受外力作用而变形时，其相应的两个相对表面产生极性相反的电荷，去掉外力时电荷消失，这种现象称为（D） A压阻效应B应变效应C霍尔效应D压电效应 6.热电偶式温度传感器的工作原理是基于（B） A.压电效应C.应变效应 B.热电效应D.光电效应 7.矿灯瓦斯报警器的瓦斯探头属于（A） A.气敏传感器C.湿度传感器 B.水份传感器D.温度传感器 8.高分子膜湿度传感器用于检测（D） A.温度C.绝对湿度 B.温度差D.相对湿度 9.下列线位移传感器中，测量范围最大的类型是（B） A自感式B差动变压器式C电涡流式D变极距电容式10. ADC0804是八位逐次逼近型的（B） A.数/模转换器C.调制解调器 B.模/数转换器D.低通滤波器 11.热电偶的热电动势包括（A） A接触电势和温差电势B接触电势和非接触电势

C非接触电势和温差电势D温差电势和汤姆逊电势 12. 为了进行图像处理，应当先消除图像中的噪声和不必要的像素，这一过程称为（C） A 编码 B 压缩 C 前处理 D 后处理 13热敏电阻式湿敏元件能够直接检测（B） A相对湿度B绝对湿度C温度D温度差 14衡量在同一工作条件下，对同一被测量进行多次连续测量所得结果之间的不一致程度的指标是（A） A.重复性C.线性度 B.稳定性D.灵敏度 15热电偶传感器通常利用电桥不平衡原理进行补偿，其作用是（C） A扩大量程B提高灵敏度C确保测量精度D提高测量速度 16.便于集成化的有源带通滤波器由运算放大器和（A） A RC网络组成 B LC网络组成 C RL网络组成 D RLC网络组成 17.在下列传感器中，将被测物理量的变换量直接转换为电荷变化量的是（A）A压电传感器B电容传感器C电阻传感器D电感传感器 18.灵敏度高，适合测量微压，频响好，抗干扰能力较强的压力传感器是（A） A.电容式C.电感式 B.霍尔式D.涡流式 19.适合于使用红外传感器进行测量的被测物理量是（D） A厚度B加速度C转速 D 温度 20.欲检测金属表面裂纹采用的传感器是（B） A压磁式B电涡流式C气敏式D光纤式 21.相邻信号在导线上产生的噪声干扰称为（B） A电火花干扰B串扰C共模噪声干扰D差模噪声干扰

传感器与检测技术期末考试重点

填空20/选择20/大题35/分析15/计算10 第零章 1.传感器的定义：传感器是能感受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，通常有敏感元件和转换元件组成 2.传感器的组成：传感器有敏感元件和转换元件组成。但是由于传感器输出信号一般都很微弱，需要有信号调节与转换电路将其放大或变换为容易传输、处理、记录和显示的形式 3.传感器按能量关系分类：能量转换型传感器（热电偶、压电式、光电池、磁电），传感器直接将被测量的能量转换为输出量的能量；能量控制型传感器，由外部给传感器能量，而由被测量来控制输出的能量 第一章 4.非线性误差：在采用直线拟合线性化时，输入输出的校正曲线与其拟合直线之间的最大偏差，通常用相对误差γL来表示，γL=±ΔLmax/y FS×100%（ΔLmax 非线性最大偏差，y FS满量程输出） 5.静态灵敏度：传感器输出的变化量Δy与引起该变化量Δx之比，k=Δy/Δx 6.温度稳定性（温度漂移）：指传感器在外界温度变化情况下输出量发生的变化 第二章 7.线性电位器的理想空载特性应具有严格的线性关系 8.电阻应变片的工作原理（P31设计题）：基于电阻应变效应，即在导体产生接卸变形时，他的电阻值响应发生变化 9.测转速的传感器：电容式、霍尔式、光电式、电涡流式和磁电感应 10.电阻丝的灵敏系数：k0=ΔR/R=(1+2μ)-Δρ/(ρε) 11.电阻丝拉伸比例极限内，电阻的相对变化与应变成正比，即k0=1.7-3.6，ΔR/R≈k0ε，ε=Δl/l 12.金属丝式电阻应变片组成：敏感栅、基层和盖成、黏结剂、引线。其中敏感

