第一篇：傳感器與檢測(cè)技術(shù)部分重點(diǎn)
1.傳感器是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的非電量信息，如溫度、壓力、流量、位移等，并將檢測(cè)到的信息，按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，用以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄或控制等要求。
2.傳感器一般由敏感元件，轉(zhuǎn)換元件和轉(zhuǎn)換電路組成。
3.傳感器的定義：（1）傳感器是一種能夠檢測(cè)被測(cè)量的器件或裝置；（2）被測(cè)量可以是物理量、化學(xué)量或生物量等；（3）輸出信號(hào)要便于傳輸、轉(zhuǎn)換、處理、顯示等，一般是電參量；（4）輸出信號(hào)要正確地反映被測(cè)量的數(shù)值、變化規(guī)律等，即兩者之間要有確定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，且應(yīng)具有一定的精確度。
4.傳感器特性主要是指輸出與輸入之間的關(guān)系。當(dāng)輸入量為常量，或變化極慢時(shí)，這一關(guān)系稱為靜態(tài)特性。當(dāng)輸入量隨時(shí)間較快地變化時(shí)，這一關(guān)系稱為動(dòng)態(tài)特性。
5.實(shí)際曲線與其兩個(gè)端點(diǎn)連線（擬合曲線）之間的偏差稱為傳感器的非線性誤差。取其最大偏差與理論滿量程之比作為評(píng)價(jià)線性度（或非線性誤差）的指標(biāo)。
6.傳感器在正(輸入量增大)反（輸入量減?。┬谐讨休敵鲚斎肭€不重合稱為遲滯。產(chǎn)生原因：傳感器機(jī)械部分存在摩擦、間隙、松動(dòng)、積塵等
7.重復(fù)性是指?jìng)鞲衅鞯妮斎肓堪赐环较蜃兓?，作全量程連續(xù)多次測(cè)量時(shí)所得到的曲線不一致的程度。
8.傳感器輸出的變化量Δy與引起該變化量的輸入量變化Δx之比即為其靜態(tài)靈敏度。
9.漂移指在一定時(shí)間間隔內(nèi)，傳感器輸出量存在著與被測(cè)輸入量無(wú)關(guān)的、不需要的變化。10.傳感器的標(biāo)定工作分為靜態(tài)標(biāo)定和動(dòng)態(tài)標(biāo)定兩種。傳感器的靜態(tài)標(biāo)定主要是檢驗(yàn)、測(cè)試傳感器或整個(gè)系統(tǒng)的靜態(tài)特性指標(biāo)。
11.預(yù)處理電路把傳感器輸出的非電壓量轉(zhuǎn)換成具有一定幅值的電壓量； 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)把模擬電壓量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量；計(jì)算機(jī)接口電路把A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)送入計(jì)算機(jī)，并把計(jì)算機(jī)發(fā)出的控制信號(hào)送至輸入接口的各功能部件。
12.調(diào)制是利用信號(hào)來(lái)控制高頻振蕩的過(guò)程，進(jìn)行放大和傳輸，已期得到最好的放大和傳輸效果，通常有調(diào)幅、調(diào)相和調(diào)頻調(diào)制三種方法。解調(diào)是從已被放大和傳輸?shù)?，且有原?lái)信號(hào)的高頻信號(hào)中，把原來(lái)信號(hào)取出的過(guò)程。
13.電阻應(yīng)變式傳感器是一種利用電阻應(yīng)變效應(yīng)，將力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的傳感器
14.金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體在外力（如壓力等）作用時(shí)，會(huì)產(chǎn)生機(jī)械變形，其電阻值也相應(yīng)地發(fā)生變化，這一物理現(xiàn)象稱為電阻應(yīng)變效應(yīng)。
15.根據(jù)敏感柵材料的不同，應(yīng)變片主要分為金屬電阻應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片兩大類。
16.?R3R1U0?UAB?UAD????R?RR3?R42?116.電橋的連接方式（1）單臂電橋
?R1R4?R2R3?E?E??R1?R2??R3?R4??U0? R??RE2R?2R??R?
(2)差動(dòng)半橋
E?REU0??K?2R2(3)差動(dòng)全橋
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17.電阻應(yīng)變式傳感器是一種利用電阻應(yīng)變效應(yīng)，將力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的傳感器
18.電阻應(yīng)變效應(yīng)：金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體在外力（如壓力等）作用時(shí)，會(huì)產(chǎn)生機(jī)械變形，其電阻值也相應(yīng)地發(fā)生變化，這一物理現(xiàn)象稱為電阻應(yīng)變效應(yīng) 19.電阻應(yīng)變片的應(yīng)用
（1）力的測(cè)量(應(yīng)變式力傳感器)
（2）位移傳感器： 應(yīng)變式位移傳感器是把被測(cè)位移量轉(zhuǎn)換成彈性元件的變形和應(yīng)變，然后通過(guò)應(yīng)變計(jì)和應(yīng)變電橋，輸出一個(gè)正比于被測(cè)位移的電量
（3）加速度測(cè)量(應(yīng)變式加速度傳感器)質(zhì)量塊固定在懸臂梁的一端，梁的上下表面粘貼有應(yīng)變片。測(cè)量時(shí)將傳感器的殼體與被測(cè)對(duì)象剛性連接，在一定的頻率范圍內(nèi)，質(zhì)量塊產(chǎn)生的加速度與被測(cè)加速度相等，因而作用于懸臂梁上的慣性力亦與被測(cè)加速度成正比。
（4）測(cè)量扭矩(應(yīng)變式扭矩傳感器)應(yīng)變式扭矩傳感器利用應(yīng)變片將扭矩產(chǎn)生的剪應(yīng)變轉(zhuǎn)換為電阻值的變化。彈性元件為整體式薄壁筒，應(yīng)變片在薄壁筒的同一圓周線上成45°和135°方向粘貼。
20.壓電式傳感器
壓電式傳感器是一種典型的自發(fā)電式傳感器，它是以某些晶體受力后在其表面產(chǎn)生電荷的壓電效應(yīng)為轉(zhuǎn)換原理的傳感器?？梢詼y(cè)量最終能變換為力的各種非電物理量，例如動(dòng)態(tài)力、動(dòng)態(tài)壓力、振動(dòng)加速度等，但不能用于靜態(tài)參數(shù)的測(cè)量。壓電式傳感器具有體積小、重量輕、頻帶寬、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)。
21.壓電效應(yīng)：某些晶體，在一定方向受到外力作用時(shí)，內(nèi)部將產(chǎn)生極化現(xiàn)象，相應(yīng)地在晶體的兩個(gè)表面產(chǎn)生符號(hào)相反的電荷；當(dāng)外力作用除去時(shí)，又恢復(fù)到不帶電狀態(tài)。當(dāng)作用力方向改變時(shí)，電荷的極性也隨著改變，這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。
22.壓電式傳感器的測(cè)量轉(zhuǎn)換電路（1）等效電路
壓電傳感器在受外力作用時(shí)，在兩個(gè)電極表面將要聚集電荷，且電荷量相等，極性相反。這時(shí)它相當(dāng)于一個(gè)以壓電材料為電介質(zhì)的電容器，其電容量為 Ca = εrε0A /δ
A——壓電元件電極面面積；
δ——壓電元件厚度；
εr——壓電材料的相對(duì)介電常數(shù)； ε0——真空的介電常數(shù)。
（2）測(cè)量電路
壓電傳感器的前置放大器有兩個(gè)作用：
一是把傳感器的高阻抗輸出變換為低阻抗輸出； 二是把傳感器的微弱信號(hào)進(jìn)行放大。
電荷放大器是一種輸出電壓與輸入電荷量成正比的前置放大器。壓電元件可以等效為一個(gè)電容C和一個(gè)電荷源并聯(lián)的形式。
UO?輸出電壓：
QA?UmACa?Cc?Ci?Cf(A?1)
23.壓電式傳感器的應(yīng)用（1）壓電式力傳感器 壓電式力傳感器是以壓電元件為轉(zhuǎn)換元件，輸出電荷與作用力成正比的力-電轉(zhuǎn)換裝置。常用的形式為荷重墊圈式，它由基座、蓋板、石英晶片、電極以及引出插座等組成。（2）壓電式加速度傳感器 壓電式加速度傳感器是一種常用的加速度計(jì)。它的主要優(yōu)點(diǎn)是：靈敏度高、體積小、重量輕、測(cè)量頻率上限高、動(dòng)態(tài)范圍大。但它易受外界干擾，在測(cè)量前需進(jìn)行各種校驗(yàn)。
（3）壓電式金屬加工切削力測(cè)量 利用壓電陶瓷傳感器測(cè)量刀具切削力 21.電渦流式傳感器定位測(cè)量
根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)原理，金屬導(dǎo)體處于變化著的磁場(chǎng)中或者在磁場(chǎng)中做切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，這種電流像水中的漩渦那樣在導(dǎo)體內(nèi)轉(zhuǎn)圈，所以稱之為電渦流。電渦流式傳感器利用電渦流效應(yīng)進(jìn)行工作。22.電渦流式傳感器的測(cè)量電路
（1）電橋電路：將傳感器線圈的阻抗Z變化轉(zhuǎn)化為電壓或電流的變化。
（2）調(diào)幅式（AM）電路： 由于渦流效應(yīng)使傳感器的品質(zhì)因數(shù)Q值下降，傳感器線圈的電感也隨之發(fā)生變化，從而使諧振回路工作在失諧狀態(tài)，這種失諧狀態(tài)隨被測(cè)導(dǎo)體與傳感器線圈距離越來(lái)越近而變得越來(lái)越大，回路輸出的電壓也越來(lái)越小。諧振回路輸出的信號(hào)經(jīng)檢波，濾波放大后送給后繼電路，可直接顯示出被測(cè)物體的位移量。
源極跟蹤器交流 放大器檢波濾波器VoutX 振蕩器f∞
（3）調(diào)頻式（FM）電路：傳感器線圈接入LC振蕩回路，當(dāng)傳感器與被測(cè)導(dǎo)體距離X改變時(shí)，由于電渦流的影響，L改變，導(dǎo)致振蕩器頻率改變。該頻率可由數(shù)字頻率計(jì)直接測(cè)量或通過(guò)頻率電壓變換后，再由電壓表測(cè)得。
24.霍爾效應(yīng)
金屬或半導(dǎo)體薄片置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于薄片，當(dāng)有電流I流過(guò)薄片時(shí)，在垂直于電流和磁場(chǎng)的方向上將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)EH，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。
25.光電式傳感器
光電式傳感器是將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的一種傳感器。利用這種傳感器測(cè)量非電量時(shí)，只需將非電量的變化轉(zhuǎn)換成電量的變化進(jìn)行測(cè)量。光電式傳感器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、精度高、響應(yīng)速度快、非接觸等優(yōu)點(diǎn)，故廣泛應(yīng)用于各種檢測(cè)技術(shù)中。26.光電效應(yīng)的分類：
