傳感器與檢測技術-課件第一章

世紀學校巴正文1第1章傳感器理論基礎1.1傳感器基礎1.1.1傳感器的概念傳感器（Transducer/Sensor）是一種能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉換成可用量的器件和裝置。

傳感器就是把非電量轉換成電量的裝置。世紀學校巴正文1第1章傳感器理論基礎1.1傳感器基世紀學校巴正文221.1.2傳感器的組成和分類1．傳感器的組成傳感器是由敏感元件、轉換元件和測量電路組成，如圖1-1所示。世紀學校巴正文221.1.2傳感器的組成和分類1．傳感世紀學校巴正文31.1.2傳感器的組成與分類敏感元件(sensingelement)：直接感受被測量的變化，并輸出與被測量成確定關系的某一物理量的元件，它是傳感器的核心。轉換元件(transductionelement)：將敏感元件輸出的物理量轉換成適于傳輸或測量電信號的元件。測量電路(measuringcircuit)：將轉換元件輸出的電信號進行進一步轉換和處理的部分，如放大、濾波、線性化、補償等，以獲得更好的品質特性，便于后續(xù)電路實現顯示、記錄、處理及控制等功能。世紀學校巴正文31.1.2傳感器的組成與分類敏感元件(世紀學校巴正文41.1.2傳感器的組成和分類（1）按照其工作原理，傳感器可分為電參數式(如電阻式、電感式和電容式)傳感器、壓電式傳感器、光電式傳感器及熱電式傳感器等。（2）按照其被測量對象，傳感器可分為力、位移、速度、加速度傳感器等。常見的被測物理量有機械量、聲、磁、溫度和光等。（3）按照其結構，傳感器可分為結構型、物性型和復合型傳感器。物性型傳感器是依靠敏感元件材料本身物理性質的變化來實現信號變換，如：水銀溫度計。結構型傳感器是依靠傳感器結構參數的變化實現信號變換，如：電容式傳感器。2．傳感器的分類世紀學校巴正文41.1.2傳感器的組成和分類（1）按照世紀學校巴正文51.1.3傳感器基本特性當傳感器的輸入信號是常量，不隨時間變化時，其輸入輸出關系特性稱為靜態(tài)特性。傳感器的基本特性是指系統的輸入與輸出關系特性，即傳感器系統的輸出信號y(t)和輸入信號（被測量）x(t)之間的關系，傳感器系統示意圖如下圖所示。世紀學校巴正文51.1.3傳感器基本特性當傳感器的輸入信世紀學校巴正文61.1.3傳感器基本特性傳感器的靜態(tài)特性：1.測量范圍：傳感器所能測量到的最小輸入量

與最大輸入量

之間的范圍稱為傳感器的測量范圍。2.量程：傳感器測量范圍的上限值

與下限值

的代數差

-稱為量程。3.精度：傳感器的精度是指測量結果的可靠程度，是測量中各類誤差的綜合反映。工程技術中為簡化傳感器精度的表示方法，引用了精度等級的概念。精度等級以一系列標準百分比數值分檔表示，代表傳感器測量的最大允許誤差，即相對誤差。

4.靈敏度：靈敏度是指傳感器輸出的變化量與引起該變化量的輸入變化量之比，即

，如右圖所示。世紀學校巴正文61.1.3傳感器基本特性傳感器的靜態(tài)特性世紀學校巴正文71.1.3傳感器基本特性5.線性度：指其輸出量與輸入量之間的關系曲線偏離理想直線的程度。在非線性誤差不太大的情況下，通常采用直線擬合的方法來線性化。這樣，線性度就用輸入-輸出關系曲線與擬合直線之間最大偏差與滿量程輸出的百分比來表示。