栅是应变片最重要的部分，一般采用栅丝直径为0.015-0.05mm 13.横向效应（丝式存在横向效应铂式不存在）：沿应变片轴的应变εx比然引起应变片电阻的相对变化，而沿垂直于应变片轴向的横向应变εy,也会引起其电阻的相对变化 14.温度误差及其补偿：由于敏感栅温度系数α及栅丝与试件膨胀系数（βg及βs）之差异性而产生虚假应变输出有时会产生与真实应变同数量级的误差 15.直流电桥平衡条件：R1/R2=R3/R4,R1R4=R2R3，即为电桥相邻两臂电阻的比值相等，或相对两臂电阻的乘积相等 16.直流电桥电压灵敏度：全桥U0=UΔR/R；单桥U0=UΔR/（4R)；半桥U0=U ΔR/（2R)；差分电桥（半桥）优点：输出电压U0与ΔR1/R1成严格的线性关系，没有非线性误差，而且电桥灵敏度比单臂时提高一倍，还具有温度补偿作用17.应变片册立传感器：荷重、拉压力传感器的弹性元件可以做成柱式、筒式、环式及梁式。半/全桥分布（图P43） 第三章 18.电感式传感器：利用线圈自感或互感的变化来实现测量的一种装置，可以用来测量位移、振动、压力、流量、重量、力矩、应变等多种物理量 19.电感式传感器的核心部分是可变自感或可变互感，在被测量转换成线圈自感或互感的变化时，一般要利用磁场作为媒介利用铁磁体的某些现象。这类传感器的主要特征是具有线圈 20.L=W2u0S0/（2l）0（电感值与线圈匝数平方成正比/与空气隙有效截面积S0成正比/与空气隙长度l0成反比。 21.变极距型（非极距型）传感器非线性原因：气隙厚度发生变化。改善：1）使初始间隙尽量大；2）测范围Δl尽量小；3）尽量使用差动式 22.与截面型自感式传感器相比，气隙型的灵敏度高。但其非线性严重，自由行程小，制造装配困难。近年来使用逐渐减少 23.差分自感式传感器其灵敏度与单极式相比较提高了一倍，非线性大大减小 24.P50变压器电桥推导

