传感器与检测技术-课件第一章

世纪学校巴正文1第1章传感器理论基础1.1传感器基础1.1.1传感器的概念传感器（Transducer/Sensor）是一种能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用量的器件和装置。

传感器就是把非电量转换成电量的装置。世纪学校巴正文1第1章传感器理论基础1.1传感器基世纪学校巴正文221.1.2传感器的组成和分类1．传感器的组成传感器是由敏感元件、转换元件和测量电路组成，如图1-1所示。世纪学校巴正文221.1.2传感器的组成和分类1．传感世纪学校巴正文31.1.2传感器的组成与分类敏感元件(sensingelement)：直接感受被测量的变化，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件，它是传感器的核心。转换元件(transductionelement)：将敏感元件输出的物理量转换成适于传输或测量电信号的元件。测量电路(measuringcircuit)：将转换元件输出的电信号进行进一步转换和处理的部分，如放大、滤波、线性化、补偿等，以获得更好的品质特性，便于后续电路实现显示、记录、处理及控制等功能。世纪学校巴正文31.1.2传感器的组成与分类敏感元件(世纪学校巴正文41.1.2传感器的组成和分类（1）按照其工作原理，传感器可分为电参数式(如电阻式、电感式和电容式)传感器、压电式传感器、光电式传感器及热电式传感器等。（2）按照其被测量对象，传感器可分为力、位移、速度、加速度传感器等。常见的被测物理量有机械量、声、磁、温度和光等。（3）按照其结构，传感器可分为结构型、物性型和复合型传感器。物性型传感器是依靠敏感元件材料本身物理性质的变化来实现信号变换，如：水银温度计。结构型传感器是依靠传感器结构参数的变化实现信号变换，如：电容式传感器。2．传感器的分类世纪学校巴正文41.1.2传感器的组成和分类（1）按照世纪学校巴正文51.1.3传感器基本特性当传感器的输入信号是常量，不随时间变化时，其输入输出关系特性称为静态特性。传感器的基本特性是指系统的输入与输出关系特性，即传感器系统的输出信号y(t)和输入信号（被测量）x(t)之间的关系，传感器系统示意图如下图所示。世纪学校巴正文51.1.3传感器基本特性当传感器的输入信世纪学校巴正文61.1.3传感器基本特性传感器的静态特性：1.测量范围：传感器所能测量到的最小输入量

与最大输入量

之间的范围称为传感器的测量范围。2.量程：传感器测量范围的上限值

与下限值

的代数差

-称为量程。3.精度：传感器的精度是指测量结果的可靠程度，是测量中各类误差的综合反映。工程技术中为简化传感器精度的表示方法，引用了精度等级的概念。精度等级以一系列标准百分比数值分档表示，代表传感器测量的最大允许误差，即相对误差。

4.灵敏度：灵敏度是指传感器输出的变化量与引起该变化量的输入变化量之比，即

，如右图所示。世纪学校巴正文61.1.3传感器基本特性传感器的静态特性世纪学校巴正文71.1.3传感器基本特性5.线性度：指其输出量与输入量之间的关系曲线偏离理想直线的程度。在非线性误差不太大的情况下，通常采用直线拟合的方法来线性化。这样，线性度就用输入-输出关系曲线与拟合直线之间最大偏差与满量程输出的百分比来表示。

式中，

为非线性最大误差(最大偏差);为满量程输出值。常用的直线拟合方法有理论拟合、端点拟合和端点平移拟合等，如图1-7所示。采取不同的方法选取拟合直线，可以得到不同的线性度。世纪学校巴正文71.1.3传感器基本特性5.线性度：指世纪学校巴正文81.1.3传感器基本特性世纪学校巴正文81.1.3传感器基本特性世纪学校巴正文91.1.3传感器基本特性6.分辨率:分辨率是指检测仪表能够精确检测出被测量最小变化值的能力。输入量从某个任意值缓慢增加，直到可以测量到输出的变化为止，此时的输入量就是分辨率。它可以用绝对值，也可以用量程的百分数来表示。该量说明了检测仪表响应与分辨输入量微小变化的能力。灵敏度愈高，分辨率愈好。一般模拟式仪表的分辨率规定为最小刻度分格值的一半。数字式仪表的分辨率是最后一位的一个字。世纪学校巴正文91.1.3传感器基本特性6.分辨率:世纪学校巴正文101.1.3传感器基本特性7.重复性:重复性是指传感器在输入量按同一方向作全量程连续多次变动时所得特性曲线间不一致的程度.世纪学校巴正文101.1.3传感器基本特性7.重复性:世纪学校巴正文111.1.3传感器基本特性8.迟滞:

迟滞特性表明传感器在正(输入量增大)反(输入量减小)行程中输出特性曲线不重合的程度，如图所示为传感器的迟滞特性特性曲线。

世纪学校巴正文111.1.3传感器基本特性8.迟滞:世纪学校巴正文121.1.3传感器基本特性9.稳定性:稳定性表示传感器在一个较长的时间内保持其性能参数的能力。10.漂移:

漂移是指在外界的干扰下，在一定时间间隔内，传感器输出量发生与输入量无关的或不需要的变化。漂移包括零点漂移和灵敏度漂移等，如图所示。世纪学校巴正文121.1.3传感器基本特性9.稳定性:世纪学校巴正文131.1.4传感器的命名、代号和图形符号传感器的命名传感器的全称应由“主题词+四级修饰语”组成，即主题词——

传感器一级修饰语——

被测量，包括修饰被测量的定语。二级修饰语——

转换原理，一般可后缀以“式”字。三级修饰语——

特征描述，指必须强调的传感器结构、性能、材料特征、敏感元件及其他必要的性能特征，一般可后缀以“型”字。四级修饰语——

主要技术指标(如量程、精度、灵敏度等)。世纪学校巴正文131.1.4传感器的命名、代号和图形世纪学校巴正文141.1.4传感器的命名、代号和图形符号2．传感器的代号

一种传感器的代号应包括以下四部分：a——主称(传感器)；b——被测量；c——转换原理；d——序号，如图所示。世纪学校巴正文141.1.4传感器的命名、代号和图形世纪学校巴正文151.1.4传感器的命名、代号和图形符号3．传感器的图形符号

传感器的图形符号是电气图用图形符号的一个组成部分。按GB/T14479—93《传感器图用图形符号》规定，传感器的图形符号由符号要素正方形和等边三角形组成，如图所示。世纪学校巴正文151.1.4传感器的命名、代号和图形符世纪学校巴正文161.1.5传感器的发展趋势（1）发现利用新现象、新效应；（2）开发新材料；（3）采用高新技术；（4）拓展应用领域；（5）提高传感器的性能；（6）传感器的微型化与低功耗；

（7）传感器的集成化与多功能化；

（8）传感器的智能化与数字化；

（9）传感器的网络化。

世纪学校巴正文161.1.5传感器的发展趋势（1）世纪学校巴正文171.2.1检测技术

检测技术是以研究检测系统中的信息提取、信息转换以及信息处理的理论与技术为主要内容的一门应用技术学科。检测技术主要研究被测量的测量原理、测量方法、检测系统和数据处理等方面的内容。不同性质的被测量要采用不同的原理去测量，测量同一性质的被测量也可采用不同测量原理。1.2检测技术理论基础世纪学校巴正文171.2.1检测技术1.2检测技世纪学校巴正文181.2.2测量方法1)直接测量、间接测量和组合测量(又称联立测量)。经过求解联立方程组，才能得到被测物理量的最后结果，则称这样的测量为组合测量。

2)偏差式测量、零位式测量与微差式测量3)等精度测量与非等精度测量4)静态测量与动态测量1.2检测技术理论基础世纪学校巴正文181.2.2测量方法1.2检测技术理世纪学校巴正文191.2.3检测系统检测系统是由被测对象、传感器、数据传输环节、数据处理环节和数据显示环节构成，

1.2检测技术理论基础世纪学校巴正文191.2.3检测系统1.2检测技术理世纪学校巴正文201.2.3检测系统检测系统又分：开环检测系统与闭环检测系统1.2检测技术理论基础世纪学校巴正文201.2.3检测系统1.2检测技术理世纪学校巴正文211.2.4测量误差及数据处理

测量误差

在检测过程中，被测对象、检测系统、检测方法和检测人员都会受到各种变动因素的影响。而对被测量的转换，有时也会改变被测对象原有的状态。这就造成了检测结果和被测量的客观真值之间存在一定的差别，这个差值称为测量误差。简言之，测量误差就是测量值与真实值之间的差值，它反映了测量的精度。测量误差的主要来源可以概括为工具误差、环境误差、方法误差和人员误差等。1.2检测技术理论基础世纪学校巴正文211.2.4测量误差及数据处理1.世纪学校巴正文221.2.4测量误差及数据处理

测量数据的估计和处理1)随机误差的评价指标（1）算术平均值。在实际测量时，真值A一般无法得到。可以证明，随着测量次数的增多，算术平均值越来越接近真值，当无限大时，测量值的算术平均值就是真值。

（2）标准误差(又称均方根误差)。算术平均值是反映随机误差的分布中心，而标准误差则反映随机误差的分布范围。标准误差越大，测量数据的分散范围也越大，标准误差可以描述测量数据和测量结果的精度，是评价随机误差的重要指标。1.2检测技术理论基础世纪学校巴正文221.2.4测量误差及数据处理1.世纪学校巴正文231.2.4测量误差及数据处理

