傳感器總論課件

自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系1傳感器與檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系1傳感器與檢測(cè)技術(shù)21教學(xué)目的(1)目的在于讓學(xué)生掌握傳感器的基本理論，要求掌握有關(guān)測(cè)量中常用的各種傳感器的工作原理、輸入輸出特性、誤差分析與補(bǔ)償方法、相關(guān)檢測(cè)電路；(2)使學(xué)生能合理地選擇和使用傳感器，并進(jìn)一步掌握傳感器的實(shí)驗(yàn)研究方法；(3)熟悉常用傳感器在信息采集系統(tǒng)中使用時(shí)需注意的問題，同時(shí)了解傳感器的國(guó)內(nèi)外研究概況與發(fā)展動(dòng)向。傳感器與檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系21教學(xué)目的傳感器與檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系32教材和參考書目教材：傳感器原理及應(yīng)用王化祥天津大學(xué)出版社參考書目：①傳感器原理及其設(shè)計(jì)基礎(chǔ)徐恕宏華中理工大學(xué)出版社②新編傳感器技術(shù)手冊(cè)李科杰主編國(guó)防工業(yè)出版社③Sensorsandsignalconditioning.PallasAreny,Ramon.NewYork傳感器與檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系32教材和參考書目傳感器與檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器4傳感器與檢測(cè)技術(shù)3考核方法總成績(jī)主要由如下3部分組成：①考試卷面成績(jī) （約70%）②實(shí)驗(yàn)成績(jī) （約15%）③作業(yè)等 （約15%）自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系4傳感器與檢測(cè)技術(shù)3考核方法自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系5第一章總論自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系5第一章總論自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系本章主要內(nèi)容傳感器與檢測(cè)技術(shù)的地位與作用傳感器技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)傳感器的定義與分類傳感器的基本特性傳感器性能與結(jié)構(gòu)的關(guān)系6自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系本章主要內(nèi)容傳感器與檢測(cè)技術(shù)的地位與作用6自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)1傳感器與檢測(cè)技術(shù)的地位與作用7（1）是測(cè)控系統(tǒng)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)信號(hào)處理記錄、顯示、通信傳輸微處理系統(tǒng)自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系1傳感器與檢測(cè)技術(shù)的地位與作用7（1）是測(cè)控系統(tǒng)中的關(guān)鍵①信息不增定理傳感器決定了獲取的信息量，一旦獲取信息后，在以后的數(shù)據(jù)處理、特征提取和識(shí)別中，只能對(duì)它進(jìn)行變換，使之成為更易于識(shí)別的形式，但不能產(chǎn)生表征信息源本質(zhì)的新信息。8②支持的反饋是控制科學(xué)的基本思想（1）是測(cè)控系統(tǒng)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系①信息不增定理8②支持的反饋是控制科學(xué)的基本思想（1）是測(cè)（2）促進(jìn)基礎(chǔ)學(xué)科研究9*1912年魏格納提出了大陸漂移假說，并于1915年在《海陸的起源》一書中全面系統(tǒng)的闡述了這個(gè)理論。*1928年，大陸漂移的內(nèi)在動(dòng)力被發(fā)現(xiàn)：地幔對(duì)流*1961年左右——核磁共振磁力儀——古地磁學(xué)研究*其它先進(jìn)傳感器的出現(xiàn)——聲納探測(cè)、人工地震波等——海洋研究突飛猛進(jìn)。大陸漂移學(xué)說自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系（2）促進(jìn)基礎(chǔ)學(xué)科研究9*1912年魏格納提出了大陸漂移假說10（3）推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)進(jìn)步

生物磁測(cè)量Josephson效應(yīng)—SQUID—量子級(jí)磁測(cè)量?jī)x器——人體心磁圖、腦磁圖（2）促進(jìn)基礎(chǔ)學(xué)科研究自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系10（3）推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)進(jìn)步

生物磁測(cè)量（2）促進(jìn)基礎(chǔ)學(xué)112傳感器發(fā)展的趨向

“三新”

新材料的開發(fā)應(yīng)用新工藝技術(shù)的應(yīng)用新效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)

“四化”

固態(tài)化集成化和多功能化圖像化智能化自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系112傳感器發(fā)展的趨向“三新”新材料的開發(fā)應(yīng)用12傳感器的固態(tài)化物性型傳感器亦稱固態(tài)傳感器，目前發(fā)展最快。它包括半導(dǎo)體、電介質(zhì)和強(qiáng)磁性體三類，其中半導(dǎo)體傳感器的發(fā)展最引人注目。它具有靈敏度高、響應(yīng)速度快、小型輕量等優(yōu)點(diǎn)，而且便于傳感器的集成化和多功能化。傳感器的集成化和多功能化所謂的集成化，就是將敏感元件、信息處理或轉(zhuǎn)換單元以及電源等部分利用半導(dǎo)體技術(shù)將其制作在同一芯片上。所謂的多功能化，則意味著傳感器具有多種參數(shù)的檢測(cè)功能，如半導(dǎo)體溫濕敏傳感器，多功能氣體傳感器等。自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系12傳感器的固態(tài)化傳感器的集成化和多功能化自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)13傳感器的圖像化傳感器的應(yīng)用不僅限于對(duì)某一點(diǎn)物理量的測(cè)量，而面向從一維、二維到三維空間的測(cè)量問題。傳感器的智能化智能傳感器是一種帶有微型計(jì)算機(jī)兼有檢測(cè)和信息處理及通訊功能的傳感器。它是將信號(hào)檢測(cè)、驅(qū)動(dòng)回路和信號(hào)處理回路等外圍電路全部集成到一塊基片上，具有自診斷、自動(dòng)調(diào)整零點(diǎn)和量程、以及通信的功能、。自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系13傳感器的圖像化傳感器的智能化自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系14傳感器的智能化（續(xù)）自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系信號(hào)處理記錄、顯示、通信傳輸微計(jì)算機(jī)系統(tǒng)SensorSmartSensorIntelligentSensor網(wǎng)絡(luò)+Microcomputer+Communication14傳感器的智能化（續(xù)）自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系信號(hào)處理記自動(dòng)化學(xué)院153傳感器的定義、組成與分類3.1定義

