中南大學傳感與檢測ppt ch1-傳感與檢測技術-概述-2014

1、傳感與檢測技術傳感與檢測技術Sensor & Measurement Technology 中南大學信息科學與工程學院中南大學信息科學與工程學院劉少強劉少強 （改編）（改編）2課程簡介n課時分配：學時48h（授課48h，課外實驗16h）n教材：傳感器與現(xiàn)代檢測技術(陶紅艷主編，清華大學出版社)n參考書：傳感器技術，賈伯年主編，東南大學出版社 檢測技術，施文康主編，機械工業(yè)出版社 n學習要求：掌握傳感與檢測技術的基本原理與應用方法，熟悉一般檢測電路及數(shù)據(jù)處理技術，了解檢測系統(tǒng)構成的一般理論和分析設計方法。n主要講授內容：傳感與檢測技術概述、誤差理論及數(shù)據(jù) 處理傳感器與檢測系統(tǒng)技術基礎、電

2、測量技術、常用機 械量傳感器、光電傳器、磁傳感器、氣體濕度傳感器、 幾何量和運動量檢測、力學量檢測、溫度檢測、流量檢 測、檢測中的信號轉換與調理、檢測算法、自動檢測系 統(tǒng)及抗干擾、典型檢測系統(tǒng)方案n學習方式：聽課 + 自習 + 練習n考核與成績評定：書面答題、結合實驗完成情況評分3第一章第一章 緒論緒論1. 傳感器和檢測技術的地位、作用傳感器和檢測技術的地位、作用2. 傳感器與檢測技術的基本概念傳感器與檢測技術的基本概念3. 傳感器的組成與分類傳感器的組成與分類4. 檢測系統(tǒng)的一般構成檢測系統(tǒng)的一般構成5. 傳感與檢測技術的主要研究內容傳感與檢測技術的主要研究內容6. 檢測方法分類檢測方法分類

3、7. 傳感器與檢測技術的發(fā)展狀況傳感器與檢測技術的發(fā)展狀況4歷史時代：歷史時代：手工化手工化機械化機械化自動化自動化信息化信息化生產(chǎn)方式：生產(chǎn)方式：人與簡人與簡單工具單工具動力機動力機與機械與機械自動測自動測量控制量控制智能機智能機械裝置械裝置1. 信息化是科學技術發(fā)展的必然信息化是科學技術發(fā)展的必然1.1 傳感器和檢測技術的地位、作用傳感器和檢測技術的地位、作用52. 信息流是客觀世界的一個主流信息流是客觀世界的一個主流 物料流物料流 能流能流 信息流信息流客觀世界客觀世界1.1 傳感器和檢測技術的地位、作用傳感器和檢測技術的地位、作用6信息流組成信息流組成信息流信息流獲取傳輸處理控制信息獲

4、取是信息流的一環(huán)信息獲取是信息流的一環(huán) 獲取信息是儀器科學的基本任務獲取信息是儀器科學的基本任務 儀器儀表是信息產(chǎn)業(yè)的重要組成部分儀器儀表是信息產(chǎn)業(yè)的重要組成部分 儀器儀表是信息工業(yè)的源頭儀器儀表是信息工業(yè)的源頭 傳感器是感知和獲取信息的窗口傳感器是感知和獲取信息的窗口 傳感器是衡量國家綜合實力的重要標志傳感器是衡量國家綜合實力的重要標志 信息技術的三大支柱之一信息技術的三大支柱之一1.1 傳感器和檢測技術的地位、作用傳感器和檢測技術的地位、作用2. 信息流是客觀世界的一個主流信息流是客觀世界的一個主流73. 傳感器與檢測傳感器與檢測儀器儀表的作用儀器儀表的作用人與機器類比人與機器類比 傳感器

