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2016年传感器与检测技术课程知识要点（14级智能专业）2020/1/18西建大自动化教研室孙继武CHP1理论基础1.1测量概论•1、测量结果的三要素。•2、测量方法的分类?(教材介绍了六种，掌握其中重点两种即可）•3、测量误差的表示方法(5种，重点1）（3）引用误差（4）基本误差（5）附加误差掌握其内涵和计算。2020/1/18西建大自动化教研室孙继武•1.1测量概论•4、根据测量误差的性质，测量误差可以分为哪几类?（3类）。CHP1理论基础2020/1/18西建大自动化教研室孙继武•1.2测量数据的估计和处理随机误差的统计处理部分是重点内容1、随机误差的性质，掌握其4个特点；2、掌握随机误差的数字特征及其计算；（1）测量数据的算术平均值；（2）测量数据的标准差/均方根误差；（3）标准差的估计值的计算（贝塞尔公式）；（4）平均值的标准差的计算（经验公式）；CHP1理论基础2020/1/18西建大自动化教研室孙继武•3、粗大误差的处理（3个准则）（1）3σ（2）肖维勒（3）格拉布斯掌握三种方法的内容、适用及异同CHP1理论基础2020/1/18西建大自动化教研室孙继武4、直接测量结果数据处理“基本”步骤（必须掌握）①获得一系列等精度测量的结果Xi(i=1，2，…，n）测量时应尽可能消除系统误差，未说明则默认已消除②计算测量结果Xi的算术平均值；③对应于每个测量读数，计算出其残差Vi④求出残差的平方值：Vi2CHP1理论基础2020/1/18西建大自动化教研室孙继武⑤求出均方根误差的估计值σ（贝塞尔公式）⑥逐一检查各测量结果是否存在粗大误差：Vi＞Kσ（依要求执行；若无，则依最简单的判据进行）若成立，舍去包含有粗大误差的测量数据Xi，然后从头开始重新计算②—⑤；CHP1理论基础2020/1/18西建大自动化教研室孙继武⑦确认不再存粗大误差值，即始终：Vi≤3σ（此时，方能进行下一步的计算）之后，⑧计算算术平均值的标准差σ平均；⑨写出测量结果x=X士3σ平均，并注明此时的置信概率（99.73％）。（别忘了量纲！！！）CHP1理论基础2020/1/18西建大自动化教研室孙继武•5、不等精度直接测量数据的处理理解并掌握“权”的概念和确定“权”的计算方法。CHP1理论基础2020/1/18西建大自动化教研室孙继武•6、非直接测量结果的数据处理（1）间接测量时测量数据的处理理解和掌握两个概念：“误差的合成”与“误差的分配”。（2）组合测量时，最小二乘法的应用其在工程应用极多，非常重要。掌握其应用原理。CHP1理论基础2020/1/18西建大自动化教研室孙继武•6、非直接测量结果的数据处理（3）回归分析的概念和应用CHP1理论基础2020/1/18西建大自动化教研室孙继武CHP2传感器概述1.传感器的定义（GB7665.87）、基本结构组成框图及各部分的作用。2.何为传感器的静态特性?3.传感器的静态特性用哪些参数(5个）描述？前4个参数的数学描述和计算方法。4.何为传感器的动态特性?2020/1/18西建大自动化教研室孙继武5.一、二阶传感器在时域的主要动态特性参数是什么？6.线性时不变（定常）系统具有哪些对测试来说重要的性质?（1）叠加性（2）比例性（3）频率保持性（或频率不变性）7、改善传感器性能的主要技术措施有哪些？CHP2传感器概述2020/1/18西建大自动化教研室孙继武CHP3应变式传感器•1、掌握金属应变式传感器的基本组成结构框图和工作原理；三个效应：应变、压阻和横向效应•2、应变片工作过程中物理量的转换弹性元件被测量应变片应变式传感器物理量的转换R⊿x→⊿σ力、力矩2020/1/18西建大自动化教研室孙继武CHP3应变式传感器•3、掌握电阻应变片的工作特性：弹性元件的定义和基本特性；应变片灵敏系数；应变片温度误差产生的原因和补偿方法；应变片应用时非线性误差的补偿方法；•2020/1/18西建大自动化教研室孙继武CHP3应变式传感器•4、通过对电阻应变片测量桥路的分析，掌握平衡电桥的结构形式和特点；根据电桥的组成特点，掌握应变片搭建平衡电桥桥路的原则和方法。5、掌握本章的应用。2020/1/18西建大建筑电气与智能化教研室孙继武CHP3应变式传感器•直流电桥（直流不平衡电桥）特点小结电桥接法与电桥灵敏度的关系：S半桥单臂：S半桥双臂：S全桥=1：2：4•构建平衡电桥时，应变片联接的规律应变片电阻阻值变化符号相反的联入相邻臂中；应变片电阻阻值变化符号相同的联入相对臂中；•桥臂电阻数与输出之关系•增加桥臂电阻数不会增加输出，但可以起平均及消除干扰的作用。