物理量、化學(xué)量、生物量/其他便于處理和傳輸?shù)男盘?hào)人的五官：眼睛耳朵鼻子舌頭皮膚視覺、聽覺、嗅覺、味覺、觸覺—能將規(guī)定的被測(cè)量按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)輸出的器件或裝置。

自動(dòng)化學(xué)院153傳感器的定義、組成與分類3.1定義 物16

自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系傳感器的主要內(nèi)涵和特征：輸入端__一個(gè)指定的傳感器只能響應(yīng)某一規(guī)定的被測(cè)量。輸出端__可用信號(hào)。便于后續(xù)部件接收和處理的信號(hào)。最常用的是電信號(hào)，廣義角度看也可以是其它信號(hào)。輸入輸出之間的關(guān)系__具有規(guī)律性。同一個(gè)傳感器轉(zhuǎn)換規(guī)律具有復(fù)現(xiàn)性，不同傳感器轉(zhuǎn)換規(guī)律不同。16

自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系傳感器的主要內(nèi)涵和特征：輸入17

傳感器一般由敏感元件（預(yù)變換器）、轉(zhuǎn)換元件和測(cè)量電路三部分組成，有時(shí)候還需要加輔助電源。

3.2組成

自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系17傳感器一般由敏感元件（預(yù)變換器）、轉(zhuǎn)換元件和測(cè)量電路三18

在完成非電量到電量的變換時(shí)，并非所有的非電量都能利用現(xiàn)有手段直接變換為電量，往往是將被測(cè)非電量預(yù)先變換為另一種易于變換成電量的非電量，然后再變換為電量。

敏感元件（預(yù)變換器）

測(cè)量應(yīng)變測(cè)量力學(xué)量敏感元件預(yù)變換單元自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系18在完成非電量到電量的變換時(shí)，并非所有的非電量都能利用現(xiàn)有19轉(zhuǎn)換元件

測(cè)量電路能將敏感元件感受到的非電量直接轉(zhuǎn)換為電量的器件。敏感元件的輸出是它的輸入，它把輸入轉(zhuǎn)換成電路參數(shù)，送給測(cè)量電路。 自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系將轉(zhuǎn)換元件輸出的電量變成便于顯示、記錄、控制和處理的有用信號(hào)的電路。19轉(zhuǎn)換元件 測(cè)量電路能將敏感元件感受到的非電量直接轉(zhuǎn)換為電20按被測(cè)量分類

溫度、壓力、流量、位移等3.3分類

按測(cè)量原理分類

應(yīng)變式、電容式、電感式、壓電式、光電式等按信息能量變換方式分類能量轉(zhuǎn)換型、能量控制型按傳感器的構(gòu)成物性型、結(jié)構(gòu)型自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系20按被測(cè)量分類3.3分類 按測(cè)量原理分類按信息能量變214傳感器的基本特性

穩(wěn)態(tài)工作條件下的輸出—輸入關(guān)系。穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)是指?jìng)鞲衅鞯妮斎肓亢愣ɑ蚓徛兓敵隽恳策_(dá)到相應(yīng)的穩(wěn)定時(shí)的工作狀態(tài)。

自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系4.1傳感器的靜態(tài)特性輸入X傳感器輸出Y214傳感器的基本特性穩(wěn)態(tài)工作條件下的輸出—輸入關(guān)系。自動(dòng)22主要指標(biāo)：精度、靈敏度、線性度、遲滯、死區(qū)、重復(fù)性、噪聲電平、分辨率（力）、測(cè)量范圍和量程自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系4.1傳感器的靜態(tài)特性22主要指標(biāo)：自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系4.1傳感器的靜態(tài)23（1）測(cè)量范圍與量程自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系測(cè)量上限：傳感器所能測(cè)量的最大被測(cè)量的數(shù)值（xmax)。測(cè)量下限：傳感器所能測(cè)量的最小被測(cè)量的數(shù)值

(xmin)。

測(cè)量范圍：-50~150、0~50、-50+50、20~100量程：測(cè)量上限和測(cè)量下限的代數(shù)差。

量程=xmax-xmin如：量程=150-（-50）=200-500c+1500c23（1）測(cè)量范圍與量程自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系測(cè)量上限：24（2）線性度線性度（非線性誤差）用來說明靜特性曲線偏離某種擬合直線的程度，通常以其最大偏差△ym與滿刻度輸出值yFS的比值來表示：Δym——校準(zhǔn)曲線與擬合直線間的最大偏差yFS——傳感器滿刻度輸出。自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系24（2）線性度線性度（非線性誤差）用來說明靜特性曲線偏離某25線性度是以一定的擬合直線或理想直線為基準(zhǔn)直線算出來的,基準(zhǔn)直線（擬合直線）不同，線性度不同。選擇擬合直線的主要出發(fā)點(diǎn)：獲得最小的非線性誤差計(jì)算簡(jiǎn)便，使用方便自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系25線性度是以一定的擬合直線或理想直線為基準(zhǔn)直線算出來的,26幾種直線擬合方法示意圖