（1）外光電效應(yīng)：在光線作用下能使電子逸出物體表面的現(xiàn)象稱為外光電效應(yīng)，也稱光電發(fā)射效應(yīng)。基于外光電效應(yīng)的光電元件有光電管（將光信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)）、光電倍增管（將微弱光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)）等
（2）內(nèi)光電效應(yīng)：在光線作用下能使物體的電阻率改變的現(xiàn)象稱為內(nèi)光電效應(yīng)，基于內(nèi)光電效應(yīng)的光電元件有光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管、光敏晶閘管等
（3）光生伏特效應(yīng)：在光線作用下，物體產(chǎn)生一定方向電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象稱為光生伏特效應(yīng)，基于光生伏特效應(yīng)的光電元件有光電池等。27光電斷續(xù)器
光電斷續(xù)器是將光電發(fā)射器、光電接收器放置于一個(gè)體積很小的塑料殼體中，兩者能可靠地對(duì)準(zhǔn)，其外形如圖4所示。齒盤每轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒，光電斷續(xù)器就輸出一個(gè)脈沖。通過(guò)脈沖頻率的測(cè)量或脈沖計(jì)數(shù)，即可獲得齒盤轉(zhuǎn)速和角位移。
（a）遮斷型，在機(jī)床轉(zhuǎn)軸上固定一個(gè)帶孔的轉(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)盤的一邊由發(fā)光管產(chǎn)生恒定光，透過(guò)轉(zhuǎn)盤小孔照射在光敏二極管或光敏三極管上，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出，經(jīng)放大整形電路輸出電脈沖信號(hào)，脈沖頻率的大小即反應(yīng)了轉(zhuǎn)速大小。（可以用來(lái)計(jì)數(shù)，測(cè)速度）
（b）反射型，在待測(cè)轉(zhuǎn)速軸上固定一個(gè)涂有黑白相間條紋的圓盤，他們具有不同的反射率，當(dāng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，反光與不反光交替出現(xiàn)，光敏晶體管通過(guò)轉(zhuǎn)盤反射接受光信號(hào)，并轉(zhuǎn)化成電脈沖信號(hào)。28.簡(jiǎn)答題
a.什么是渦流效應(yīng)？簡(jiǎn)述電渦流式傳感器的工作原理（1）.渦流效應(yīng)指的是法拉第電磁感應(yīng)定律，當(dāng)塊狀導(dǎo)體置于交變磁場(chǎng)或在固定磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流，此電流在導(dǎo)體內(nèi)閉合。
（2）電渦流式傳感器是利用前置器中高頻振蕩電流通過(guò)延伸電纜流入探頭線圈，在探頭頭部的線圈中產(chǎn)生交變的磁場(chǎng)。當(dāng)被測(cè)金屬體靠近這一磁場(chǎng)，則在此金屬表面產(chǎn)生感應(yīng)電流，與此同時(shí)該電渦流場(chǎng)也產(chǎn)生一個(gè)方向與頭部線圈方向相反的交變磁場(chǎng)，由于其反作用，使頭部線圈高頻電流的幅度和相位得到改變（線圈的有效阻抗），通過(guò)前置器電子線路的處理，將線圈阻抗Z的變化，即頭部體線圈與金屬導(dǎo)體的距離D的變化轉(zhuǎn)化成電壓或電流的變化。b.電渦流傳感器可以進(jìn)行哪些非電量參數(shù)測(cè)量？
電渦流傳感器可以對(duì)振動(dòng),位移,厚度,轉(zhuǎn)數(shù),溫度,硬度，材料損傷等進(jìn)行非接觸式連續(xù)測(cè)量，應(yīng)用極其廣泛。
29.電感式傳感器：電感式傳感器是利用電磁感應(yīng)原理，將被測(cè)非電量的變化轉(zhuǎn)換成線圈的電感（或互感）變化的一種機(jī)電轉(zhuǎn)換裝置。利用電感式傳感器可以把連續(xù)變化的線位移或角位移轉(zhuǎn)換成線圈的自感或互感的連續(xù)變化，經(jīng)過(guò)一定的轉(zhuǎn)換電路再變成電壓或電流信號(hào)以供顯示。
30.電感式傳感器的種類：按轉(zhuǎn)換原理的不同，可分為自感式和互感式（差動(dòng)變壓器式）兩大類。
31.自感式傳感器由線圈、鐵芯和銜鐵三部分組成。自感式電感傳感器常見的形式有變隙式、變截面式和螺線管式等三種
32.光電編碼器 編碼器是將機(jī)械傳動(dòng)的模擬量轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)角度的數(shù)字信號(hào)，進(jìn)行角位移檢測(cè)的傳感器。編碼器的種類很多，根據(jù)檢測(cè)原理，它可分為電磁式、電刷式、電磁感應(yīng)式及光電式等。光電編碼器也是一種光電傳感器，它的最大特點(diǎn)是非接觸式，使用壽命長(zhǎng)，可靠性高，廣泛使用于測(cè)量轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速、角位移、絲桿的線位移等方面
33.光電編碼器，是一種通過(guò)光電轉(zhuǎn)換將輸出軸上的機(jī)械幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的傳感器。在圓盤上有規(guī)則地刻有透光和不透光的線條，在圓盤兩側(cè)，安放發(fā)光元件和光敏元件。光電編碼器的工作原理是當(dāng)圓盤旋轉(zhuǎn)時(shí)，光敏元件接收的光通量隨透光線條同步變化，光敏元件輸出波形經(jīng)過(guò)整形后變?yōu)槊}沖，碼盤上有之相標(biāo)志，每轉(zhuǎn)一圈輸出一個(gè)脈沖 34.光電編碼器根據(jù)其刻度方法及信號(hào)輸出形式分為增量式編碼器和絕對(duì)式編碼器。
35.電容式傳感器：電容式傳感器是把被測(cè)非電量轉(zhuǎn)換為電容量變化的一種傳感器。它具有高阻抗，小功率；動(dòng)態(tài)范圍大，響應(yīng)速度快；幾乎沒(méi)有零漂；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、適應(yīng)性強(qiáng)，可在惡劣的環(huán)境下使用等優(yōu)點(diǎn)，但它具有分布電容影響嚴(yán)重的缺點(diǎn)。
36.電容式傳感器通常可以分為以下三類：變面積型——改變極板面積；變極距型——改變極板距離；變介質(zhì)型——改變介質(zhì)的介電常數(shù)。
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第二篇：傳感器與檢測(cè)技術(shù)論文
光電傳感器--太陽(yáng)能電池板
太陽(yáng)能電池板是利用光生伏特效應(yīng)原理制造的。在光線作用下能夠使物體產(chǎn)生一定方向的電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象叫做光生伏特效應(yīng)?；谠撔?yīng)的光電器件有光電池和光敏二極管、三極管。太陽(yáng)能電池是通過(guò)光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)直接把光能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。以光電效應(yīng)工作的薄膜式太陽(yáng)能電池為主流，而以光化學(xué)效應(yīng)工作的濕式太陽(yáng)能電池則還處于萌芽階段。
太陽(yáng)能電池板 Solar panel
分類：晶體硅電池板：多晶硅太陽(yáng)能電池、單晶硅太陽(yáng)能電池。
非晶硅電池板：薄膜太陽(yáng)能電池、有機(jī)太陽(yáng)能電池。
化學(xué)染料電池板：染料敏化太陽(yáng)能電池。太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)
太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)由太陽(yáng)能電池組、太陽(yáng)能控制器、蓄電池（組）組成。如輸出電源為交流220V或 110V，還需要配置逆變器。各部分的作用為：
（一）太陽(yáng)能電池板：太陽(yáng)能電池板是太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分，也是太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)中價(jià)值最高的部分。其作用是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，或送往蓄電池中存儲(chǔ)起來(lái)，或推動(dòng)負(fù)載工作。太陽(yáng)能電池板的質(zhì)量和成本將直接決定整個(gè)系統(tǒng)的質(zhì)量和成本。
（二）太陽(yáng)能控制器：太陽(yáng)能控制器的作用是控制整個(gè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)，并對(duì)蓄電池起到過(guò)充電保護(hù)、過(guò)放電保護(hù)的作用。在溫差較大的地方，合格的控制器還應(yīng)具備溫度補(bǔ)償?shù)墓δ?。其他附加功能如光控開關(guān)、時(shí)控開關(guān)都應(yīng)當(dāng)是控制器的可選項(xiàng)。
（三）蓄電池：一般為鉛酸電池，一般有12V和24V這兩種，小微型系統(tǒng)中，也可用鎳氫電池、鎳鎘電池或鋰電池。其作用是在有光照時(shí)將太陽(yáng)能電池板所發(fā)出的電能儲(chǔ)存起來(lái)，到需要的時(shí)候再釋放出來(lái)。
（四）逆變器：在很多場(chǎng)合，都需要提供AC220V、AC110V的交流電源。由于太陽(yáng)能的直接輸出一般都是DC12V、DC24V、DC48V。為能向AC220V的電器提供電能，需要將太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)所發(fā)出的直流電能轉(zhuǎn)換成交流電能，因此需要使用DC-AC逆變器。在某些場(chǎng)合，需要使用多種電壓的負(fù)載時(shí)，也要用到DC-DC逆變器，如將24VDC的電能轉(zhuǎn)換成5VDC的電能（注意，不是簡(jiǎn)單的降壓）。
晶體硅太陽(yáng)能電池的制作過(guò)程：
晶體硅太陽(yáng)能電池
“硅”是我們這個(gè)星球上儲(chǔ)藏最豐量的材料之一。自從19世紀(jì)科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了晶體硅的半導(dǎo)體特性后，它幾乎改變了一切，甚至人類的思維。20世紀(jì)末，我們的生活中處處可見“硅”的身影和作用，晶體硅太陽(yáng)能電池是近15年來(lái)形成產(chǎn)業(yè)化最快的。生產(chǎn)過(guò)程大致可分為五個(gè)步驟：a、提純過(guò)程 b、拉棒過(guò)程 c、切片過(guò)程 d、制電池過(guò)程 e、封裝過(guò)程。