《传感器与检测技术》试题及答案

《传感器与检测技术》试题 一、填空：（20分） 1，测量系统的静态特性指标主要有线性度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性等。（2分） 2.霍尔元件灵敏度的物理意义是表示在单位磁感应强度相单位控制电流时的霍尔电势大小。 3、光电传感器的理论基础是光电效应。通常把光线照射到物体表面后产生的光电效应分为 三类。第一类是利用在光线作用下光电子逸出物体表面的外光电效应,这类元件有光电管、 光电倍增管；第二类是利用在光线作用下使材料部电阻率改变的光电 效应，这类元件有光 敏电阻；第三类是利用在光线作用下使物体部产生一定方向电动势的光生伏特效应，这类元 件有光电池、光电仪表。 4.热电偶所产生的热电势是两种导体的接触电势和单一导体的温差电势组成的，其表达式为 Eab （T ，To ）=T B A T T B A 0d )(N N ln )T T (e k 0σ-σ?+-。在热电偶温度补偿中补偿导线法（即冷端延长线法）是在连接导线和热电偶之间，接入延长线，它的作用是将热电偶的参考端移 至离热源较远并且环境温度较稳定的地方，以减小冷端温度变化的影响。 5.压磁式传感器的工作原理是：某些铁磁物质在外界机械力作用下，其部产生机械压力，从 而引起极化现象，这种现象称为正压电效应。相反，某些铁磁物质在外界磁场的作用下会产 生机械变形，这种现象称为负压电效应。（2分） 6. 变气隙式自感传感器，当街铁移动靠近铁芯时，铁芯上的线圈电感量（①增加②减小③ 不变）（2分） 7. 仪表的精度等级是用仪表的（① 相对误差 ② 绝对误差 ③ 引用误差）来表示的（2分） 8. 电容传感器的输入被测量与输出被测量间的关系，除（① 变面积型 ② 变极距型 ③ 变 介电常数型）外是线性的。（2分） 9. 电位器传器的（线性），假定电位器全长为Xmax, 其总电阻为Rmax ，它的滑臂间的阻值 可以用Rx = （① Xmax/x Rmax,②x/Xmax Rmax ,③ Xmax/XRmax ④X/XmaxRmax ）来计算， 其中电阻灵敏度Rr=（① 2p(b+h)/At , ② 2pAt/b+h, ③ 2A(b+b)/pt, ④ 2Atp(b+h)） 1、变面积式自感传感器，当衔铁移动使磁路中空气缝隙的面积增大时，铁心上线圈 的电感量（①增大，②减小，③不变）。 2、在平行极板电容传感器的输入被测量与输出电容值之间的关系中，（①变面积型， ②变极距型，③变介电常数型）是线性的关系。 3、在变压器式传感器中，原方和副方互感M 的大小与原方线圈的匝数成（①正比， ②反比，③不成比例），与副方线圈的匝数成（①正比，②反比，③不成比例），与回路中磁 阻成（①正比，②反比，③不成比例）。 4、传感器是能感受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， 传感器通常由直接响应于被测量的敏感元件 和产生可用信号输出的转换元件以及相应的信 号调节转换电路组成。 5、热电偶所产生的热电热是由两种导体的接触电热和单一导体的温差电热组成。 2、电阻应变片式传感器按制造材料可分为① _金属_ 材料和②____半导体__体材 料。它们在受到外力作用时电阻发生变化，其中①的电阻变化主要是由 _电阻应变效应 形 成的，而②的电阻变化主要是由 温度效应造成的。 半导体 材料传感器的灵敏度较大。 3、在变压器式传感器中，原方和副方互感M 的大小与 绕组匝数 成正比，与 穿过 线圈的磁通_成正比，与磁回路中 磁阻成反比，而单个空气隙磁阻的大小可用公式 __ 表示。 1.热电偶所产生的热电势是由两种导体的接触电势和单一导体的温差电势组成的，其表达式 为E ab （T,T o ）=T B A T T B A 0d )(N N ln )T T (e k 0σ-σ?+-。在热电偶温度补偿中，补偿导线法（即冷端延长线法）是在连接导线 和热电偶之间，接入延长线它的作用是将热电偶的参 考端移至离热源较远并且环境温度较稳定的地方，以减小冷端温度变化的影响。（7分） 3.电位器或电阻传感器按特性不同，可分为线性电位器和非线性电位器。线性电位器的

传感器及检测技术

习题一概论p16 1.测试系统一般是怎样构成的？ ①传感器将被测物理量转换成以电量为主要形式的电信号； ②信号变换部分是对传感器所送出的信号进行加工； ③显示与记录部分将所测信号变为一种能为人们所理解的形式，以供人们观测和分析。 2.什么是测量误差？测量误差有几种表示方法？ 测量误差：人们在进行各种实际测量时，尽管被测量在理论上存在真值，但由于客观实验条件的限制，被测量的真值实际上是测不到的，因而测量结果只能是真值的近似值，这就不可避免地存在着测量误差。 测量误差有：绝对误差、相对误差、引用误差。 3.测量误差按出现规律可分为几种？它们与准确度与精密度有什么关系？ ①按出现规律可分为：系统误差、随机误差、粗大误差 ②准确度表示测量结果中系统误差的大小。系统误差越小，准确度越高，即真一民实际 值符合的程度越高。 精密度表示测量结果中随机误差大小的程度。随机误差越小，测量值越集中，表示精密度越高。 精确度是测量结果系统误差与随机误差的综合。表示测量结果与真值的一致程度。精确度用来反映系统误差和随机误差的综合影响。精确度越高，表示正确度和精密度越高，意味着系统误差和随机误差都小。 4.产生系统误差的常见原因有哪些？常用的减小系统误差的方法有哪些？ ①产生系统误差的主要原因： ●仪器的制造、安装或使用方法不正确； ●环境因素影响（温度、湿度、电源等）； ●测量原理中使用近似计算公式；

