模塊一認(rèn)識(shí)傳感器與檢測(cè)技術(shù)中

機(jī)、電類(lèi)

《傳感器與檢測(cè)技術(shù)項(xiàng)目教程》

多媒體課件

ISBN978-7-111-48817-0

課程配套網(wǎng)站

或

2015年2月第1版

（作者：梁森、黃杭美、王明霄、王侃夫）7/1/20231前言《傳感器與檢測(cè)技術(shù)項(xiàng)目教程》共10個(gè)模塊。模塊一是認(rèn)識(shí)傳感器與檢測(cè)技術(shù)；模塊二~模塊十：按檢測(cè)對(duì)象，從易到難，逐一介紹：“重量檢測(cè)”、“溫度檢測(cè)”、“壓力檢測(cè)”、“流量檢測(cè)”、“液位檢測(cè)”、“振動(dòng)檢測(cè)”、“光學(xué)檢測(cè)”、“小位移檢測(cè)”、“數(shù)字式位移檢測(cè)”。模塊二~模塊十均有“知識(shí)鏈接”、“項(xiàng)目”、“任務(wù)”及“知識(shí)拓展”的安排?，F(xiàn)在時(shí)間是：*7/1/20232建議教學(xué)課時(shí)分配表

（各學(xué)?？筛鶕?jù)專(zhuān)業(yè)與具體情況作適當(dāng)調(diào)整）

模塊順序與名稱(chēng)課時(shí)模塊順序與名稱(chēng)課時(shí)模塊一認(rèn)識(shí)檢測(cè)技術(shù)與傳感器12模塊九小位移檢測(cè)3模塊二重量檢測(cè)3模塊十?dāng)?shù)字式位置檢測(cè)3模塊三溫度檢測(cè)4理論課時(shí)32模塊四壓力檢測(cè)4實(shí)驗(yàn)6模塊五流量檢測(cè)3實(shí)訓(xùn)6模塊六液位檢測(cè)3討論課、習(xí)題課2模塊七振動(dòng)檢測(cè)3考試（建議開(kāi)卷）2模塊八光學(xué)量檢測(cè)4合計(jì)487/1/20233本模塊介紹傳感器及檢測(cè)技術(shù)的定義、檢測(cè)技術(shù)涉及的領(lǐng)域、檢測(cè)系統(tǒng)的組成、檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展、傳感器的組成、基本原理、傳感器的特性、制圖法求取靈敏度、線性度、滯差等參數(shù)的方法。簡(jiǎn)要介紹了測(cè)量誤差及處理。主要內(nèi)容介紹今天是：7/1/20237/1/20234項(xiàng)目一、認(rèn)識(shí)檢測(cè)技術(shù)項(xiàng)目二、認(rèn)識(shí)傳感器項(xiàng)目三、測(cè)量方法及測(cè)量誤差模塊一、認(rèn)識(shí)傳感器與檢測(cè)技術(shù)目錄進(jìn)入7/1/20235檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)1．不斷提高檢測(cè)系統(tǒng)的測(cè)量準(zhǔn)確度、量程范圍、延長(zhǎng)使用壽命、提高可靠性。近年來(lái)，人們研制出許多高準(zhǔn)確度和寬量程的檢測(cè)儀器以滿(mǎn)足各種需要。人們還對(duì)傳感器的可靠性和故障率的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了大量的研究，使得檢測(cè)系統(tǒng)的可靠性及壽命大幅度提高?，F(xiàn)在，許多檢測(cè)系統(tǒng)可以在極其惡劣的環(huán)境下連續(xù)工作數(shù)十萬(wàn)小時(shí)。7/1/20236提高測(cè)量精度數(shù)字式電壓表及歐姆表量程切換到2V時(shí)，分辨力可達(dá)到10μV7/1/20237提高可靠性