式中，

為非線性最大誤差(最大偏差);為滿量程輸出值。常用的直線擬合方法有理論擬合、端點擬合和端點平移擬合等，如圖1-7所示。采取不同的方法選取擬合直線，可以得到不同的線性度。世紀學校巴正文71.1.3傳感器基本特性5.線性度：指世紀學校巴正文81.1.3傳感器基本特性世紀學校巴正文81.1.3傳感器基本特性世紀學校巴正文91.1.3傳感器基本特性6.分辨率:分辨率是指檢測儀表能夠精確檢測出被測量最小變化值的能力。輸入量從某個任意值緩慢增加，直到可以測量到輸出的變化為止，此時的輸入量就是分辨率。它可以用絕對值，也可以用量程的百分數來表示。該量說明了檢測儀表響應與分辨輸入量微小變化的能力。靈敏度愈高，分辨率愈好。一般模擬式儀表的分辨率規(guī)定為最小刻度分格值的一半。數字式儀表的分辨率是最后一位的一個字。世紀學校巴正文91.1.3傳感器基本特性6.分辨率:世紀學校巴正文101.1.3傳感器基本特性7.重復性:重復性是指傳感器在輸入量按同一方向作全量程連續(xù)多次變動時所得特性曲線間不一致的程度.世紀學校巴正文101.1.3傳感器基本特性7.重復性:世紀學校巴正文111.1.3傳感器基本特性8.遲滯:

遲滯特性表明傳感器在正(輸入量增大)反(輸入量減小)行程中輸出特性曲線不重合的程度，如圖所示為傳感器的遲滯特性特性曲線。

世紀學校巴正文111.1.3傳感器基本特性8.遲滯:世紀學校巴正文121.1.3傳感器基本特性9.穩(wěn)定性:穩(wěn)定性表示傳感器在一個較長的時間內保持其性能參數的能力。10.漂移:

漂移是指在外界的干擾下，在一定時間間隔內，傳感器輸出量發(fā)生與輸入量無關的或不需要的變化。漂移包括零點漂移和靈敏度漂移等，如圖所示。世紀學校巴正文121.1.3傳感器基本特性9.穩(wěn)定性:世紀學校巴正文131.1.4傳感器的命名、代號和圖形符號傳感器的命名傳感器的全稱應由“主題詞+四級修飾語”組成，即主題詞——

傳感器一級修飾語——

被測量，包括修飾被測量的定語。二級修飾語——

轉換原理，一般可后綴以“式”字。三級修飾語——

特征描述，指必須強調的傳感器結構、性能、材料特征、敏感元件及其他必要的性能特征，一般可后綴以“型”字。四級修飾語——

主要技術指標(如量程、精度、靈敏度等)。世紀學校巴正文131.1.4傳感器的命名、代號和圖形世紀學校巴正文141.1.4傳感器的命名、代號和圖形符號2．傳感器的代號

一種傳感器的代號應包括以下四部分：a——主稱(傳感器)；b——被測量；c——轉換原理；d——序號，如圖所示。世紀學校巴正文141.1.4傳感器的命名、代號和圖形世紀學校巴正文151.1.4傳感器的命名、代號和圖形符號3．傳感器的圖形符號

傳感器的圖形符號是電氣圖用圖形符號的一個組成部分。按GB/T14479—93《傳感器圖用圖形符號》規(guī)定，傳感器的圖形符號由符號要素正方形和等邊三角形組成，如圖所示。世紀學校巴正文151.1.4傳感器的命名、代號和圖形符世紀學校巴正文161.1.5傳感器的發(fā)展趨勢（1）發(fā)現利用新現象、新效應；（2）開發(fā)新材料；（3）采用高新技術；（4）拓展應用領域；（5）提高傳感器的性能；（6）傳感器的微型化與低功耗；

（7）傳感器的集成化與多功能化；

（8）傳感器的智能化與數字化；

（9）傳感器的網絡化。

世紀學校巴正文161.1.5傳感器的發(fā)展趨勢（1）世紀學校巴正文171.2.1檢測技術

檢測技術是以研究檢測系統中的信息提取、信息轉換以及信息處理的理論與技術為主要內容的一門應用技術學科。檢測技術主要研究被測量的測量原理、測量方法、檢測系統和數據處理等方面的內容。不同性質的被測量要采用不同的原理去測量，測量同一性質的被測量也可采用不同測量原理。1.2檢測技術理論基礎世紀學校巴正文171.2.1檢測技術1.2檢測技世紀學校巴正文181.2.2測量方法1)直接測量、間接測量和組合測量(又稱聯立測量)。經過求解聯立方程組，才能得到被測物理量的最后結果，則稱這樣的測量為組合測量。