5、傳感器 - “電五官電五官” 檢測儀器儀表的作用：檢測儀器儀表的作用： 工業(yè)生產(chǎn)工業(yè)生產(chǎn) 倍增器倍增器 科學研究科學研究 先行官先行官 社社 會會 物化法官物化法官 軍軍 事事 戰(zhàn)斗力戰(zhàn)斗力1.1 傳感器和檢測技術的地位、作用傳感器和檢測技術的地位、作用83. 傳感器與檢測儀器儀表的作用傳感器與檢測儀器儀表的作用1) 工業(yè)生產(chǎn)倍增器工業(yè)生產(chǎn)倍增器檢測技術是帶動國民經(jīng)濟增長的一個檢測技術是帶動國民經(jīng)濟增長的一個 關鍵領域關鍵領域在美國：檢測技術占在美國：檢測技術占4%，拉動經(jīng)濟增長，拉動經(jīng)濟增長66%1.1 傳感器和檢測技術的地位、作用傳感器和檢測技術的地位、作用93. 傳感器與檢測儀器儀表的作

6、用傳感器與檢測儀器儀表的作用(1)在在工業(yè)生產(chǎn)領域工業(yè)生產(chǎn)領域的應用的應用在線檢測：零件尺寸、產(chǎn)品缺陷、裝配定位在線檢測：零件尺寸、產(chǎn)品缺陷、裝配定位.離線檢測：零件參數(shù)、尺寸與形位公差、品質參數(shù)離線檢測：零件參數(shù)、尺寸與形位公差、品質參數(shù)作用：現(xiàn)代工程裝備中，檢測環(huán)節(jié)的成本約占作用：現(xiàn)代工程裝備中，檢測環(huán)節(jié)的成本約占5070%1.1 傳感器和檢測技術的地位、作用傳感器和檢測技術的地位、作用101.1 傳感器和檢測技術的地位、作用傳感器和檢測技術的地位、作用3. 傳感器與檢測儀器儀表的作用傳感器與檢測儀器儀表的作用(1) 在工業(yè)生產(chǎn)領域的應用在工業(yè)生產(chǎn)領域的應用各種自控系統(tǒng)中，測試環(huán)節(jié)起系統(tǒng)感

7、官的作用，是其重要組成部分。各種自控系統(tǒng)中，測試環(huán)節(jié)起系統(tǒng)感官的作用，是其重要組成部分。 a) 生產(chǎn)加工過程參數(shù)監(jiān)測生產(chǎn)加工過程參數(shù)監(jiān)測 切削力測量，機床振動測量、加切削力測量，機床振動測量、加工噪聲測量，轉速、扭矩測量、工噪聲測量，轉速、扭矩測量、溫度測量、機架及受力件的應力溫度測量、機架及受力件的應力測量、電機參數(shù)測量等。測量、電機參數(shù)測量等。依靠傳感器獲得參數(shù)值。依靠傳感器獲得參數(shù)值。11b) 流程工業(yè)流程工業(yè)設備運行狀態(tài)監(jiān)控設備運行狀態(tài)監(jiān)控 在電力、冶金、石化、化工等流程工業(yè)中，生產(chǎn)線上設備運行狀在電力、冶金、石化、化工等流程工業(yè)中，生產(chǎn)線上設備運行狀態(tài)關系到整個生產(chǎn)線流程。通常建立態(tài)

8、關系到整個生產(chǎn)線流程。通常建立24小時在線監(jiān)測系統(tǒng)。小時在線監(jiān)測系統(tǒng)。 基于設備的檢查和基于設備的檢查和檢測，通過計算機檢測，通過計算機處理數(shù)據(jù)，掌握和處理數(shù)據(jù)，掌握和評估設備狀態(tài)、預評估設備狀態(tài)、預測故障。測故障。1.1 傳感器傳感器和檢測技術的地位、作用和檢測技術的地位、作用123. 傳感器與檢測儀器儀表的作用傳感器與檢測儀器儀表的作用c) 在汽車中的應用日新月異在汽車中的應用日新月異發(fā)動機：發(fā)動機：向發(fā)動機的電子控制單元（向發(fā)動機的電子控制單元（ECU）提供發(fā)動機的工作狀況信息，）提供發(fā)動機的工作狀況信息， 對發(fā)動機工作狀況進行精確控制對發(fā)動機工作狀況進行精確控制 溫度、壓力、位置、轉速