(a)理論擬合；(b)過零旋轉(zhuǎn)擬合；

(c)端點(diǎn)連線擬合；(d)端點(diǎn)平移擬合幾種常用直線擬合方法：

(a)理論擬

(b)過零旋轉(zhuǎn)擬合

(c)端點(diǎn)連線擬合（端基法）

(d)端點(diǎn)平移擬合

(e)最小二乘法自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系26幾種直線擬合方法示意圖

(a)理論擬合；(b)27（3）靈敏度

靈敏度定義為輸出量的微小增量與相應(yīng)的輸入量微小增量的比值。自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系27（3）靈敏度靈敏度定義為輸出量的微小增量與相應(yīng)28①靈敏度的高低是選擇和設(shè)計(jì)傳感器的重要依據(jù)之一；②當(dāng)傳感器輸出是幾種因素作用的結(jié)果時(shí)，可以分別對(duì)各個(gè)因素確定其靈敏度；③構(gòu)成系統(tǒng)時(shí)，靈敏度與電路的放大倍數(shù)類同，即環(huán)節(jié)串聯(lián)時(shí)靈敏度相乘，并聯(lián)時(shí)靈敏度相加。自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系28①靈敏度的高低是選擇和設(shè)計(jì)傳感器的重要依據(jù)之一；自動(dòng)化學(xué)29表示傳感器在正、反行程期間輸出一輸入曲線的不重合程度。（4）遲滯△ymyx自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系29表示傳感器在正、反行程期間輸出一輸入曲線的不重合程度。（30（5）重復(fù)性表示傳感器在同一工作條件下，輸入按同一方向作全量程、連續(xù)多次重復(fù)測(cè)量時(shí)所得特性曲線的一致程度。：正反行程標(biāo)準(zhǔn)偏差最大值；自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系：系數(shù)，通常取2~3。：正行程輸入為xi點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)偏差：反行程輸入為xi點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)偏差30（5）重復(fù)性表示傳感器在同一工作條件下，輸入按同一方向作31(6)死區(qū)指輸入信號(hào)變化而輸出信號(hào)沒有相應(yīng)變化的范圍。(7)回差當(dāng)傳感器同時(shí)具有死區(qū)和滯環(huán)兩種非線性因素時(shí)，其綜合影響是復(fù)雜的，通常稱為回差。自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系yx（8）噪聲電平(

N)

用于衡量傳感器內(nèi)部固有的噪聲大小，常用折算到輸出端的噪聲電壓表示。它表明系統(tǒng)可以探測(cè)的最小信號(hào)。31(6)死區(qū)(7)回差自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系yx（32（9）最小檢測(cè)量和分辨力分辨力是傳感器能感測(cè)到的測(cè)量值的最小變化量。其中：M為最小檢測(cè)量，N為噪聲電平，K為傳感器的靈敏度，C為噪聲系數(shù)（一般取1~5）。自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系最小檢測(cè)量是傳感器能確切反映被測(cè)量的最低極限值。32（9）最小檢測(cè)量和分辨力分辨力是傳感器能感測(cè)到的測(cè)量值33

你會(huì)打靶嗎？（a）正確度高而精密度低（b）正確度低而精密度高（c）精確度高在測(cè)量中我們希望得到精確度高的結(jié)果。

（10）精確度（精度、誤差）自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系33你會(huì)打靶嗎？（a）正確度高而精密度低（b）正34精確度（精度）精度是反映系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差的綜合誤差指標(biāo)正確度精密度：它說明測(cè)量結(jié)果的分散性(隨機(jī)誤差）正確度：它說明測(cè)量結(jié)果偏離真值大小的程度(系統(tǒng)誤差)精確度：它含有精密度和正確度之和的意思，即測(cè)量的綜合優(yōu)良程度。自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系常用的總誤差計(jì)算公式：精密度34精確度（精度）精度是反映系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差的綜合誤差指標(biāo)35

儀表精度的表示：

工程中，為了表示測(cè)量結(jié)果的可靠程度，引入精確度等級(jí)概念，用A表示。這個(gè)數(shù)值是傳感器和測(cè)量?jī)x表在規(guī)定條件下，其允許的最大絕對(duì)誤差值相對(duì)于其測(cè)量范圍的百分比的分子。自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系35儀表精度的表示：工程中，為了表示測(cè)量結(jié)果36儀表的精度等級(jí)AA=0.005,0.01,0.02,0.05；0.1,0.2,（0.4）,0.5；

I級(jí)標(biāo)準(zhǔn)表Ⅱ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)表

1.0,1.5,2.5，（4.0）；等

工業(yè)用表儀表的最大允許絕對(duì)誤差：自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系量程：Range36儀表的精度等級(jí)A儀表的最大允許絕對(duì)誤差：自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科37解：該測(cè)溫儀表的實(shí)際引用誤差為：去掉%后，該表的精度值為0.6，介于國(guó)家規(guī)定的精度等級(jí)中0.5和1.0之間，而0.5級(jí)表和1.0級(jí)表的允許誤差δ表允分別為±0.5%和±1.0%。則這臺(tái)測(cè)溫儀表的精度等級(jí)只能定為1.0級(jí)。例某臺(tái)溫度檢測(cè)儀表的測(cè)溫范圍為100～600℃，校驗(yàn)該表時(shí)得到的最大絕對(duì)誤差為3℃，試確定該儀表的精度等級(jí)。自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系37解：該測(cè)溫儀表的實(shí)際引用誤差為：去掉%后，該表的精度值為38例現(xiàn)需選擇一臺(tái)測(cè)溫范圍為0～500℃的測(cè)溫儀表。根據(jù)工藝要求，溫度指示值的誤差不允許超過±4℃，試問：應(yīng)選哪一級(jí)精度等級(jí)的儀表？解：工藝允許誤差為去掉%后，該表的精度值為0.8，也是介于0.5～1.0之間，而0.5級(jí)表和1.0級(jí)表的允許誤差δ表允分別為±0.5%和±1.0%。應(yīng)選擇0.5級(jí)的儀表才能滿足工藝上的要求。自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系38例現(xiàn)需選擇一臺(tái)測(cè)溫范圍為0～500℃的測(cè)溫儀表。394.2傳感器的動(dòng)態(tài)特性