2)偏差式測量、零位式測量與微差式測量3)等精度測量與非等精度測量4)靜態(tài)測量與動態(tài)測量1.2檢測技術理論基礎世紀學校巴正文181.2.2測量方法1.2檢測技術理世紀學校巴正文191.2.3檢測系統檢測系統是由被測對象、傳感器、數據傳輸環(huán)節(jié)、數據處理環(huán)節(jié)和數據顯示環(huán)節(jié)構成，

1.2檢測技術理論基礎世紀學校巴正文191.2.3檢測系統1.2檢測技術理世紀學校巴正文201.2.3檢測系統檢測系統又分：開環(huán)檢測系統與閉環(huán)檢測系統1.2檢測技術理論基礎世紀學校巴正文201.2.3檢測系統1.2檢測技術理世紀學校巴正文211.2.4測量誤差及數據處理

測量誤差

在檢測過程中，被測對象、檢測系統、檢測方法和檢測人員都會受到各種變動因素的影響。而對被測量的轉換，有時也會改變被測對象原有的狀態(tài)。這就造成了檢測結果和被測量的客觀真值之間存在一定的差別，這個差值稱為測量誤差。簡言之，測量誤差就是測量值與真實值之間的差值，它反映了測量的精度。測量誤差的主要來源可以概括為工具誤差、環(huán)境誤差、方法誤差和人員誤差等。1.2檢測技術理論基礎世紀學校巴正文211.2.4測量誤差及數據處理1.世紀學校巴正文221.2.4測量誤差及數據處理

測量數據的估計和處理1)隨機誤差的評價指標（1）算術平均值。在實際測量時，真值A一般無法得到?？梢宰C明，隨著測量次數的增多，算術平均值越來越接近真值，當無限大時，測量值的算術平均值就是真值。

（2）標準誤差(又稱均方根誤差)。算術平均值是反映隨機誤差的分布中心，而標準誤差則反映隨機誤差的分布范圍。標準誤差越大，測量數據的分散范圍也越大，標準誤差可以描述測量數據和測量結果的精度，是評價隨機誤差的重要指標。1.2檢測技術理論基礎世紀學校巴正文221.2.4測量誤差及數據處理1.世紀學校巴正文231.2.4測量誤差及數據處理

系統誤差的檢查及消除1）系統誤差的檢查方法

（1）實驗對比法。

（2）殘余誤差法。2)系統誤差的消除方法

（1）交換法。

（2）抵消法。

（3）代替法。

（4）對稱測量法。

（5）補償法。1.2檢測技術理論基礎世紀學校巴正文231.2.4測量誤差及數據處理1.歷史ⅱ岳麓版第13課交通與通訊的變化資料精品課件歡迎使用歷史ⅱ岳麓版第13課交通與通訊的變化資料精品課件歡迎使用傳感器與檢測技術-課件第一章傳感器與檢測技術-課件第一章傳感器與檢測技術-課件第一章[自讀教材·填要點]一、鐵路，更多的鐵路1．地位鐵路是

建設的重點，便于國計民生，成為國民經濟發(fā)展的動脈。2．出現1881年，中國自建的第一條鐵路——唐山

至胥各莊鐵路建成通車。1888年，宮廷專用鐵路落成。交通運輸開平[自讀教材·填要點]一、鐵路，更多的鐵路交通運輸開平

3．發(fā)展(1)原因：①甲午戰(zhàn)爭以后列強激烈爭奪在華鐵路的

。②修路成為中國人

的強烈愿望。(2)成果：1909年

建成通車；民國以后，各條商路修筑權收歸國有。4．制約因素政潮迭起，軍閥混戰(zhàn)，社會經濟凋敝，鐵路建設始終未入正軌。修筑權救亡圖存京張鐵路3．發(fā)展修筑權救亡圖存京張鐵路

二、水運與航空1．水運(1)1872年,

正式成立，標志著中國新式航運業(yè)的誕生。(2)1900年前后，民間興辦的各種輪船航運公司近百家，幾乎都是在列強排擠中艱難求生。2．航空(1)起步：1918年，附設在福建馬尾造船廠的海軍飛機工程處開始研制