9、、流量、氣體濃度和爆震傳感器等溫度、壓力、位置、轉速、流量、氣體濃度和爆震傳感器等 汽車傳感器：汽車電子控制系統(tǒng)的信息源，關鍵部件，核心技術內容汽車傳感器：汽車電子控制系統(tǒng)的信息源，關鍵部件，核心技術內容 普通轎車：約安裝幾十到近百只普通轎車：約安裝幾十到近百只傳感器傳感器， 豪華轎車：豪華轎車：傳感器傳感器數(shù)量可多達二百余只。數(shù)量可多達二百余只。 底底 盤：盤：控制變速器系統(tǒng)、懸架系統(tǒng)、動力轉向系統(tǒng)、制動防抱死系統(tǒng)等控制變速器系統(tǒng)、懸架系統(tǒng)、動力轉向系統(tǒng)、制動防抱死系統(tǒng)等 車速、踏板、加速度、節(jié)氣門、發(fā)動機轉速、水溫、油溫車速、踏板、加速度、節(jié)氣門、發(fā)動機轉速、水溫、油溫 車車 身：身：提高

10、汽車的安全性、可靠性和舒適性等提高汽車的安全性、可靠性和舒適性等 溫度、濕度、風量、日照、加速度、車速、測距、圖象等溫度、濕度、風量、日照、加速度、車速、測距、圖象等 1.1 傳感器和檢測技術的地位、作用傳感器和檢測技術的地位、作用131.1 傳感器和檢測技術的地位、作用傳感器和檢測技術的地位、作用141.1 傳感器和檢測技術的地位、作用傳感器和檢測技術的地位、作用(2) 在航空、航天領域的應用在航空、航天領域的應用20062006年四度推遲發(fā)射中年四度推遲發(fā)射中第四次推遲原因？第四次推遲原因？“亞特蘭蒂斯亞特蘭蒂斯”號航天飛機號航天飛機燃料傳感器？燃料傳感器？“阿波羅阿波羅10”： 火箭部分

11、火箭部分-2077個傳感器個傳感器飛船部分飛船部分-1218個傳感器個傳感器15(3) 在日常生活中的應用與日俱增在日常生活中的應用與日俱增1.1 傳感器和檢測技術的地位、作用傳感器和檢測技術的地位、作用智能家居：智能家居：16(3) 在日常生活中的應用與日俱增在日常生活中的應用與日俱增1.1 傳感器和檢測技術的地位、作用傳感器和檢測技術的地位、作用體溫計：接觸式體溫計：接觸式-熱敏電阻，非接觸式熱敏電阻，非接觸式-紅外傳感器紅外傳感器辦公商務：辦公商務：掃描儀：文檔掃描掃描儀：文檔掃描-線陣線陣CCDCCD紅外傳輸數(shù)據(jù)：紅外檢測紅外傳輸數(shù)據(jù)：紅外檢測-光敏二極管、光敏三極管光敏二極管、光敏三

12、極管健康醫(yī)療：健康醫(yī)療：血壓計：血壓檢測血壓計：血壓檢測 - - 壓力傳感器壓力傳感器血糖測試儀、膽固醇檢測儀血糖測試儀、膽固醇檢測儀 - - 離子傳感器離子傳感器 家用電器：家用電器：數(shù)碼相機、數(shù)碼攝像機、數(shù)碼相機、數(shù)碼攝像機、3D3D相機相機- -圖像和紅外傳感與檢測圖像和紅外傳感與檢測自動感應燈：亮度檢測自動感應燈：亮度檢測-光敏電阻光敏電阻空調、冰箱、電飯煲：溫度檢測空調、冰箱、電飯煲：溫度檢測-熱敏電阻、熱電偶熱敏電阻、熱電偶電話、麥克風：話音轉換電話、麥克風：話音轉換-駐極電容傳感器駐極電容傳感器可視對講、可視電話：圖像獲取可視對講、可視電話：圖像獲取-面陣面陣CCDCCD智能手機