反映傳感器對(duì)于隨時(shí)間變化的輸入量的響應(yīng)特性。自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系394.2傳感器的動(dòng)態(tài)特性反映傳感器對(duì)于隨404.2.1動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型微分方程：一階傳感器：二階傳感器：自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系傳遞函數(shù)：輸入標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)：正弦輸入：頻域響應(yīng)特性（穩(wěn)態(tài)響應(yīng)、頻域響應(yīng)）階躍輸入：時(shí)域響應(yīng)特性（瞬態(tài)響應(yīng)）404.2.1動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型微分方程：一階傳感器：二階傳感414.2.2頻率特性及其動(dòng)態(tài)品質(zhì)之間的關(guān)系一階傳感器自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系二階傳感器414.2.2頻率特性及其動(dòng)態(tài)品質(zhì)之間的關(guān)系一階傳感器自424.2.2頻率特性及其動(dòng)態(tài)品質(zhì)之間的關(guān)系（續(xù)）頻域性能指標(biāo)：自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系通頻道（transmissionband）是指在規(guī)定的衰減值下，能通過的頻率范圍。一般采用3分貝帶寬（幅度下降到0.707）。工作頻帶（workingband）是指滿足精度指標(biāo)要求下，能通過的頻率范圍。相位誤差（Phaseerror）424.2.2頻率特性及其動(dòng)態(tài)品質(zhì)之間的關(guān)系（續(xù)）頻域性434.2.3時(shí)域響應(yīng)特性及其動(dòng)態(tài)品質(zhì)指標(biāo)自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系●動(dòng)態(tài)品質(zhì)指標(biāo)：時(shí)間常數(shù)τ一階系統(tǒng):434.2.3時(shí)域響應(yīng)特性及其動(dòng)態(tài)品質(zhì)指標(biāo)自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量444.2.3時(shí)域響應(yīng)特性及其動(dòng)態(tài)品質(zhì)指標(biāo)（續(xù)）自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科等學(xué)與儀器系二階系統(tǒng):●上升時(shí)間tr：穩(wěn)態(tài)值的10%上升到90%的時(shí)間●穩(wěn)定時(shí)間ts：從階躍輸入開始到系統(tǒng)開始穩(wěn)定在給定精度指標(biāo)的時(shí)間●峰值時(shí)間、超調(diào)量、震蕩周期等動(dòng)態(tài)品質(zhì)指標(biāo)：444.2.3時(shí)域響應(yīng)特性及其動(dòng)態(tài)品質(zhì)指標(biāo)（續(xù)）自動(dòng)化學(xué)455

傳感器性能與結(jié)構(gòu)的關(guān)系

直接變換型差動(dòng)型平衡型—含有反饋環(huán)節(jié)冗余型自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系455傳感器性能與結(jié)構(gòu)的關(guān)系直接變換型自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與46

