傳感與視覺(jué)檢測(cè)技術(shù) 課件 1-1 掃一掃看教學(xué)課件：傳感檢測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)課件

工業(yè)和信息化部“十四五”規(guī)劃教材

高等職業(yè)院校“互聯(lián)網(wǎng)+”系列精品教材賀道坤張偉建主編宣言歐娟娟張董副主編傳感與視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)（ISBN）電子工業(yè)出版社1.1傳感器的定義、作用第1章傳感檢測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)目錄PAGEDIRECTORY認(rèn)識(shí)傳感器傳感器定義傳感器的地位和作用010203認(rèn)識(shí)傳感器01觸屏傳感器力傳感器關(guān)節(jié)中用到編碼器壓力傳感器傳感器的定義02國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB76665-1987）:能夠感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置。傳感器輸出的電量有不同的形式，如電壓、電流和頻率等，以滿足信息的傳輸、處理、記錄、顯示和控制等要求。被測(cè)量電量傳感器的定義02傳感器基本含義是測(cè)量裝置，能完成基本的檢測(cè)任務(wù)：輸入量是某一物理量（物理量、化學(xué)量或生物量）；輸出某種物理量（往往是電量），便于轉(zhuǎn)換和處理；輸出與輸入有對(duì)應(yīng)關(guān)系，且有一定的精確程度。傳感器的定義02關(guān)鍵詞是測(cè)量裝置輸出與輸入有對(duì)應(yīng)關(guān)系。傳感器的地位和作用02“沒(méi)有傳感器就沒(méi)有現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)”1、傳感器是信息產(chǎn)業(yè)的支柱歷史時(shí)代：生產(chǎn)方式：手工勞動(dòng)

人與簡(jiǎn)單工具

機(jī)械化動(dòng)力機(jī)與機(jī)械自動(dòng)化自動(dòng)測(cè)量控制信息化智能生產(chǎn)裝置傳感器的地位和作用02“沒(méi)有傳感器就沒(méi)有現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)”1、傳感器是信息產(chǎn)業(yè)的支柱歷史時(shí)代：生產(chǎn)方式：手工勞動(dòng)

人與簡(jiǎn)單工具

機(jī)械化動(dòng)力機(jī)與機(jī)械自動(dòng)化自動(dòng)測(cè)量控制信息化智能生產(chǎn)裝置信息化是社會(huì)發(fā)展的必然趨勢(shì)，如果沒(méi)有正確的信息（信號(hào)）就沒(méi)有處理的意義。1、傳感器是信息產(chǎn)業(yè)的支柱傳感器是人類感覺(jué)器官的延伸，有電五官之稱；是各種信息的感知、采集、轉(zhuǎn)換、傳輸和處理的功能器件。傳感器的地位和作用021、傳感器是信息產(chǎn)業(yè)的支柱傳感器是人類感覺(jué)器官的延伸，有電五官之稱；是各種信息的感知、采集、轉(zhuǎn)換、傳輸和處理的功能器件。傳感器的地位和作用022、傳感器是工業(yè)生產(chǎn)的“萬(wàn)能之眼”傳感器的地位和作用02傳感技術(shù)是帶動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的一個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域。例如：工業(yè)生產(chǎn)中利用傳感器在線檢測(cè)：料位檢測(cè)、顏色識(shí)別、液位檢測(cè)、產(chǎn)品計(jì)數(shù)…2、傳感器是工業(yè)生產(chǎn)的“萬(wàn)能之眼”傳感器的地位和作用02