2020/1/18西建大自动化教研室孙继武CHP4电感式传感器1、掌握电感式传感器的基本工作原理（法拉第电磁感应；电涡流效应）本章的三种传感器（1）变磁阻式（2）差动变压器式（3）电涡流式2020/1/18西建大自动化教研室孙继武CHP4电感式传感器1、自感型L——变磁阻式传感器2、互感型M——差动变压器式传感器涡流式传感器自感型—高频反射式互感型—低频透射式2020/1/18西建大自动化教研室孙继武2、会选择不同种类电感传感器的测量电路（1）变磁阻式（2）差动变压器式（3）电涡流式3、必须掌握差动整流和相敏检波电路的作用，工作原理和相关电路的分析方法4、掌握零点残余电压产生的原因；CHP4电感式传感器2020/1/18西建大自动化教研室孙继武5、根据掌握的原理，解释现象（讲义上有）6、掌握电感式接近开关的工作原理（讲义上有）7、掌握本章的作业。CHP4电感式传感器2020/1/18西建大自动化教研室孙继武CHP4电感式传感器2020/1/18西建大自动化教研室孙继武讲授22线圈2接入图示电路，在铁芯向下运动时，电流表指针会如何变化，WHY？线圈1线圈22020/1/18西建大自动化教研室孙继武CHP4电感式传感器23德国士兵们在干什么，利用的是什么原理来探测金属地雷？2020/1/18西建大自动化教研室孙继武CHP4电感式传感器24在线圈向下运动时，电流表指针为何会变大，WHY？2020/1/18西建大自动化教研室孙继武CHP5电容式传感器1、掌握电容式传感器的工作原理根据结构参数的变化—变极距、变面积、变介质；2、掌握电容式传感器的结构和不同的输出特点——变极距、变面积、变介质3、掌握电容传感器输入输出特性的推导方法，掌握增加其灵敏度，补偿其线性度指标的方法和补偿后的效果。2020/1/18西建大自动化教研室孙继武CHP5电容式传感器4、掌握圆柱形电容器的电容计算公式5、掌握电容式传感器的应用如：电容接近开关；粮仓储量；转速测量；2020/1/18西建大自动化教研室孙继武CHP6压电式传感器1、掌握压电式传感器的工作原理压电效应：正压电效应和逆压电效应2、通过对压电晶体的基本分析掌握：横向压电效应、纵向压电效应压电系数下标i、j的含义3、掌握压电传感器不能用于静态测量的原因。2020/1/18西建大自动化教研室孙继武CHP6压电式传感器4、掌握压电式传感器的测量电路（1）压电元件的等效电路；（2）对应于不同压电元件的等效电路，首选的后续调理电路的特点和作用；电压放大器和电荷放大器：阻抗变换器5、掌握本章作业。2020/1/18西建大自动化教研室孙继武CHP7磁电式传感器1、掌握磁电式传感器的工作原理和基本分类（所处的磁场环境）；电磁感应；恒磁通、变磁通；2、掌握霍尔式传感器的工作原理；掌握霍尔效应的定义和图示分析3、掌握霍尔式传感器的应用和特点；2020/1/18西建大自动化教研室孙继武CHP8光电式传感器1、掌握光电传感器的工作原理•光电器件是将光信号的变化转换为电信号的一种传感器件，它是构成光电式传感器的最主要部件。光电器件工作的物理基础是光电效应。•掌握光电效应以及内、外光电效应的定义；•掌握爱因斯坦光电效应方程的分析；•掌握光电导/光生伏特效应。2020/1/18西建大自动化教研室孙继武CHP8光电式传感器2、掌握本章介绍到光电器件工作基础：即光电管、光敏电阻/二极管/三极管、CCD、PSD、光电耦合器件是基于何种光电效应作用的3、掌握光电耦合器件的分类、结构组成及其异、同；4、掌握CCD元件的结构组成和工作原理；2020/1/18西建大自动化教研室孙继武5、掌握PSD器件的结构组成和工作原理；6、光纤传感器；掌握光纤传感器的工作原理和分类；7、光电接近开关可能的工作原理是什么？8、掌握应用CHP8光电式传感器2020/1/18西建大自动化教研室孙继武1、掌握热电偶传感器的工作原理？2、掌握PN结型测温传感器的工作原理；3、掌握热电阻传感器的工作原理？补充章节热电式传感器2020/1/18西建大自动化教研室孙继武应综合消化各章关联知识•1、例如：不同的测速和计数传感器的异同：•2、熟悉和掌握各类、各型传感器的应用，看图判明其工作的原理，或根据不同的应用场合选择合适的传感器件。•3、掌握对相关或相近的知识的比较（如4、7章的传感器工作原理的异同）•4、算了不加了！2020/1/18西建大自动化教研室孙继武考试以考察基础知识为主本级考试的题型及分数的分配如下（75分的基础知识，25分的综合知识运用）1、填空30分2、选择（5个单项选择，5个多项选择）：10个，20分3、简答：9道小题，28分4、辨析：2题，10分，有辨无析，恕不得分5、计算：1道，12分；2020/1/18西建大自动化教研室孙继武最终成绩≥90，则获得类似图示的“透明玻璃水杯”（每个都有杯套）共12个2020/1/18西建大建筑电气与智能化教研室孙继武考试请记住一定要带计算器！GOODLUCK！