結(jié)構(gòu)與傳感器抗干擾能力的關(guān)系？在此問題定義下，設(shè)環(huán)境對(duì)傳感器的影響表現(xiàn)為靈敏度變化△S和—個(gè)等效的噪聲N。S+△SxyN自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系46結(jié)構(gòu)與傳感器抗干擾能力的關(guān)系？S+△Sx47（1）直接變換型問題：①整個(gè)系統(tǒng)的性能指標(biāo)與各環(huán)節(jié)性能指標(biāo)的關(guān)系？②各環(huán)節(jié)性能的運(yùn)籌？①靈敏度擾動(dòng)模型：②加性噪聲信號(hào)模型自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系47（1）直接變換型問題：①靈敏度擾動(dòng)模型：自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科48①元件靈敏度發(fā)生變化在理想條件下：忽略靈敏度擾動(dòng)高階無窮小結(jié)論：①靈敏度變化引起的相對(duì)誤差等于各個(gè)環(huán)節(jié)相對(duì)誤差的代數(shù)和②可相互補(bǔ)償自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系48①元件靈敏度發(fā)生變化在理想條件下：忽略靈敏度擾動(dòng)高階無窮49②在有噪聲情況下：結(jié)論：①總誤差等于各變換環(huán)節(jié)輸入端的噪信比總和②總靈敏度一定，提高前面元件靈敏度可降低總噪聲③盡量降低第一個(gè)元件的噪信比自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系49②在有噪聲情況下：結(jié)論：自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系50（2）差動(dòng)型問題：差動(dòng)系統(tǒng)有何優(yōu)點(diǎn)？自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系50（2）差動(dòng)型問題：自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系51設(shè)兩通道完全對(duì)稱，即S1=S2=S①系統(tǒng)靈敏度②靈敏度發(fā)生變化③靈敏度的非線性補(bǔ)償直接變換型:差動(dòng)型:自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系51設(shè)兩通道完全對(duì)稱，即S1=S2=S①系統(tǒng)靈敏度②靈敏度52④在有噪聲情況下,若N1=N2,則結(jié)論：①差動(dòng)系統(tǒng)的靈敏度是單個(gè)系統(tǒng)的兩倍。②可補(bǔ)償偶次非線性誤差。③對(duì)于相同條件引起的誤差有很好的抑制作用。自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系52④在有噪聲情況下,若N1=N2,則結(jié)論：自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科53（3）平衡型問題：如何在有限的條件下實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)的傳感器？(-)自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系53（3）平衡型問題：如何在有限的條件下實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)的傳54自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系54自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系55自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系55自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系56小結(jié)：1.前向通道靈敏度足夠大。（特別是S1）2.閉環(huán)環(huán)節(jié)特性（靈敏度、線性度、穩(wěn)定性等）主要取決于反饋環(huán)節(jié)S4。3.系統(tǒng)噪聲引起的誤差主要取決于S1的噪信比。自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系56小結(jié)：自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系57（4）冗余型問題：如何實(shí)現(xiàn)高可靠性的傳感器？結(jié)論：通過冗余配置傳感器實(shí)現(xiàn)高可靠性。自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系57（4）冗余型問題：如何實(shí)現(xiàn)高可靠性的傳感器？自動(dòng)化學(xué)自動(dòng)化學(xué)院580.00200.20150.40050.60000.79951.00000.00300.20200.40200.60100.80050.00250.20200.40100.60000.79950.99950.00350.20300.40200.60150.80050.00350.20200.40100.60000.79950.99900.00400.20300.40200.60100.8005正行程反行程正行程反行程正行程反行程123012345次數(shù)設(shè)有壓力傳感器的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)列于下表，試求（1）端基擬合直線；（2）端基線性度；（3）滯環(huán)誤差；（4）重復(fù)性誤差（λ=3）；（5）精度。作業(yè)：1.作業(yè)：1-7、1-9自動(dòng)化學(xué)院580.00200.20150.4005自動(dòng)化學(xué)院59噪聲擾動(dòng)模型：分別考慮系統(tǒng)各環(huán)節(jié)有靈敏度變化和有加性噪聲輸入時(shí)，系統(tǒng)輸出信號(hào)的相對(duì)誤差自動(dòng)化學(xué)院59噪聲擾動(dòng)模型：分別考慮系統(tǒng)各環(huán)節(jié)有靈敏度變化和自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系60傳感器與檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系1傳感器與檢測(cè)技術(shù)611教學(xué)目的(1)目的在于讓學(xué)生掌握傳感器的基本理論，要求掌握有關(guān)測(cè)量中常用的各種傳感器的工作原理、輸入輸出特性、誤差分析與補(bǔ)償方法、相關(guān)檢測(cè)電路；(2)使學(xué)生能合理地選擇和使用傳感器，并進(jìn)一步掌握傳感器的實(shí)驗(yàn)研究方法；(3)熟悉常用傳感器在信息采集系統(tǒng)中使用時(shí)需注意的問題，同時(shí)了解傳感器的國(guó)內(nèi)外研究概況與發(fā)展動(dòng)向。傳感器與檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系21教學(xué)目的傳感器與檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系622教材和參考書目教材：傳感器原理及應(yīng)用王化祥天津大學(xué)出版社參考書目：①傳感器原理及其設(shè)計(jì)基礎(chǔ)徐恕宏華中理工大學(xué)出版社②新編傳感器技術(shù)手冊(cè)李科杰主編國(guó)防工業(yè)出版社③Sensorsandsignalconditioning.PallasAreny,Ramon.NewYork傳感器與檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系32教材和參考書目傳感器與檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器63傳感器與檢測(cè)技術(shù)3考核方法總成績(jī)主要由如下3部分組成：①考試卷面成績(jī) （約70%）②實(shí)驗(yàn)成績(jī) （約15%）③作業(yè)等 （約15%）自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系4傳感器與檢測(cè)技術(shù)3考核方法自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系64第一章總論自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系5第一章總論自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系本章主要內(nèi)容傳感器與檢測(cè)技術(shù)的地位與作用傳感器技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)傳感器的定義與分類傳感器的基本特性傳感器性能與結(jié)構(gòu)的關(guān)系65自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系本章主要內(nèi)容傳感器與檢測(cè)技術(shù)的地位與作用6自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)1傳感器與檢測(cè)技術(shù)的地位與作用66（1）是測(cè)控系統(tǒng)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)信號(hào)處理記錄、顯示、通信傳輸微處理系統(tǒng)自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系1傳感器與檢測(cè)技術(shù)的地位與作用7（1）是測(cè)控系統(tǒng)中的關(guān)鍵①信息不增定理傳感器決定了獲取的信息量，一旦獲取信息后，在以后的數(shù)據(jù)處理、特征提取和識(shí)別中，只能對(duì)它進(jìn)行變換，使之成為更易于識(shí)別的形式，但不能產(chǎn)生表征信息源本質(zhì)的新信息。67②支持的反饋是控制科學(xué)的基本思想（1）是測(cè)控系統(tǒng)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系①信息不增定理8②支持的反饋是控制科學(xué)的基本思想（1）是測(cè)（2）促進(jìn)基礎(chǔ)學(xué)科研究68*1912年魏格納提出了大陸漂移假說，并于1915年在《海陸的起源》一書中全面系統(tǒng)的闡述了這個(gè)理論。*1928年，大陸漂移的內(nèi)在動(dòng)力被發(fā)現(xiàn)：地幔對(duì)流*1961年左右——核磁共振磁力儀——古地磁學(xué)研究*其它先進(jìn)傳感器的出現(xiàn)——聲納探測(cè)、人工地震波等——海洋研究突飛猛進(jìn)。大陸漂移學(xué)說自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系（2）促進(jìn)基礎(chǔ)學(xué)科研究9*1912年魏格納提出了大陸漂移假說69（3）推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)進(jìn)步