例如:工業(yè)生產(chǎn)中利用機(jī)器視覺(jué)進(jìn)行：裝配定位、平整度檢測(cè)、形狀檢測(cè)、字符識(shí)別…智能手機(jī)的裝配精度確認(rèn)平整度檢測(cè)皮帶輪形狀檢測(cè)鑄件表面的字符識(shí)別2、傳感器是工業(yè)生產(chǎn)的“萬(wàn)能之眼”傳感器的地位和作用0215進(jìn)氣系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)車輪安全氣囊車門(mén)尾氣（安全+舒適+節(jié)能）2、傳感器是工業(yè)生產(chǎn)的“萬(wàn)能之眼”傳感器的地位和作用02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。普通轎車：約幾十到近百只傳感器豪華轎車：可多達(dá)兩百只傳感器燃油壓力傳感器氧傳感器2、傳感器是工業(yè)生產(chǎn)的“萬(wàn)能之眼”傳感器的地位和作用02發(fā)動(dòng)機(jī)向發(fā)動(dòng)機(jī)的電子控制單元（ECU）提供發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀況信息，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀況進(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。2、傳感器是工業(yè)生產(chǎn)的“萬(wàn)能之眼”傳感器的地位和作用02底盤(pán)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、加速度、節(jié)氣門(mén)、油溫2、傳感器是工業(yè)生產(chǎn)的“萬(wàn)能之眼”傳感器的地位和作用02車身提高汽車安全性、可靠性和舒適性；溫度、濕度、風(fēng)量、日照、加速度、車速、車距、圖像等等。3、傳感器是科學(xué)研究的“先行官”傳感器的地位和作用02俄羅斯科學(xué)家門(mén)捷列夫：科學(xué)是從測(cè)量開(kāi)始的。英國(guó)物理學(xué)家開(kāi)爾文：我們只能測(cè)量后才能了解。錢(qián)學(xué)森：發(fā)展高新技術(shù)，信息技術(shù)是關(guān)鍵，信息技術(shù)包括測(cè)量技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)。神舟飛船的成功發(fā)射，得益于成百上千傳感器提供寶貴的飛行數(shù)據(jù)。3、傳感器是科學(xué)研究的“先行官”傳感器的地位和作用02航天器在航天領(lǐng)域舉足輕重火箭測(cè)控：檢測(cè)火箭狀況、姿態(tài)、軌跡飛行器測(cè)控：檢測(cè)飛行姿態(tài)、發(fā)點(diǎn)及工況等“阿波羅10”火箭部分：2077個(gè)傳感器飛船部分：1218個(gè)傳感器4、傳感器是軍事上的“戰(zhàn)斗力”傳感器的地位和作用02在軍事上，傳感器體現(xiàn)出“戰(zhàn)斗力”。傳感器的測(cè)量精度決定了武器系統(tǒng)的打擊精度，測(cè)試速度、診斷能力決定武器的反應(yīng)能力。4、傳感器是軍事上的“戰(zhàn)斗力”傳感器的地位和作用021991年海灣戰(zhàn)爭(zhēng)精確制導(dǎo)炸彈和導(dǎo)彈占8%；2003年伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)精確制導(dǎo)炸彈和導(dǎo)彈占90；4、傳感器是軍事上的“戰(zhàn)斗力”傳感器的地位和作用02夜視儀瞄準(zhǔn)及系統(tǒng)：非冷卻紅外傳感器技術(shù)激光測(cè)距儀：可精確定位目標(biāo)，精確的設(shè)定高爆彈引爆時(shí)間4、傳感器是軍事上的“戰(zhàn)斗力”傳感器的地位和作用02智能戰(zhàn)斗機(jī)器人5、傳感器是確認(rèn)依據(jù)的“物化法官”傳感器的地位和作用02檢查產(chǎn)品質(zhì)量

識(shí)別指紋假鈔

偵破刑事案件檢測(cè)環(huán)境污染查服違禁藥物小結(jié)與思考傳感器的地位

傳感器定義

傳感器作用

傳感器0102列舉5個(gè)工業(yè)生產(chǎn)或日常生活中傳感器的應(yīng)用實(shí)例。簡(jiǎn)述下圖中油箱內(nèi)油面檢測(cè)裝置的工作原理？思考題謝謝大家的聆聽(tīng)!1.2傳感器的組成和分類目錄PAGEDIRECTORY傳感器的組成傳感器分類方法按被測(cè)量分類010203