太陽(yáng)能電池的應(yīng)用：
太陽(yáng)能電池,1971年首次應(yīng)用于我國(guó)發(fā)射的衛(wèi)星上。1973年開始將太陽(yáng)能電池用于地面。由于受到價(jià)格和產(chǎn)量的限制,市場(chǎng)發(fā)展很緩慢,除了作為衛(wèi)星電源,在地面上太陽(yáng)能電池僅用于小功率電源系統(tǒng),如航標(biāo)燈、鐵路信號(hào)系統(tǒng)等。
2002年,國(guó)家有關(guān)部委啟動(dòng)了“西部省區(qū)無(wú)電鄉(xiāng)通電計(jì)劃”,通過(guò)光伏和小型風(fēng)力發(fā)電解決西部七省區(qū)無(wú)電鄉(xiāng)的用電問(wèn)題。這一項(xiàng)目的啟動(dòng)大大刺激了太陽(yáng)能發(fā)電產(chǎn)業(yè),國(guó)內(nèi)建起了幾條太陽(yáng)能電池的封裝線,使太陽(yáng)能電池的年生產(chǎn)量迅速增加。
目前太陽(yáng)能電池已經(jīng)開始廣泛用于通信、交通、民用產(chǎn)品等各個(gè)領(lǐng)域,光伏發(fā)電不但列入到國(guó)家的攻關(guān)計(jì)劃,而且列入國(guó)家電力建設(shè)計(jì)劃,同時(shí)也在一些重大工程項(xiàng)目中得到應(yīng)用。2003年底，我國(guó)太陽(yáng)能電池的累計(jì)裝機(jī)達(dá)到5萬(wàn)千。目前，光伏發(fā)電已遍及我國(guó)西部各省區(qū)、以及中部和東部的部分省、市、自治區(qū)，投入總規(guī)模已經(jīng)超過(guò)30億元人民幣。太陽(yáng)能電池高效和低價(jià)統(tǒng)一始終是國(guó)際開發(fā)的目標(biāo)。
太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要考慮如下因素：
問(wèn)題
1、太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)在哪里使用？該地日光輻射情況如何？
問(wèn)題
2、系統(tǒng)的負(fù)載功率多大？
問(wèn)題
3、系統(tǒng)的輸出電壓是多少，直流還是交流？
問(wèn)題
4、系統(tǒng)每天需要工作多少小時(shí)？
問(wèn)題
5、如遇到?jīng)]有日光照射的陰雨天氣，系統(tǒng)需連續(xù)供電多少天？
問(wèn)題
6、負(fù)載的情況，純電阻性、電容性還是電感性，啟動(dòng)電流多大？
問(wèn)題
7、系統(tǒng)需求的數(shù)量？
太陽(yáng)能電池的原理
太陽(yáng)光照在半導(dǎo)體p-n結(jié)上，形成新的空穴-電子對(duì)，在p-n結(jié)電場(chǎng)的作用下，空穴由n區(qū)流向p區(qū)，電子由p區(qū)流向n區(qū)，接通電路后就形成電流。這就是光電效應(yīng)太陽(yáng)能電池的工作原理。
一、太陽(yáng)能發(fā)電方式太陽(yáng)能發(fā)電有兩種方式，一種是光—熱—電轉(zhuǎn)換方式，另一種是光—電直接轉(zhuǎn)換方式。
（1）光—熱—電轉(zhuǎn)換方式通過(guò)利用太陽(yáng)輻射產(chǎn)生的熱能發(fā)電，一般是由太陽(yáng)能集熱器將所吸收的熱能轉(zhuǎn)換成工質(zhì)的蒸氣，再驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電。前一個(gè)過(guò)程是光—熱轉(zhuǎn)換過(guò)程；后一個(gè)過(guò)程是熱—電轉(zhuǎn)換過(guò)程，與普通的火力發(fā)電一樣.太陽(yáng)能熱發(fā)電的缺點(diǎn)是效率很低而成本很高，估計(jì)它的投資至少要比普通火電站貴5～10倍.一座1000MW的太陽(yáng)能熱電站需要投資20～25億美元，平均1kW的投資為2000～2500美元。因此，目前只能小規(guī)模地應(yīng)用于特殊的場(chǎng)合，而大規(guī)模利用在經(jīng)濟(jì)上很不合算，還不能與普通的火電站或核電站相競(jìng)爭(zhēng)。
（2）光—電直接轉(zhuǎn)換方式該方式是利用光電效應(yīng)，將太陽(yáng)輻射能直接轉(zhuǎn)換成電能，光—電轉(zhuǎn)換的基本裝置就是太陽(yáng)能電池。太陽(yáng)能電池是一種由于光生伏特效應(yīng)而將太陽(yáng)光能直接轉(zhuǎn)化為電能的器件，是一個(gè)半導(dǎo)體光電二極管，當(dāng)太陽(yáng)光照到光電二極管上時(shí)，光電二極管就會(huì)把太陽(yáng)的光能變成電能，產(chǎn)生電流。當(dāng)許多個(gè)電池串聯(lián)或 并聯(lián)起來(lái)就可以成為有比較大的輸出功率的太陽(yáng)能電池方陣了。太陽(yáng)能電池是一種大有前途的新型電源，具有永久性、清潔性和靈活性三大優(yōu)點(diǎn).太陽(yáng)能電池壽命長(zhǎng)，只要太陽(yáng)存在，太陽(yáng)能電池就可以一次投資而長(zhǎng)期使用；與火力發(fā)電、核能發(fā)電相比，太陽(yáng)能電池不會(huì)引起環(huán)境污染；太陽(yáng)能電池可以大中小并舉，大到百萬(wàn)千瓦的中型電站，小到只供一戶用的太陽(yáng)能電池組，這是其它電源無(wú)法比擬的
電池板原料：玻璃，EVA，電池片、鋁合金殼、包錫銅片、不銹鋼支架、蓄電池等。
太陽(yáng)能電池板新型涂層研發(fā)成功
美國(guó)倫斯勒理工學(xué)院研究人員2008年開發(fā)出一種新型涂層，將其覆蓋在太陽(yáng)能電池板上能使后者的陽(yáng)光吸收率提高到96.2%，而普通太陽(yáng)能電池板的陽(yáng)光吸收率僅為70%左右。
新涂層主要解決了兩個(gè)技術(shù)難題，一是幫助太陽(yáng)能電池板吸收幾乎全部的太陽(yáng)光譜，二是使太陽(yáng)能電池板吸收來(lái)自更大角度的太陽(yáng)光，從而提高了太陽(yáng)能電池板吸收太陽(yáng)光的效率。
普通太陽(yáng)能電池板通常只能吸收部分太陽(yáng)光譜，而且通常只在吸收直射的太陽(yáng)光時(shí)工作效率較高，因此很多太陽(yáng)能裝置都配備自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)，以保證太陽(yáng)能電池板始終與太陽(yáng)保持最有利于吸收能量的角度。
多元化合物太陽(yáng)電池
除了常用的單晶、多晶、非晶硅電池之外，多元化合物太陽(yáng)電池指不是用單一元素半導(dǎo)體材料制成的太陽(yáng)電池?，F(xiàn)在各國(guó)研究的品種繁多，大多數(shù)尚未工業(yè)化生產(chǎn)，主要有以下幾種：
a)硫化鎘太陽(yáng)能電池
b)砷化鎵太陽(yáng)能電池
c)銅銦硒太陽(yáng)能電池(新型多元帶隙梯度Cu(In, Ga)Se2薄膜太陽(yáng)能電池)全球太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀
據(jù)Dataquest的統(tǒng)計(jì)資料顯示,目前全世界共有136 個(gè)國(guó)家投入普及應(yīng)用太陽(yáng)能電池的熱潮中,其中有95 個(gè)國(guó)家正在大規(guī)模地進(jìn)行太陽(yáng)能電池的研制開發(fā),積極生產(chǎn)各種相關(guān)的節(jié)能新產(chǎn)品。1998年,全世界生產(chǎn)的太陽(yáng)能電池,其總的發(fā)電量達(dá)1000兆瓦,1999年達(dá) 2850兆瓦。2000年,全球有將近4600 家廠商向市場(chǎng)提供光電池和以光電池為電源的產(chǎn)品。
目前,許多國(guó)家正在制訂中長(zhǎng)期太陽(yáng)能開發(fā)計(jì)劃,準(zhǔn)備在21世紀(jì)大規(guī)模開發(fā)太陽(yáng)能，美國(guó)能源部推出的是國(guó)家光伏計(jì)劃, 日本推出的是陽(yáng)光計(jì)劃。NREL光伏計(jì)劃是美國(guó)國(guó)家光伏計(jì)劃的一項(xiàng)重要的內(nèi)容，該計(jì)劃在單晶硅和高級(jí)器件、薄膜光伏技術(shù)、PVMaT、光伏組件以及系統(tǒng)性能和工程、光伏應(yīng)用和市場(chǎng)開發(fā)等5個(gè)領(lǐng)域開展研究工作。
美國(guó)還推出了太陽(yáng)能路燈“計(jì)劃”,旨在讓美國(guó)一部分城市的路燈都改為由太陽(yáng)能供電,根據(jù)計(jì)劃,每盞路燈每年可節(jié)電 800 度。日本也正在實(shí)施太陽(yáng)能“7萬(wàn)套工程計(jì)劃”，日本準(zhǔn)備普及的太陽(yáng)能住宅發(fā)電系統(tǒng),主要是裝設(shè)在住宅屋頂上的太陽(yáng)能電池發(fā) 電設(shè)備,家庭用剩余的電量還可以賣給電力公司。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)家庭可安裝一部發(fā)電3000瓦的系統(tǒng)。歐洲則將研究開發(fā)太陽(yáng)能電池列入著名的“尤里卡”高科技計(jì)劃，推出了“10萬(wàn)套工程計(jì)劃”。這些以普及應(yīng)用光電池為主要內(nèi)容的“太陽(yáng)能工程”計(jì)劃是目前推動(dòng)太陽(yáng)能光電池產(chǎn)業(yè)大發(fā)展的重要?jiǎng)恿χ弧?/p>
日本、韓國(guó)以及歐洲地區(qū)總共8個(gè)國(guó)家最近決定攜手合作,在亞洲內(nèi)陸及非洲沙漠地區(qū)建設(shè)世界上規(guī)模最大的太陽(yáng)能發(fā)電站,他們的目標(biāo)是將占全球陸地面積約1/4的沙漠地區(qū)的長(zhǎng)時(shí)間日照資源有效地利用起來(lái),為30萬(wàn)用戶提供100萬(wàn)千瓦的電能。計(jì)劃將從2001年開始，花4年時(shí)間完成。
目前,美國(guó)和日本在世界光伏市場(chǎng)上占有最大的市場(chǎng)份額。美國(guó)擁有世界上最大的光伏發(fā)電廠,其功率為7MW,日本也建成了發(fā)電功率達(dá)1MW的光伏發(fā)電廠。全世界總共有23萬(wàn)座光伏發(fā)電設(shè)備,以色列、澳大利亞、新西蘭居于領(lǐng)先地位。
20世紀(jì)90年代以來(lái),全球太陽(yáng)能電池行業(yè)以每年15%的增幅持續(xù)不斷地發(fā)展。據(jù)Dataquest發(fā)布的最新統(tǒng)計(jì)和預(yù)測(cè)報(bào)告顯示,美國(guó)、日本和西歐工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家在研究開發(fā)太陽(yáng)能方面的總投資, 1998年達(dá)570億美元;1999年646億美元;2000年700億美元;2001年將達(dá)820億美元;2002年有望突破1000億美元。
我國(guó)太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀
