第一傳感器概述

1、第一節(jié)第一節(jié) 傳感器的重要性傳感器的重要性（The importance of sensor)The importance of sensor)一、一、傳感器的重要性（傳感器的重要性（The The importance of sensor)importance of sensor) 人通過五官（視、聽、嗅、味、觸）人通過五官（視、聽、嗅、味、觸）接受外界的信息，經(jīng)過大腦的思維（信接受外界的信息，經(jīng)過大腦的思維（信息處理），作出相應(yīng)的動(dòng)作。息處理），作出相應(yīng)的動(dòng)作。 同樣，如果用計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)化同樣，如果用計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)化裝置來代替人的勞動(dòng)，則可以說電子計(jì)裝置來代替人的勞動(dòng)，則可以說電子計(jì)

2、算機(jī)相當(dāng)于人的大腦（一般俗稱電腦），算機(jī)相當(dāng)于人的大腦（一般俗稱電腦），而傳感器則相當(dāng)于人的五官部分（而傳感器則相當(dāng)于人的五官部分（“電電五官五官”）。）。 可用下圖表示可用下圖表示 圖圖0.1 0.1 身體與機(jī)器人的對(duì)應(yīng)關(guān)系身體與機(jī)器人的對(duì)應(yīng)關(guān)系傳感器是獲取自然領(lǐng)域中信息的主要途徑與傳感器是獲取自然領(lǐng)域中信息的主要途徑與手段手段 作為人腦的一種模擬的電子計(jì)算機(jī)的發(fā)作為人腦的一種模擬的電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展極為迅速，可是起五種感覺模擬作用的傳展極為迅速，可是起五種感覺模擬作用的傳感器卻發(fā)展很慢，因而引起了人們的普通關(guān)感器卻發(fā)展很慢，因而引起了人們的普通關(guān)注，如果不進(jìn)行傳感器的開發(fā)，現(xiàn)在的電子注，如果

3、不進(jìn)行傳感器的開發(fā)，現(xiàn)在的電子計(jì)算機(jī)將處于一種不能適應(yīng)實(shí)際需要的狀態(tài)。計(jì)算機(jī)將處于一種不能適應(yīng)實(shí)際需要的狀態(tài)。如上圖所示，如同為了很好的將體力勞動(dòng)和如上圖所示，如同為了很好的將體力勞動(dòng)和腦力勞動(dòng)進(jìn)行協(xié)調(diào)一樣，也要求傳感器、電腦力勞動(dòng)進(jìn)行協(xié)調(diào)一樣，也要求傳感器、電子計(jì)算機(jī)和執(zhí)行器三者都能相互協(xié)調(diào)才行。子計(jì)算機(jī)和執(zhí)行器三者都能相互協(xié)調(diào)才行。 當(dāng)傳感器技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化、軍事國(guó)防當(dāng)傳感器技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化、軍事國(guó)防和以宇宙開發(fā)、海洋開發(fā)為代表的尖端科學(xué)和以宇宙開發(fā)、海洋開發(fā)為代表的尖端科學(xué)與工程等重要領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的同時(shí)，它正以與工程等重要領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的同時(shí)，它正以自己的巨大潛力，向著與人們生活密切相關(guān)自

4、己的巨大潛力，向著與人們生活密切相關(guān)的方面滲透；生物工程、醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)境保的方面滲透；生物工程、醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)境保護(hù)、安全防范、家用電器、網(wǎng)絡(luò)家居等方面護(hù)、安全防范、家用電器、網(wǎng)絡(luò)家居等方面的傳感器已層出不窮，并在日新月異地發(fā)展。的傳感器已層出不窮，并在日新月異地發(fā)展。例如：例如： 1. 1.在線檢測(cè)：零件尺寸、產(chǎn)品缺陷、裝在線檢測(cè)：零件尺寸、產(chǎn)品缺陷、裝配定位配定位.在防盜防入侵地報(bào)警裝置中也裝有在防盜防入侵地報(bào)警裝置中也裝有紅外傳感器。紅外傳感器。 2.2.美軍研制的未來單兵作戰(zhàn)武器美軍研制的未來單兵作戰(zhàn)武器-OICW 圖圖0.2 0.2 圖圖0.30.3夜視瞄準(zhǔn)機(jī)系統(tǒng)：非冷卻紅外傳感器技術(shù)

5、夜視瞄準(zhǔn)機(jī)系統(tǒng)：非冷卻紅外傳感器技術(shù)激光測(cè)距儀：可精確的定位目標(biāo)。在發(fā)射激光測(cè)距儀：可精確的定位目標(biāo)。在發(fā)射2020毫米高爆彈時(shí)，激光測(cè)距儀可將目標(biāo)的距離毫米高爆彈時(shí)，激光測(cè)距儀可將目標(biāo)的距離信息自動(dòng)傳輸至高爆彈的爆炸引信，以便精信息自動(dòng)傳輸至高爆彈的爆炸引信，以便精確的設(shè)定引爆時(shí)間。確的設(shè)定引爆時(shí)間。 3. 3.汽車傳感器：汽車電子控制系統(tǒng)的信息汽車傳感器：汽車電子控制系統(tǒng)的信息源，關(guān)鍵部件，核心技術(shù)內(nèi)容。源，關(guān)鍵部件，核心技術(shù)內(nèi)容。普通轎車：約安裝幾十到近百只傳感器，豪普通轎車：約安裝幾十到近百只傳感器，豪華轎車：傳感器數(shù)量可多達(dá)二百余只。華轎車：傳感器數(shù)量可多達(dá)二百余只。 發(fā)動(dòng)機(jī)：向發(fā)動(dòng)

6、機(jī)的電子控制單元（發(fā)動(dòng)機(jī)：向發(fā)動(dòng)機(jī)的電子控制單元（ECUECU）提）提供發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀況信息，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀供發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀況信息，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀況進(jìn)行精確控制溫度、壓力、位置、轉(zhuǎn)速、況進(jìn)行精確控制溫度、壓力、位置、轉(zhuǎn)速、流量、氣體濃度和爆震傳感器等流量、氣體濃度和爆震傳感器等。 底底 盤：控制變速器系統(tǒng)、懸架系統(tǒng)、動(dòng)盤：控制變速器系統(tǒng)、懸架系統(tǒng)、動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動(dòng)防抱死系統(tǒng)等車速、踏板、力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動(dòng)防抱死系統(tǒng)等車速、踏板、加速度、節(jié)氣門、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、水溫、油溫加速度、節(jié)氣門、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、水溫、油溫車車 身：提高汽車的安全性、可靠性和舒身：提高汽車的安全性、可靠性和舒適性等。溫度、濕度、風(fēng)

7、量、日照、加速度、適性等。溫度、濕度、風(fēng)量、日照、加速度、車速、測(cè)距、圖象等。車速、測(cè)距、圖象等。 圖圖0.40.4汽車傳感器示意圖汽車傳感器示意圖4. 4. 數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)：自動(dòng)對(duì)焦數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)：自動(dòng)對(duì)焦-紅紅外測(cè)距傳感器。外測(cè)距傳感器。自動(dòng)感應(yīng)燈：亮度檢測(cè)自動(dòng)感應(yīng)燈：亮度檢測(cè)-光敏電阻；空調(diào)、光敏電阻；空調(diào)、冰箱、電飯煲：溫度檢測(cè)冰箱、電飯煲：溫度檢測(cè)-熱敏電阻、熱電熱敏電阻、熱電偶；電話、麥克風(fēng)：話音轉(zhuǎn)換偶；電話、麥克風(fēng)：話音轉(zhuǎn)換-駐極電容傳駐極電容傳感器。遙控接收：紅外檢測(cè)感器。遙控接收：紅外檢測(cè)-光敏二極管、光敏二極管、光敏三極管；可視對(duì)講、可視電話：圖像獲光敏三極管；