火箭內(nèi)的儀器必須能承受巨大的加速度和振動(dòng)。7/1/20238提高可靠性（續(xù)）

設(shè)想中的月球基地儀器設(shè)備必須能承受巨大的溫差和宇宙射線輻射。7/1/202392．應(yīng)用勁新技廈術(shù)和貫新的寬物理洋效應(yīng)拴，擴(kuò)譽(yù)大檢劇測(cè)領(lǐng)勤域月球積車(chē)6/淺26毒/2歡02翅310勇氣漁號(hào)火插星車(chē)6/克26酬/2旗02堡311好奇跌號(hào)火鳥(niǎo)星車(chē)6/繞26戶(hù)/2私02社312“惠夕更斯基”號(hào)產(chǎn)登陸米土衛(wèi)電六時(shí)喉拍攝朗的照欄片（距稍離太豈陽(yáng)1煎4.昌3億打公里辟）土衛(wèi)使六的姓表面（固好態(tài)甲恨烷）表面遲溫度爸-1辰80愉℃卵形安土衛(wèi)柿一表滴面的允大隕緞石坑紋。直徑隱13傅0公掌里，罵坑底精10回公里6/輝26俯/2關(guān)02北313“玉慚兔”世號(hào)月戒球車(chē)6/涉26足/2沒(méi)02補(bǔ)314哈勃屑天文耐望遠(yuǎn)墊鏡（洽CC色D圖慶像傳漠感器辛）凍拍攝饑的星揭云照勤片6/掉26蓄/2抓02滋315哈勃方天文降望遠(yuǎn)摟鏡汽拍攝玻的馬幸頭座剛星云戴照片6/兄26接/2疤02凈316毒品妥檢查6/索26間/2漢02株317指紋吉識(shí)別魯門(mén)禁指印智能門(mén)禁么、手鑒機(jī)系循統(tǒng)3．倦發(fā)展蝕集成哥化、功想能化沃、智喇能化傳感間器6/涌26嘩/2呼02本3184．咽采用魚(yú)計(jì)算互機(jī)技爆術(shù)，虛使檢冊(cè)測(cè)技劉術(shù)智膽能化面部識(shí)別路技術(shù)6/縮慧26帖/2性02坦319使用愁模糊脹（F帳UZ襲ZY乳）理槍論計(jì)益算的擺電子倚血壓健計(jì)振蕩銹法電序子血糾壓計(jì)尺是用疤壓力吐傳感處器來(lái)餓檢測(cè)水血液賭流動(dòng)撤時(shí)血付管振霞動(dòng)的披變化；而激傳統(tǒng)銳的柯氏億音法旱血壓畜計(jì)是用待聽(tīng)診聞器聽(tīng)梨取血里液流性動(dòng)時(shí)禽發(fā)生凝的脈材沖聲猜。6/館26谷/2者02圖3205．韻發(fā)展遠(yuǎn)網(wǎng)絡(luò)喪化傳暑感器脆及及擠網(wǎng)絡(luò)尚化檢洪測(cè)系串統(tǒng)6/芒26尺/2籮02邪321網(wǎng)絡(luò)獲化傳米感器.6/柄26圓/2襖02褲322項(xiàng)目姻二、貌認(rèn)識(shí)厚傳感列器【項(xiàng)胖目教譜學(xué)目煎標(biāo)】?脹知識(shí)盆目標(biāo)1）攀熟悉澡傳感誰(shuí)器的彎定義榮及組火成。2）熟悉固傳感饞器的抄特性。?疼技能陵目標(biāo)1）瞎掌握夢(mèng)作圖抗法求援取傳歡感器煤的靈侵敏度摟。2）掌握裹作圖大法求表取傳拐感器鋼的線痕性度。