我國(guó)對(duì)太陽(yáng)能電池的研究開發(fā)工作高度重視,早在七五期間,非晶硅半導(dǎo)體的研究工作已經(jīng)列入國(guó)家重大課題;八五和九五期間,我國(guó)把研究開發(fā)的重點(diǎn)放在大面積太陽(yáng)能電池等方面。2003年10月，國(guó)家發(fā)改委、科技部制定出未來(lái)5年太陽(yáng)能資源開發(fā)計(jì)劃，發(fā)改委“光明工程”將籌資100億元用于推進(jìn)太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用，計(jì)劃到2005年全國(guó)太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)總裝機(jī)容量達(dá)到300兆瓦。
2002年，國(guó)家有關(guān)部委啟動(dòng)了“西部省區(qū)無(wú)電鄉(xiāng)通電計(jì)劃”，通過(guò)太陽(yáng)能和小型風(fēng)力發(fā)電解決西部七省區(qū)無(wú)電鄉(xiāng)的用電問(wèn)題。這一項(xiàng)目的啟動(dòng)大大刺激了太陽(yáng)能發(fā)電產(chǎn)業(yè)，國(guó)內(nèi)建起了幾條太陽(yáng)能電池的封裝線，使太陽(yáng)能電池的年生產(chǎn)量迅速增加。我國(guó)目前已有10條太陽(yáng)能電池生產(chǎn)線,年生產(chǎn)能力約為4.5MW,其中8條生產(chǎn)線是從國(guó)外引進(jìn)的,在這8條生產(chǎn)線當(dāng)中,有6條單晶硅太陽(yáng)能電池生產(chǎn)線,2條非晶硅太陽(yáng)能電池生產(chǎn)線。據(jù)專家預(yù)測(cè),目前我國(guó)光伏市場(chǎng)需求量為每年5MW,2001～2010年,年需求量將達(dá)10MW,從2011年開始,我國(guó)光伏市場(chǎng)年需求量將大于20MW。
目前國(guó)內(nèi)太陽(yáng)能硅生產(chǎn)企業(yè)主要有洛陽(yáng)單晶硅廠、河北寧晉單晶硅基地和四川峨眉半導(dǎo)體材料廠等廠商，其中河北寧晉單晶硅基地是世界最大的太陽(yáng)能單晶硅生產(chǎn)基地，占世界太陽(yáng)能單晶硅市場(chǎng)份額的25％左右。
在太陽(yáng)能電池材料下游市場(chǎng)，目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)太陽(yáng)能電池的企業(yè)主要有無(wú)錫尚德、南京中電、保定英利、河北晶澳、林洋新能源、蘇州阿特斯、常州天合、云南天達(dá)光伏科技、寧波太陽(yáng)能電源、京瓷（天津）太陽(yáng)能等公司，總計(jì)年產(chǎn)能在800MW以上。
2009年，國(guó)務(wù)院根據(jù)工信提供的報(bào)告指出多晶硅產(chǎn)能過(guò)剩，實(shí)際業(yè)界人并不認(rèn)可，科技部已經(jīng)表態(tài)，多晶硅產(chǎn)能并不過(guò)剩。太陽(yáng)能電池發(fā)展市場(chǎng)
當(dāng)電力、煤炭、石油等不可再生能源頻頻告急，能源問(wèn)題日益成為制約國(guó)際社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸時(shí)，越來(lái)越多的國(guó)家開始實(shí)行“陽(yáng)光計(jì)劃”，開發(fā)太陽(yáng)能資源，尋求經(jīng) 濟(jì)發(fā)展的新動(dòng)力。歐洲一些高水平的核研究機(jī)構(gòu)也開始轉(zhuǎn)向可再生能源。在國(guó)際光伏市場(chǎng)巨大潛力的推動(dòng)下，各國(guó)的太陽(yáng)能電池制造業(yè)爭(zhēng)相投入巨資，擴(kuò)大生產(chǎn)，以爭(zhēng)一席之地。
全球太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)1994-2004年10年里增長(zhǎng)了17倍，太陽(yáng)能電池生產(chǎn)主要分布在日本、歐洲和美國(guó)。2006年全球太陽(yáng)能電池安裝規(guī)模已達(dá)1744MW，較2005年成長(zhǎng)19％，整個(gè)市場(chǎng)產(chǎn)值已正式突破100億美元大關(guān)。2007年全球太陽(yáng)能電池產(chǎn)量達(dá)到3436MW，較2006年增長(zhǎng)了56%。
中國(guó)對(duì)太陽(yáng)能電池的研究起步于1958年，20世紀(jì)80年代末期，國(guó)內(nèi)先后引進(jìn)了多條太陽(yáng)能電池生產(chǎn)線，使中國(guó)太陽(yáng)能電池生產(chǎn)能力由原來(lái)的3個(gè)小廠的幾百kW一下子提升到4個(gè)廠的4.5MW，這種產(chǎn)能一直持續(xù)到2002年，產(chǎn)量則只有2MW左右。2002年后，歐洲市場(chǎng)特別是德國(guó)市場(chǎng)的急劇放大和無(wú)錫尚德太陽(yáng)能電力有限公司的橫空出世及超常規(guī)發(fā)展給中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)帶來(lái)了前所未有的發(fā)展機(jī)遇和示范效應(yīng)。
目前，我國(guó)已成為全球主要的太陽(yáng)能電池生產(chǎn)國(guó)。2007年全國(guó)太陽(yáng)能電池產(chǎn)量達(dá)到1188MW，同比增長(zhǎng)293%。中國(guó)已經(jīng)成功超越歐洲、日本為世界太陽(yáng)能電池生產(chǎn)第一大國(guó)。在產(chǎn)業(yè)布局上，我國(guó)太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成了一定的集聚態(tài)勢(shì)。在長(zhǎng)三角、環(huán)渤海、珠三角、中西部地區(qū)，已經(jīng)形成了各具特色的太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)集群。
中國(guó)的太陽(yáng)能電池研究比國(guó)外晚了20年，盡管最近10年國(guó)家在這方面逐年加大了投入，但投入仍然不夠，與國(guó)外差距還是很大。政府應(yīng)加強(qiáng)政策引導(dǎo)和政策激勵(lì)，盡快解決太陽(yáng)能發(fā)電上網(wǎng)與合理定價(jià)等問(wèn)題。同時(shí)可借鑒國(guó)外的成功經(jīng)驗(yàn)，在公共設(shè)施、政府辦公樓等領(lǐng)域強(qiáng)制推廣使用太陽(yáng)能，充分發(fā)揮政府的示范作用，推動(dòng)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)盡快起步和良性發(fā)展。
太陽(yáng)能光伏發(fā)電在不遠(yuǎn)的將來(lái)會(huì)占據(jù)世界能源消費(fèi)的重要席位，不但要替代部分常規(guī)能源，而且將成為世界能源供應(yīng)的主體。預(yù)計(jì)到2030年，可再生能源在總能源結(jié)構(gòu)中將占到30％以上，而太陽(yáng)能光伏發(fā)電在世界總電力供應(yīng)中的占比也將達(dá)到10％以上；到2040年，可再生能源將占總能耗的50％以上，太陽(yáng)能光伏發(fā)電將占總電力的20％以上；到21世紀(jì)末，可再生能源在能源結(jié)構(gòu)中將占到80％以上，太陽(yáng)能發(fā)電將占到60％以上。這些數(shù)字足以顯示出太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景及其在能源領(lǐng)域重要的戰(zhàn)略地位。由此可以看出，太陽(yáng)能電池市場(chǎng)前景廣闊。
利用太陽(yáng)能電池的離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)
太陽(yáng)能離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)包括
1、太陽(yáng)能控制器(光伏控制器和風(fēng)光互補(bǔ)控制器)對(duì)所發(fā)的電能進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制，一方面把調(diào)整后的能量送往直流負(fù)載或交流負(fù)載，另一方面把多余的能量送往蓄電池組儲(chǔ)存，當(dāng)所發(fā)的電不能滿足負(fù)載需要時(shí)，太陽(yáng)能控制器又把蓄電池的電能送往負(fù)載。蓄電池充滿電后，控制器要控制蓄電池不被過(guò)充。當(dāng)蓄電池所儲(chǔ)存的電能放完時(shí)，太陽(yáng)能控制器要控制蓄電池不被過(guò)放電，保護(hù)蓄電池?？刂破鞯男阅懿缓脮r(shí)，對(duì)蓄電池的使用壽命影響很大，并最終影響系統(tǒng)的可靠性。
2、太陽(yáng)能蓄電池組的任務(wù)是貯能，以便在夜間或陰雨天保證負(fù)載用電。
3、太陽(yáng)能逆變器負(fù)責(zé)把直流電轉(zhuǎn)換為交流電，供交流負(fù)荷使用。太陽(yáng)能逆變器是光伏風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的核心部件。由于使用地區(qū)相對(duì)落后、偏僻，維護(hù)困難，為了提高光伏風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng) 5 的整體性能，保證電站的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)逆變器的可靠性提出了很高的要求。另外由于新能源發(fā)電成本較高，太陽(yáng)能逆變器的高效運(yùn)行也顯得非常重要。
太陽(yáng)能離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)主要產(chǎn)品分類 A、光伏組件 B、風(fēng)機(jī) C、控制器 D、蓄電池組 E、逆變器 F、風(fēng)力/光伏發(fā)電控制與逆變器一體化電源。
利用太陽(yáng)能電池的并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)
可再生能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)是將光伏陣列、風(fēng)力機(jī)以及燃料電池等產(chǎn)生的可再生能源不經(jīng)過(guò)蓄電池儲(chǔ)能，通過(guò)并網(wǎng)逆變器直接反向饋入電網(wǎng)的發(fā)電系統(tǒng)。
因?yàn)橹苯訉㈦娔茌斎腚娋W(wǎng)，免除配置蓄電池，省掉了蓄電池儲(chǔ)能和釋放的過(guò)程，可以充分利用可再生能源所發(fā)出的電力，減小能量損耗，降低系統(tǒng)成本。并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)能夠并行使用市電和可再生能源作為本地交流負(fù)載的電源，降低整個(gè)系統(tǒng)的負(fù)載缺電率。同時(shí)，可再生能源并網(wǎng)系統(tǒng)可以對(duì)公用電網(wǎng)起到調(diào)峰作用。并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)是太陽(yáng)能風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展方向，代表了21世紀(jì)最具吸引力的能源利用技術(shù)。
太陽(yáng)能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)主要產(chǎn)品分類 A、光伏并網(wǎng)逆變器 B、小型風(fēng)力機(jī)并網(wǎng)逆變器 C、大型風(fēng)機(jī)變流器（雙饋?zhàn)兞髌?，全功率變流器）?/p>