8、可視對(duì)講、可視電話：圖像獲取取-面陣面陣CCDCCD辦公商務(wù)：掃描儀：文檔掃描辦公商務(wù)：掃描儀：文檔掃描-線陣線陣CCDCCD紅外傳輸數(shù)據(jù)：紅外檢測(cè)紅外傳輸數(shù)據(jù)：紅外檢測(cè)-光敏二極管、光光敏二極管、光敏三極管敏三極管醫(yī)療衛(wèi)生：數(shù)字體溫計(jì)：接觸式醫(yī)療衛(wèi)生：數(shù)字體溫計(jì)：接觸式-熱敏電阻，熱敏電阻，非接觸式非接觸式-紅外傳感器。電子血壓計(jì)：血壓紅外傳感器。電子血壓計(jì)：血壓檢測(cè)檢測(cè) - - 壓力傳感器。血糖測(cè)試儀、膽固醇?jí)毫鞲衅?。血糖測(cè)試儀、膽固醇檢測(cè)儀檢測(cè)儀 - - 離子傳感器離子傳感器二二. . 傳感器的作用（傳感器的作用（The function of The function of sens

9、or)sensor) 傳感器實(shí)際上是一種功能塊，其作用是傳感器實(shí)際上是一種功能塊，其作用是將來自外界的各種信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。傳感將來自外界的各種信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。傳感器所檢測(cè)的信號(hào)近來顯著地增加，因而其品器所檢測(cè)的信號(hào)近來顯著地增加，因而其品種也極其繁多。種也極其繁多。 為了對(duì)各種各樣的信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)、控為了對(duì)各種各樣的信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)、控制，就必須獲得盡量簡(jiǎn)單易于處理的信號(hào)，制，就必須獲得盡量簡(jiǎn)單易于處理的信號(hào)，這樣的要求只有電信號(hào)能夠滿足。電信號(hào)能這樣的要求只有電信號(hào)能夠滿足。電信號(hào)能較容易地進(jìn)行放大、反饋、濾波、微分、存較容易地進(jìn)行放大、反饋、濾波、微分、存貯、遠(yuǎn)距離操作等。因此作為一種功能塊

10、的貯、遠(yuǎn)距離操作等。因此作為一種功能塊的傳感器可狹義的定義為：傳感器可狹義的定義為：“將外界的輸入信將外界的輸入信號(hào)變換為電信號(hào)的一類元件。號(hào)變換為電信號(hào)的一類元件?！比缦聢D所示：如下圖所示： 圖圖0.50.5第二節(jié)第二節(jié) 傳感器的定義和組成傳感器的定義和組成（Definition and Composing of Definition and Composing of sensor sensor ）一一. .傳感器的定義（傳感器的定義（The definition of The definition of sensor)sensor) 根據(jù)中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（G

11、B766587GB766587），傳感器），傳感器（Transducer/Sensor) Transducer/Sensor) 的定義是：能感受的定義是：能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用規(guī)定的被測(cè)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。輸出信號(hào)的器件或裝置。 第二節(jié)第二節(jié) 傳感器的定義和組成傳感器的定義和組成（Definition and Composing of Definition and Composing of sensor sensor ） 傳感器是檢測(cè)系統(tǒng)的第一個(gè)環(huán)節(jié)。它是傳感器是檢測(cè)系統(tǒng)的第一個(gè)環(huán)節(jié)。它是以一定的精度把被測(cè)量轉(zhuǎn)換成與之有確定關(guān)以一定的精度把被

12、測(cè)量轉(zhuǎn)換成與之有確定關(guān)系的、便于應(yīng)用的某種量值的測(cè)量裝置。顧系的、便于應(yīng)用的某種量值的測(cè)量裝置。顧名思義，傳感器的功能是一感二名思義，傳感器的功能是一感二 傳，即感受被測(cè)信息，并傳送出去。根據(jù)傳傳，即感受被測(cè)信息，并傳送出去。根據(jù)傳感器的功能要求，它一般應(yīng)由三部分組成，感器的功能要求，它一般應(yīng)由三部分組成，即：敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、轉(zhuǎn)換電路即：敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、轉(zhuǎn)換電路傳感器傳感器是一種以一定的精確度把被測(cè)量轉(zhuǎn)換為與之是一種以一定的精確度把被測(cè)量轉(zhuǎn)換為與之有確定對(duì)應(yīng)關(guān)系的、便于應(yīng)用的某種物理量有確定對(duì)應(yīng)關(guān)系的、便于應(yīng)用的某種物理量的測(cè)量裝置。其包含以下幾個(gè)方面的意思：的測(cè)量裝置。其包含以下幾個(gè)

13、方面的意思： 1. 1.傳感器是測(cè)量裝置，能完成檢測(cè)任務(wù)傳感器是測(cè)量裝置，能完成檢測(cè)任務(wù) 2. 2.它的輸入量是某一被測(cè)量，可能是物理量，它的輸入量是某一被測(cè)量，可能是物理量，也可能是化學(xué)量、生物量等也可能是化學(xué)量、生物量等 3. 3.輸出量是某種物理量，這種量要便于傳輸、輸出量是某種物理量，這種量要便于傳輸、轉(zhuǎn)換、處理、顯示等等，這種量可以是氣、光、轉(zhuǎn)換、處理、顯示等等，這種量可以是氣、光、電量，但主要是電量。電量，但主要是電量。 4. 4.輸入輸出有對(duì)應(yīng)關(guān)系，且應(yīng)有一定的精確輸入輸出有對(duì)應(yīng)關(guān)系，且應(yīng)有一定的精確度度。 二二. .傳感器的組成傳感器的組成(The composing of (

14、The composing of sensor)sensor) 傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、轉(zhuǎn)換電路三部分組成：轉(zhuǎn)換電路三部分組成： 1.1.敏感元件（敏感元件（Sensitive elementSensitive element）：直）：直接感受被測(cè)量，并輸出與被測(cè)量成確定關(guān)系接感受被測(cè)量，并輸出與被測(cè)量成確定關(guān)系的某一物理量的元件。的某一物理量的元件。 2. 2.轉(zhuǎn)換元件（轉(zhuǎn)換元件（Transduction elementTransduction element）：）：以敏感元件的輸出為輸入，把輸入轉(zhuǎn)換成電以敏感元件的輸出為輸入，把輸入轉(zhuǎn)換成電路參數(shù)。路

15、參數(shù)。 3.3.轉(zhuǎn)換電路（轉(zhuǎn)換電路（Transduction circuitTransduction circuit）：）：上述電路便可轉(zhuǎn)換成電量輸出。上述電路便可轉(zhuǎn)換成電量輸出。 實(shí)際上，有些傳感器很簡(jiǎn)單參數(shù)接入轉(zhuǎn)實(shí)際上，有些傳感器很簡(jiǎn)單參數(shù)接入轉(zhuǎn)換電路，僅由一個(gè)敏感元件（兼作轉(zhuǎn)換元換電路，僅由一個(gè)敏感元件（兼作轉(zhuǎn)換元件）組成，它感受被測(cè)量時(shí)直接輸出電量。件）組成，它感受被測(cè)量時(shí)直接輸出電量。如熱電偶。如熱電偶。 有些傳感器由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成，有些傳感器由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成，沒有轉(zhuǎn)換電路。有些傳感器，轉(zhuǎn)換元件不止沒有轉(zhuǎn)換電路。有些傳感器，轉(zhuǎn)換元件不止一個(gè)，要經(jīng)過若干次轉(zhuǎn)換。一個(gè)，要