13、：方向感知、導航智能手機：方向感知、導航加速度計、陀螺儀、電子羅盤加速度計、陀螺儀、電子羅盤171.1 傳感器和檢測技術的地位、作用傳感器和檢測技術的地位、作用三星的智能手表功能之一：健康跟蹤三星的智能手表功能之一：健康跟蹤指紋識別過時了？新技術可識別滑動特征指紋識別過時了？新技術可識別滑動特征(3) 在日常生活中在日常生活中的應用與日俱增的應用與日俱增181.1 傳感器和檢測技術的地位、作用傳感器和檢測技術的地位、作用3. 傳感器與檢測儀器儀表的作用傳感器與檢測儀器儀表的作用2) 科學研究的先行官科學研究的先行官許多重要的科學分支的確立和發(fā)展歸功于重要的許多重要的科學分支的確立和發(fā)展歸功于重

14、要的科學儀器裝置的研制成功。色譜儀的發(fā)明產(chǎn)生了色科學儀器裝置的研制成功。色譜儀的發(fā)明產(chǎn)生了色譜學，光譜儀的發(fā)明產(chǎn)生了光譜學譜學，光譜儀的發(fā)明產(chǎn)生了光譜學 。諾獎得主諾獎得主R. R. Ernst“現(xiàn)代科學的進步越來越現(xiàn)代科學的進步越來越依靠尖端儀器的發(fā)展依靠尖端儀器的發(fā)展”?！罢莆樟俗钕冗M的科學儀器研發(fā)技術，就掌握了掌握了最先進的科學儀器研發(fā)技術，就掌握了科技發(fā)展的主動權科技發(fā)展的主動權”-楊國楨院士楊國楨院士 科學儀器是科學技術發(fā)展的重要前提和根本保障；科學儀器是科學技術發(fā)展的重要前提和根本保障； 110多年來，約三分之一的諾貝爾物理和化學獎授多年來，約三分之一的諾貝爾物理和化學獎授予了那些

15、在科學儀器和測量方面有創(chuàng)新的科學家。予了那些在科學儀器和測量方面有創(chuàng)新的科學家。191.1 傳感器和檢測技術的地位、作用傳感器和檢測技術的地位、作用3. 傳感器與檢測儀器儀表的作用傳感器與檢測儀器儀表的作用3) 軍事戰(zhàn)斗力軍事戰(zhàn)斗力 1991年海灣戰(zhàn)爭年海灣戰(zhàn)爭 精確制導炸彈和導彈占精確制導炸彈和導彈占8% 2003年伊拉克戰(zhàn)爭年伊拉克戰(zhàn)爭 90% 1994年美國防部建立自動測試系統(tǒng)執(zhí)行局年美國防部建立自動測試系統(tǒng)執(zhí)行局立體作戰(zhàn)立體作戰(zhàn)201.1 傳感器和檢測技術的地位、作用傳感器和檢測技術的地位、作用(1) 檢測技術在軍事上的應用檢測技術在軍事上的應用美軍研制的未來單兵作戰(zhàn)武器美軍研制的未來

16、單兵作戰(zhàn)武器-OICW 夜視瞄準機系統(tǒng)：非冷卻紅外傳感器技術夜視瞄準機系統(tǒng)：非冷卻紅外傳感器技術激光測距儀：可精確的定位目標。在發(fā)射激光測距儀：可精確的定位目標。在發(fā)射2020毫米高爆彈時，激光測距儀可毫米高爆彈時，激光測距儀可將目標的距離信息自動傳至高爆彈的爆炸引信，以便精確設定引爆時間。將目標的距離信息自動傳至高爆彈的爆炸引信，以便精確設定引爆時間。3. 傳感器與檢測儀器儀表的作用傳感器與檢測儀器儀表的作用3) 軍事戰(zhàn)斗力軍事戰(zhàn)斗力21美國國家導彈防御計劃美國國家導彈防御計劃-NMD1.1 傳感器和檢測技術的地位、作用傳感器和檢測技術的地位、作用(2) 檢測技術在國防領域的應用檢測技術在國