●测量人员不良读数习惯 ②减小系统误差的方法： ●发现判断：实验对比、残余误差观察、准则检测 ●减少消除：修正、特殊测量法（替代、差值、误差补偿、对称观察） 5.传感器有哪些几部分组成？ 敏感元件、转换元件、转换电路 6.按传感器的工作机理、能量转换方式、输入量及测量原理四种方法，传感器分别是如何分 类的？ ①按工作机理分： ●电参数式传感器（如电阻式、电感式和电容式）； ●压电式传感器； ●光电式传感器； ●热电式传感器。 ②按能量转换方式分： ●能量控制型传感器（如电阻、电感、电容式） ●能量转换型传感器（如基于压电效应、热电效应传感器） ③按输入量分： 力传感器、位移传感器、温度传感器 ④按测量原理分： ●电路参量式传感器（包括电阻式、电感式、电容式） ●电动势式传感器（包括磁电感应式、霍尔式、压电式） ●光电式传感器（包括一般光电式、光栅式、激光式、光电码盘式、光导纤维式） ●半导体式传感器 习题二温度检测p35 7.温度检测主要有哪几种方法及它们是怎样分类的？ 温度检测方法分为：接触测量法，非接触测量法。 接触式包括：热膨胀式（如水银、双金属、液体或气体压力）； 热电偶； 热电阻（铂电阻、铜电阻、半导体热敏电阻）。

俞志根主编《传感器与检测技术》教案 科学出版社

xx 职业技术学院 教案 xxxxxxxx学年第二学期 课程名称：传感与检测技术 授课教师： xxxxxx 课程所属系（部）：信息与工程系

课程名称: 传感与检测技术 授课班级： 10应用电子技术 实践课 总学时：52学时 学分：4 使用教材：宋雪臣主编《传感器与检测技术》人民邮电出版社20XX 年5月第1版 教学方法、手段：讲授、实训 考核方式：考试 主要参考书目： 俞志根主编《传感器与检测技术》科学出版社20XX年7月第1版 宋雪臣主编《传感器与检测技术》人民邮电出版社20XX年11月第1版 冯柏群祁和义主编《检测与传感技术》人民邮电出版社20XX 年4月第1版 赵玉刚主编《传感器基础》中国林业出版社北京大学出版社20XX年8月第1版

授课日期：20XX年2月15日第1、2节 标题：第1章传感器的基本知识 教学目的与要求： 掌握传感器的概念及组成，熟悉传感器的分类方法，了解传感器的命名方法，掌握传感器的一般特性。 授课时数：2学时 教学重点和难点： 教学重点：1、传感器的定义与组成。 教学难点：1、传感器的静态和动态特性。 教学内容及过程： 教学内容方法与手段时间分配 第一课时 第1章传感器的基本知识 1.1传感器的作用与地位 PPT 、讲授法 10分钟 世界是由物质组成的，各种事物都是物质的不同形态。人们为了从外界获得信息，必须借助于感觉器官。 人的“五官”——眼、耳、鼻、舌、皮肤分别具有视、听、嗅、味、触觉等直接感受周围事物变化的功能，人的大脑对“五官”感受到的信息进行加工、处理，从而调节人的行为活动。 人们在研究自然现象、规律以及生产活动中，有时需要对某一事物的存在与否作定性了解，有时需要进行大量的实验测量以确定对象的量值的确切数据，所以单靠人的自身感觉器官的功能是远远不够的，需要借助于某种仪器设备来完成，这种仪器设备就是传感器。传感器是人类“五官”的延伸，是信息采集系统的首要部件。 非电量不能直接使用一般的电工仪表和电子仪器进行测量，因为一般的电工仪表和电子仪器只能测量电量，要求输入的信号为电信号。 非电量需要转化成与其有一定关系的电量，再进行测量，实现这种转换技术的器件就是传感器。 传感器是获取自然或生产中信息的关键器件，是现代信息系统和各种装备不可缺少的信息采集工具。采用传感器技术的非电量电测方法，就是目前应用最广泛的测量技术。 随着科学技术的发展，传感器技术、通信技术和计算机技术构成了现代信息产业的三大支柱产业，分别充当信息系统的“感官”、“神经”和“大脑”，他们构成了一个完整的自动检测系统。