16、經(jīng)過若干次轉(zhuǎn)換。圖圖0.6 0.6 傳感器組成示意圖傳感器組成示意圖第三節(jié)第三節(jié) 傳感器的分類與命名傳感器的分類與命名（Category and Request of sensorCategory and Request of sensor）一一. . 傳感器的分類（傳感器的分類（The category of The category of sensorsensor） 傳感器種類繁多，目前常用的分類有兩傳感器種類繁多，目前常用的分類有兩種：一種是以被測(cè)量來分，另一種是以傳感種：一種是以被測(cè)量來分，另一種是以傳感器的原理來分。器的原理來分。表表0.1 0.1 按被測(cè)量來分類按被測(cè)量來分類被測(cè)量

17、被測(cè)量類別類別 被被 測(cè)測(cè) 量量熱工量熱工量溫度、熱量、比熱；壓力、壓差、真空溫度、熱量、比熱；壓力、壓差、真空度；流量、流速、風(fēng)速度；流量、流速、風(fēng)速機(jī)械量機(jī)械量位移（線位移、角位移），尺寸、形狀；位移（線位移、角位移），尺寸、形狀；力、力矩、應(yīng)力；重量、質(zhì)量；轉(zhuǎn)速、力、力矩、應(yīng)力；重量、質(zhì)量；轉(zhuǎn)速、線速度；振動(dòng)幅度、頻率、加速度、線速度；振動(dòng)幅度、頻率、加速度、噪聲噪聲 物性和物性和成分成分量量 氣體化學(xué)成分、液體化學(xué)成分；酸堿度氣體化學(xué)成分、液體化學(xué)成分；酸堿度（PHPH值）、鹽度、濃度、粘度；密度、值）、鹽度、濃度、粘度；密度、比重比重 狀態(tài)量狀態(tài)量 顏色、透明度、磨損量、材料內(nèi)部裂縫

18、顏色、透明度、磨損量、材料內(nèi)部裂縫或缺陷、氣體泄漏、表面質(zhì)量或缺陷、氣體泄漏、表面質(zhì)量 表表0.2 0.2 按傳感器的原理來分類按傳感器的原理來分類序號(hào)序號(hào) 工作原理工作原理 序號(hào)序號(hào) 工作原理工作原理 1 1電阻式電阻式 8 8光電式（紅外式、光電式（紅外式、光導(dǎo)纖維式）光導(dǎo)纖維式） 2 2電感式電感式 9 9諧振式諧振式 3 3電容式電容式 1010霍爾式（磁式）霍爾式（磁式） 4 4阻抗式（電渦流阻抗式（電渦流式）式） 1111超聲式超聲式5 5磁電式磁電式 1212同位素式同位素式6 6熱電式熱電式 1313電化學(xué)式電化學(xué)式 7 7壓電式壓電式 1414微波式微波式 二二. .傳感器的

19、一般要求傳感器的一般要求(The request of (The request of sensor)sensor) 由于各種傳感器的原理、結(jié)構(gòu)不同，由于各種傳感器的原理、結(jié)構(gòu)不同，使用環(huán)境、條件、目的不同，其技術(shù)指使用環(huán)境、條件、目的不同，其技術(shù)指標(biāo)也不可能相同，但是有些一般要求卻標(biāo)也不可能相同，但是有些一般要求卻基本上是共同的：基本上是共同的： a. a.足夠的容量足夠的容量傳感器的工作范傳感器的工作范圍或量程足夠大；具有一定的過載能力。圍或量程足夠大；具有一定的過載能力。 b. b.靈敏度高，精度適當(dāng)靈敏度高，精度適當(dāng)即要求即要求其輸出信號(hào)與被測(cè)信號(hào)成確定的關(guān)系（通常其輸出信號(hào)與被測(cè)信號(hào)

20、成確定的關(guān)系（通常為線性），且比值要大；傳感器的靜態(tài)響應(yīng)為線性），且比值要大；傳感器的靜態(tài)響應(yīng)與動(dòng)態(tài)響應(yīng)的準(zhǔn)確度能滿足要求。與動(dòng)態(tài)響應(yīng)的準(zhǔn)確度能滿足要求。 c. c.響應(yīng)速度快，工作穩(wěn)定，可靠性好。響應(yīng)速度快，工作穩(wěn)定，可靠性好。 d.d.使用性和適應(yīng)性強(qiáng)使用性和適應(yīng)性強(qiáng)體積小，重量體積小，重量輕，動(dòng)作能量小，對(duì)被測(cè)對(duì)象的狀態(tài)影響??；輕，動(dòng)作能量小，對(duì)被測(cè)對(duì)象的狀態(tài)影響小；內(nèi)部噪聲小而又不易受外界干擾的影響；其內(nèi)部噪聲小而又不易受外界干擾的影響；其輸出力求采用通用或標(biāo)準(zhǔn)形式，以便與系統(tǒng)輸出力求采用通用或標(biāo)準(zhǔn)形式，以便與系統(tǒng)對(duì)接。對(duì)接。 e. e.使用經(jīng)濟(jì)使用經(jīng)濟(jì)成本低，壽命長(zhǎng)，且便成本低，壽命

21、長(zhǎng)，且便于使用、維修和校準(zhǔn)。于使用、維修和校準(zhǔn)。 當(dāng)然，能完全滿足上述性能要求的傳感當(dāng)然，能完全滿足上述性能要求的傳感器是很少的。我們應(yīng)根據(jù)應(yīng)用的目的、使用器是很少的。我們應(yīng)根據(jù)應(yīng)用的目的、使用環(huán)境、被測(cè)對(duì)象狀況、精度要求和原理等具環(huán)境、被測(cè)對(duì)象狀況、精度要求和原理等具體條件作全面綜合考慮。綜合考慮的原則、體條件作全面綜合考慮。綜合考慮的原則、性能及指標(biāo)，將在第一章中詳細(xì)討論。性能及指標(biāo)，將在第一章中詳細(xì)討論。三三 傳感器命名與代號(hào)傳感器命名與代號(hào)1.1.3.1 3.1 傳感器的命名傳感器的命名由主題詞加四級(jí)修飾語構(gòu)成。由主題詞加四級(jí)修飾語構(gòu)成。 I. I. 主題詞主題詞傳感器；傳感器； II

22、. II. 第一級(jí)修飾語第一級(jí)修飾語被測(cè)量，包括修飾被測(cè)量，包括修飾被測(cè)量的定語；被測(cè)量的定語； III. III. 第二級(jí)修飾語第二級(jí)修飾語轉(zhuǎn)換原理，一般轉(zhuǎn)換原理，一般可后續(xù)以可后續(xù)以“式式”字；字； IV. IV. 第三級(jí)修飾語第三級(jí)修飾語特征描述，指必須特征描述，指必須強(qiáng)調(diào)的傳感器結(jié)構(gòu)、性能、材料特征、強(qiáng)調(diào)的傳感器結(jié)構(gòu)、性能、材料特征、 敏感元件及其它必要的性能特征，一般可后敏感元件及其它必要的性能特征，一般可后續(xù)以續(xù)以“型型”字；字； V.V.第四級(jí)修飾語第四級(jí)修飾語主要技術(shù)指標(biāo)（量主要技術(shù)指標(biāo)（量程、精確度、靈敏度等）。程、精確度、靈敏度等）。例：題中的用法：在有關(guān)傳感器的統(tǒng)計(jì)例：題