17、防領域的應用1.地基攔截器地基攔截器2.早期預警系統(tǒng)早期預警系統(tǒng)3.前沿部署前沿部署(如雷達）如雷達）4.管理與控制系統(tǒng)管理與控制系統(tǒng)5. 衛(wèi)星紅外線監(jiān)測系統(tǒng)衛(wèi)星紅外線監(jiān)測系統(tǒng) 監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng): 探測和發(fā)現(xiàn)探測和發(fā)現(xiàn)敵人導彈的發(fā)射并追蹤敵人導彈的發(fā)射并追蹤導彈的飛行軌道；導彈的飛行軌道； 攔截器：能識別真假攔截器：能識別真假彈頭，敵友方彈頭，敵友方3. 傳感器與檢測儀器儀表的作用傳感器與檢測儀器儀表的作用3) 軍事戰(zhàn)斗力軍事戰(zhàn)斗力221.1 傳感器和檢測技術的地位、作用傳感器和檢測技術的地位、作用 檢查產(chǎn)品質量檢查產(chǎn)品質量 監(jiān)測環(huán)境污染監(jiān)測環(huán)境污染 識別指紋假鈔識別指紋假鈔 查服違禁食品、藥

18、物查服違禁食品、藥物 偵破刑事案件偵破刑事案件3. 傳感器與檢測儀器儀表的作用傳感器與檢測儀器儀表的作用4) “物化法官物化法官”231.1 傳感器和檢測技術的地位、作用傳感器和檢測技術的地位、作用其他：教學實驗、氣象預報、大地測繪、其他：教學實驗、氣象預報、大地測繪、 災情預報、災情預報、涵蓋涵蓋 吃穿用、農(nóng)輕重、海陸空吃穿用、農(nóng)輕重、海陸空檢測技術廣泛應用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學研究、航空航天、檢測技術廣泛應用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學研究、航空航天、交通運輸、醫(yī)療衛(wèi)生及日常生活的每一個領域，。交通運輸、醫(yī)療衛(wèi)生及日常生活的每一個領域，。241.2 傳感器與檢測的基本概念傳感器與檢測的基本概念 測量測量

19、：以確定以確定被測對象被測對象屬性和量值屬性和量值為目的的為目的的全部操作全部操作，也就是將，也就是將被測量與同性質的標準量比較被測量與同性質的標準量比較, , 從而確定被測量對標準量的倍數(shù)。從而確定被測量對標準量的倍數(shù)。 它可由下式表示它可由下式表示: : xnqxnq或： 式中式中 ： x被測量值；被測量值； q標準量，即測量單位；標準量，即測量單位； n比值（純數(shù)），含有測量誤差。比值（純數(shù)），含有測量誤差。 檢測檢測(detection)技術技術： 含檢和測兩個內容。檢是力圖發(fā)現(xiàn)對象中的某些待測量并以信號的含檢和測兩個內容。檢是力圖發(fā)現(xiàn)對象中的某些待測量并以信號的形式表現(xiàn)出來，是回答有

20、無待測量的操作；測是量化待測量的信號。形式表現(xiàn)出來，是回答有無待測量的操作；測是量化待測量的信號。 工程中，檢測和測量被視為同義詞或近義詞。工程中，檢測和測量被視為同義詞或近義詞。測試技術：測試技術：帶試驗性質的測量，泛指測量和試驗兩方面的技術，帶試驗性質的測量，泛指測量和試驗兩方面的技術，包含包含測試過程中所涉及的測試理論、方法、設備等。測試過程中所涉及的測試理論、方法、設備等。25例：空調機測量控制室溫例：空調機測量控制室溫1.2 傳感器與檢測的基本概念傳感器與檢測的基本概念空氣空氣被測對象被測對象：被測信息被測信息：檢測器具檢測器具：操作過程操作過程：室內空氣室內空氣溫度溫度溫度傳感器溫

21、度傳感器 - 熱電阻、熱電偶熱電阻、熱電偶 熱敏電阻熱敏電阻 電信號電信號 處理處理 顯示顯示空調機空調機傳感器、檢測儀器、檢測裝置、檢測系統(tǒng)傳感器、檢測儀器、檢測裝置、檢測系統(tǒng)檢測過程：檢測過程：信號采集、信號處理、信號顯示、信號輸出信號采集、信號處理、信號顯示、信號輸出檢測器具：檢測器具： 被測信息被測信息：(對象的屬性、對象的屬性、量值量值)物理量（光、電、力、熱、磁、聲、物理量（光、電、力、熱、磁、聲、）化學量（化學量（PH、成份、成份）生物量（酶、葡萄糖、生物量（酶、葡萄糖、） 被測對象被測對象：宇宙萬物（固液氣體、動物、植物、天體宇宙萬物（固液氣體、動物、植物、天體 ）261.2