。(2)發(fā)展：1918年，北洋政府在交通部下設“

”；此后十年間，航空事業(yè)獲得較快發(fā)展。輪船招商局水上飛機籌辦航空事宜處二、水運與航空輪船招商局水上飛機籌辦航空事宜處三、從驛傳到郵政1．郵政(1)初辦郵政：1896年成立“大清郵政局”，此后又設

，郵傳正式脫離海關。(2)進一步發(fā)展：1913年，北洋政府宣布裁撤全部驛站；1920年，中國首次參加

。郵傳部萬國郵聯大會三、從驛傳到郵政郵傳部萬國郵聯大會2．電訊(1)開端：1877年，福建巡撫在

架設第一條電報線，成為中國自辦電報的開端。(2)特點：進程曲折，發(fā)展緩慢，直到20世紀30年代情況才發(fā)生變化。3．交通通訊變化的影響(1)新式交通促進了經濟發(fā)展，改變了人們的通訊手段和

，

轉變了人們的思想觀念。(2)交通近代化使中國同世界的聯系大大增強，使異地傳輸更為便捷。(3)促進了中國的經濟與社會發(fā)展，也使人們的生活

。臺灣出行方式多姿多彩2．電訊臺灣出行方式多姿多彩[合作探究·提認知]

電視劇《闖關東》講述了濟南章丘朱家峪人朱開山一家，從清末到九一八事變爆發(fā)闖關東的前塵往事。下圖是朱開山一家從山東輾轉逃亡到東北途中可能用到的四種交通工具。[合作探究·提認知]

電視劇《闖關東》講述了濟南章丘依據材料概括晚清中國交通方式的特點，并分析其成因。

提示：特點：新舊交通工具并存(或：傳統的帆船、獨輪車，近代的小火輪、火車同時使用)。

原因：近代西方列強的侵略加劇了中國的貧困，阻礙社會發(fā)展；西方工業(yè)文明的沖擊與示范；中國民族工業(yè)的興起與發(fā)展；政府及各階層人士的提倡與推動。依據材料概括晚清中國交通方式的特點，并分析其成因。[串點成面·握全局][串點成面·握全局]傳感器與檢測技術-課件第一章

一、近代交通業(yè)發(fā)展的原因、特點及影響1．原因(1)先進的中國人為救國救民，積極興辦近代交通業(yè)，促進中國社會發(fā)展。(2)列強侵華的需要。為擴大在華利益，加強控制、鎮(zhèn)壓中國人民的反抗，控制和操縱中國交通建設。(3)工業(yè)革命的成果傳入中國，為近代交通業(yè)的發(fā)展提供了物質條件。一、近代交通業(yè)發(fā)展的原因、特點及影響2．特點(1)近代中國交通業(yè)逐漸開始近代化的進程，鐵路、水運和航空都獲得了一定程度的發(fā)展。(2)近代中國交通業(yè)受到西方列強的控制和操縱。(3)地域之間的發(fā)展不平衡。3．影響(1)積極影響：促進了經濟發(fā)展，改變了人們的出行方式，一定程度上轉變了人們的思想觀念；加強了中國與世界各地的聯系，豐富了人們的生活。(2)消極影響：有利于西方列強的政治侵略和經濟掠奪。2．特點1．李鴻章1872年在上海創(chuàng)辦輪船招商局，“前10年盈和，成為長江上重要商局，招商局和英商太古、怡和三家呈鼎立之勢”。這說明該企業(yè)的創(chuàng)辦 (

)A．打破了外商對中國航運業(yè)的壟斷B．阻止了外國對中國的經濟侵略C．標志著中國近代化的起步D．使李鴻章轉變?yōu)槊褡遒Y本家1．李鴻章1872年在上海創(chuàng)辦輪船招商局，“前10年盈和，成解析：李鴻章是地主階級的代表，并未轉化為民族資本家；洋務運動標志著中國近代化的開端，但不是具體以某個企業(yè)的創(chuàng)辦為標志；洋務運動中民用企業(yè)的創(chuàng)辦在一定程度上抵制了列強的經濟侵略，但是并未能阻止其侵略。故B、C、D三項表述都有錯誤。答案：A解析：李鴻章是地主階級的代表，并未轉化為民族資本家；洋務運動二、近代以來交通、通訊工具的進步對人們社會生活的影響(1)交通工具和交通事業(yè)的發(fā)展，不僅推動各地經濟文化交流和發(fā)展，而且也促進信息的傳播，開闊人們的視野，加快生活的節(jié)奏，對人們的社會生活產生了深刻影響。(2)通訊工具的變遷和電訊事業(yè)的發(fā)展，使信息的傳遞變得快捷簡便，深刻地改變著人們的思想觀念，影響著人們的社會生活。二、近代以來交通、通訊工具的進步對人們社會生活的影響2．清朝黃遵憲曾作詩曰：“鐘聲一及時，頃刻不少留。雖有萬鈞柁，動如繞指柔?！边@是在描寫 (