23、中的用法：在有關(guān)傳感器的統(tǒng)計(jì)表格、圖書索引、檢索以及計(jì)算機(jī)漢字處理表格、圖書索引、檢索以及計(jì)算機(jī)漢字處理等特殊場(chǎng)合，應(yīng)采用上述之順序：如：傳感等特殊場(chǎng)合，應(yīng)采用上述之順序：如：傳感器，位移，應(yīng)變器，位移，應(yīng)變 計(jì)計(jì) 式，式，100100mmmm； 正文中的用法：在技術(shù)文件、產(chǎn)品樣本、正文中的用法：在技術(shù)文件、產(chǎn)品樣本、學(xué)術(shù)論文、教材及書刊的陳述句子中，學(xué)術(shù)論文、教材及書刊的陳述句子中，作為產(chǎn)品名稱應(yīng)采用與上述相反的順序。如：作為產(chǎn)品名稱應(yīng)采用與上述相反的順序。如：1010mm mm 應(yīng)變式位移傳感器。應(yīng)變式位移傳感器。 由主題詞加四級(jí)修飾語構(gòu)成由主題詞加四級(jí)修飾語構(gòu)成1.1.3.2 3.2 傳

24、感器的代號(hào)傳感器的代號(hào) 依次為主稱（傳感器）依次為主稱（傳感器） 被測(cè)量被測(cè)量轉(zhuǎn)換原轉(zhuǎn)換原理理序號(hào)序號(hào) I. I. 主稱主稱傳感器，代號(hào)傳感器，代號(hào)C C； II. II. 被測(cè)量被測(cè)量用一個(gè)或兩個(gè)漢語拼音的第用一個(gè)或兩個(gè)漢語拼音的第一個(gè)大寫字母標(biāo)記。一個(gè)大寫字母標(biāo)記。 III. III. 轉(zhuǎn)換原理轉(zhuǎn)換原理用一個(gè)或兩個(gè)漢語拼用一個(gè)或兩個(gè)漢語拼音的第一個(gè)大寫字母標(biāo)記。見附錄表音的第一個(gè)大寫字母標(biāo)記。見附錄表3 3：常用：常用轉(zhuǎn)換原理代碼表；轉(zhuǎn)換原理代碼表； IV. IV.序號(hào)序號(hào)用一個(gè)阿拉伯?dāng)?shù)字標(biāo)記，廠用一個(gè)阿拉伯?dāng)?shù)字標(biāo)記，廠家自定，用來表征產(chǎn)品設(shè)計(jì)特性、性能參數(shù)、家自定，用來表征產(chǎn)品設(shè)計(jì)特性、

25、性能參數(shù)、產(chǎn)品系列等。若產(chǎn)品性能參數(shù)不變，僅在局產(chǎn)品系列等。若產(chǎn)品性能參數(shù)不變，僅在局部有改動(dòng)或變動(dòng)時(shí)，其序號(hào)可在原序號(hào)后面部有改動(dòng)或變動(dòng)時(shí)，其序號(hào)可在原序號(hào)后面順序地加注大寫字母順序地加注大寫字母A A、B B、C C等，（其中等，（其中I I、Q Q不用）。例：應(yīng)變式位移傳感器：不用）。例：應(yīng)變式位移傳感器： C WY-YB-C WY-YB-2020；光纖壓力傳感器：光纖壓力傳感器：C Y-GQ-2C Y-GQ-2。第四節(jié)第四節(jié) 檢測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)檢測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)一、一、 檢測(cè)技術(shù)的概念與作用檢測(cè)技術(shù)的概念與作用 1 1、檢測(cè)與測(cè)量：檢測(cè)是意義更為廣泛的、檢測(cè)與測(cè)量：檢測(cè)是意義更為廣泛的測(cè)量測(cè)量 測(cè)

26、量：以確定被測(cè)對(duì)象的屬性和量值為測(cè)量：以確定被測(cè)對(duì)象的屬性和量值為目的的全部操作目的的全部操作 檢測(cè)技術(shù)：測(cè)量檢測(cè)技術(shù)：測(cè)量+ +信號(hào)檢出（極為重要）信號(hào)檢出（極為重要） 檢測(cè)過程：信息提取、信號(hào)轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)與檢測(cè)過程：信息提取、信號(hào)轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)與傳輸、顯示記錄、分析處理傳輸、顯示記錄、分析處理 檢測(cè)技術(shù)：檢測(cè)方法、檢測(cè)結(jié)構(gòu)、檢測(cè)檢測(cè)技術(shù)：檢測(cè)方法、檢測(cè)結(jié)構(gòu)、檢測(cè)信號(hào)處理信號(hào)處理- - 綜合性技術(shù)綜合性技術(shù)2 2、檢測(cè)的分類、檢測(cè)的分類 被測(cè)量值的物理屬性：電量、非電量被測(cè)量值的物理屬性：電量、非電量檢測(cè)原理（物理的、化學(xué)的、生物學(xué)的）：檢測(cè)原理（物理的、化學(xué)的、生物學(xué)的）：電磁法、光學(xué)法、微波法、超

27、聲法、核輻射電磁法、光學(xué)法、微波法、超聲法、核輻射法、電化學(xué)分析、色譜分析、質(zhì)譜分析等法、電化學(xué)分析、色譜分析、質(zhì)譜分析等檢測(cè)方法：主動(dòng)和被動(dòng)、直接與間接、接觸檢測(cè)方法：主動(dòng)和被動(dòng)、直接與間接、接觸式與非接觸式、動(dòng)態(tài)和靜態(tài)式與非接觸式、動(dòng)態(tài)和靜態(tài)3 3、測(cè)量單位、測(cè)量單位測(cè)量：被測(cè)量測(cè)量：被測(cè)量 基準(zhǔn)量基準(zhǔn)量 倍數(shù)（結(jié)果）倍數(shù)（結(jié)果） 單位單位避免混亂避免混亂 - - 國(guó)際單位制（國(guó)際單位制（SISI）：）：比較比較SI SI 基本單位：七個(gè)物理量單位基本單位：七個(gè)物理量單位 - - 相互獨(dú)立相互獨(dú)立長(zhǎng)度長(zhǎng)度 （mm） 質(zhì)量（質(zhì)量（kgkg） 時(shí)間（時(shí)間（s s） 電流（電流（A A） 熱力學(xué)

28、溫度（熱力學(xué)溫度（KK） 物質(zhì)的量（物質(zhì)的量（molmol）光量（）光量（cdcd） 米米-光在真空中光在真空中1s1s時(shí)間內(nèi)傳播距離的時(shí)間內(nèi)傳播距離的1/2997924851/299792485實(shí)物單位實(shí)物單位-千克標(biāo)準(zhǔn)原器千克標(biāo)準(zhǔn)原器SI SI 組合單位：由基本單位導(dǎo)出組合單位：由基本單位導(dǎo)出 能量（能量（J J）= =力力 距離距離= =質(zhì)量質(zhì)量 加速度加速度 距離距離J = kgJ = kg（m/s2m/s2）m = m2m = m2kg/s2kg/s2能量能量 - - 焦（耳）：長(zhǎng)度、質(zhì)量、時(shí)間焦（耳）：長(zhǎng)度、質(zhì)量、時(shí)間大得多大得多/ /小得多小得多-詞頭：詞頭：mmmm、 m m、

29、nmnm（1010-9-9m m）；）； kHzkHz、MHzMHz（106Hz106Hz）、）、GHzGHz（109Hz109Hz）二、檢測(cè)技術(shù)的作用與意義二、檢測(cè)技術(shù)的作用與意義1 1、產(chǎn)品檢驗(yàn)和質(zhì)量控制的重要手段、產(chǎn)品檢驗(yàn)和質(zhì)量控制的重要手段被動(dòng)檢測(cè)被動(dòng)檢測(cè) 主動(dòng)檢測(cè)（在線檢測(cè)）主動(dòng)檢測(cè)（在線檢測(cè)） 質(zhì)量控質(zhì)量控制領(lǐng)域制領(lǐng)域2 2、在大型設(shè)備安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行監(jiān)測(cè)中得到廣泛、在大型設(shè)備安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行監(jiān)測(cè)中得到廣泛應(yīng)用應(yīng)用故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè) 保證設(shè)備和人保證設(shè)備和人員安全提高經(jīng)濟(jì)效益員安全提高經(jīng)濟(jì)效益3 3、自動(dòng)化系統(tǒng)中不可缺少的組成部分、自動(dòng)化系統(tǒng)中不可缺少的組成部分生產(chǎn)