第三篇：傳感器與檢測(cè)技術(shù)總結(jié)
《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》總結(jié)
姓名：王婷婷 學(xué)號(hào)：14032329 班級(jí)：14-1
1傳感器與檢測(cè)技術(shù)
這學(xué)期通過(guò)學(xué)習(xí)《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》，懂得了很多，以下是我對(duì)這本書的總結(jié)。第一章 概 述
傳感器的作用是：傳感器是各種信息的感知、采集、轉(zhuǎn)換、傳輸和處理的功能器件，具有不可替代的重要作用。
傳感器的定義：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。
傳感器的組成：被測(cè)量量---敏感元件---轉(zhuǎn)換元件----基本轉(zhuǎn)換電路----電量輸出
傳感器的分類：按被測(cè)量對(duì)象分類（內(nèi)部系統(tǒng)狀態(tài)的內(nèi)部信息傳感器{位置、速度、力、力矩、溫度、導(dǎo)演變化}、外部環(huán)境狀態(tài)的外部信息傳感器{接觸式[觸覺(jué)、滑動(dòng)覺(jué)、壓覺(jué)]、非接觸式[視覺(jué)、超聲測(cè)距、激光測(cè)距）；按工作機(jī)理分類（結(jié)構(gòu)型{電容式、電感式}、物性型{霍爾式、壓電式}）；按是否有能量轉(zhuǎn)換分類（能量控制型[有源型]、能量轉(zhuǎn)換型[無(wú)源型]）；按輸出信號(hào)的性質(zhì)分類（開關(guān)型[二值型]{接觸型[微動(dòng)、行程、接觸開關(guān)]、非接觸式[光電、接近開關(guān)]}、模擬型{電阻型[電位器、電阻應(yīng)變片]，電壓、電流型[熱電偶、光電電池]，電感、電容型[電感、電容式位置傳感器]}、數(shù)字型{計(jì)數(shù)型[脈沖或方波信號(hào)+計(jì)數(shù)器]、代碼型[回轉(zhuǎn)編碼器、磁尺]}）。
傳感器的特性主要是指輸出與輸入之間的關(guān)系。當(dāng)輸入量為常量，或變化極慢時(shí)，稱為靜態(tài)特性；輸出量對(duì)于隨時(shí)間變化的輸入量的響應(yīng)特性，這一關(guān)系稱為動(dòng)態(tài)特性，這一特性取決于傳感器本身及輸入信號(hào)的形式?？梢苑譃榻佑|式環(huán)節(jié)（以剛性接觸形式傳遞信息）、模擬環(huán)節(jié)（多數(shù)是非剛性傳遞信息）、數(shù)字環(huán)節(jié)。動(dòng)態(tài)測(cè)量輸入信號(hào)的形式通常采用正弦周期（在頻域內(nèi)）信號(hào)和階躍信號(hào)(在時(shí)域內(nèi))。
傳感器的靜態(tài)特性：線性度（以一定的擬合直線作基準(zhǔn)與校準(zhǔn)曲線比較?L??LmaxY?100%）、遲滯、重復(fù)性、靈敏度（K0=△Y/△X=輸出變化量/輸入變化量=k1k2···kn）和靈敏度誤差（rs=△K0/K0×100%、穩(wěn)定性、靜態(tài)測(cè)量不確定性、其他性能參數(shù)：溫度穩(wěn)定性、抗干擾穩(wěn)定性。
傳感器的動(dòng)態(tài)特性：傳遞函數(shù)、頻率特性（幅頻特性、相頻特性）、過(guò)渡函數(shù)。
0階系統(tǒng)：靜態(tài)靈敏度；一階系統(tǒng)：靜態(tài)靈敏度，時(shí)間常數(shù)；二階系統(tǒng)：靜態(tài)靈敏度，時(shí)間常數(shù)，阻尼比。
傳感器的標(biāo)定：通過(guò)各種試驗(yàn)建立傳感器的輸入量與輸出量之間的關(guān)系，確定傳感器在不同使用條件下的誤差關(guān)系。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力機(jī)允許誤差±0.001%，省、部一級(jí)計(jì)量站允許誤差±0.01%，市、企業(yè)計(jì)量站允許誤差±0.1%，三等標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力機(jī)、傳感器允許誤差±（0.3～0.5）%，工程測(cè)試、試驗(yàn)裝置、測(cè)試用力傳感器允許誤差±1%。分為靜態(tài)標(biāo)定和動(dòng)態(tài)標(biāo)定。
第二章 位 移 檢 測(cè) 傳 感 器
測(cè)量位移常用的傳感器有電阻式、電容式、渦流式、壓電式、感應(yīng)同步器式、磁柵式、光電式。參量位移傳感器是將被測(cè)物理量轉(zhuǎn)化為電參數(shù)，即電阻、電容或電感等。發(fā)電型位移傳感器是將被測(cè)物理量轉(zhuǎn)換為電源性參量，如電動(dòng)勢(shì)、電荷等。屬于能量轉(zhuǎn)換型傳感器，這類傳感器有磁電型、壓電型等。
電位計(jì)的電阻元件通常有線繞電阻、薄膜電阻、導(dǎo)塑料（即有機(jī)實(shí)心電位計(jì)）等。電位計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，輸出信號(hào)大，性能穩(wěn)定，并容易實(shí)現(xiàn)任意函數(shù)關(guān)系。其缺點(diǎn)是要求輸入能量大，電刷與電阻元件之間有干摩擦，容易磨損，產(chǎn)生噪聲干擾。
Rx?線性電位計(jì)的空載特性：
Rx?KRxl，KR----電位計(jì)的電阻靈敏度（Ω/m）。電位計(jì)輸出空載電壓為U0?Uix?Kuxl，Ku------電位計(jì)的電壓靈敏度（V/m）。
C?電容式傳感器的基本原理：
?S?r?oS???δ、S和εr中的某一項(xiàng)或幾項(xiàng)有變化時(shí)，就改變了電容C0，δ或S的變化可以反映線位移或角位移的變化，也可以間接反映壓力、加速度等的變化；εr的變化則可反映液面高度、材料厚度等的變化。ε0=8.85×10-12F/m。
K?a.變極距型電容位移傳感器的靈敏度為
?C?S?C???????0??0，C0?0；b.變極板面積型電C?容位移傳感器2??(l?x)x?Cx??C0?C0??lnRB/RAl, C0l? ； c.變介質(zhì)型電容式位移傳感器
C??0Sd????/?r，其中ε0為真空介電常數(shù)（空氣介電常數(shù)ε1=ε0）εr為介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)，?r??/?0，ε為介質(zhì)的介電常數(shù)； d.容柵式電容位移傳感器
Cmax?n?ab??(R?R?r?r)?n?2?，其中n為可動(dòng)容柵的柵極數(shù)，a、b分別為柵極的寬度寬度和長(zhǎng)度，α為每條柵極所對(duì)應(yīng)的圓心角，R、r分別為柵極外半徑和內(nèi)半徑。特點(diǎn)分辨力高、精度高、量程大，刻劃精度和安裝精度要求有所降低。
電容式傳感器的轉(zhuǎn)換電路：電橋電路、二極管雙T形電路、差動(dòng)脈沖調(diào)寬電路、運(yùn)算放大器式電路、調(diào)頻電路。
電容式傳感器的特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：溫度特性好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、適應(yīng)性強(qiáng)，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，可以實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量、具有平均效應(yīng)。缺點(diǎn)：輸出阻抗高、負(fù)載能力差，寄生電容影響大。
電感式位移傳感器：是一種利用線圈自感和互感的變化實(shí)現(xiàn)非電量電測(cè)的裝置。感測(cè)量：位移、振動(dòng)、壓力、應(yīng)變、流量、比重。種類有：根據(jù)轉(zhuǎn)換原理：分自感式和互感式兩種；根據(jù)結(jié)構(gòu)型式，分氣隙型、面積型和螺管型。
電感式傳感器的轉(zhuǎn)換電路：調(diào)幅電路；調(diào)頻電路；調(diào)相電路。
自感式電感受位移傳感器：N?m?Li ；
?m?NiN?NL?Rm ；Rm ；Rm?l2???S?0S0；其中l(wèi)----鐵心與銜鐵中的導(dǎo)磁長(zhǎng)度；μ---鐵心與銜鐵的磁導(dǎo)率（H/m）；S---鐵心與銜鐵中的導(dǎo)磁面積；δ---氣隙厚度；μ0---真空磁導(dǎo)率；S0---氣隙導(dǎo)磁橫截面積。互感式位移傳感器：將被測(cè)物理量的變化轉(zhuǎn)換成互感系數(shù)的變化。常接成差動(dòng)形式，故也稱差動(dòng)變壓器式位移傳感器，屬于螺管型。則總輸出電動(dòng)勢(shì)E0?E1?E2?(M2?M1)di1dt
互感式位移傳感器的誤差因素：零點(diǎn)殘余電壓（當(dāng)差動(dòng)變壓器的銜鐵處于中間位置時(shí)，理想條件下其輸出電壓為零。但實(shí)際上，當(dāng)使用橋式電路時(shí)，在零點(diǎn)仍有一個(gè)微小的電壓值（從零點(diǎn)幾mV到數(shù)十mV）存在，稱為零點(diǎn)殘余電壓。電渦流式傳感器：電感線圈產(chǎn)生的磁力線經(jīng)過(guò)金屬導(dǎo)體時(shí)，金屬導(dǎo)體就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，該電流的流線呈閉合回線，類似水渦形狀，稱之為電渦流。電渦流式傳感器是以電渦流效應(yīng)為基礎(chǔ)，由一個(gè)線圈和與線圈鄰近的金屬體組成，當(dāng)線圈通入交變電流I時(shí)，在線圈的周圍產(chǎn)生一交變磁場(chǎng)H1，處于該磁場(chǎng)中的金屬體上產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，并形成渦流。金屬體上流動(dòng)的電渦流也將產(chǎn)生相應(yīng)的磁場(chǎng)H2，H2與H1方向相反，對(duì)線圈磁場(chǎng)H1起抵消作用，從而引起線圈等效阻抗Z或等效電感L或品質(zhì)因素相應(yīng)變化。金屬體上的電渦流越大，這些參數(shù)的變化亦越大。如圖如式：
渦流位移傳感器主要分為高頻反射和低頻透射兩類。電渦流式傳感器的轉(zhuǎn)換電路：電橋電路法、諧振電路法、正反饋法。其特點(diǎn)是渦流式傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于進(jìn)行非接觸測(cè)量，靈敏度高，應(yīng)用廣泛，可測(cè)位移、厚度、振動(dòng)等。
霍爾效應(yīng)的定義：磁場(chǎng)中的靜止載流導(dǎo)體，當(dāng)它的電流方向與磁場(chǎng)方向不一致時(shí)，載流導(dǎo)體上平行于電流和磁場(chǎng)方向上的兩個(gè)面之間產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象稱霍爾效應(yīng)。該電勢(shì)稱霍爾電勢(shì)，霍爾效應(yīng)的大小：UH?BI/ned?UH?kHBI
霍爾式傳感器的誤差因素：元件幾何誤差以及電極焊點(diǎn)的大小造成的影響；不等位電勢(shì)的影響；寄生直流電勢(shì)的影響；感應(yīng)電勢(shì)的影響；溫度誤差的影響（恒流源供電和輸入回路并聯(lián)電阻；合理選取負(fù)載電阻；恒壓源和輸入回路串聯(lián)電阻；采用溫度襝元件。）