回目錄現(xiàn)在凡時(shí)間蹈是：煉*6/促26險(xiǎn)/2辣02對(duì)323一、罩傳感搜器定漁義及嚼傳感搖器的惑組成傳感這器的受定義廉（參拉考G藝B7辯66眨5-軌87軟）：傳感早器是濱一種片檢測(cè)葡裝置，能感潤(rùn)受規(guī)懂定的筒被測(cè)蜘量，圓并能基將檢浸測(cè)感站受到歷的信風(fēng)息，瘋按一絨定規(guī)殿律變將換成江為電鈴信號(hào)取或其豆他所紗需形落式的鋼信息愉輸出，以奸滿(mǎn)足葛信息再的傳如輸、漆處理榴、存答儲(chǔ)、鵝顯示赤、記涌錄和劃控制寨等要裹求，漫它是沈?qū)崿F(xiàn)宵自動(dòng)徹檢測(cè)藥和自抱動(dòng)控帖制的擔(dān)首要文環(huán)節(jié)民，有旗時(shí)也踏可以涌稱(chēng)為換能尋器、檢測(cè)披器、探頭等。6/宅26邁/2旅02臥324傳感絨器的議組成大部選分傳有感器敬由敏感名元件、傳感姻元件及測(cè)量捷轉(zhuǎn)換足電路三部伍分組蓬成。例：花測(cè)量梯壓力扯的電跳位器沙式壓法力傳央感器圖1椅-9電位塞器式季壓力柄傳感輔器1－就彈簧止管（友敏感精元件膜）處2份－電底位器喚（傳腫感元捷件、蛇測(cè)量秤轉(zhuǎn)換精電路芽）筆3－累電刷史4－掘傳動(dòng)很機(jī)構(gòu)匆（齒悲輪-甘齒條膝）6/末26尚/2亮02以325以“艦電位補(bǔ)器式齡壓力逼傳感兼器”悔來(lái)理乒解原蕩理框吵圖圖1足-1訊0電位堵器式胡壓力稠傳感間器的翅原理暢框圖當(dāng)被測(cè)態(tài)壓力p增大籍時(shí)，槽彈簧掀管撐雖直，通過(guò)灘齒條勇帶動(dòng)謝齒輪理轉(zhuǎn)動(dòng)，從牢而帶較動(dòng)電逗位器吉的電戒刷產(chǎn)奸生角樹(shù)位移程。電餅位器盾電阻妹的變雁化量奏反映奴了被康測(cè)壓泛力p值的兔變化憶。在誕這個(gè)愈傳感挨器中茅，彈答簧管枕為敏感禽元件，它死將壓劍力轉(zhuǎn)濫換成曠角位鄙移α。電平位器禽為傳感狀元件，它將角附位移咳轉(zhuǎn)換側(cè)為電塞參量六——視電阻辮的變攜化ΔR。當(dāng)電養(yǎng)位器叔的兩訂端加堤上電雨源后察，電位微器就歷組成弊分壓毛比電虜路，它炸的輸欲出量之是與圓壓力贏成一糧定關(guān)薯系的吵電壓Uo。在拔這個(gè)掉例子圓中，甲電位蒼器又企屬于系分壓刻比式測(cè)量窯轉(zhuǎn)換喇電路。6/詠26版/2職02召326彈性敏感置元件戲（彈誓簧管欺）敏感拴元件點(diǎn)在傳招感器日中直撐接感從受被數(shù)測(cè)量勤，并百轉(zhuǎn)換蜻成與恭被測(cè)或量有確繳定關(guān)男系、抽更易幟于轉(zhuǎn)級(jí)換的掛非電減量。6/獵26諸/2耀02省327彈性敏感蛾元件朝（彈秒簧管塘）彈簧割管將僑壓力飯轉(zhuǎn)換只為角唯位移αα6/延26描/2跑02肢328彈簧慈管放肆大圖當(dāng)被狀測(cè)壓懶力p增大發(fā)時(shí)，烘彈簧棗管撐貪直，累通過(guò)撫齒條廢帶動(dòng)龜齒輪寄轉(zhuǎn)動(dòng)幻玉，從觸而帶動(dòng)芝電位盤(pán)器的予電刷鞠產(chǎn)生傻角位嘗移。6/枯26耍/2哈02才329機(jī)械米式壓摸力傳垃感器烤的外形樹(shù)及內(nèi)濃部結(jié)章構(gòu)6/奴26鈴/2趕02綱330被測(cè)研量通筆過(guò)敏諒感元犧件轉(zhuǎn)批換后占，再袋經(jīng)傳灰感元街件轉(zhuǎn)眠換成煉電參纖量。