30、過程：生產(chǎn)過程： “ “物流物流” “” “信息流信息流”檢測(cè)檢測(cè) 獲取信息獲取信息 分析判斷分析判斷 自動(dòng)控制自動(dòng)控制自動(dòng)化：信息獲取、信息轉(zhuǎn)換、信息處理、自動(dòng)化：信息獲取、信息轉(zhuǎn)換、信息處理、信息傳送、信息執(zhí)行信息傳送、信息執(zhí)行4 4、檢測(cè)技術(shù)的完善和發(fā)展推動(dòng)著現(xiàn)代科學(xué)技、檢測(cè)技術(shù)的完善和發(fā)展推動(dòng)著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步術(shù)的進(jìn)步 檢測(cè)手段水平?jīng)Q定科學(xué)研究的深度和廣檢測(cè)手段水平?jīng)Q定科學(xué)研究的深度和廣度理論研究成果離不開必要的檢測(cè)手段度理論研究成果離不開必要的檢測(cè)手段控制控制管理管理數(shù)量數(shù)量狀態(tài)狀態(tài)趨向趨向三、檢測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成三、檢測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成信息獲取信息獲取轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換顯示和處理顯示和處理（信號(hào)檢出部分）

31、（信號(hào)檢出部分）（信號(hào)變換部分）（信號(hào)變換部分）（分析處理部分、（分析處理部分、通信接口及總線）通信接口及總線）圖圖 0.70.71 1、信號(hào)檢出部分、信號(hào)檢出部分 傳感器（傳感器（SensorSensor）- - 檢出功能的器檢出功能的器件件信號(hào)提取（被測(cè)量）、傳輸（信號(hào)變換部分）信號(hào)提取（被測(cè)量）、傳輸（信號(hào)變換部分）特點(diǎn)：特點(diǎn)：1 1）輸出量為電壓、電流、頻率）輸出量為電壓、電流、頻率 電阻、電電阻、電容、電感容、電感 兩種：數(shù)字量、模擬量?jī)煞N：數(shù)字量、模擬量2 2）輸出的電信號(hào)一般較微弱：）輸出的電信號(hào)一般較微弱：電壓電壓 - - 毫伏級(jí)、微伏級(jí)；電流毫伏級(jí)、微伏級(jí)；電流 - - 毫毫

32、安級(jí)、納安級(jí)安級(jí)、納安級(jí)3 3）輸出信號(hào)與噪聲混雜在一起）輸出信號(hào)與噪聲混雜在一起 - - 傳感器傳感器內(nèi)部噪聲內(nèi)部噪聲 傳感器的信噪比小、輸出信號(hào)弱傳感器的信噪比小、輸出信號(hào)弱 - - 信號(hào)淹沒在噪聲中信號(hào)淹沒在噪聲中4 4）傳感器的輸出特性呈線性或非線性）傳感器的輸出特性呈線性或非線性5 5）外界環(huán)境的變化會(huì)影響傳感器的輸出特性）外界環(huán)境的變化會(huì)影響傳感器的輸出特性選擇：測(cè)量精度要求、被測(cè)量變化范圍、被選擇：測(cè)量精度要求、被測(cè)量變化范圍、被測(cè)對(duì)象所處的環(huán)境條件以及對(duì)傳感器體積和測(cè)對(duì)象所處的環(huán)境條件以及對(duì)傳感器體積和整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)的成本等的限制。整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)的成本等的限制。 檢測(cè)系統(tǒng)中形式最多

33、樣、與被測(cè)對(duì)象關(guān)檢測(cè)系統(tǒng)中形式最多樣、與被測(cè)對(duì)象關(guān)聯(lián)最密切的部分。聯(lián)最密切的部分。2 2、信號(hào)變換部分、信號(hào)變換部分檢出信號(hào)檢出信號(hào) 適合于分析和處理的信號(hào)適合于分析和處理的信號(hào)信號(hào)調(diào)理電路信號(hào)調(diào)理電路阻抗變換阻抗變換 - - 輸出阻抗很高時(shí)；輸出阻抗很高時(shí)；信號(hào)放大信號(hào)放大 - - 輸出信號(hào)微弱時(shí)；輸出信號(hào)微弱時(shí)；噪聲抑制噪聲抑制 - - 信號(hào)淹沒在噪聲中；信號(hào)淹沒在噪聲中；電壓電壓/ /電流（電流（V/AV/A）轉(zhuǎn)換）轉(zhuǎn)換 - - 需要電流輸出需要電流輸出時(shí)；時(shí)；模擬模擬/ /數(shù)字（數(shù)字（A/DA/D）轉(zhuǎn)換）轉(zhuǎn)換 - - 需要輸出數(shù)字需要輸出數(shù)字信號(hào)時(shí)信號(hào)時(shí)目的：目的：1 1）對(duì)傳感器的輸

34、出量變換成易于處理或放大）對(duì)傳感器的輸出量變換成易于處理或放大的量；的量；2 2） 消除或抑制傳感器輸出量中的無用信號(hào)；消除或抑制傳感器輸出量中的無用信號(hào)；3 3）提高測(cè)量、分析的準(zhǔn)確度；）提高測(cè)量、分析的準(zhǔn)確度；4 4）簡(jiǎn)化后續(xù)系統(tǒng)的組成。）簡(jiǎn)化后續(xù)系統(tǒng)的組成。3 3、分析處理部分、分析處理部分 不斷注入新內(nèi)容不斷注入新內(nèi)容 - - 檢測(cè)系統(tǒng)的研究中心檢測(cè)系統(tǒng)的研究中心 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng) - - 強(qiáng)大問題分析能力、復(fù)雜強(qiáng)大問題分析能力、復(fù)雜系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制自動(dòng)化、智能化系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制自動(dòng)化、智能化4 4、通信接口與總線部分、通信接口與總線部分 功能：管理不同系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)、狀態(tài)功能：管理不

35、同系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)、狀態(tài)和控制信息的傳輸和交換和控制信息的傳輸和交換 接口接口 - - 分系統(tǒng)和上位機(jī)之間分系統(tǒng)和上位機(jī)之間/ /分系統(tǒng)分系統(tǒng)之間交換信息之間交換信息 通用標(biāo)準(zhǔn)接口通用標(biāo)準(zhǔn)接口 - - 不同的系統(tǒng)尤其是不不同的系統(tǒng)尤其是不同廠家的產(chǎn)品能夠互聯(lián)同廠家的產(chǎn)品能夠互聯(lián)USBUSB、 IEEE-488IEEE-488、 RS-232RS-232（串行）、并行（串行）、并行（硬件系統(tǒng)）（硬件系統(tǒng)）總線：傳送數(shù)字信號(hào)的公共通道總線：傳送數(shù)字信號(hào)的公共通道 - - 信號(hào)信號(hào)線的集合線的集合（規(guī)范、結(jié)構(gòu)形式）規(guī)范、結(jié)構(gòu)形式）RS-232CRS-232C、VXIVXI、CentronicsCent