光柵式位移傳感器：長(zhǎng)光柵（測(cè)量線位移）、圓光柵（測(cè)量角位移）。長(zhǎng)光柵：是根據(jù)
BH?莫爾條紋效應(yīng)設(shè)計(jì)的。兩個(gè)莫爾條紋的間距
WW?2sin?/2?。光柵條紋密度有25條/mm，50條/mm，100條/mm或更密，柵線長(zhǎng)度一般為6～12mm。其測(cè)長(zhǎng)精度可達(dá)0.5～3μm(3000mm范圍內(nèi)），分辨力可達(dá)0.1μm。圓光柵：圓光柵同心放置時(shí)，條紋間距BH?WRWRBH?r1?r2；偏心放置時(shí)，e，測(cè)量精度可達(dá)到0.15“，分辨力可達(dá)0.1”。W：光柵柵距。R：圓的半徑。R1、R2:分別為切線圓半徑。e :偏心量。
光柵可以制成透射光柵和反射光柵,透射光柵的柵線刻制在透明村料上,要求較高時(shí),可以采用光學(xué)玻璃；而指示光柵最好采用光學(xué)玻璃，反射光柵的柵線刻制在具有反射率很高的金屬或鍍以金屬膜的玻璃上。
感應(yīng)同步器：利用電磁感應(yīng)原理將線位移和角位移轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的一種裝置。根據(jù)用途可將感應(yīng)同步器分為直線式和旋轉(zhuǎn)式兩種，分別用于測(cè)量線位移和角位移。
激光式位移傳感器：由激光器、光學(xué)元件、光電轉(zhuǎn)換元件構(gòu)成的將測(cè)位移量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。常用的激光干涉測(cè)長(zhǎng)傳感器分為單頻激光干涉?zhèn)鞲衅骱碗p頻激光干涉?zhèn)鞲衅鳌?/p>
第三章 力、扭矩和壓力傳感器 測(cè)力傳感器：用于測(cè)力的傳感器多為電氣式。電氣式測(cè)力傳感器根據(jù)轉(zhuǎn)換方式不同又分為參量型和發(fā)電型。參量型測(cè)力傳感器有電阻應(yīng)變式、電容式、電感式等。發(fā)電測(cè)力傳感器有壓電式、壓磁式等。
電阻應(yīng)變式測(cè)力傳感器:將力作用在彈性元件上,彈性元件在力作用下產(chǎn)生應(yīng)變,利用貼在彈性元件上的應(yīng)變片將應(yīng)變轉(zhuǎn)換成電阻的變化。然后利用電橋?qū)㈦娮枳兓D(zhuǎn)換成電壓（或電流）的變化，再送入測(cè)量放大電路測(cè)量。最后利用標(biāo)定的電壓（或電流）和力之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，可測(cè)出力的大小或經(jīng)換算得到被測(cè)力。
dRdLdSd???????2????LE???(1?2?)??LE?LS?應(yīng)變片：R；其中μ：電阻絲的泊松系數(shù)；ζ：電阻絲受到的應(yīng)力（Pa)；E：電阻絲的彈性模量；πL：電阻絲材料的dR?(1?2?)??K?縱向壓阻系數(shù)。對(duì)于金屬絲，（1+2μ）ε?πLEε，則R；其中K：金屬電阻絲靈敏系數(shù)，K約在1.7～3.6之間。常用金屬絲材料在200℃～300℃以下工作可選用康銅絲應(yīng)變絲，在300℃以上工作可選用鎳鉻合金應(yīng)變片、鉑銥合金應(yīng)變片等。
半導(dǎo)體應(yīng)變片：其工作原理是基于壓阻效應(yīng)。壓阻效應(yīng)：是指當(dāng)半導(dǎo)體受到應(yīng)力作用時(shí)，由于截流子遷移率的變化，使其電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象。表達(dá)電阻絲電阻應(yīng)變效應(yīng)的公
K?式也適用于半導(dǎo)體電阻材料。其應(yīng)變靈敏系數(shù)為：
dR/R???LE，半導(dǎo)體應(yīng)變片的缺點(diǎn)是應(yīng)變靈敏系數(shù)的離散性大，機(jī)械強(qiáng)度低，非線性誤差大，溫度系數(shù)大。
應(yīng)變片的布置和接橋方式：則電橋的輸出U0?電壓為：
R1R3?R2R4Ui(R1?R2)(R3?R4)，當(dāng)R1=R2=R3=R4=R，U0?Ui?R1?R2?R3?R4(???)4RRRR，應(yīng)變儀電橋式作方式有：?jiǎn)伪?、雙臂、四臂。應(yīng)變片在彈性元件上典型的布片和接橋方式有：柱型、環(huán)形、懸臂梁式、兩端固定梁、軸。壓電式力傳感器：是基于壓電元件的壓電效應(yīng)而工作的。正壓電效應(yīng)：當(dāng)某些晶體沿一定方向受到外力作用而變形時(shí)，在其相應(yīng)的兩個(gè)相對(duì)表面產(chǎn)生極性相反的電荷，當(dāng)外力去掉后，又恢復(fù)到不帶電狀態(tài)。晶體受力所產(chǎn)生的電荷量與外力的大小成正比，電荷的極性取決于變形的形式。逆壓電效應(yīng)：在某些晶體的極化方向（受力能產(chǎn)生電荷的方向）施加外電場(chǎng)，晶體本身將產(chǎn)生機(jī)械變形，當(dāng)外電場(chǎng)撤去后，變形也隨之消失。
壓電元件及其晶片連接方式有：?jiǎn)纹?、兩片串?lián)式、兩片并聯(lián)式、剪切式、扭轉(zhuǎn)式。壓磁式力傳感器：在機(jī)械力作用下，鐵磁材料內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力或應(yīng)力變化，使磁導(dǎo)率發(fā)生變化，磁阻相應(yīng)也發(fā)生變化的現(xiàn)象。外力是拉力時(shí)，在作用方向鐵磁材料磁導(dǎo)率提高，垂直作用力方向磁導(dǎo)率降低；作用力為壓力時(shí)，則反之。常用的鐵磁材料有硅鋼片和坡莫合金。
第四章 速度、加速度傳感器
直流測(cè)速發(fā)電機(jī)：按定子磁極的勵(lì)磁方式不同，可分為電磁式、永磁式兩類；若按電樞的結(jié)構(gòu)形式不同，可分為無(wú)槽電樞、有槽電樞、空心杯電樞、圓盤印刷繞組等。電樞感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為Es?Ke?n?Cen，其中Ke：感應(yīng)系數(shù)；Φ：磁通；n：轉(zhuǎn)速；Ce:感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與轉(zhuǎn)速的比例系數(shù)?？蛰d時(shí)：Is=0 ,則有直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的輸出電壓和電樞感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等，因而輸出電壓與轉(zhuǎn)速成正比。有負(fù)載時(shí)，直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的輸出電壓為VCF?Es?Isrs，rS：電樞回路的總電阻。電樞電流為
IS?VCFRL，RL：測(cè)速發(fā)電機(jī)的負(fù)載電阻。則可得VCF?Cen?Cn1?rs/RL
直流測(cè)速發(fā)電機(jī)在工作中，其輸出電壓與轉(zhuǎn)速之間不能保持比例關(guān)系，原因和改進(jìn)方法：一是有負(fù)載時(shí)，電樞反映去磁作用的影響，使輸出電壓不再與轉(zhuǎn)速成正比（在定子磁極上安裝補(bǔ)償繞組，或使負(fù)載電阻大于規(guī)定值）。二是電刷接觸壓降的影響（應(yīng)采用接觸壓降較小的銅-石墨電極或銅電極，并在它與換向器相接觸的表面上鍍銀）。三是溫度的影響（在直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的繞組回路中串聯(lián)一個(gè)電阻值較大的附加電阻，再接到勵(lì)磁電源上）。
交流測(cè)速發(fā)電機(jī)：可分為永磁式、感應(yīng)式、脈沖式三種。永磁式并流測(cè)速發(fā)電機(jī)實(shí)質(zhì)上是單向永磁轉(zhuǎn)子同步發(fā)電機(jī),定子繞組感應(yīng)的交變電動(dòng)勢(shì)的大小和頻率都隨輸入信號(hào)而變f?化:
ppnE?4.44fNKw?m?44.4NKw?mn?Kn6060 ；
；其中K：常系數(shù)，K?4.44pNKw?m60 ；p：電機(jī)極對(duì)數(shù)；N：定子繞組每相匝數(shù)；KW：定子繞組基波繞組系數(shù)；Φm：電機(jī)每極基波磁通的幅值。通常此電機(jī)只做指示式轉(zhuǎn)速計(jì)使用。感應(yīng)式測(cè)速發(fā)電機(jī)與脈沖式測(cè)速發(fā)電機(jī)的工作原理基本相同，都是利用定子、轉(zhuǎn)子齒槽相互位置的變化，使輸出繞組中的磁通產(chǎn)生脈動(dòng)，從而感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)，也稱為感應(yīng)子式發(fā)電機(jī)原理。輸出電動(dòng)f?勢(shì)的頻率為ZrnHz60，其中Zr：轉(zhuǎn)子齒數(shù)；n：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min)線振動(dòng)速度傳感器：當(dāng)一個(gè)繞有N匝的線圈作垂直于磁場(chǎng)方向相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，線圈切割磁力線，由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E?NBlv，其中B：線圈所在磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度（T）；l：每匝線圈的平均長(zhǎng)度；v：線圈磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)速度。
變磁通式：開磁路式：測(cè)量時(shí)，齒輪隨被測(cè)旋轉(zhuǎn)體一起轉(zhuǎn)動(dòng)，每轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒，傳感器磁路磁阻變化一次，磁通亦變化一次，因此線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的變化頻率等于齒輪的齒數(shù)與轉(zhuǎn)速的乘積。閉磁路式：測(cè)量轉(zhuǎn)速時(shí)，磁能周期變化，線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率與轉(zhuǎn)速成正比。n?60f/z ； w?(2?/z)f(rad/s)
陀螺式角速度傳感器：包括轉(zhuǎn)子陀螺、壓電陀螺、激光陀螺、光纖陀螺。半導(dǎo)體硅流速傳感器是一種可測(cè)流速、流動(dòng)方向的傳感器。其工作原理是依據(jù)發(fā)熱體與放置發(fā)熱體的流體介質(zhì)的熱導(dǎo)率λ與流體流速相關(guān)原理制成的。Q??(T1?T2)?(A?Bvt)(T1?T2)，Q：流體介質(zhì)從溫度T1流向溫度T2的熱量；λ：熱導(dǎo)率；vt:流體介質(zhì)流速；B：常數(shù)，A為vt=0時(shí)的熱導(dǎo)率，A與B均由由流體介質(zhì)性質(zhì)和發(fā)熱體性質(zhì)決定。
加速度傳感器：常用的有壓電式、應(yīng)變式、磁致伸縮式等。