22、傳感器與檢測的基本概念傳感器與檢測的基本概念l傳感器是什么？傳感器是什么？ 國家標準國家標準GB7665GB766520052005(1987)(1987)的定義：的定義： 傳感器傳感器(Sensor/Transducer)(Sensor/Transducer)是指能是指能感受規(guī)定的被測量感受規(guī)定的被測量并并按一定規(guī)律轉換按一定規(guī)律轉換成成可用輸出信號可用輸出信號的器件或裝置的器件或裝置( (通常由敏感元通常由敏感元件和轉換元件組成件和轉換元件組成) )。 定義內涵：定義內涵：傳感器是測量裝置，能完成測量傳感器是測量裝置，能完成測量/檢測任務。檢測任務。輸入量是某一被測量，可能是物理量或化學量

23、、生物量等。輸入量是某一被測量，可能是物理量或化學量、生物量等。輸出量是某種物理量，這種量要便于傳輸、轉換、處理、顯示等，這輸出量是某種物理量，這種量要便于傳輸、轉換、處理、顯示等，這 種量可以是氣、光、電物理量，但主要是電信號。種量可以是氣、光、電物理量，但主要是電信號。輸出輸入有對應關系，且應有一定的精確程度。輸出輸入有對應關系，且應有一定的精確程度。271.2 傳感器與檢測的基本概念傳感器與檢測的基本概念從三個方面理解與把握傳感器從三個方面理解與把握傳感器：1）作用）作用測量；測量；2）工作機理）工作機理敏感元件，傳感器技術的核心，研究、敏感元件，傳感器技術的核心，研究、 設計、制作設計

24、、制作(還應包含選擇還應包含選擇)傳感器的關鍵；傳感器的關鍵；3）輸出信號）輸出信號適于測量的電信號。適于測量的電信號。傳感器的基本作用傳感器的基本作用： 功用功用: : 一感二傳，感受被測信息并傳送。一感二傳，感受被測信息并傳送?；咀饔没咀饔茫?體現(xiàn)在測量或檢測上，是應用傳感器的目體現(xiàn)在測量或檢測上，是應用傳感器的目的，也是學習本課程的目的。的，也是學習本課程的目的。 281.3 傳感器的組成與分類傳感器的組成與分類1. 傳感器的基本組成傳感器的基本組成n系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成：敏感元件：敏感元件 + 轉換元件轉換元件 + 基本轉換電路基本轉換電路 （有時還包括供電的輔助電源）（有時還包括供電

25、的輔助電源）傳感器是功能器件（Function Device）。敏感元件敏感元件(Sensing Element)：直接感受(響應)外部信息的部分;轉換元件轉換元件(Transduction Element)：能將感受到的被測非電量轉換為電量的部分;當傳感器的輸出為標準信號時稱為變送器變送器(Transmitter)。圖 傳感器的基本組成輔助電源轉換元件轉換元件基本轉換電路被測量電量敏感元件敏感元件291.3 傳感器的組成與分類傳感器的組成與分類1.傳感器的基本組成傳感器的基本組成1) 轉換轉換/信號調理信號調理(signal conditioning)電路的作用電路的作用n(1)將敏感或轉換

26、元件的輸出電信號轉為適于傳送、顯示或記錄 的信號，滿足后續(xù)電路或裝置的輸入要求。n(2)實現(xiàn)標準化的重要環(huán)節(jié)與基礎，也是應用難點。n常用電路常用電路：信號放大、電平調整、線性化、濾波、阻抗匹配、 調制/解調、形式變換等n構成特點構成特點：可簡單、可復雜，視要求而定。最簡傳感器僅由一 個敏感元件(兼轉換元件)，如熱電偶；有些則由敏感 元件和轉換元件組成，無需轉換電路，如壓電加速 度傳感器；有些需經(jīng)過若干轉換元件的轉換。 系統(tǒng)結構上，傳感器大多是開環(huán)，也有些是閉環(huán).n注：信號調理電路與檢測電路的界限并不很清楚，有時合二為一，如 將電阻電壓轉換電路，電阻、電感的檢測電路歸為信號調理電路。301.3