36、ronics（并行）（并行）四、檢測(cè)方法四、檢測(cè)方法選擇：被測(cè)量的性質(zhì)、特點(diǎn)和測(cè)量任務(wù)要求選擇：被測(cè)量的性質(zhì)、特點(diǎn)和測(cè)量任務(wù)要求 分類：分類：（1 1）按測(cè)量手續(xù)：直接測(cè)量、間接測(cè)量）按測(cè)量手續(xù)：直接測(cè)量、間接測(cè)量（2 2）按測(cè)量值的獲得方式：偏移法測(cè)量、零）按測(cè)量值的獲得方式：偏移法測(cè)量、零位法測(cè)量、差分式測(cè)量位法測(cè)量、差分式測(cè)量（3 3）按傳感器與被測(cè)對(duì)象是否直接接觸：接）按傳感器與被測(cè)對(duì)象是否直接接觸：接觸式測(cè)量、非接觸式測(cè)量觸式測(cè)量、非接觸式測(cè)量（4 4）根據(jù)對(duì)象變化的特點(diǎn)：靜態(tài)測(cè)量、動(dòng)態(tài)）根據(jù)對(duì)象變化的特點(diǎn)：靜態(tài)測(cè)量、動(dòng)態(tài)測(cè)量測(cè)量 1 1、直接測(cè)量與間接測(cè)量、直接測(cè)量與間接測(cè)量 直接

37、測(cè)量直接測(cè)量 - - 與同類基準(zhǔn)進(jìn)行簡(jiǎn)單的與同類基準(zhǔn)進(jìn)行簡(jiǎn)單的比較以得到被測(cè)量比較以得到被測(cè)量線紋尺線紋尺 - - 物體尺寸、天平物體尺寸、天平 - - 物體重物體重量量 間接測(cè)量間接測(cè)量 - - 被測(cè)量無法或不易進(jìn)行被測(cè)量無法或不易進(jìn)行直接測(cè)量直接測(cè)量負(fù)載電阻功率負(fù)載電阻功率 = = 電壓電壓 電流電流 目標(biāo)變量目標(biāo)變量 自變量（直接測(cè)量）自變量（直接測(cè)量）（關(guān)系）（關(guān)系）2 2、偏移法與零位法測(cè)量、偏移法與零位法測(cè)量1 1）偏移法）偏移法 - - 完全從被測(cè)量中獲得信號(hào)轉(zhuǎn)完全從被測(cè)量中獲得信號(hào)轉(zhuǎn)換所需能量換所需能量 例：彈簧秤例：彈簧秤2 2）零位法）零位法 - - 不從信號(hào)源獲得能量不從

38、信號(hào)源獲得能量3 3、差分式測(cè)量、差分式測(cè)量結(jié)構(gòu)：對(duì)稱結(jié)構(gòu)的兩個(gè)傳感器，被測(cè)量反對(duì)結(jié)構(gòu)：對(duì)稱結(jié)構(gòu)的兩個(gè)傳感器，被測(cè)量反對(duì)稱作用在兩個(gè)傳感器上稱作用在兩個(gè)傳感器上作用：消除干擾的影響作用：消除干擾的影響 測(cè)量原理線性化、測(cè)量原理線性化、 提高靈敏度提高靈敏度（常見檢測(cè)結(jié)構(gòu)形式）（常見檢測(cè)結(jié)構(gòu)形式） 測(cè)量誤差測(cè)量誤差高精度測(cè)量高精度測(cè)量圖圖0.8 0.8 差分結(jié)構(gòu)差分結(jié)構(gòu)4 4、隨動(dòng)跟蹤測(cè)量、隨動(dòng)跟蹤測(cè)量- - 基于零位法的測(cè)量基于零位法的測(cè)量例：高精度電子秤、伺服加速度計(jì)、高精度例：高精度電子秤、伺服加速度計(jì)、高精度壓力傳感器壓力傳感器 高精度測(cè)量高精度測(cè)量圖圖 0.90.9五、五、 檢測(cè)系統(tǒng)的

39、基本組成檢測(cè)系統(tǒng)的基本組成 一個(gè)完整的檢測(cè)系統(tǒng)或檢測(cè)裝置通常是一個(gè)完整的檢測(cè)系統(tǒng)或檢測(cè)裝置通常是由傳感器、測(cè)量電路和顯示記錄裝置等部分由傳感器、測(cè)量電路和顯示記錄裝置等部分組成，分別組成，分別完成信息獲取、轉(zhuǎn)換、顯示和處完成信息獲取、轉(zhuǎn)換、顯示和處理等功能理等功能。當(dāng)然其中還包括電源和傳輸通道。當(dāng)然其中還包括電源和傳輸通道等不可缺少的部分。圖等不可缺少的部分。圖0.100.10給出了檢測(cè)系統(tǒng)給出了檢測(cè)系統(tǒng)的組成框圖。的組成框圖。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電式 光電式光電式磁電式磁電式電橋電橋 放大器放

40、大器濾波器濾波器調(diào)制器調(diào)制器解調(diào)器解調(diào)器運(yùn)算器運(yùn)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(dǎo)體存儲(chǔ)器半導(dǎo)體存儲(chǔ)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(shí)時(shí)信號(hào)分析儀實(shí)時(shí)信號(hào)分析儀 電子計(jì)算機(jī)電子計(jì)算機(jī) 被測(cè)對(duì)被測(cè)對(duì)象象 傳感器傳感器 中間變換中間變換測(cè)量裝置測(cè)量裝置 顯示及顯示及 記錄裝置記錄裝置 實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理裝置處理裝置 激發(fā)裝置激發(fā)裝置 圖圖 0.10 0.10 檢測(cè)系統(tǒng)的具體組成檢測(cè)系統(tǒng)的具體組成圖圖 0.110.11圖圖0.10.11.1.1 1 傳感器傳感器 傳感

41、器是把被測(cè)量傳感器是把被測(cè)量( (如物理量、化學(xué)量等如物理量、化學(xué)量等) )轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的裝置，顯然，傳感器是檢測(cè)轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的裝置，顯然，傳感器是檢測(cè)系統(tǒng)與被測(cè)對(duì)象直接發(fā)生聯(lián)系的部件，是檢系統(tǒng)與被測(cè)對(duì)象直接發(fā)生聯(lián)系的部件，是檢測(cè)系統(tǒng)最重要的環(huán)節(jié)，檢測(cè)系統(tǒng)獲取信息的測(cè)系統(tǒng)最重要的環(huán)節(jié)，檢測(cè)系統(tǒng)獲取信息的質(zhì)量往往是由傳感器的性能一次性確定的，質(zhì)量往往是由傳感器的性能一次性確定的，因?yàn)闄z測(cè)系統(tǒng)的其它環(huán)節(jié)無法添加新的檢測(cè)因?yàn)闄z測(cè)系統(tǒng)的其它環(huán)節(jié)無法添加新的檢測(cè)信息并且不易消除傳感器所引入的誤差。檢信息并且不易消除傳感器所引入的誤差。檢測(cè)技術(shù)中使用的傳感器種類繁多，分類的方測(cè)技術(shù)中使用的傳感器種類繁多，

42、分類的方法也各不相同。從傳感器應(yīng)用的目的出發(fā)，法也各不相同。從傳感器應(yīng)用的目的出發(fā)，可以按被測(cè)量的性質(zhì)將傳感器分為：機(jī)械量可以按被測(cè)量的性質(zhì)將傳感器分為：機(jī)械量傳感器，如位移傳感器、力傳感器、傳感器，如位移傳感器、力傳感器、速度傳感器、加速度傳感器等；熱工量傳感速度傳感器、加速度傳感器等；熱工量傳感器，如溫度傳感器、壓力傳感器、流量傳感器，如溫度傳感器、壓力傳感器、流量傳感器等；化學(xué)量傳感器；生物量傳感器等。器等；化學(xué)量傳感器；生物量傳感器等。 從傳感器研究的目的出發(fā)，著眼于變換從傳感器研究的目的出發(fā)，著眼于變換過程的特征可以將傳感器按輸出量的性質(zhì)分過程的特征可以將傳感器按輸出量的性質(zhì)分為：為