传感器与检测技术总复习精华

传感器与检测技术总复 习精华 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】

填空： 1.传感器是把外界输入的非电信号转换成(电信号)的装置。 2.传感器是能感受规定的(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。 3.传感器一般由(敏感元件)与转换元件组成。 (敏感元件)是指传感器中能直接感受被测量的部分 (转换元件)是指传感器中能将敏感元件输出量转换为适于传输和测量的电信号部分。 4.半导体应变片使用半导体材料制成，其工作原理是基于半导体材料的(压阻效应)。 5.半导体应变片与金属丝式应变片相比较优点是(灵敏系数)比金属丝高50~80倍。 6.压阻效应是指半导体材料某一轴向受到外力作用时，其(电阻率ρ)发生变化的现象。 7.电阻应变片的工作原理是基于(应变效应),即在导体产生机械变形时,它的电阻值相应发生变化。 8.金属应变片由(敏感栅)、基片、覆盖层和引线等部分组成。 9.常用的应变片可分为两类:(金属电阻应变片)和(半导体电阻应变片)。 半导体应变片工作原理是基于半导体材料的(压阻效应)。金属电阻应变片的工作原理基于电阻的(应变效应)。 10.金属应变片有（丝式电阻应变片）、（箔式应变片）和薄膜式应变片三种。 11.弹性敏感元件及其基本特性:物体在外力作用下而改变原来尺寸或形状的现象称为(变形),而当外力去掉后物体又能完全恢复其原来的尺寸和形状，这种变形称为(弹性变形)。 12.直线电阻丝绕成敏感栅后，虽然长度相同，但应变不同，园弧部分使灵敏系数K↓下降，这种现象称为(横向效应)。 13.为了减小横向效应产生的测量误差,现在一般多采用(箔式应变片)。 14.电阻应变片的温度补偿方法 1)应变片的自补偿法 这种温度补偿法是利用自身具有温度补偿作用的应变片(称之为温度自补偿应变片)来补偿的，应变片的自补偿法有（单丝自补偿）和（双丝组合式自补偿）。 15.产生应变片温度误差的主要因素有下述两个方面。 1)(电阻温度系数)的影响 2)试件材料和电阻丝材料的(线膨胀系数不同)的影响 16.写出三种能够测量加速度的传感器（电阻应变片式传感器）（电容传感器）（压电传感器）

传感器与检测技术期末考试试题与答案

第一章传感器基础 l.检测系统由哪几部分组成? 说明各部分的作用。 答：一个完整的检测系统或检测装置通常是由传感器、测量电路和显示记录装置等几部分组成，分别完成信息获取、转换、显示和处理等功能。当然其中还包括电源和传输通道等不可缺少的部分。下图给出了检测系统的组成框图。 检测系统的组成框图 传感器是把被测量转换成电学量的装置，显然，传感器是检测系统与被测对象直接发生联系的部件，是检测系统最重要的环节，检测系统获取信息的质量往往是由传感器的性能确定的，因为检测系统的其它环节无法添加新的检测信息并且不易消除传感器所引入的误差。 测量电路的作用是将传感器的输出信号转换成易于测量的电压或电流信号。通常传感器输出信号是微弱的，就需要由测量电路加以放大，以满足显示记录装置的要求。根据需要测量电路还能进行阻抗匹配、微分、积分、线性化补偿等信号处理工作。 显示记录装置是检测人员和检测系统联系的主要环节，主要作用是使人们了解被测量的大小或变化的过程。 2.传感器的型号有几部分组成，各部分有何意义? 依次为主称（传感器）被测量—转换原理—序号 主称——传感器，代号C； 被测量——用一个或两个汉语拼音的第一个大写字母标记。见附录表2； 转换原理——用一个或两个汉语拼音的第一个大写字母标记。见附录表3； 序号——用一个阿拉伯数字标记，厂家自定，用来表征产品设计特性、性能参数、产品系列等。若产品性能参数不变，仅在局部有改动或变动时，其序号可在原序号后面顺序地加注大写字母A、B、C等，（其中I、Q不用）。 例：应变式位移传感器：C WY-YB-20；光纤压力传感器：C Y-GQ-2。 3.测量稳压电源输出电压随负载变化的情况时，应当采用何种测量方法? 如何进行? 答：测定稳压电源输出电压随负载电阻变化的情况时，最好采用微差式测量。此时输出电压认可表示为U0，U0=U+△U，其中△U是负载电阻变化所引起的输出电压变化量，相对U来讲为一小量。如果采用偏差法测量，仪表必须有较大量程以满足U0的要求，因此对△U，这个小量造成的U0的变化就很难测准。测量原理如下图所示： 图中使用了高灵敏度电压表——毫伏表和电位差计，R r和E分别表示稳压电源的内阻和电动势，凡表示稳压电源的负载，E1、R1和R w表示电位差计的参数。在测量前调整R1使电位差计工作电流I1为标准值。然后，使稳压电源负载电阻R1为额定值。调整RP的活动触点，使毫伏表指示为零，这相当于事先用零位式测量出额定输出电压U。正式测量开始后，只需增加或减小负载电阻R L的值，负载变动所引起的稳压电源输出电压U0的微小波动值ΔU，即可由毫伏表指示出来。根据U0=U+ΔU，稳压电源输出电压在各种负载下的值都可以准确地测量出来。微差式测量法的优点是反应速度快，测量精度高，特别适合于在线控制参数的测量。