生物磁測(cè)量Josephson效應(yīng)—SQUID—量子級(jí)磁測(cè)量?jī)x器——人體心磁圖、腦磁圖（2）促進(jìn)基礎(chǔ)學(xué)科研究自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系10（3）推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)進(jìn)步

生物磁測(cè)量（2）促進(jìn)基礎(chǔ)學(xué)702傳感器發(fā)展的趨向

“三新”

新材料的開發(fā)應(yīng)用新工藝技術(shù)的應(yīng)用新效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)

“四化”

固態(tài)化集成化和多功能化圖像化智能化自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系112傳感器發(fā)展的趨向“三新”新材料的開發(fā)應(yīng)用71傳感器的固態(tài)化物性型傳感器亦稱固態(tài)傳感器，目前發(fā)展最快。它包括半導(dǎo)體、電介質(zhì)和強(qiáng)磁性體三類，其中半導(dǎo)體傳感器的發(fā)展最引人注目。它具有靈敏度高、響應(yīng)速度快、小型輕量等優(yōu)點(diǎn)，而且便于傳感器的集成化和多功能化。傳感器的集成化和多功能化所謂的集成化，就是將敏感元件、信息處理或轉(zhuǎn)換單元以及電源等部分利用半導(dǎo)體技術(shù)將其制作在同一芯片上。所謂的多功能化，則意味著傳感器具有多種參數(shù)的檢測(cè)功能，如半導(dǎo)體溫濕敏傳感器，多功能氣體傳感器等。自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系12傳感器的固態(tài)化傳感器的集成化和多功能化自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)72傳感器的圖像化傳感器的應(yīng)用不僅限于對(duì)某一點(diǎn)物理量的測(cè)量，而面向從一維、二維到三維空間的測(cè)量問題。傳感器的智能化智能傳感器是一種帶有微型計(jì)算機(jī)兼有檢測(cè)和信息處理及通訊功能的傳感器。它是將信號(hào)檢測(cè)、驅(qū)動(dòng)回路和信號(hào)處理回路等外圍電路全部集成到一塊基片上，具有自診斷、自動(dòng)調(diào)整零點(diǎn)和量程、以及通信的功能、。自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系13傳感器的圖像化傳感器的智能化自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系73傳感器的智能化（續(xù)）自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系信號(hào)處理記錄、顯示、通信傳輸微計(jì)算機(jī)系統(tǒng)SensorSmartSensorIntelligentSensor網(wǎng)絡(luò)+Microcomputer+Communication14傳感器的智能化（續(xù)）自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系信號(hào)處理記自動(dòng)化學(xué)院743傳感器的定義、組成與分類3.1定義

物理量、化學(xué)量、生物量/其他便于處理和傳輸?shù)男盘?hào)人的五官：眼睛耳朵鼻子舌頭皮膚視覺、聽覺、嗅覺、味覺、觸覺—能將規(guī)定的被測(cè)量按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)輸出的器件或裝置。

自動(dòng)化學(xué)院153傳感器的定義、組成與分類3.1定義 物75

自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系傳感器的主要內(nèi)涵和特征：輸入端__一個(gè)指定的傳感器只能響應(yīng)某一規(guī)定的被測(cè)量。輸出端__可用信號(hào)。便于后續(xù)部件接收和處理的信號(hào)。最常用的是電信號(hào)，廣義角度看也可以是其它信號(hào)。輸入輸出之間的關(guān)系__具有規(guī)律性。同一個(gè)傳感器轉(zhuǎn)換規(guī)律具有復(fù)現(xiàn)性，不同傳感器轉(zhuǎn)換規(guī)律不同。16

自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系傳感器的主要內(nèi)涵和特征：輸入76

傳感器一般由敏感元件（預(yù)變換器）、轉(zhuǎn)換元件和測(cè)量電路三部分組成，有時(shí)候還需要加輔助電源。

3.2組成

自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系17傳感器一般由敏感元件（預(yù)變換器）、轉(zhuǎn)換元件和測(cè)量電路三77

在完成非電量到電量的變換時(shí)，并非所有的非電量都能利用現(xiàn)有手段直接變換為電量，往往是將被測(cè)非電量預(yù)先變換為另一種易于變換成電量的非電量，然后再變換為電量。

敏感元件（預(yù)變換器）

測(cè)量應(yīng)變測(cè)量力學(xué)量敏感元件預(yù)變換單元自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系18在完成非電量到電量的變換時(shí)，并非所有的非電量都能利用現(xiàn)有78轉(zhuǎn)換元件

測(cè)量電路能將敏感元件感受到的非電量直接轉(zhuǎn)換為電量的器件。敏感元件的輸出是它的輸入，它把輸入轉(zhuǎn)換成電路參數(shù)，送給測(cè)量電路。 自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系將轉(zhuǎn)換元件輸出的電量變成便于顯示、記錄、控制和處理的有用信號(hào)的電路。19轉(zhuǎn)換元件 測(cè)量電路能將敏感元件感受到的非電量直接轉(zhuǎn)換為電79按被測(cè)量分類

溫度、壓力、流量、位移等3.3分類

按測(cè)量原理分類

應(yīng)變式、電容式、電感式、壓電式、光電式等按信息能量變換方式分類能量轉(zhuǎn)換型、能量控制型按傳感器的構(gòu)成物性型、結(jié)構(gòu)型自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系20按被測(cè)量分類3.3分類 按測(cè)量原理分類按信息能量變804傳感器的基本特性