43、： I. I. 參量型傳感器參量型傳感器 它的輸出是電阻、電它的輸出是電阻、電感、電容等無源電參量，相應(yīng)的有電阻式傳感、電容等無源電參量，相應(yīng)的有電阻式傳感器、電感式傳感器、電容式傳感器等。感器、電感式傳感器、電容式傳感器等。 . .發(fā)電型傳感器發(fā)電型傳感器 它的輸出是電壓或電它的輸出是電壓或電流，相應(yīng)的有熱電隅傳感器、光電傳感器、流，相應(yīng)的有熱電隅傳感器、光電傳感器、磁電傳感器、壓電傳感器等。磁電傳感器、壓電傳感器等。1.1.2 2 測(cè)量電路測(cè)量電路 測(cè)量電路的作用是將傳感器的輸出信號(hào)測(cè)量電路的作用是將傳感器的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成易于測(cè)量的電壓或電流信號(hào)。通常傳轉(zhuǎn)換成易于測(cè)量的電壓或電流信號(hào)。通常

44、傳感器輸出信號(hào)是微弱的，就需要由測(cè)量電路感器輸出信號(hào)是微弱的，就需要由測(cè)量電路加以放大，以滿足顯示記錄裝置的要求。根加以放大，以滿足顯示記錄裝置的要求。根據(jù)需要測(cè)量電路還能進(jìn)行阻抗匹配、微分、據(jù)需要測(cè)量電路還能進(jìn)行阻抗匹配、微分、積分、線性化補(bǔ)償?shù)刃盘?hào)處理工作。積分、線性化補(bǔ)償?shù)刃盘?hào)處理工作。 應(yīng)當(dāng)指出測(cè)量電路的種類和構(gòu)成是由傳應(yīng)當(dāng)指出測(cè)量電路的種類和構(gòu)成是由傳感器的類型決定的，不同的傳感器所要求配感器的類型決定的，不同的傳感器所要求配用的測(cè)量電路經(jīng)常具有自己的特色。用的測(cè)量電路經(jīng)常具有自己的特色。 1.1.3 3 顯示記錄裝置顯示記錄裝置 顯示記錄裝置是檢測(cè)人員和檢測(cè)系統(tǒng)聯(lián)顯示記錄裝置是檢測(cè)

45、人員和檢測(cè)系統(tǒng)聯(lián)系的主要環(huán)節(jié)，主要作用是使人們了解檢測(cè)系的主要環(huán)節(jié)，主要作用是使人們了解檢測(cè)數(shù)值的大小或變化的過程。目前常用的有模數(shù)值的大小或變化的過程。目前常用的有模擬顯示、數(shù)字顯示和圖像顯示三種。擬顯示、數(shù)字顯示和圖像顯示三種。 模擬式顯示是利用指針對(duì)標(biāo)尺的相對(duì)位模擬式顯示是利用指針對(duì)標(biāo)尺的相對(duì)位置表示被測(cè)量數(shù)值的大小。如各種指針式電置表示被測(cè)量數(shù)值的大小。如各種指針式電氣測(cè)量?jī)x表、其特點(diǎn)是讀數(shù)方便、直觀，結(jié)氣測(cè)量?jī)x表、其特點(diǎn)是讀數(shù)方便、直觀，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉，在檢測(cè)系統(tǒng)中一直被大構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉，在檢測(cè)系統(tǒng)中一直被大量應(yīng)用。但這種顯示方式的精度受標(biāo)尺最小量應(yīng)用。但這種顯示方式的精度受標(biāo)

46、尺最小分度限制，而且讀數(shù)時(shí)易引入主觀誤差。分度限制，而且讀數(shù)時(shí)易引入主觀誤差。 數(shù)字式顯示則直接以十進(jìn)制數(shù)字形式來數(shù)字式顯示則直接以十進(jìn)制數(shù)字形式來顯示讀數(shù)，實(shí)際上是專用的數(shù)字電壓表，它顯示讀數(shù)，實(shí)際上是專用的數(shù)字電壓表，它可以附加打印機(jī)，打印記錄測(cè)量數(shù)值并且可以附加打印機(jī)，打印記錄測(cè)量數(shù)值并且易于和計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)，使數(shù)據(jù)處理更加方便。易于和計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)，使數(shù)據(jù)處理更加方便。這種方式有利于消除讀數(shù)的主觀誤差。這種方式有利于消除讀數(shù)的主觀誤差。 圖像顯示，如果被測(cè)量處于動(dòng)態(tài)變化之圖像顯示，如果被測(cè)量處于動(dòng)態(tài)變化之中，用顯示儀表讀數(shù)就十分困難，這時(shí)可以中，用顯示儀表讀數(shù)就十分困難，這時(shí)可以將輸出信號(hào)送至

47、記錄儀，從而描繪出被測(cè)量將輸出信號(hào)送至記錄儀，從而描繪出被測(cè)量隨時(shí)間變化的曲線，作為檢測(cè)結(jié)果，供分析隨時(shí)間變化的曲線，作為檢測(cè)結(jié)果，供分析使用。常用的自動(dòng)記錄儀器有筆式記錄儀、使用。常用的自動(dòng)記錄儀器有筆式記錄儀、光線示波器、磁帶記錄儀。光線示波器、磁帶記錄儀。六、六、 檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，為檢測(cè)技術(shù)的現(xiàn)科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，為檢測(cè)技術(shù)的現(xiàn)代化創(chuàng)造了條件，主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：代化創(chuàng)造了條件，主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面： 第一、人們研究新原理、新材料和新工第一、人們研究新原理、新材料和新工藝所取得的成果將產(chǎn)生更多品質(zhì)優(yōu)良的新型藝所取得的成果將產(chǎn)生更多品質(zhì)優(yōu)良的新型傳感

48、器。例如光纖傳感器、液晶傳感器、以傳感器。例如光纖傳感器、液晶傳感器、以高分子有機(jī)材料為敏感元件的壓敏傳感器、高分子有機(jī)材料為敏感元件的壓敏傳感器、微生物傳感器等。微生物傳感器等。 另外，代替視覺、嗅覺、味覺和聽覺的另外，代替視覺、嗅覺、味覺和聽覺的各種仿生傳感器和檢測(cè)超高溫、超高壓、超各種仿生傳感器和檢測(cè)超高溫、超高壓、超低溫和超高真空等極端參數(shù)的新型傳感器也低溫和超高真空等極端參數(shù)的新型傳感器也是今后傳感器技術(shù)研究和發(fā)展的重要方向。是今后傳感器技術(shù)研究和發(fā)展的重要方向。新型傳感器技術(shù)除了采用新原理、新材料和新型傳感器技術(shù)除了采用新原理、新材料和新工藝之外，還向著高精度小型化和集成化新工藝之

49、外，還向著高精度小型化和集成化的方向發(fā)展。傳感器集成化的一個(gè)方向是具的方向發(fā)展。傳感器集成化的一個(gè)方向是具有同樣功能的傳感器集成化。從而使對(duì)一個(gè)有同樣功能的傳感器集成化。從而使對(duì)一個(gè)點(diǎn)的測(cè)量變成對(duì)一個(gè)平面和空間的測(cè)量。例點(diǎn)的測(cè)量變成對(duì)一個(gè)平面和空間的測(cè)量。例如。利用電荷耦合器件形成的固體圖像傳感如。利用電荷耦合器件形成的固體圖像傳感器來進(jìn)行的文字和圖形識(shí)別即是如此。器來進(jìn)行的文字和圖形識(shí)別即是如此。 傳感器集成化的另一個(gè)方向是不同功能傳感器集成化的另一個(gè)方向是不同功能的傳感器集成化，從而使一個(gè)傳感器可以同的傳感器集成化，從而使一個(gè)傳感器可以同時(shí)測(cè)量不同種類的多個(gè)參數(shù)。例如，測(cè)量血時(shí)測(cè)量不同種類