壓電式加速度傳感器包括：壓縮型(為了區(qū)分異常振動(dòng)與其它噪聲振動(dòng)，傳感器的固有頻率設(shè)計(jì)成與異常振動(dòng)頻率相同，從而提高了信噪比）、剪切型（可忽略橫向加速度的影響，還能在高溫環(huán)境中使用）、彎曲型（結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、靈敏度高，但壓電材料有阻抗高、脆性大、難于與金屬粘結(jié)）。因?yàn)槠浔旧韮?nèi)阻抗很高，輸出微弱，則必須接高輸入阻抗的前置放大器。這類放大器有電壓放大器（第一級(jí)采用場(chǎng)效應(yīng)管構(gòu)成源極輸出器，第二級(jí)晶體管構(gòu)成對(duì)輸入端的負(fù)反饋，以提高輸入阻抗）和電荷放大器（輸出電壓u0??Q/Cf，Q：傳感器輸出電荷，Cf:反饋電容，即輸出電壓與電纜分布、長(zhǎng)短無(wú)關(guān)）。壓電加速度傳感器屬發(fā)電型傳感器，可把它看成電壓源或電荷源，故靈敏度有電壓靈敏度{輸出電壓（mV）與所承受加速度之比}、電荷靈敏度{輸出電荷（Q）與所承受加速度之比）。對(duì)給定的壓電材料，靈敏度隨質(zhì)量的增大或壓電片的增多而增大。一般加速度傳感器尺寸越大，其固有頻率越低。因此在選用加速度傳感器時(shí)應(yīng)當(dāng)權(quán)衡靈敏度和結(jié)構(gòu)尺寸、附加質(zhì)量影響和頻率響應(yīng)特性之間的利弊。
第五章 視覺(jué)、觸覺(jué)傳感器
視覺(jué)傳感器：以光電變換為基礎(chǔ)，由四個(gè)部分組成，照明部（鎢絲燈、閃光燈等）、接收部（由透鏡和濾光片組成，具有聚成光學(xué)圖像或抽出有效信息的功能）、光電轉(zhuǎn)換部（將光學(xué)圖像信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào)）、掃描部（將二維圖像的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成時(shí)間序列的一維信號(hào)）。在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的作用有三：進(jìn)行位置檢測(cè)；進(jìn)行圖像識(shí)別；進(jìn)行物體形狀、尺寸缺陷的檢測(cè)。
視覺(jué)傳感器分為:光電式攝像機(jī)（即工業(yè)電視攝像機(jī)）{其光導(dǎo)攝像管是一種兼有光電轉(zhuǎn)換功能和掃描功能的真空管}、固體半導(dǎo)體攝像機(jī){由許多光電二極管組成陣列代替光導(dǎo)攝像管。其攝像元件為CCD即電荷耦合器件,它是一種MOS型晶體管開關(guān)集成電路，它的構(gòu)成主要有隔行傳送方式、幀傳送方式}、激光式視覺(jué)傳感器{利用激光作為定向性高密度光源，由光電轉(zhuǎn)換及放大元件、高速回轉(zhuǎn)多面棱鏡、激光器組成}、紅外圖像傳感器{由紅外敏感元件、電子掃描電路組成}。
人工視覺(jué)系統(tǒng)的硬件構(gòu)成：圖像輸入、圖像處理、圖像存儲(chǔ)、圖像輸出四個(gè)子系統(tǒng)組成。圖像輸出裝置分為兩類：一類是只要求瞬時(shí)知道處理結(jié)果，以及計(jì)算機(jī)用對(duì)話形式進(jìn)行處理的顯示終端，稱為軟拷貝；另一類可長(zhǎng)時(shí)間保存結(jié)果，如寬行打印機(jī)、繪圖機(jī)、X-Y繪圖儀以及顯示器圖面照像裝置等，稱為硬拷貝。圖像信息的處理技術(shù)中，區(qū)域法與微分法不同，它不直接檢測(cè)灰度的變化點(diǎn)，而是以灰度大致相同的像素集合作為區(qū)域而匯集的方法。
觸覺(jué)傳感器：接觸覺(jué)、壓覺(jué)的閾值單位為104Pa，人的壓覺(jué)閾值約為1.28×104Pa，人的手指接觸覺(jué)閾值約為3×104Pa。接觸覺(jué)傳感器的代表是用硅橡膠制成的矩陣式觸覺(jué)傳感器。硅橡膠與金屬電極對(duì)置、接觸。由于硅橡膠受壓其電阻值就改變，所以輸出電壓相應(yīng)變化?；瑒?dòng)覺(jué)傳感器：被用于工業(yè)機(jī)器人手指把持面與操作對(duì)象之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制指部的夾緊力。它是檢測(cè)指部與操作物體在切向的相對(duì)位移。
第六章 溫度傳感器
熱電偶式溫度傳感器：屬于接觸式熱電動(dòng)勢(shì)型傳感器，基于熱電效應(yīng)（當(dāng)兩種不同金屬導(dǎo)體兩端相互緊密地連接在一起組成一個(gè)閉合電路時(shí)，由于兩個(gè)端點(diǎn)溫度不同，回路中將產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)，并有電流通過(guò)，即將熱能轉(zhuǎn)換成電能。）它由熱電偶（閉合回路）、熱電極（兩導(dǎo)體）、熱端、冷端組成。熱電動(dòng)勢(shì)由接觸電動(dòng)勢(shì)、溫差電動(dòng)勢(shì)兩部分組成。
熱電偶的分類:普通熱電偶(主要用于測(cè)量液體和氣體的溫度)、鎧裝熱電偶（也稱纜式熱電偶，可分為有碰底型、不碰底型、露頭型、帽型。特點(diǎn)是測(cè)量結(jié)熱容量小、熱慣性小、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、撓性好、強(qiáng)度高、抗震性好，適用于普通熱電偶不能測(cè)量的空間溫度）、薄膜熱電偶（可分為片狀、針狀，主要用于測(cè)量固體表面小面積瞬時(shí)變化的溫度。特點(diǎn)是熱容量小、時(shí)間常數(shù)小、反應(yīng)速度快）、并聯(lián)熱電偶（它是把幾個(gè)同一型號(hào)的熱電偶的同性電極參考端并聯(lián)在一起，而各個(gè)熱電偶的測(cè)量結(jié)處于不同溫度下，其輸出電動(dòng)勢(shì)為各熱電偶熱電動(dòng)勢(shì)的平均值，所以這種熱電偶可用于測(cè)量平均溫度）、串聯(lián)熱電偶（又稱熱電堆，它是把若干個(gè)同一型號(hào)的熱電偶串聯(lián)在一起，所有測(cè)量端處于同一溫度T之下，所有連接點(diǎn)處于另一溫度TO之下，則輸出電動(dòng)勢(shì)是每個(gè)熱電動(dòng)勢(shì)之和。為保證測(cè)量值的真實(shí)性，常用的方法有恒溫法、溫度修正法、電橋補(bǔ)償法、冷端補(bǔ)償法、電位補(bǔ)償法。）
電阻式溫度傳感器：分為金屬熱電阻式、熱敏電阻式兩大類。金屬熱電阻式溫度傳感器：其基理是在金屬導(dǎo)體兩端加電壓后，使其內(nèi)部雜亂無(wú)章運(yùn)動(dòng)的自由電子形成有規(guī)律的定向運(yùn)動(dòng)，而使導(dǎo)體導(dǎo)電。對(duì)于大多數(shù)金屬導(dǎo)體而言Rt?Ro(1??1t??2t2??????ntn)；鉑電阻物理化學(xué)性能穩(wěn)定，搞氧化能力強(qiáng)，測(cè)溫精度
23Rt?Ro[1??1t??2t??3(t?100?C)t]，在高，在（-200～0）℃范圍內(nèi)的阻溫特性是：（0～850）℃內(nèi)的阻溫特性是：Rt?Ro(1??1t??2t)，一般在RO=100Ω或RO=50Ω時(shí)，α1=3.96847×10-3/℃,α2=-5.847×10-7/℃2，α3=-4.22×10-12/℃4。銅價(jià)格低，在（-50～150）℃，23Rt?Ro(1??1t??2t??3t)其電化學(xué)性和物理性能穩(wěn)定，則有。為了避免通過(guò)交流電時(shí)產(chǎn)
2生感抗，或有交變磁場(chǎng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，在繞制時(shí)要采用雙線無(wú)感繞制法。
熱敏電阻式溫度傳感器：所用材料是陶瓷半導(dǎo)體，其導(dǎo)電性取決于電子-空穴的濃度。其阻溫特性為RT=ROeB(1/T-1/TO)；正溫度系數(shù)熱敏電阻，隨溫度增加而增加，高溫不得超過(guò)140℃，臨界溫度系數(shù)熱敏電阻，不適于較寬溫度范圍內(nèi)的測(cè)量；負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，其阻值隨溫度增加而下降，一般用于（-50～300）℃之間的溫度測(cè)量。硅熱敏電阻即可具有正溫度系數(shù)也可具有負(fù)溫度系數(shù)，采用線性化措施后，可在（-30～150）℃內(nèi)實(shí)現(xiàn)近似線性化。鍺熱敏電阻廣泛應(yīng)用于低溫測(cè)量；硼熱敏電阻在工作中700℃高溫時(shí)仍能滿足要求。
非接觸式溫度傳感器：可分為全輻射式溫度傳感器、亮度式溫度傳感器、比色式溫度傳感器。
全輻射式溫度傳感器：利用物體在全光譜范圍內(nèi)總輻射能量與溫度的關(guān)系測(cè)量溫度。
4全輻射式溫度傳感器測(cè)得的溫度總是低于物體的真實(shí)溫度。測(cè)量溫度：T?Tr1/?T ；Tr:輻射溫度；εT：溫度T時(shí)物體的全輻射發(fā)射系數(shù)。這種傳感器適用于遠(yuǎn)距離、不能直接接觸的高溫物體，其測(cè)量范圍為（100～2000）℃。
亮度式溫度傳感器：利用物體的單色輻射亮度隨溫度變化的原理。傳感器測(cè)得的溫度
11???ln??T值小于被測(cè)物體的真實(shí)溫度T：TTLC2，ελT：?jiǎn)紊椛浒l(fā)射系數(shù)；C2：第二輻射常數(shù)，C2=0.014388(m·K）；λ：波長(zhǎng)（m)。
比色溫度傳感器：通常，將波長(zhǎng)選在光譜的紅色和藍(lán)色區(qū)域內(nèi)。真實(shí)溫度T：11ln(??1/??2)??TTPC2(1?1)?1?2 ；其量程（800～2000）℃，測(cè)量精度為0.5%。如果兩個(gè)波長(zhǎng)的單色發(fā)射系數(shù)相等，則真實(shí)溫度與比色溫度相同。一般灰體的發(fā)射系數(shù)不隨波長(zhǎng)而變，故比色溫度等于真實(shí)溫度。通常λ1：對(duì)應(yīng)藍(lán)色，λ2：對(duì)應(yīng)為紅色。對(duì)于很多金屬，由于單色發(fā)射系數(shù)隨波長(zhǎng)的增加而減小，故比色溫度高于真實(shí)溫度。半導(dǎo)體溫度傳感器：以半導(dǎo)體P-N結(jié)的溫度特性為理論基礎(chǔ)，利用晶體二極管與晶體三極管作為感溫元件。采用晶體二極管，測(cè)溫范圍在（0～50）℃；采用晶體三極管，測(cè)溫范圍在（-50～150）℃。
第七章 氣敏、溫度、水份傳感器 氣敏傳感器（N型半導(dǎo)體）：是一種將檢測(cè)到的氣體成份和濃度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的傳感器。具有代表性的是SnO2系和ZnO系氣敏元件。這些金屬氧化物都是利用陶瓷工藝制成的具有半導(dǎo)體特性的材料，簡(jiǎn)稱半導(dǎo)瓷。材料吸收吸附分子，為正離子吸附（O2和氮氧化合物，為氧化型氣體）；材料釋放電子，為負(fù)離子吸附（H2、CO碳?xì)浠衔锖途祁悆A向，為還原型氣體）。SnO2氣敏半導(dǎo)瓷摻加Pd、Mo、Ga等雜質(zhì)，可供制造常溫工作的煙霧報(bào)警器。
濕度傳感器：分為絕對(duì)溫度（一定大小空間中水蒸氣的絕對(duì)含量，kg/m3，又稱為水氣濃度或水氣密度。它可以用水的蒸氣壓表示，空氣水氣密度
?v?pvMRT，其中M：水氣摩爾質(zhì)量；R：摩爾氣體常數(shù)；Pv：蒸氣壓力；T：熱力學(xué)溫度）、相對(duì)溫度（為某一被測(cè)蒸氣壓與相同溫度下飽和蒸氣壓比值的百分?jǐn)?shù)，常用%RH表示。是無(wú)量綱值。表示為潮濕程度。）
濕敏元件有：氯化鋰濕敏元件、半導(dǎo)體陶瓷濕敏元件、熱敏電阻濕敏元件、高分子膜濕敏元件。
氯化鋰濕敏元件：利用吸濕性鹽類潮解，離子導(dǎo)電率發(fā)生變化而制成的測(cè)濕元件。是典型的離子晶體。