穩(wěn)態(tài)工作條件下的輸出—輸入關(guān)系。穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)是指?jìng)鞲衅鞯妮斎肓亢愣ɑ蚓徛兓敵隽恳策_(dá)到相應(yīng)的穩(wěn)定時(shí)的工作狀態(tài)。

自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系4.1傳感器的靜態(tài)特性輸入X傳感器輸出Y214傳感器的基本特性穩(wěn)態(tài)工作條件下的輸出—輸入關(guān)系。自動(dòng)81主要指標(biāo)：精度、靈敏度、線性度、遲滯、死區(qū)、重復(fù)性、噪聲電平、分辨率（力）、測(cè)量范圍和量程自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系4.1傳感器的靜態(tài)特性22主要指標(biāo)：自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系4.1傳感器的靜態(tài)82（1）測(cè)量范圍與量程自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系測(cè)量上限：傳感器所能測(cè)量的最大被測(cè)量的數(shù)值（xmax)。測(cè)量下限：傳感器所能測(cè)量的最小被測(cè)量的數(shù)值

(xmin)。

測(cè)量范圍：-50~150、0~50、-50+50、20~100量程：測(cè)量上限和測(cè)量下限的代數(shù)差。

量程=xmax-xmin如：量程=150-（-50）=200-500c+1500c23（1）測(cè)量范圍與量程自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系測(cè)量上限：83（2）線性度線性度（非線性誤差）用來說明靜特性曲線偏離某種擬合直線的程度，通常以其最大偏差△ym與滿刻度輸出值yFS的比值來表示：Δym——校準(zhǔn)曲線與擬合直線間的最大偏差yFS——傳感器滿刻度輸出。自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系24（2）線性度線性度（非線性誤差）用來說明靜特性曲線偏離某84線性度是以一定的擬合直線或理想直線為基準(zhǔn)直線算出來的,基準(zhǔn)直線（擬合直線）不同，線性度不同。選擇擬合直線的主要出發(fā)點(diǎn)：獲得最小的非線性誤差計(jì)算簡(jiǎn)便，使用方便自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系25線性度是以一定的擬合直線或理想直線為基準(zhǔn)直線算出來的,85幾種直線擬合方法示意圖

(a)理論擬合；(b)過零旋轉(zhuǎn)擬合；

(c)端點(diǎn)連線擬合；(d)端點(diǎn)平移擬合幾種常用直線擬合方法：

(a)理論擬

(b)過零旋轉(zhuǎn)擬合

(c)端點(diǎn)連線擬合（端基法）

(d)端點(diǎn)平移擬合

(e)最小二乘法自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系26幾種直線擬合方法示意圖

(a)理論擬合；(b)86（3）靈敏度

靈敏度定義為輸出量的微小增量與相應(yīng)的輸入量微小增量的比值。自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系27（3）靈敏度靈敏度定義為輸出量的微小增量與相應(yīng)87①靈敏度的高低是選擇和設(shè)計(jì)傳感器的重要依據(jù)之一；②當(dāng)傳感器輸出是幾種因素作用的結(jié)果時(shí)，可以分別對(duì)各個(gè)因素確定其靈敏度；③構(gòu)成系統(tǒng)時(shí)，靈敏度與電路的放大倍數(shù)類同，即環(huán)節(jié)串聯(lián)時(shí)靈敏度相乘，并聯(lián)時(shí)靈敏度相加。自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系28①靈敏度的高低是選擇和設(shè)計(jì)傳感器的重要依據(jù)之一；自動(dòng)化學(xué)88表示傳感器在正、反行程期間輸出一輸入曲線的不重合程度。（4）遲滯△ymyx自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系29表示傳感器在正、反行程期間輸出一輸入曲線的不重合程度。（89（5）重復(fù)性表示傳感器在同一工作條件下，輸入按同一方向作全量程、連續(xù)多次重復(fù)測(cè)量時(shí)所得特性曲線的一致程度。：正反行程標(biāo)準(zhǔn)偏差最大值；自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系：系數(shù)，通常取2~3。：正行程輸入為xi點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)偏差：反行程輸入為xi點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)偏差30（5）重復(fù)性表示傳感器在同一工作條件下，輸入按同一方向作90(6)死區(qū)指輸入信號(hào)變化而輸出信號(hào)沒有相應(yīng)變化的范圍。(7)回差當(dāng)傳感器同時(shí)具有死區(qū)和滯環(huán)兩種非線性因素時(shí)，其綜合影響是復(fù)雜的，通常稱為回差。自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系yx（8）噪聲電平(

N)

用于衡量傳感器內(nèi)部固有的噪聲大小，常用折算到輸出端的噪聲電壓表示。它表明系統(tǒng)可以探測(cè)的最小信號(hào)。31(6)死區(qū)(7)回差自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系yx（91（9）最小檢測(cè)量和分辨力分辨力是傳感器能感測(cè)到的測(cè)量值的最小變化量。其中：M為最小檢測(cè)量，N為噪聲電平，K為傳感器的靈敏度，C為噪聲系數(shù)（一般取1~5）。自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系最小檢測(cè)量是傳感器能確切反映被測(cè)量的最低極限值。32（9）最小檢測(cè)量和分辨力分辨力是傳感器能感測(cè)到的測(cè)量值92