50、的多個(gè)參數(shù)。例如，測(cè)量血液中各種成分的多功能傳感器。液中各種成分的多功能傳感器。 除了傳感器自身的集成化之外，還可以除了傳感器自身的集成化之外，還可以把傳感器和后續(xù)電路集成化。傳感器和測(cè)量把傳感器和后續(xù)電路集成化。傳感器和測(cè)量電路的集成化可以減少干擾，提高靈敏度，電路的集成化可以減少干擾，提高靈敏度，方便使用。如果將傳感器和數(shù)據(jù)處理電路集方便使用。如果將傳感器和數(shù)據(jù)處理電路集成在一起。則可以方便地實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理。成在一起。則可以方便地實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理。 第二，檢測(cè)系統(tǒng)或檢測(cè)裝置目前正迅速第二，檢測(cè)系統(tǒng)或檢測(cè)裝置目前正迅速地由模擬式、數(shù)字式向智能化方向發(fā)展。帶地由模擬式、數(shù)字式向智能化方向發(fā)展

51、。帶有微處理機(jī)的各種智能化儀表已經(jīng)出現(xiàn)，這有微處理機(jī)的各種智能化儀表已經(jīng)出現(xiàn)，這類儀表選用微處理機(jī)做控制單元，利用計(jì)算類儀表選用微處理機(jī)做控制單元，利用計(jì)算機(jī)可編程的特點(diǎn)，使儀表內(nèi)的各個(gè)環(huán)節(jié)自動(dòng)機(jī)可編程的特點(diǎn)，使儀表內(nèi)的各個(gè)環(huán)節(jié)自動(dòng)地協(xié)調(diào)工作，并且具有數(shù)據(jù)處理和故障診斷地協(xié)調(diào)工作，并且具有數(shù)據(jù)處理和故障診斷功能，成為一代嶄新儀表，把檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)功能，成為一代嶄新儀表，把檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)化推進(jìn)到一個(gè)新水平。化推進(jìn)到一個(gè)新水平。第五節(jié)第五節(jié) 測(cè)量誤差的概念及其處理方法測(cè)量誤差的概念及其處理方法一、一、 測(cè)量及測(cè)量方法測(cè)量及測(cè)量方法1 1、測(cè)量、測(cè)量 測(cè)量是指人們用實(shí)驗(yàn)的方法，借助于一測(cè)量是指人們用實(shí)驗(yàn)

52、的方法，借助于一定的儀器或設(shè)備，將被測(cè)量與同性質(zhì)的單位定的儀器或設(shè)備，將被測(cè)量與同性質(zhì)的單位標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較，并確定被測(cè)量對(duì)標(biāo)準(zhǔn)量的標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較，并確定被測(cè)量對(duì)標(biāo)準(zhǔn)量的倍數(shù)，從而獲得關(guān)于被測(cè)量的定量信息。測(cè)倍數(shù)，從而獲得關(guān)于被測(cè)量的定量信息。測(cè)量過程中使用的標(biāo)準(zhǔn)量應(yīng)該是國(guó)際或國(guó)內(nèi)公量過程中使用的標(biāo)準(zhǔn)量應(yīng)該是國(guó)際或國(guó)內(nèi)公認(rèn)的性能穩(wěn)定的量，稱為測(cè)量單位。認(rèn)的性能穩(wěn)定的量，稱為測(cè)量單位。 測(cè)量的結(jié)果包括數(shù)值大小和測(cè)量單位兩部分。測(cè)量的結(jié)果包括數(shù)值大小和測(cè)量單位兩部分。數(shù)值的大小可以用數(shù)字表示，也可以是曲線數(shù)值的大小可以用數(shù)字表示，也可以是曲線或者圖形。無論表現(xiàn)形式如何，在測(cè)量結(jié)果或者圖形。無論表現(xiàn)形

53、式如何，在測(cè)量結(jié)果中必須注明單位。否則，測(cè)量結(jié)果是沒有意中必須注明單位。否則，測(cè)量結(jié)果是沒有意義的。義的。測(cè)量：被測(cè)量測(cè)量：被測(cè)量 基準(zhǔn)量基準(zhǔn)量 倍數(shù)（結(jié)果）倍數(shù)（結(jié)果） 單位單位比較比較一切測(cè)量過程都包括比較、示差、平衡和讀一切測(cè)量過程都包括比較、示差、平衡和讀數(shù)等四個(gè)步驟數(shù)等四個(gè)步驟。例如，用鋼卷尺測(cè)量桿件長(zhǎng)。例如，用鋼卷尺測(cè)量桿件長(zhǎng)度時(shí)，首先將卷尺拉出與桿件緊靠在一起，度時(shí)，首先將卷尺拉出與桿件緊靠在一起，進(jìn)行進(jìn)行“比較比較”；然后找出卷尺與桿件的長(zhǎng)度；然后找出卷尺與桿件的長(zhǎng)度差別，即差別，即“示差示差”；進(jìn)而調(diào)整卷尺長(zhǎng)度使二；進(jìn)而調(diào)整卷尺長(zhǎng)度使二者長(zhǎng)度相等，達(dá)到者長(zhǎng)度相等，達(dá)到“平衡平

54、衡”；最后從卷尺刻；最后從卷尺刻度上讀出桿件的長(zhǎng)度，即度上讀出桿件的長(zhǎng)度，即“讀數(shù)讀數(shù)”。測(cè)量過。測(cè)量過程的核心是比較，但被測(cè)量能直接與標(biāo)準(zhǔn)量程的核心是比較，但被測(cè)量能直接與標(biāo)準(zhǔn)量比較的場(chǎng)合并不多，大多數(shù)情況下，是將被比較的場(chǎng)合并不多，大多數(shù)情況下，是將被測(cè)量和標(biāo)準(zhǔn)量變換成雙方易于比較的某個(gè)中測(cè)量和標(biāo)準(zhǔn)量變換成雙方易于比較的某個(gè)中間變量來進(jìn)行的。例如，用彈簧秤稱重。被間變量來進(jìn)行的。例如，用彈簧秤稱重。被測(cè)重量通過彈簧按比例伸長(zhǎng)，測(cè)重量通過彈簧按比例伸長(zhǎng)，圖圖1.12 1.12 直接測(cè)量示意圖直接測(cè)量示意圖圖圖1.13 1.13 間接測(cè)量示意圖間接測(cè)量示意圖轉(zhuǎn)換為指針位移而標(biāo)準(zhǔn)重量轉(zhuǎn)換成標(biāo)尺刻度。轉(zhuǎn)換為指針位移而標(biāo)準(zhǔn)重量轉(zhuǎn)換成標(biāo)尺刻度。這樣，被測(cè)量和標(biāo)準(zhǔn)量都轉(zhuǎn)換成位移這一中這樣，被測(cè)量和標(biāo)準(zhǔn)量都轉(zhuǎn)換成位移這一中間變量，就可以進(jìn)行直接比較。間變量，就可以進(jìn)行直接比較。 此外，為了提高測(cè)量精度，并且能夠?qū)Υ送?，為了提高測(cè)量精度，并且能夠?qū)ψ兓?、持續(xù)時(shí)間短的動(dòng)態(tài)量進(jìn)行測(cè)量，通變化快、持續(xù)時(shí)間短的動(dòng)態(tài)量進(jìn)行測(cè)量，通常將被測(cè)量轉(zhuǎn)換為電壓或電流信號(hào)，利用電常將被測(cè)量轉(zhuǎn)換為電壓或電流信號(hào)，利用電子裝置完成比較、示差、平衡和讀數(shù)的測(cè)量子裝置完成比較、示差、平衡和讀數(shù)的測(cè)量過程。因此，轉(zhuǎn)換是實(shí)現(xiàn)測(cè)量的必要手段，過程。因此，轉(zhuǎn)換是實(shí)現(xiàn)測(cè)量的必要手段，也是非電量電測(cè)的核心