系统误差的检查及消除1）系统误差的检查方法

（1）实验对比法。

（2）残余误差法。2)系统误差的消除方法

（1）交换法。

（2）抵消法。

（3）代替法。

（4）对称测量法。

（5）补偿法。1.2检测技术理论基础世纪学校巴正文231.2.4测量误差及数据处理1.历史ⅱ岳麓版第13课交通与通讯的变化资料精品课件欢迎使用历史ⅱ岳麓版第13课交通与通讯的变化资料精品课件欢迎使用传感器与检测技术-课件第一章传感器与检测技术-课件第一章传感器与检测技术-课件第一章[自读教材·填要点]一、铁路，更多的铁路1．地位铁路是

建设的重点，便于国计民生，成为国民经济发展的动脉。2．出现1881年，中国自建的第一条铁路——唐山

至胥各庄铁路建成通车。1888年，宫廷专用铁路落成。交通运输开平[自读教材·填要点]一、铁路，更多的铁路交通运输开平

3．发展(1)原因：①甲午战争以后列强激烈争夺在华铁路的

。②修路成为中国人

的强烈愿望。(2)成果：1909年

建成通车；民国以后，各条商路修筑权收归国有。4．制约因素政潮迭起，军阀混战，社会经济凋敝，铁路建设始终未入正轨。修筑权救亡图存京张铁路3．发展修筑权救亡图存京张铁路

二、水运与航空1．水运(1)1872年,

正式成立，标志着中国新式航运业的诞生。(2)1900年前后，民间兴办的各种轮船航运公司近百家，几乎都是在列强排挤中艰难求生。2．航空(1)起步：1918年，附设在福建马尾造船厂的海军飞机工程处开始研制

。(2)发展：1918年，北洋政府在交通部下设“

”；此后十年间，航空事业获得较快发展。轮船招商局水上飞机筹办航空事宜处二、水运与航空轮船招商局水上飞机筹办航空事宜处三、从驿传到邮政1．邮政(1)初办邮政：1896年成立“大清邮政局”，此后又设

，邮传正式脱离海关。(2)进一步发展：1913年，北洋政府宣布裁撤全部驿站；1920年，中国首次参加

。邮传部万国邮联大会三、从驿传到邮政邮传部万国邮联大会2．电讯(1)开端：1877年，福建巡抚在

架设第一条电报线，成为中国自办电报的开端。(2)特点：进程曲折，发展缓慢，直到20世纪30年代情况才发生变化。3．交通通讯变化的影响(1)新式交通促进了经济发展，改变了人们的通讯手段和

，

转变了人们的思想观念。(2)交通近代化使中国同世界的联系大大增强，使异地传输更为便捷。(3)促进了中国的经济与社会发展，也使人们的生活

。台湾出行方式多姿多彩2．电讯台湾出行方式多姿多彩[合作探究·提认知]

电视剧《闯关东》讲述了济南章丘朱家峪人朱开山一家，从清末到九一八事变爆发闯关东的前尘往事。下图是朱开山一家从山东辗转逃亡到东北途中可能用到的四种交通工具。[合作探究·提认知]

电视剧《闯关东》讲述了济南章丘依据材料概括晚清中国交通方式的特点，并分析其成因。

提示：特点：新旧交通工具并存(或：传统的帆船、独轮车，近代的小火轮、火车同时使用)。

原因：近代西方列强的侵略加剧了中国的贫困，阻碍社会发展；西方工业文明的冲击与示范；中国民族工业的兴起与发展；政府及各阶层人士的提倡与推动。依据材料概括晚清中国交通方式的特点，并分析其成因。[串点成面·握全局][串点成面·握全局]传感器与检测技术-课件第一章

一、近代交通业发展的原因、特点及影响1．原因(1)先进的中国人为救国救民，积极兴办近代交通业，促进中国社会发展。(2)列强侵华的需要。为扩大在华利益，加强控制、镇压中国人民的反抗，控制和操纵中国交通建设。(3)工业革命的成果传入中国，为近代交通业的发展提供了物质条件。一、近代交通业发展的原因、特点及影响2．特点(1)近代中国交通业逐渐开始近代化的进程，铁路、水运和航空都获得了一定程度的发展。(2)近代中国交通业受到西方列强的控制和操纵。(3)地域之间的发展不平衡。3．影响(1)积极影响：促进了经济发展，改变了人们的出行方式，一定程度上转变了人们的思想观念；加强了中国与世界各地的联系，丰富了人们的生活。(2)消极影响：有利于西方列强的政治侵略和经济掠夺。2．特点1．李鸿章1872年在上海创办轮船招商局，“前10年盈和，成为长江上重要商局，招商局和英商太古、怡和三家呈鼎立之势”。这说明该企业的创办 (