你會(huì)打靶嗎？（a）正確度高而精密度低（b）正確度低而精密度高（c）精確度高在測(cè)量中我們希望得到精確度高的結(jié)果。

（10）精確度（精度、誤差）自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系33你會(huì)打靶嗎？（a）正確度高而精密度低（b）正93精確度（精度）精度是反映系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差的綜合誤差指標(biāo)正確度精密度：它說明測(cè)量結(jié)果的分散性(隨機(jī)誤差）正確度：它說明測(cè)量結(jié)果偏離真值大小的程度(系統(tǒng)誤差)精確度：它含有精密度和正確度之和的意思，即測(cè)量的綜合優(yōu)良程度。自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系常用的總誤差計(jì)算公式：精密度34精確度（精度）精度是反映系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差的綜合誤差指標(biāo)94

儀表精度的表示：

工程中，為了表示測(cè)量結(jié)果的可靠程度，引入精確度等級(jí)概念，用A表示。這個(gè)數(shù)值是傳感器和測(cè)量?jī)x表在規(guī)定條件下，其允許的最大絕對(duì)誤差值相對(duì)于其測(cè)量范圍的百分比的分子。自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系35儀表精度的表示：工程中，為了表示測(cè)量結(jié)果95儀表的精度等級(jí)AA=0.005,0.01,0.02,0.05；0.1,0.2,（0.4）,0.5；

I級(jí)標(biāo)準(zhǔn)表Ⅱ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)表

1.0,1.5,2.5，（4.0）；等

工業(yè)用表儀表的最大允許絕對(duì)誤差：自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系量程：Range36儀表的精度等級(jí)A儀表的最大允許絕對(duì)誤差：自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科96解：該測(cè)溫儀表的實(shí)際引用誤差為：去掉%后，該表的精度值為0.6，介于國(guó)家規(guī)定的精度等級(jí)中0.5和1.0之間，而0.5級(jí)表和1.0級(jí)表的允許誤差δ表允分別為±0.5%和±1.0%。則這臺(tái)測(cè)溫儀表的精度等級(jí)只能定為1.0級(jí)。例某臺(tái)溫度檢測(cè)儀表的測(cè)溫范圍為100～600℃，校驗(yàn)該表時(shí)得到的最大絕對(duì)誤差為3℃，試確定該儀表的精度等級(jí)。自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系37解：該測(cè)溫儀表的實(shí)際引用誤差為：去掉%后，該表的精度值為97例現(xiàn)需選擇一臺(tái)測(cè)溫范圍為0～500℃的測(cè)溫儀表。根據(jù)工藝要求，溫度指示值的誤差不允許超過±4℃，試問：應(yīng)選哪一級(jí)精度等級(jí)的儀表？解：工藝允許誤差為去掉%后，該表的精度值為0.8，也是介于0.5～1.0之間，而0.5級(jí)表和1.0級(jí)表的允許誤差δ表允分別為±0.5%和±1.0%。應(yīng)選擇0.5級(jí)的儀表才能滿足工藝上的要求。自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系38例現(xiàn)需選擇一臺(tái)測(cè)溫范圍為0～500℃的測(cè)溫儀表。984.2傳感器的動(dòng)態(tài)特性

反映傳感器對(duì)于隨時(shí)間變化的輸入量的響應(yīng)特性。自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系394.2傳感器的動(dòng)態(tài)特性反映傳感器對(duì)于隨994.2.1動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型微分方程：一階傳感器：二階傳感器：自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系傳遞函數(shù)：輸入標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)：正弦輸入：頻域響應(yīng)特性（穩(wěn)態(tài)響應(yīng)、頻域響應(yīng)）階躍輸入：時(shí)域響應(yīng)特性（瞬態(tài)響應(yīng)）404.2.1動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型微分方程：一階傳感器：二階傳感1004.2.2頻率特性及其動(dòng)態(tài)品質(zhì)之間的關(guān)系一階傳感器自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系二階傳感器414.2.2頻率特性及其動(dòng)態(tài)品質(zhì)之間的關(guān)系一階傳感器自1014.2.2頻率特性及其動(dòng)態(tài)品質(zhì)之間的關(guān)系（續(xù)）頻域性能指標(biāo)：自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系通頻道（transmissionband）是指在規(guī)定的衰減值下，能通過的頻率范圍。一般采用3分貝帶寬（幅度下降到0.707）。工作頻帶（workingband）是指滿足精度指標(biāo)要求下，能通過的頻率范圍。相位誤差（Phaseerror）424.2.2頻率特性及其動(dòng)態(tài)品質(zhì)之間的關(guān)系（續(xù)）頻域性1024.2.3時(shí)域響應(yīng)特性及其動(dòng)態(tài)品質(zhì)指標(biāo)自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系●動(dòng)態(tài)品質(zhì)指標(biāo)：時(shí)間常數(shù)τ一階系統(tǒng):434.2.3時(shí)域響應(yīng)特性及其動(dòng)態(tài)品質(zhì)指標(biāo)自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量1034.2.3時(shí)域響應(yīng)特性及其動(dòng)態(tài)品質(zhì)指標(biāo)（續(xù)）自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科等學(xué)與儀器系二階系統(tǒng):●上升時(shí)間tr：穩(wěn)態(tài)值的10%上升到90%的時(shí)間●穩(wěn)定時(shí)間ts：從階躍輸入開始到系統(tǒng)開始穩(wěn)定在給定精度指標(biāo)的時(shí)間●峰值時(shí)間、超調(diào)量、震蕩周期等動(dòng)態(tài)品質(zhì)指標(biāo)：444.2.3時(shí)域響應(yīng)特性及其動(dòng)態(tài)品質(zhì)指標(biāo)（續(xù)）自動(dòng)化學(xué)1045

傳感器性能與結(jié)構(gòu)的關(guān)系

直接變換型差動(dòng)型平衡型—含有反饋環(huán)節(jié)冗余型自動(dòng)化學(xué)院測(cè)量科學(xué)與儀器系455傳感器性