传感器与检测技术总结材料

《传感器与检测技术》总结 ：王婷婷 学号：14032329 班级：14-11

传感器与检测技术 这学期通过学习《传感器与检测技术》，懂得了很多，以下是我对这本书的总结。 第一章 概 述 传感器的作用是：传感器是各种信息的感知、采集、转换、传输和处理的功能器件，具有不可替代的重要作用。 传感器的定义：能够感受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。 传感器的组成：被测量量---敏感元件---转换元件----基本转换电路----电量输出 传感器的分类：按被测量对象分类（部系统状态的部信息传感器{位置、速度、力、力矩、温度、导演变化}、外部环境状态的外部信息传感器{接触式[触觉、滑动觉、压觉]、非接触式[视觉、超声测距、激光测距）；按工作机理分类（结构型{电容式、电感式}、物性型{霍尔式、压电式}）；按是否有能量转换分类（能量控制型[有源型]、能量转换型[无源型]）；按输出信号的性质分类（开关型[二值型]{接触型[微动、行程、接触开关]、非接触式[光电、接近开关]}、模拟型{电阻型[电位器、电阻应变片]，电压、电流型[热电偶、光电电池]，电感、电容型[电感、电容式位置传感器]}、数字型{计数型[脉冲或方波信号+计数器]、代码型 [回转编码器、磁尺]}）。 传感器的特性主要是指输出与输入之间的关系。当输入量为常量，或变化极慢时，称为静态特性；输出量对于随时间变化的输入量的响应特性，这一关系称为动态特性，这一特性取决于传感器本身及输入信号的形式。可以分为接触式环节（以刚性接触形式传递信息）、模拟环节（多数是非刚性传递信息）、数字环节。动态测量输入信号的形式通常采用正弦周期（在频域）信号和阶跃信号(在时域)。 传感器的静态特性：线性度（以一定的拟合直线作基准与校准曲线比较% 100max ??=Y L L δ）、迟滞、重复性、灵敏度（K0=△Y/△X=输出变化量/输入变化量 =k1k2···kn ）和灵敏度误差（rs=△K0/K0×100%、稳定性、静态测量不确定性、其他性能参数：温度稳定性、抗干扰稳定性。 传感器的动态特性：传递函数、频率特性（幅频特性、相频特性）、过渡函数。 0阶系统：静态灵敏度；一阶系统：静态灵敏度，时间常数；二阶系统：静态灵敏度，时间常数，阻尼比。 传感器的标定：通过各种试验建立传感器的输入量与输出量之间的关系，确定传感器在不同使用条件下的误差关系。国家标准测力机允许误差±0.001%，省、部一级计量站允许误差±0.01%，市、企业计量站允许误差±0.1%，三等标准测力机、传感器允许误差±（0.3～0.5）%，工程测试、试验装置、测试用力传感器允许误差±1%。分为静态标定和动态标定。 第二章 位 移 检 测 传 感 器 测量位移常用的传感器有电阻式、电容式、涡流式、压电式、感应同步器式、磁栅式、光电式。参量位移传感器是将被测物理量转化为电参数，即电阻、电容或电感等。发电型位移传感器是将被测物理量转换为电源性参量，如电动势、电荷等。属于能量转换型传感器，这类传感器有磁电型、压电型等。 电位计的电阻元件通常有线绕电阻、薄膜电阻、导塑料（即有机实心电位计）等。电位计结构简单，输出信号大，性能稳定，并容易实现任意函数关系。其缺点是要求输入能量大，电刷与电阻元件之间有干摩擦，容易磨损，产生噪声干扰。 线性电位计的空载特性：x K x l R R R x == ，KR----电位计的电阻灵敏度（Ω/m ）。电