)A．電話B．汽車C．電報 D．火車解析：從“萬鈞柁”“動如繞指柔”可推斷為火車。答案：D2．清朝黃遵憲曾作詩曰：“鐘聲一及時，頃刻不少留。雖傳感器與檢測技術-課件第一章[典題例析][例1]

上海世博會曾吸引了大批海內外人士利用各種交通工具前往參觀。然而在19世紀七十年代，江蘇沿江居民到上海，最有可能乘坐的交通工具是 (

)A．江南制造總局的汽車B．洋人發(fā)明的火車C．輪船招商局的輪船D．福州船政局的軍艦[典題例析][例1]上海世博會曾吸引了大批海內外人[解析]由材料信息“19世紀七十年代，由江蘇沿江居民到上?！笨膳袛嘧钣锌赡苁禽喆猩叹值妮喆?。[答案]

C[解析]由材料信息“19世紀七十年代，由江蘇沿江居[題組沖關]1．中國近代史上首次打破列強壟斷局面的交通行業(yè)是(

)A．公路運輸 B．鐵路運輸C．輪船運輸 D．航空運輸解析：根據所學1872年李鴻章創(chuàng)辦輪船招商局，這是洋務運動中由軍工企業(yè)轉向兼辦民用企業(yè)、由官辦轉向官督商辦的第一個企業(yè)。具有打破外輪壟斷中國航運業(yè)的積極意義，這在一定程度上保護了中國的權利。據此本題選C項。答案：C[題組沖關]1．中國近代史上首次打破列強壟斷局面的交通行業(yè)是2.右圖是1909年《民呼日報》上登載的一幅漫畫，其要表達的主題是(

)A．帝國主義掠奪中國鐵路權益B．西方國家學習中國文化C．西方列強掀起瓜分中國狂潮D．西方八國組成聯軍侵略中國2.右圖是1909年《民呼日報》上登載的解析：從圖片中可以了解到各國舉的燈籠是火車形狀，20世紀初的這一幅漫畫正反映了帝國主義掠奪中國鐵路權益。B項說法錯誤，C項不能反映漫畫的主題，D項時間上不一致。答案：A解析：從圖片中可以了解到各國舉的燈籠是火車形狀，20世紀初的傳感器與檢測技術-課件第一章[典題例析][例2]

(2010·福建高考)上海是近代中國茶葉的一個外銷中心。1884年，福建茶葉市場出現了茶葉收購價格與上海出口價格同步變動的現象。與這一現象直接相關的近代事業(yè)是(

)A．電報業(yè) B．大眾報業(yè)C．鐵路交通業(yè) D．輪船航運業(yè)[解析]材料主要反映了信息交流的快捷，故選A。[答案]

A[典題例析][例2](2010·福建高考)上海是近[題組沖關]3．假如某愛國實業(yè)家在20世紀初需要了解全國各地商業(yè)信息，可采用的最快捷的方式是 (

)A．乘坐飛機赴各地了解B．通過無線電報輸送訊息C．通過互聯網D．乘坐火車赴各地了解解析：本題考查中國近代物質生活的變遷。注意題干信息“20世紀初”“最快捷的方式”，因此應選B，火車速度遠不及電報快。20世紀30年代民航飛機才在中國出現，互聯網出現在20世紀90年代。答案：B[題組沖關]3．假如某愛國實業(yè)家在20世紀初需要了解全國各地4．下列不屬于通訊工具變遷和電訊事業(yè)發(fā)展影響的是(

)A．信息傳遞快捷簡便B．改變著人們的