)A．打破了外商对中国航运业的垄断B．阻止了外国对中国的经济侵略C．标志着中国近代化的起步D．使李鸿章转变为民族资本家1．李鸿章1872年在上海创办轮船招商局，“前10年盈和，成解析：李鸿章是地主阶级的代表，并未转化为民族资本家；洋务运动标志着中国近代化的开端，但不是具体以某个企业的创办为标志；洋务运动中民用企业的创办在一定程度上抵制了列强的经济侵略，但是并未能阻止其侵略。故B、C、D三项表述都有错误。答案：A解析：李鸿章是地主阶级的代表，并未转化为民族资本家；洋务运动二、近代以来交通、通讯工具的进步对人们社会生活的影响(1)交通工具和交通事业的发展，不仅推动各地经济文化交流和发展，而且也促进信息的传播，开阔人们的视野，加快生活的节奏，对人们的社会生活产生了深刻影响。(2)通讯工具的变迁和电讯事业的发展，使信息的传递变得快捷简便，深刻地改变着人们的思想观念，影响着人们的社会生活。二、近代以来交通、通讯工具的进步对人们社会生活的影响2．清朝黄遵宪曾作诗曰：“钟声一及时，顷刻不少留。虽有万钧柁，动如绕指柔。”这是在描写 (

)A．电话B．汽车C．电报 D．火车解析：从“万钧柁”“动如绕指柔”可推断为火车。答案：D2．清朝黄遵宪曾作诗曰：“钟声一及时，顷刻不少留。虽传感器与检测技术-课件第一章[典题例析][例1]

上海世博会曾吸引了大批海内外人士利用各种交通工具前往参观。然而在19世纪七十年代，江苏沿江居民到上海，最有可能乘坐的交通工具是 (

)A．江南制造总局的汽车B．洋人发明的火车C．轮船招商局的轮船D．福州船政局的军舰[典题例析][例1]上海世博会曾吸引了大批海内外人[解析]由材料信息“19世纪七十年代，由江苏沿江居民到上海”可判断最有可能是轮船招商局的轮船。[答案]

C[解析]由材料信息“19世纪七十年代，由江苏沿江居[题组冲关]1．中国近代史上首次打破列强垄断局面的交通行业是(

)A．公路运输 B．铁路运输C．轮船运输 D．航空运输解析：根据所学1872年李鸿章创办轮船招商局，这是洋务运动中由军工企业转向兼办民用企业、由官办转向官督商办的第一个企业。具有打破外轮垄断中国航运业的积极意义，这在一定程度上保护了中国的权利。据此本题选C项。答案：C[题组冲关]1．中国近代史上首次打破列强垄断局面的交通行业是2.右图是1909年《民呼日报》上登载的一幅漫画，其要表达的主题是(

)A．帝国主义掠夺中国铁路权益B．西方国家学习中国文化C．西方列强掀起瓜分中国狂潮D．西方八国组成联军侵略中国2.右图是1909年《民呼日报》上登载的解析：从图片中可以了解到各国举的灯笼是火车形状，20世纪初的这一幅漫画正反映了帝国主义掠夺中国铁路权益。B项说法错误，C项不能反映漫画的主题，D项时间上不一致。答案：A解析：从图片中可以了解到各国举的灯笼是火车形状，20世纪初的传感器与检测技术-课件第一章[典题例析][例2]

(2010·福建高考)上海是近代中国茶叶的一个外销中心。1884年，福建茶叶市场出现了茶叶收购价格与上海出口价格同步变动的现象。与这一现象直接相关的近代事业是(

)A．电报业 B．大众报业C．铁路交通业 D．轮船航运业[解析]材料主要反映了信息交流的快捷，故选A。[答案]

A[典题例析][例2](2010·福建高考)上海是近[题组冲关]3．假如某爱国实业家在20世纪初需要了解全国各地商业信息，可采用的最快捷的方式是 (

)A．乘坐飞机赴各地了解B．通过无线电报输送讯息C．通过互联网D．乘坐火车赴各地了解解析：本题考查中国近代物质生活的变迁。注意题干信息“20世纪初”“最快捷的方式”，因此应选B，火车速度远不及电报快。20世纪30年代民航飞机才在中国出现，互联网出现在20世纪90年代。答案：B[题组冲关]3．假如某爱国实业家在20世纪初需要了解全国各地4．下列不属于通讯工具变迁和电讯事业发展影响的是(

)A．信息传递快捷简便B．改变着人们的