传感器与检测技术教案1-7

传感器与检测技术 传感器与检测技术 第一章概述 传感器：是能感受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。 1.1 机电一体化系统常用传感器 1.1.1 传感器的组成 传感器一般由敏感元件，转换元件及基本转换电路三部分组成。 ①敏感元件：是直接感受被测物理量，并以确定关系输出另一物理量的元件（如弹性敏感元件将力、力矩转换为位移或应变输出）。 ②转换元件：是将敏感元件输出的非电量转换成电路参数（电阻、电感、电容）及电流或电压等电信号。 ③基本转换电路：是将该电信号转换成便于传输，处理的电量。 大多数传感器为开环系统，也有带反馈的闭环系统。 1.1.2 传感器的分类 1．按被测量对象分类： （1）内部信息传感器：主要检测系统内部的位置、速度、力、力矩、温度以及异常变化。 （2）外部信息传感器：主要检测系统的外部环境状态，它有相对应的接触式（触觉传感器、滑动觉传感器、压觉传感器）和非接触式（视觉传感器、超声测距、激光测距）。 2．传感器按工作机理： （1）物性型传感器:利用某种性质随被测参数的变化而变化的原理制成的

（主要有：光电式传感器、压电式传感器）。 （2）结构型传感器是利用物理学中场的定律和运动定律等构成的（主要有 电感式传感器、电容式传感器、光栅式传感器）。 3．按被测物理量分类 如位移传感器用于测量位移，温度传感器用于测量温度。 4. 按工作原理分类 可分为电阻式、电感式、电容式、光电式、磁电式、压电式、热电式、陀螺式、机械式、流体式。有利于传感器的设计和应用： 5. 按传感器能量源分类： （1）无源型：不需外加电源，而是将被测量的相关能量转换成电量输出（主要有：压电式、磁电感应式、热电式、光电式）又称能量转换型； （2）有源型：需要外加电源才能输出电量，又称能量控制型（主要有：电阻式、电容式、电感式、霍尔式）。电阻式包括光敏电阻、热敏电阻、湿敏电阻等形式。 6. 按输出信号的性质分类： （1）开关型（二值型）：是“1”和“0”或开(ON)和关（OFF）； （2）模拟型：输出是与输入物理量变换相对应的连续变化的电量，其输入/输出可线性，也可非线性； （3）数字型：①计数型：又称脉冲数字型，它可以是任何一种脉冲发生器所发出的脉冲数与输入量成正比，加上计数器可对输入量进行计数；②代码型（又称编码型）：输出的信号是数字代码，各码道的状态随输入量变化。其代码“1”为高电平，“0”为低电平。 ①开关型（二值型）：包括接触型（微动开关、行程开关、接触开关）、非接触型（光电开关、接近开关）； ②模拟型：包括电阻型（电位器、电阻应变片）、电压\电流型（热电偶、光电电池）、电容\电感型（电容、电感式位置传感器）； ③数字型：包括计数型（脉冲或方波信号+计数器）、代码型（回转编码器、礠尺）。

传感器与检测技术(重点知识点总结)