傳感器的組成和分類按測(cè)量原理分類04按輸出信號(hào)的性質(zhì)分類04傳感器的組成01敏感元件：直接感受被測(cè)量（非電量）并按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成與被測(cè)量有確定關(guān)系的某一物理量的原件。測(cè)量轉(zhuǎn)換電路：能把傳感元件輸出的電量轉(zhuǎn)換為便于處理、傳輸、記錄、顯示和控制的有用電信號(hào)的電路。不同類的傳感元件有不同類的轉(zhuǎn)換電路與之適應(yīng)，在研究傳感技術(shù)時(shí)，應(yīng)把傳感元件和變換電路作為一個(gè)統(tǒng)一體來(lái)考慮。傳感元件：又稱為變換器，一般情況它不直接感受被測(cè)量，而是將敏感元件的輸出量轉(zhuǎn)換為電量輸出的元件。傳感器的組成01敏感元件：被測(cè)量（非電量）

轉(zhuǎn)換成

某一物理量

關(guān)鍵詞：傳感元件：敏感元件的輸出量轉(zhuǎn)換為電量

測(cè)量轉(zhuǎn)換電路：把傳感元件輸出的電量轉(zhuǎn)換為便于處理的有用電信號(hào)傳感器的組成01例：測(cè)量壓力的電位器式壓力傳感器1－彈簧管（敏感元件）2－電位器（傳感元件）3－電刷4－傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（齒輪-齒條）電位器式壓力傳感器C形彈簧管：

敏感元件

壓力

轉(zhuǎn)換成

位移

電位器

傳感元件：

位移轉(zhuǎn)換為電阻分壓電路

測(cè)量轉(zhuǎn)換電路：

電阻轉(zhuǎn)換為電壓傳感器的組成01例：測(cè)量壓力的電位器式壓力傳感器傳感器的分類方法021、按被測(cè)量分類2、按測(cè)量原理分類3、按傳感器輸出信號(hào)性質(zhì)分類傳感器的種類名目繁多，分類方法不盡相同。常用的分類方法有三種：傳感器根據(jù)被測(cè)量分類03位移位移傳感器重量速度加速度溫度濕度壓力流量流速被測(cè)對(duì)象傳感器名稱稱重傳感器速度傳感器加速度傳感器溫度傳感器濕度傳感器壓力傳感器流量傳感器流速傳感器傳感器根據(jù)測(cè)量原理分類04電阻電容電感光柵超聲波紅外光纖熱電偶霍爾壓電電阻式傳感器電容式傳感器電感式傳感器光柵傳感器超聲波傳感器紅外傳感器光纖傳感器熱電偶傳感器霍爾傳感器壓電傳感器優(yōu)點(diǎn)：看名字對(duì)其原理一目了然，類別少，有利于對(duì)傳感器的深入研究分析，在傳感器的選型過(guò)程中有助于根據(jù)使用場(chǎng)合進(jìn)行選型。傳感器根據(jù)輸出信號(hào)的性質(zhì)進(jìn)行分類05輸出信號(hào)性質(zhì)開(kāi)關(guān)量傳感器模擬量傳感器數(shù)字式傳感器NPN型接近開(kāi)關(guān)PNP型接近開(kāi)關(guān)熱電阻、熱電偶電流型4~20mA電壓型1-5V脈沖（增量式編碼器）二進(jìn)制編碼(絕對(duì)式編碼器)

（本課程采用的分類方式，便于和控制器配合應(yīng)用）小結(jié)與思考按被測(cè)量分類

傳感器的組成傳感器分類方法按輸出信號(hào)的性質(zhì)分類按測(cè)量原理分類

傳感器組成和分類0102開(kāi)關(guān)量傳感器和模擬量傳感器在輸出信號(hào)時(shí)有什么區(qū)別？本課程傳感部分的重點(diǎn)學(xué)習(xí)任務(wù)是什么？思考和操作謝謝大家的聆聽(tīng)!1.3誤差的基本概念及分類目錄PAGEDIRECTORY誤差的基本概念絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差粗大誤差、系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差010203靜態(tài)誤差和動(dòng)態(tài)誤差04誤差的基本概念01誤差：測(cè)量值與被測(cè)量真值的差別。是評(píng)定精度的尺度，誤差越小表示精度越高。真值：在一定條件下被測(cè)量客觀存在的實(shí)際值。可望不可即，一般用算術(shù)平均值或量值精度足夠高的測(cè)量值來(lái)代替。

誤差=測(cè)量值-真值測(cè)量值：由測(cè)量所獲得的量值。理論真值：也稱絕對(duì)真值，如整圓的圓周角為360°。約定真值：人為約定的真值，如水在1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的沸點(diǎn)約定為100

