《传感器与检测技术》教案.doc

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重庆工学院备课纸

教学重点、难点：传感器的定义、组成、分类；传感器的作用和地位；传感器技术的发展动向；检测技术的定义、作用

教学方法、手段：

教学基本内容：

传感器与检测技术概念

0.1传感器的组成与分类

1．传感器的定义

传感器是能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。

敏感元件是指传感器中直接感受被测量的部分。

转换元件是指传感器能将敏感元件输出转换为适于传输和测量的电信号部分。

常见的信号调节与转换电路有：放大器、电桥、振荡器、电荷放大器等。

例如：

我们要测量一个直线运动的汽车的加速度（规定的被测量）。可以设计一个简单的实验装置（如教材图示）

2．传感器的分类

按输入量分类:位移传感器、速度传感器、温度传感器、压力传感器等

按工作原理分类:应变式、电容式、电感式、压电式、热电式等

按物理现象分类:结构型传感器、特性型传感器

按能量关系分类:能量转换型传感器、能量控制传感器

按输出信号分类:模拟式传感器、数字式传感器

0.2传感器的作用与地位

传感器处于研究对象与测试系统的接口位置,即检测与控制系统之首。因此，传感器成为感知、获取与检测信息的窗口，一切科学研究与自动化生产过程要获取的信息，都要通过传感器获取并通过它转换为容易传输与处理的电信号。所以，80年代以来，世界各国都将传感器技术列为重点发展的高技术，倍受重视。

0.3传感器的发展动向

当前传感器技术的主要发展动向：

开展基础研究，发现新现象，开发传感器的新材料和新工艺，实现传感器的集成化与智能化。

发现新现象

开发新材料

采用微细加工技术

研究多功能集成传感器

备注：

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教学重点、难点：

教学方法、手段：

教学基本内容：

智能化传感器

新一代航天传感器研究

仿生传感器研究

0.4检测技术的定义

1．检测技术属于信息科学的范畴,与计算机技术、自动控制技术和通信技术构成完整的信息技术学科。

2．测量是指确定被测对象属性量值为目的的全部操作。测试是具有试验性质的测量,或者可以理解为测量和试验的综合。

0.5检测技术的作用

1．检测技术的作用

客观世界的一切物质都以不同形式不断地运动着。运动着的物质是以一定的能量或状态表现出来的，这就是信号。人们为了认识物质世界，就必须寻找表征物质运动的各种信号以及信号与物质运动的关系。这就是检测的任务。

2．检测技术所涉及到的领域

在工业生产这个领域内

在科学研究领域内

在现代人们的日常生活中

备注：

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教学重点、难点：静态特性：线性度、灵敏度、静态误差；动态特性：动态特性的数学描述、线性系统的传递函数

教学方法、手段：

教学基本内容：

传感器的特性

传感器的特性是指传感器所特有性质的总称。而传感器的输入—输出特性是其基本特性，一般把传感器作为二端网络研究时，输入—输出特性是二端网络的外部特性，即输入量和输出量的对应关系。

1.1传感器的静态特性

1．线性度

（1）传感器的输入—输出关系或多或少地都存在非线性问题。在不考虑迟滞、蠕变等因素的情况下，其静态特性可用下列多项式代数方程来表示：

静态特性曲线需要进行线性化处理。

（2）常用拟和方法（各种直线拟合方法图示如教材所示）

理论拟合

过零旋转拟合

端点拟合

迟滞

（1）传感器在正（输入量增大）反（输入量减小）行程中输出与输入曲线不重合时称为迟滞。迟滞大小一般由实验方法测得。迟滞误差一般以满量程输出的百分数表示。

（2）迟滞特性曲线（如教材）

3．重复性

（1）传感器在输入按同一方向作全量程连续多次变动时所得特性曲线不一致的程度。

（2）重复特性曲线（如教材）

4．灵敏度与灵敏度误差

（1）静态灵敏度：

传感器输出的变化量与引起该变化量的输入变化量之比。

（2）灵敏度误差：

备注：

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教学重点、难点：

教学方法、手段：

教学基本内容：

分辨率与阈值

（1）分辨率：

传感器能检测到的最小的输入增量。分辨率可用绝对值表示，也可用与满量程的百分比表示。

（2）阈值

在传感器输入零点附近的分辨率。

6．稳定性

（1）稳定性：

传感器在长时间工作情况是输出量发生的变化。有时称为长时间工作稳定性或零点漂移。

（2）稳定性误差：

前后两次输出之差。可用相对误差表示，也可用绝对误差来表示。

温度稳定性

（1）温度稳定性：

又称为温度漂移。它是指传感器在外界温度变化情况下输出量发生的变化。

（2）温度稳定性误差：

测试时先将传感器置于一定温度（例如20℃）下，将其输出调至零点或某一特定点，使温度上升或下降一定的度数（例如5℃或10℃），再读出输出值，前后两次输出之差即为温度稳定性误差。温度稳定性误差用每若干