传感器与检测技术知识总结 1：传感器是能感受规定的被检测量并按照一定规律转换成可输出信号的器件或装置。 一、传感器的组成 2：传感器一般由敏感元件，转换元件及基本转换电路三部分组成。①敏感元件是直接感受被测物理量，并以确定关系输出另一物理量的元件（如弹性敏感元件将力，力矩转换为位移或应变输出）。②转换元件是将敏感元件输出的非电量转换成电路参数（电阻，电感，电容）及电流或电压等电信号。 ③基本转换电路是将该电信号转换成便于传输，处理的电量。 二、传感器的分类 1、按被测量对象分类 （1）内部信息传感器主要检测系统内部的位置，速度，力，力矩，温度以及异常变化。（2）外部信息传感器主要检测系统的外部环境状态，它有相对应的接触式（触觉传感器、滑动觉传感器、压觉传感器）和非接触式（视觉传感器、超声测距、激光测距）。 2、传感器按工作机理 （1）物性型传感器是利用某种性质随被测参数的变化而变化的原理制成的（主要有：光电式传感器、压电式传感器）。 （2）结构型传感器是利用物理学中场的定律和运动定律等构成的（主要有①电感式传感器；②电容式传感器；③光栅式传感器）。 3、按被测物理量分类 如位移传感器用于测量位移，温度传感器用于测量温度。 4、按工作原理分类主要是有利于传感器的设计和应用。 5、按传感器能量源分类 （1）无源型：不需外加电源。而是将被测量的相关能量转换成电量输出（主要有：压电式、磁电感应式、热电式、光电式）又称能量转化型； （2）有原型：需要外加电源才能输出电量，又称能量控制型（主要有：电阻式、电容式、电感式、霍尔式）。 6、按输出信号的性质分类 （1）开关型（二值型）：是“1”和“0”或开(ON)和关（OFF）； （2）模拟型：输出是与输入物理量变换相对应的连续变化的电量，其输入/输出可线性，也可非线性； （3）数字型：①计数型：又称脉冲数字型，它可以是任何一种脉冲发生器所发出的脉冲数与输入量成正比；②代码型（又称编码型）：输出的信号是数字代码，各码道的状态随输入量变化。其代码“1”为高电平，“0”为低电平。 三、传感器的特性及主要性能指标 1、传感器的特性主要是指输出与输入之间的关系，有静态特性和动态特性。 2、传感器的静态特性是当传感器的输入量为常量或随时间作缓慢变化时，传感器的输出与输入之间的关系，叫静态特性，简称静特性。 表征传感器静态特性的指标有线性度，敏感度，重复性等。 3、传感器的动态特性是指传感器的输出量对于随时间变化的输入量的响应特性称为动态特性，简称动特性。传感器的动态特性取决于传感器的本身及输入信号的形式。传感器按其传递，转换信息的形式可分为①接触式环节；②模拟环节； ③数字环节。评定其动态特性：正弦周期信号、阶跃信号。 4、传感器的主要性能要求是：1）高精度、低成本。2）高灵敏度。3）工作可靠。4）稳定性好，应长期工作稳定，抗腐蚀性好；5）抗干扰能力强；6）动态性能良好。7）结构简单、小巧，使用维护方便等； 四、传感检测技术的地位和作用 1、地位：传感检测技术是一种随着现代科学技术的发展而迅猛发展的技术，是机电一体化系统不可缺少的关键技术之一。 2、作用：能够进行信息获取、信息转换、信息传递及信息处理等功能。应用：计算机集成制造系统（CIMS）、柔性制造系统（FMS）、加工中心（MC）、计算机辅助制造系统（CAM）。 五、基本特性的评价 1、测量范围：是指传感器在允许误差限内，其被测量值的范围； 量程：则是指传感器在测量范围内上限值和下限值之差。2、过载能力：一般情况下，在不引起传感器的规定性能指标永久改变条件下，传感器允许超过其测量范围的能力。过载能力通常用允许超过测量上限或下限的被测量值与量程的百分比表示。 3、灵敏度：是指传感器输出量Y与引起此变化的输入量的变化X之比。 4、灵敏度表示传感器或传感检测系统对被测物理量变化的反应能力。灵敏度越高越好，因为灵敏度越高，传感器所能感知的变化量越小，即被测量稍有微小变化，传感器就有较大输出。K值越大，对外界反应越强。 5、反映非线性误差的程度是线性度。线性度是以一定的拟合直线作基准与校准曲线作比较，用其不一致的最大偏差△Lmax与理论量程输出值Y（=ymax—ymin）的百分比进行计算。 6、稳定性在相同条件，相当长时间内，其输入/输出特性不发生变化的能力，影响传感器稳定性的因素是时间和环境。 7、温度影响其零漂，零漂是指还没输入时，输出值随时间变化而变化。长期使用会产生蠕变现象。 8、重复性：是衡量在同一工作条件下，对同一被测量进行多次连续测量所得结果之间的不一致程度的指标；（分散范围