℃。相對(duì)真值：指高一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)器的指示值即為下一等級(jí)的真值，此真值被稱為相對(duì)真值。1）絕對(duì)誤差

測(cè)量值與真值間的差值。絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差022）相對(duì)誤差（2）示值（標(biāo)稱）相對(duì)誤差

絕對(duì)誤差與測(cè)量值的百分比。

（1）實(shí)際相對(duì)誤差

絕對(duì)誤差與真值的百分比。

（3）滿度（引用）相對(duì)誤差

絕對(duì)誤差與儀器滿度值的百分比。儀表的準(zhǔn)確度等級(jí)和基本誤差

等級(jí)0.10.20.51.01.52.55.0基本誤差±0.1%±0.2%±0.5%±1.0%±1.5%±2.5%±5.0%例：某指針式電壓表的精度為2.5級(jí)，用它來(lái)測(cè)量電壓時(shí)可能產(chǎn)生的滿度相對(duì)誤差為

。2.5%1）粗大誤差明顯偏離真值的誤差，也叫過(guò)失誤差。產(chǎn)生原因：就數(shù)值大小而言，粗大誤差明顯超過(guò)正常條件下的誤差。當(dāng)發(fā)現(xiàn)粗大誤差時(shí)，應(yīng)予以剔除。測(cè)量人員的粗心大意：如測(cè)錯(cuò)、讀錯(cuò)、記錯(cuò)等；測(cè)量?jī)x器受到突然而強(qiáng)大的干擾所引起的：如外界過(guò)電壓尖峰干擾等造成的誤差。判別及處理方法：粗大誤差、系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差03產(chǎn)生粗大誤差的一個(gè)例子

2）系統(tǒng)誤差夏季擺鐘為什么變慢了？也稱裝置誤差，反映了測(cè)量值偏離真值的程度。因有規(guī)律性，可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法或引入修正值的方法計(jì)算修正，也可以重新調(diào)整測(cè)量?jī)x表的有關(guān)部件予以消除。誤差的數(shù)值固定；按一定規(guī)律變化。處理方法：特點(diǎn)：3）隨機(jī)誤差

特點(diǎn)：不確定性和統(tǒng)計(jì)性。隨機(jī)因素，如觀察者視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)的分辨能力及外界環(huán)境因素的擾動(dòng)等。存在隨機(jī)誤差的測(cè)量中，雖然單個(gè)測(cè)量值誤差的出現(xiàn)是隨機(jī)的，既不能用實(shí)驗(yàn)的方法消除，也不能修正，但就誤差的整體性而言，多數(shù)隨機(jī)誤差服從正態(tài)分布。增加測(cè)量次數(shù)，采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)相關(guān)理論和方法，對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理。產(chǎn)生原因：隨機(jī)誤差是測(cè)量過(guò)程中許多獨(dú)立的、微小的、偶然的因素引起的綜合結(jié)果。指在同一條件下多次測(cè)量同一被測(cè)量時(shí)，時(shí)大時(shí)小、時(shí)正時(shí)負(fù)、無(wú)規(guī)則漲落的誤差，也稱偶然誤差，它反映了測(cè)量值離散性的大小。處理方法：隨機(jī)誤差的正態(tài)分布規(guī)律2）動(dòng)態(tài)誤差

當(dāng)被測(cè)量隨時(shí)間迅速變化時(shí)，系統(tǒng)的輸出量在時(shí)間上不能與被測(cè)量的變化精確吻合。靜態(tài)誤差和動(dòng)態(tài)誤差041）靜態(tài)誤差被測(cè)量不隨時(shí)間變化時(shí)所產(chǎn)生的誤差。動(dòng)態(tài)誤差較小時(shí)的心電圖儀測(cè)量結(jié)果動(dòng)態(tài)誤差較大時(shí)的心電圖儀測(cè)量結(jié)果由心電圖儀放大器帶寬不夠引起的動(dòng)態(tài)誤差小結(jié)與思考