在右蟲(chóng)圖中綿，電位剩器為廁傳感藍(lán)元件，它林將角耽位移僑轉(zhuǎn)換蛋為電蹦參量林——喉電阻銀的變泊化（占ΔR）6/該26羅/2推02猾33136糊0度帆圓盤(pán)云形電條位器板傳感畝器(齊測(cè)量拋角位牧移)右圖蘋(píng)所示叫的3漿60婆度圓橋盤(pán)形盞電位超器的留中間超焊片灶為滑配動(dòng)片槐，右韻邊焊使片接左地，情左邊抓焊片疤接電婚源。電源愧端滑動(dòng)繁臂接地6/客26脈/2董02笛332二、掀傳感鐮器分悟類(lèi)傳感夢(mèng)器的撿種類(lèi)穿繁多管，分冊(cè)類(lèi)不劍盡相找同。行常用命的分與類(lèi)方嶼法有柜：１）按被抗測(cè)量山分類(lèi)：可圍分為破位移綿、力泊、力醬矩、拳轉(zhuǎn)速行、振泳動(dòng)、權(quán)加速救度、趟溫度脈、壓魂力、覽流量雄、流發(fā)速等項(xiàng)傳感算器。2）按測(cè)惰量原車(chē)?yán)矸窒额?lèi)：可敘分為娘電阻慌、電欺容、叛電感串、光睜柵、桑熱電黎耦、猾超聲濱波、淹激光嗎、紅殃外、師光導(dǎo)暢纖維畢等傳后感器予。3）按傳梅感器塑輸出冊(cè)信號(hào)前的性流質(zhì)分脅類(lèi)：可倉(cāng)分為輸出何為開(kāi)百關(guān)量（“幕1”叫和“捐0”磨或“奧開(kāi)”持和“必關(guān)”傲）的猴開(kāi)關(guān)獎(jiǎng)型傳榨感器詳；輸出且為模森擬量尊的模沫擬型四傳感蹄器，輸出廚為脈境沖或救代碼健的數(shù)矛字型寫(xiě)傳感饞器。6/核26惹/2并02惹333三、唯傳感發(fā)器基干本特籮性傳感駁器的正特性坑一般割指輸入蝕/輸急出特墊性，包括磨：靈敏倒度、分辨裂力、分辨覽率、線優(yōu)性度盈、遲滯、穩(wěn)定喚度、電磁交兼容撞性、可靠辯性等。6/悲26歪/2游02澡3341.兇靈敏睜度魔：靈敏州度是謹(jǐn)指?jìng)餍痈衅髟诜€(wěn)誘態(tài)下扣輸出袖變化什值與偵輸入浴變化翁值之匪比，用K來(lái)表暖示：靈敏棚度太貓高，炊檢測(cè)系統(tǒng)的穩(wěn)定右性將降過(guò)低。6/協(xié)26久/2禾02攻335作圖腸法求炸靈敏妄度過(guò)膏程xyx1ΔxΔy0切點(diǎn)傳感午器特性紛曲線xma陪x6/憂(yōu)26烈/2梅02得336例1側(cè)-1有一賭壓力煩傳感勝器，測(cè)量桑范圍津?yàn)?必0～刷30列0k油Pa，輸喘出特中性如舉圖1到-12所示垂，請(qǐng)幻玉用作蔬圖法告求取血該壓枝力傳泡感器庸在輸入撇為2巾50鋤kP板a時(shí)倚的靈析敏度K25地0，并斯比較絹在輸入神為7魔0k旅Pa留時(shí)靈梳敏度的大區(qū)小。圖1財(cái)-1辦2用作戒圖法診求取濁某壓此力傳占感器不同補(bǔ)輸入所點(diǎn)的旨靈敏齊度6/淡26五/2數(shù)02貓337傳感績(jī)器特棄性曲激線的選靈敏批度分嗓析對(duì)線性撒傳感適器而撥言，姑靈敏壇度為咐一常布數(shù)；對(duì)非物線性坦傳感謀器而典言，緩靈敏際度隨瀉輸入選量的喚變化緞而變膏化。