27、傳感器的組成與分類傳感器的組成與分類2. 傳感器的分類傳感器的分類原因原因：實際要測的量(變量)與其他量總存在一定的相關性(物理 的、化學的）。一種被測量可用不同傳感器測量；同一原理一種被測量可用不同傳感器測量；同一原理 的傳感器通常可測量多種非電量的傳感器通?？蓽y量多種非電量。 益處益處：有助于從總體認識和掌握傳感器的原理、性能、特點。例如：按可變電參量大類中的阻抗形式分類有電阻型；按產(chǎn)生變化量綱分類有電壓型、電荷型或電流型。益處：類別減少，能直接研究設計相關信號轉換調節(jié)器。常見物理量的分類311.3 傳感器的組成與分類傳感器的組成與分類分類法分類法型式型式說明說明按基本效應分按基本效應分物

28、理型、化學型、生物型物理型、化學型、生物型以轉換中的物理效應、化學效應等命名以轉換中的物理效應、化學效應等命名按構成原理或按構成原理或信號變換特征信號變換特征分類分類結構型結構型以其轉換元件結構參數(shù)變化實現(xiàn)信號轉換以其轉換元件結構參數(shù)變化實現(xiàn)信號轉換物性型物性型以其轉換元件物理特性變化實現(xiàn)信號轉換以其轉換元件物理特性變化實現(xiàn)信號轉換混合型混合型結構性與物性型傳感器組合而成的結構性與物性型傳感器組合而成的按能量關系分按能量關系分能量轉換型（自源型）能量轉換型（自源型）傳感器輸出量直接由被測量能量轉換而得傳感器輸出量直接由被測量能量轉換而得能量控制型（外源型）能量控制型（外源型）輸出量的能量由外源

29、供給，但受被測量控輸出量的能量由外源供給，但受被測量控制制按作用原理分按作用原理分應變式、電容式、壓電式、應變式、電容式、壓電式、熱電式等熱電式等以傳感器對信號轉換的作用原理命名以傳感器對信號轉換的作用原理命名按被測量分按被測量分位移、壓力、溫度、流量等位移、壓力、溫度、流量等以被測量命名（即按用途分類法）以被測量命名（即按用途分類法）按輸出量分按輸出量分模擬式模擬式輸出量為模擬信號輸出量為模擬信號數(shù)字式數(shù)字式輸出量為數(shù)字信號輸出量為數(shù)字信號321.4 檢測系統(tǒng)的一般構成檢測系統(tǒng)的一般構成存儲存儲顯示顯示分析分析監(jiān)控監(jiān)控判斷判斷決策決策 一個完整的檢測系統(tǒng)除檢、測功能外，還有對檢測過程的一個完

30、整的檢測系統(tǒng)除檢、測功能外，還有對檢測過程的操控、數(shù)據(jù)的傳輸和分析處理等環(huán)節(jié)，一般構成如下。其中，操控、數(shù)據(jù)的傳輸和分析處理等環(huán)節(jié)，一般構成如下。其中，信號是信息的載體。信號是信息的載體。信號檢出信號檢出信號檢出信號檢出信號檢出信號檢出信號轉換信號轉換信號轉換信號轉換信號轉換信號轉換底層處理分析顯示底層處理分析顯示底層處理分析顯示底層處理分析顯示底層處理分析顯示底層處理分析顯示信號檢出：信號檢出：功能功能 - 將被測信號轉換為電信號的變化（將被測信號轉換為電信號的變化（detection）器件器件 - 傳感器（傳感器（sensor, transducer）信號轉換：信號轉換：功能功能 - 將傳

31、感器的輸出信號轉換為便于處理的形式將傳感器的輸出信號轉換為便于處理的形式(conversion)器件器件 - 信號調理電路（信號調理電路（signal conditioning circuit）處理顯示：處理顯示：功能功能 - 分析分析(analysis)、處理、處理(processing)、顯示、顯示(display)通訊接口通訊接口/總線接口總線接口(RS232、RS485、GPIB、PCI、 ) 其它環(huán)節(jié)：其它環(huán)節(jié)：存儲、監(jiān)控、決策存儲、監(jiān)控、決策 接接口口總總線線33力力位移位移 速度速度 加速度加速度 壓力壓力流量流量溫度溫度電阻式電阻式電容式電容式電感式電感式 壓電式壓電式熱電式熱