誤差的基本概念絕對(duì)誤差相對(duì)誤差粗大誤差系統(tǒng)誤差隨機(jī)誤差靜態(tài)誤差動(dòng)態(tài)誤差誤差的基本概念及分類0102誤差一般包括哪些種類？誤差產(chǎn)生的原因主要有哪些？檢定一個(gè)1.5級(jí)、滿量程值為10mA的電流表，若在5mA處的絕對(duì)誤差最大且為0.13mA(即其他刻度處的絕對(duì)誤差均小于0.13mA，請(qǐng)分析該表是否合格？思考謝謝大家的聆聽(tīng)!1.4傳感器的基本特性outputinputxyf(x)目錄PAGEDIRECTORY傳感器的特性靜態(tài)特性動(dòng)態(tài)特性010203傳感器的特性01傳感器xy指輸出與輸入間的關(guān)系，一般，由y與x的關(guān)系式y(tǒng)=f（x）描述。

靈敏度分辨力線性度穩(wěn)定性電磁兼容性可靠性動(dòng)態(tài)特性靜態(tài)特性（x隨時(shí)間不變或變化緩慢）（x隨時(shí)間較快地變化）基本特性（1）靈敏度指?jìng)鞲衅髟诜€(wěn)態(tài)下輸出量變化與輸入量變化之比，用K表示：用來(lái)描述測(cè)試系統(tǒng)對(duì)輸入信號(hào)變化的一種反應(yīng)能力，反映了傳感器對(duì)被測(cè)參數(shù)變化的靈敏程度。對(duì)于定常線性系統(tǒng)，其靈敏度恒為常數(shù)。靜態(tài)特性02對(duì)非線性系統(tǒng)，靈敏度為特性曲線上某點(diǎn)處切線的斜率。

線性傳感器在傳感器的線性范圍內(nèi)，希望靈敏度越高越好。

作圖法求靈敏度xyx1ΔxΔy0切點(diǎn)傳感器特性曲線xmax特性曲線是非線性的，靈敏度隨輸入量變化。（2）分辨力指?jìng)鞲衅髂軝z出被測(cè)信號(hào)的最小變化量。鉗形電流表當(dāng)被測(cè)量的變化小于分辨力時(shí)，傳感器對(duì)輸入量的變化無(wú)任何反應(yīng)。對(duì)數(shù)字儀表，如果沒(méi)有其他附加說(shuō)明，可以認(rèn)為其最后一位所表示的數(shù)值就是它的分辨力。一般，分辨力的數(shù)值小于儀表的最大絕對(duì)誤差。（3）線性度

反映實(shí)際特性曲線與擬合直線的接近程度。

傳感器的輸出與輸入關(guān)系可以分為線性特性和非線性特性。從傳感器的性能看，希望具有線性關(guān)系，即理想型輸入輸出關(guān)系，但實(shí)際遇到的大多為非線性，希望非線性誤差越小越好。作圖法求線性度1—擬合曲線2—實(shí)際特性曲線將傳感器輸出起始點(diǎn)與滿量程點(diǎn)連接起來(lái)的直線作為擬合直線，這條直線稱為端基理論直線，得出的線性度稱為端基線性度。用端基直線代替實(shí)際的輸入、輸出曲線，求解過(guò)程簡(jiǎn)單，但是其非線性度較差。（4）穩(wěn)定性包含穩(wěn)定度和環(huán)境影響量。穩(wěn)定度：指儀表在所有條件都恒定不變的情況下，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)能維持其示值不變的能力。一般以儀表的示值變化量與時(shí)間的長(zhǎng)短之比表示。環(huán)境影響量:僅指由外界環(huán)境變化而引起的示值變化量。示值的變化由兩個(gè)因素構(gòu)成：零漂；靈敏度漂移。零漂：已調(diào)零儀表在受外界環(huán)境影響后，輸出不再等于零，而有一定的漂移。零點(diǎn)漂移靈敏度漂移比如，某儀器輸出電壓值在8h內(nèi)最大變化量為1.3mV，則穩(wěn)定度表示為1.3mV/8h。靈敏度漂移：是靈敏度受環(huán)境影響發(fā)生變化。（5）電磁兼容性指電子設(shè)備在規(guī)定的電磁干擾環(huán)境中能按照原設(shè)計(jì)要求正常工作的能力，而且也不向處于同一環(huán)境