從輸唉出曲移線看檢，曲線分越陡迷，靈維敏度唱越高。可召以通伏過(guò)作燙該曲線若某一顛點(diǎn)的郊切線您的方籌法（作碎圖法狼）求輸?shù)们暇€上狂任一爹點(diǎn)的棒靈敏催度由切暖線的角斜率怪可以予看出潮，上終一頁(yè)樣圖中x2點(diǎn)的斜率郊高，靈敏順度比x1點(diǎn)高。6/交26驕/2瘡02斑3382.待分辨浴力指?jìng)饔鸶衅鞒軝z宿出被挪測(cè)信宮號(hào)的楊最小舟變化秒量。當(dāng)被喜測(cè)量密的變豈化小莫于分繳辨力傾時(shí)，尖傳感星器對(duì)難輸入鞋量的蘭變化豆無(wú)任瞧何反慮應(yīng)。迷對(duì)數(shù)厚字儀澤表而礦言，嫂如果踐沒(méi)有陷其他俯附加低說(shuō)明義，可唇以認(rèn)須為該伴表的最后嶄一位穿所表吩示的威數(shù)值奪就是搞它的廳分辨花力。怒一般取地說(shuō)廈，分都辨力屢的數(shù)伸值小雖于儀右表的異最大銀絕對(duì)白誤差宵。右表肝的分變辨力澡為多食少？6/慚26犧/2碼02枕3393.減分辨敗率將分批辨力除以拍儀表槽的滿(mǎn)私量程就是康儀表再的分辨邁率，分辨朽率常勸以百獅分比辜或幾議分之架一表專(zhuān)示，是氏量綱軌為1使的數(shù)勺。右表飾的滿(mǎn)量珠程為撐99揮.9獅A，獲問(wèn)：元該表漢的分辨趕力、分辨昂率為多女少？解：分辨吳力=支0.澆1A非，分辨拾率=醉0.餐1A迫÷9果9.走9≈泛0.重1%。6/韻26狹/2住02凝3404.膊線性炒度線性方度又炮稱(chēng)非線唇性誤郵差，是指?jìng)髁焊衅髌紝?shí)際總特性忠曲線肺與擬妙合直烈線（有慘時(shí)也稍稱(chēng)理論露直線）之買(mǎi)間的最大瞧偏差與傳糖感器釘量程能范圍箭內(nèi)的棗輸出之百分夸比。將傳冰感器尸輸出倘起始宋點(diǎn)與蝴滿(mǎn)量漏程點(diǎn)踐連接將起來(lái)竄的直育線作晉為擬羞合直茫線，這條皂直線背稱(chēng)為跳端基迅理論泛直線，按上息述方掙法得龜出的幟線性驚度稱(chēng)疏為端利基線踏性度，非線址性誤招差越滑小越棕好。線挎性度的計(jì)溉算公丈式如宜下：6/鼻26執(zhí)/2幫02全341線性勾誤差魔（也菊稱(chēng)非黎線性?xún)粽`差傾）非線污性誤沖差可混以直限接通馬過(guò)對(duì)樣多點(diǎn)由誤差泰的大眉小來(lái)占描述尤。例熊如：率0%竹時(shí)誤猾差為熊0%釣，2遙5%刺時(shí)誤惕差為體+0倍.5它%，卵50窩%時(shí)導(dǎo)誤差棕為0敗%，禾75熟%時(shí)俯，誤卸差為架：-0旱.5次%，艷10怎0%建時(shí)誤拋差為論0%她。6/日26決/2涂02落342作圖訪法求端基困線性朋度圖1治-1膠3端基筑線性班度作岸圖方博法1－腐端基缺擬合程直線y=Kx+b2－苗實(shí)際般特性津曲線6/做26肅/2雁02插343作圖成法求端基燒線性鼻度的演賽示首先堤作一惑根理裳論直籃線—衰—將夠儀表參輸出允起始傻點(diǎn)與捆滿(mǎn)量流程點(diǎn)客連接池起來(lái)隆的直果線，剝稱(chēng)為幟“端轉(zhuǎn)基直瞇線”商。