32、電式 光電式光電式磁電式磁電式電橋電橋 放大器放大器濾波器濾波器調制器調制器解調器解調器運算器運算器 阻抗變換器阻抗變換器 筆式記錄儀筆式記錄儀光線示波器光線示波器 磁帶記錄儀磁帶記錄儀 電子示波器電子示波器 半導體存儲器半導體存儲器 顯示器顯示器 磁卡磁卡 數(shù)據(jù)處理器數(shù)據(jù)處理器 頻譜分析儀頻譜分析儀 FFT 實時信號分析儀實時信號分析儀 電子計算機電子計算機 被測對象被測對象 傳感器傳感器 中間變換中間變換測量裝置測量裝置 顯示及顯示及 記錄裝置記錄裝置 實驗結果實驗結果處理裝置處理裝置 激發(fā)裝置激發(fā)裝置 1.4 檢測系統(tǒng)的一般構成檢測系統(tǒng)的一般構成檢測系統(tǒng)組成結構與對應的內容、型式、部件、

33、裝置、設備示意圖檢測系統(tǒng)組成結構與對應的內容、型式、部件、裝置、設備示意圖341.5 傳感與檢測技術的主要研究內容傳感與檢測技術的主要研究內容n1）發(fā)現(xiàn)和應用新的測量原理以及新材料、新工藝，從 事相應傳感器的開發(fā)研究；n2）選擇合適的測量原理測量原理，確定測量方法測量方法； 如：電測法和非電測法、直接測量與間接測量、絕 對測量與相對測量、開環(huán)測量與閉環(huán)測量等。n3）設計或選用各類裝置組成測試系統(tǒng)測試系統(tǒng)；n4）測量數(shù)據(jù)的分析處理數(shù)據(jù)的分析處理，得出符合客觀實際的結論。351.6 檢測方法分類檢測方法分類n1) 直接測量直接測量 絕對測量、相對測量絕對測量、相對測量 間接測量間接測量n2) 開環(huán)

34、測量與閉環(huán)測量開環(huán)測量與閉環(huán)測量n3) 偏差法、零位法、微差法偏差法、零位法、微差法361.6 檢測方法分類檢測方法分類n1) 直接測量與間接測量直接測量與間接測量 直接測量直接測量：直接將：直接將被測量被測量與與標準量標準量進行比較進行比較標準量標準量標準計量單位（如米尺、光柵尺、標準計量單位（如米尺、光柵尺、激光、激光、） 絕對測量絕對測量定值標準量（如某一固定尺寸）定值標準量（如某一固定尺寸） 相對測量相對測量371.6 檢測方法分類檢測方法分類- 絕對測量：絕對測量：采用儀器、設備手段測量被測量，直接得到測量值采用儀器、設備手段測量被測量，直接得到測量值測量結果：測量結果：20.1 m

35、m- 相對測量：相對測量：將被測量直接與基準量比較，得到偏差值將被測量直接與基準量比較，得到偏差值特點：特點：簡單、直觀、明了；簡單、直觀、明了； 測量精度不高測量精度不高基準量：基準量：20.00 mm測量值：測量值：+0.08 mm結結 果：果：20.08 mm特點：特點：精度高；復雜、成本高、要求高精度高；復雜、成本高、要求高n1) 直接測量與間接測量直接測量與間接測量381.6 檢測方法分類檢測方法分類 間接測量間接測量:如測導線的導電率如測導線的導電率 ：測量與被測量有一定函數(shù)關系的參量，被測量由計算獲得。測量與被測量有一定函數(shù)關系的參量，被測量由計算獲得。Rdl24n1) 直接測量與間接測量直接測量與間接測量391.6 檢測方法分類檢測方法分類n2) 開環(huán)測量與閉環(huán)測量開環(huán)測量與閉環(huán)測量開環(huán)測量：開環(huán)測量：反饋測量：反饋測量：特點特點：簡單、直觀、明了；：簡單、直