6/改26認(rèn)/2另02哥3445.孝遲滯扶誤差遲滯帶誤差慌又稱(chēng)分為回差或變差，是指?jìng)髯愿衅鞫ㄕ蚩犹匦怨泛头葱呦蛱匦g(shù)性的莫不一擾致程灰度：式中ΔHm恭ax——費(fèi)最大畢遲滯謀偏差；yma輪x-ymi淚n——夕量程趣范圍遲滯孔會(huì)引鳳起重復(fù)面性和分辨臥力變掠差，窩測(cè)量芳盲區(qū)。產(chǎn)生袋遲滯哪現(xiàn)象怠的原課因：傳感烤器敏疫感元譽(yù)件材料艷的彈性扮滯后、運(yùn)動(dòng)渴部件氣摩擦、傳動(dòng)獅機(jī)構(gòu)鼓的間垂隙、緊固養(yǎng)件松逢動(dòng)等。圖1獎(jiǎng)-1糟4草遲滯帝特性6/桌26哲/2咸02辣3456.虎穩(wěn)定羨性穩(wěn)定篇度：儀興表在所有嬌條件拉都恒聾定不斑變的炸情況能下，在規(guī)疲定的灰時(shí)間騾內(nèi)能蓬維持貌其示輔值不勢(shì)變的柳能力。以瓦儀表禁的示景值變室化量孕和時(shí)稼間的阿長(zhǎng)短代之比勿來(lái)表喬示。例如視，某只儀表橋輸出雖電壓樹(shù)值在8h倦內(nèi)的商最大裕變化稿量為樹(shù)1.景2m脊V，則腦表示右該儀耀表的肆穩(wěn)定非性為1.呆2m銜V/售(8倚h)。環(huán)境愁影響復(fù)量：指步由外科界環(huán)休境變蘿化而昂引起童的示斑值變呼化量賀：1.麻零漂：用尖于描暢述儀左表（已調(diào)饅零）在受外地界環(huán)龍境影疫響后恩，輸切出不燦再等策于零鳴，而瓣有一頸定的羅漂移。2.凱溫度焰穩(wěn)定驕性：又記稱(chēng)為溫度足漂移，指?jìng)鞲型推髟趻咄饨鐐}(cāng)溫度看下輸楚出量盲發(fā)生券的變?nèi)~化。用溫度膊每變錢(qián)化1面℃引游起的扛絕對(duì)磚誤差叛或相皮對(duì)誤調(diào)差表害示，又萌稱(chēng)為溫度姓誤差嬸系數(shù)。6/仍26茫/2腎02講3467.匪可靠云性反映持傳感屢器和曉檢測(cè)畜系統(tǒng)料在規(guī)僑定的搞條件秋下，蓋在規(guī)較定的紫時(shí)間尾內(nèi)是旗否耐頂用的奪一種恒綜合墳性的冒質(zhì)量姨指標(biāo)勁。包致括：（1菠）故同障平膀均間這隔時(shí)默間（愿MT蘇BF蟻）競(jìng)指伯兩次押故障孔間隔充的平停均時(shí)咳間。（2躍）平竟均修益復(fù)時(shí)晚間（委MT利TR口）唇指尖排除耐故障裁所花孩費(fèi)的已平均濤時(shí)間雖。（3鮮）故獄障率缸或失歉效率盆（λ）文指雜工作聾到某介一時(shí)償刻尚煮未失駝效的鳥(niǎo)產(chǎn)品丹，在目該時(shí)房誠(chéng)刻后具，單槳位時(shí)耕間內(nèi)岸發(fā)生透失效萄的概際率。6/撞26究/2會(huì)02節(jié)347可靠念性期（浴盆曲線）早期失效期（偶然失效期）反映態(tài)傳感犬器和側(cè)檢測(cè)走系統(tǒng)捷在規(guī)偏定的脅條件薦下，丑在規(guī)什定的擁時(shí)間止內(nèi)是熄否耐畝用的愛(ài)一種蠻綜合頑性的某質(zhì)量曲指標(biāo)反。包史括：故障掛平均喇間