熱敏電阻式濕敏元件：特點(diǎn)有靈敏度高且響應(yīng)速度快；無(wú)滯后現(xiàn)象；不像干濕球溫度計(jì)需要水和紗布及其它維修保養(yǎng)；可連續(xù)測(cè)量（不需要加熱清洗）；抗受風(fēng)、油、塵埃能力強(qiáng)?？芍圃炀艿暮銤癫?，精度達(dá)±0.2g/m3。
高分子膜濕敏元件：它是以隨高分子膜吸收或放出水份而引起電導(dǎo)率或電容變化測(cè)量環(huán)境相對(duì)濕度的裝置。根據(jù)電容器的容量值
C??Sd，再測(cè)得相對(duì)溫度。電子溫度計(jì)由檢測(cè)部分（有攜帶型、墻袋型、凸緣型）、數(shù)字顯示器、變換器構(gòu)成。常用于工業(yè)溫度監(jiān)視、記錄和控制，尤可用于濕度小于20%RH的測(cè)量。在超過(guò)90%RH的高濕區(qū)域會(huì)出現(xiàn)結(jié)露。結(jié)露時(shí)濕度傳感器在沾濕間歇不能測(cè)量，一旦沾濕消失，恢復(fù)原來(lái)特性。
水份傳感器：水份是存在于物質(zhì)中水的數(shù)量，以百分比表示。種類有:直流電阻型、高頻電阻型、電容率型、氣體介質(zhì)型、近紅外型、中子型、核磁共振型。
第八章 傳感檢測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)成
傳感檢測(cè)系統(tǒng)的組成：傳感器（信息獲?。?、中間轉(zhuǎn)換（信號(hào)調(diào)理）電路（信號(hào)轉(zhuǎn)換調(diào)理）、微機(jī)接口電路（信息傳輸）、分析處理及控制顯示電路（信息分析處理、顯示記錄）等部分組成。目前常用的有模擬顯示（精度受標(biāo)尺最小分度限制，易引入主觀誤差）、數(shù)字顯示（有利于消除讀數(shù)主觀誤差）、圖像顯示（常用的自動(dòng)記錄儀器有筆式記錄儀、光線示波器、磁帶記錄儀）三種。
電橋：是把電阻、電感、電容等元件參數(shù)轉(zhuǎn)換成電壓或電流的一種測(cè)量電路。
直流電橋：在電橋的輸入端加入直流電源ES。當(dāng)輸出端與高輸入阻抗裝置相接時(shí)，電橋相當(dāng)于工作在輸出端開路狀態(tài)，其輸出電壓Uo?R1R3R1R4?R2R3Es?Es?EsR1?R2R3?R4(R1?R2)(R3?R4)。當(dāng)R2R3=R1R4時(shí)，輸出電壓UO為0，稱這種狀態(tài)為平衡狀態(tài)。若將電橋輸出端與內(nèi)阻為Rg的檢流計(jì)相連接，由戴維南定
Ro?理知，AB端的等效電阻
R1R2R3R4?R1?R2R3?R4，AB端的開路電壓Uoc?R1R4?R2R3RgEsUo?Uoc(R1?R2)(R3?R4)，則電橋輸出端的電壓為Ro?Rg。如下圖。
交流電橋：采用交流電源供電的電橋。如果交流電源是頻率為f的正弦交流信號(hào)，則有Z1?Z1??1，Z2?Z2??2，Z3?Z3??3，Z4?Z4??4。???當(dāng)電橋輸出端開路時(shí)，其輸出
?UsUsZ1Z4?Z2Z3Uo?Z1?Z3?UsZ1?Z2Z3?Z4(Z1?Z2)(Z3?Z4)電壓，當(dāng)Z1Z4=Z2Z3，則有Z2Z3?Z1Z4，?2??3??1??4。如下圖
電橋的分類：按電橋采用電源的不同分為：直流電橋、交流電橋。按電橋的工作方式可分為：平衡電橋、不平衡電橋。按電橋被測(cè)電阻的接入方式：?jiǎn)伪垭姌颉⒉顒?dòng)電橋。
電橋的工作特性指標(biāo)分別為：電橋的靈敏度、電橋的非線性誤差。電橋的靈敏度是單
Kus?位輸入量時(shí)的輸出變化量，對(duì)于不平衡電橋：
?U/Uo?R/R。電橋的非線性誤差：若線
?f?性化后的輸出電壓為UOS，則有
Uos?UoUo。
各類電橋的靈敏度與非線性誤差：?jiǎn)伪垭姌颍寒?dāng)R2=R1、R3=R4時(shí)，???R1/R1，Uo?則有?R1R4?1Us?UsUos??Us(R1??R1?R2)(R3?R4)2(2??)，化簡(jiǎn)可得4，非線性誤差?f?Uos?Uo1??Uo2?？梢娸斎胱兓吭酱?，非線性誤差越大，若要求電橋的誤差小于3%，Kus?Uos/Us?14。差動(dòng)電橋：
時(shí)允許ε的最大值為0.06。對(duì)于單臂電橋，其輸出電壓靈敏度當(dāng)R2=R
1，????R1/R1，R2R3=R1R4Uo?(R1??Rx)R4?(R2??Rx)R3?Rx1Us?UsUo??Us(R1??Rx?R2??Rx)(R3?R4)R1?R2，化簡(jiǎn)得2，得差動(dòng)電橋靈
11?Us??Us2?f?2?0Uo/Us11Kus???Us?2，非線性誤差2敏度。如下圖。有源電橋：裝有一個(gè)具有高輸入阻抗和低輸出阻抗及高增益等特點(diǎn)的運(yùn)算放大器A，當(dāng)△R=0時(shí)，電橋平衡，當(dāng)
UsUsUs?R?Uo?(R??R)?Uo?(1?)I1?I2?Us/(2R)22R2RR變化到R+△R時(shí)，則有，?(Us/Us)?Uo/Us1Uo??UsKus??2??2，則輸出靈敏度及非線性誤差分別為??2，即
??f?0。如下圖
電橋調(diào)零：測(cè)量前電橋的輸出應(yīng)調(diào)為零，通常采用的有串聯(lián)調(diào)零法（多用于橋參數(shù)R值較大的場(chǎng)合，調(diào)零電位器的阻值RW ? RO）和并聯(lián)調(diào)零法（并聯(lián)在電橋輸出端，多用于橋參數(shù)R值較大的場(chǎng)合，調(diào)零電位器的阻值RW ? RO）。
無(wú)源濾波器：特點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單，但是帶負(fù)載能力差。有源濾波器：由運(yùn)算放大器和RC網(wǎng)絡(luò)組成。特點(diǎn)是1）有源濾波器不用電感線圈，因而在體積、重量、價(jià)格、線性度等方面具有明顯的優(yōu)越性，便于集成化。2）由于運(yùn)算放大器輸入阻抗高，輸出阻抗低，可以提供良好的隔離性能，并可提供所需增益。3）可以使低頻截止頻率達(dá)到很低的范圍。
低通濾波器：具有低頻信號(hào)容易通過(guò)并抑制高頻信號(hào)的作用。高通濾波器：RC電路具有高頻信號(hào)容易通過(guò)并抑制低頻信號(hào)的作用。帶通濾波器：RLC電路用于通過(guò)某一頻段
Q?的信號(hào)，而將此頻段外的信號(hào)加以抑制或衰減。品質(zhì)因素
fo1?B3?RF?RfRf，帶阻濾波器：用于抑制某一頻段的信號(hào)，而讓此頻段外的信號(hào)通過(guò)。品質(zhì)因素Q?fo1?B2(2?Rf?RF)Rf。
一階RC低通濾波器的幅頻及相頻特性如圖。
一階高通濾波器的幅頻及相頻特性如圖所示：
數(shù)字濾波：利用程序來(lái)實(shí)現(xiàn)，因而不需增加硬件，而且可靠性高、穩(wěn)定性好、靈活方便。常用的方法有：限定最大偏差法：當(dāng)
Yn?Yn?1??Y，則令Yn?Yn?1。如果Yn?Yn?1??Y，則Yn?Yn。算術(shù)平均值法：
Yn?Yn?1?YnYn?k?kk，適用于壓力測(cè)量、流
i量測(cè)量等。加權(quán)平均濾波法：
Yn??CiYn?1i?0n?1，其中滿足i?0?C?1n?1。
數(shù)/模轉(zhuǎn)換：它是把數(shù)字量轉(zhuǎn)變成模擬的器件，它由四個(gè)部分組成：電阻網(wǎng)絡(luò)、運(yùn)算放大器、基準(zhǔn)電源、模擬開關(guān)。目前用得較多的是T型電阻網(wǎng)絡(luò)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器（D/A）。D/A集成電路芯片分為八位、十位、十二位、十六位等。DAC0832是一個(gè)具有兩個(gè)輸入數(shù)據(jù)緩沖器的八位D/A芯片。其分辨率是指最小輸出電壓與最大輸出電壓之比。例如八位D/A的11??0.00398分辨率2?1256?1。其精度的誤差由參考電壓的波動(dòng)、運(yùn)算放大器的零點(diǎn)漂移、模擬開關(guān)的壓降以及電阻阻值的偏差。通常用非線性誤差的大小表示D/A的線性度。
多路模擬開關(guān)環(huán)節(jié)：采用分時(shí)法切換信號(hào)，完成多路切換的器件稱為多路模擬開關(guān)。常用的模擬開關(guān)有晶體管開關(guān)、光耦合器開關(guān)、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管開關(guān)、CMOS場(chǎng)效應(yīng)開關(guān)。其中應(yīng)用最多的是CMOS場(chǎng)效應(yīng)開關(guān)。多路模擬開關(guān)電路由地址譯碼器和多路雙向模擬開關(guān)組成。
采樣保持環(huán)節(jié)：其作用是在采樣期間，其輸出能跟隨輸入的變化而變化，而在保持狀態(tài)能使其輸出值保持不變。采樣理論表明，連續(xù)模擬信號(hào)可以表示為一組等間隔離散化瞬時(shí)采樣序列，反之也可由這組離散采樣脈沖序列恢復(fù)為原連續(xù)信號(hào)。但其中必有采樣頻率fs?2fH采樣信號(hào)頻譜中的最高頻率分量，如不滿足，將會(huì)出現(xiàn)信息丟失或信號(hào)失真。LF398采樣保持器具有采樣速度高、保持電壓下降速率慢、精度高等特點(diǎn)。
傳感檢測(cè)信號(hào)的細(xì)分：為了提高檢測(cè)系統(tǒng)的分辨力，需要對(duì)傳感檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行細(xì)分。如幾何量測(cè)量中采用機(jī)械式細(xì)分（如游標(biāo)卡尺）、光學(xué)式細(xì)分和電子式細(xì)分等。四倍細(xì)分原理：莫爾條紋的間距為BH?W/[2sin(?/2)]?W/?。
傳感檢測(cè)系統(tǒng)中的抗干擾問(wèn)題：產(chǎn)生內(nèi)部干擾的因素有：信號(hào)通過(guò)公共電源、地線和傳輸線的阻抗相互耦合形成的干擾；元件之間、導(dǎo)線之間通過(guò)寄生電容或互感耦合造成的干擾；大功率和高壓元件產(chǎn)生的電場(chǎng)；電子開關(guān)元件的電壓或電流急劇變化而產(chǎn)生的干擾源；工作電源，交叉走線等。外部干擾的因素有：外部高壓電源因絕緣不良形成的漏電；廣播電視、高頻感應(yīng)加熱等；空間電磁波的輻射；周圍機(jī)械振動(dòng)和沖擊的影響。信噪比是指信號(hào)通
SPS?10lgPN。形成干擾路中，有用信號(hào)功率Ps與噪聲功率PN之比，通常用S/N表示，N的三個(gè)條件有：干擾源、干擾的耦合通道[電容性耦合，互感性耦合，公共地線的耦合，漏電耦合，輻射電磁場(chǎng)耦合]、干擾的接收電路。
抑制干擾的方法：主要是采取單點(diǎn)接地、屏蔽隔離（靜電屏蔽、低頻磁感應(yīng)屏蔽、高頻磁感應(yīng)屏蔽）、濾波（電源濾波、退耦濾波器、有源濾波、數(shù)字濾波）等。接地在測(cè)量系統(tǒng)中有四種接地系統(tǒng)：安全地（強(qiáng)電應(yīng)用設(shè)備）、信號(hào)源地、數(shù)字信號(hào)地、模擬信號(hào)地（此三地是為了防止電路有公共阻抗而引起信號(hào)交叉耦合）。
典型噪聲干擾的抑制：設(shè)備啟、停時(shí)產(chǎn)生的電火花干擾：消除這種干擾的方法通常是RC吸收電路，即將電阻R和電容C串聯(lián)后再并聯(lián)到繼電器觸點(diǎn)或電源開關(guān)兩端。共模噪聲：抑制這種干擾可采用差分放大器，差分放大器的輸入阻抗越高，抑制作用越強(qiáng)。串?dāng)_：克服串?dāng)_的有效方法是將不同信號(hào)線分開，并且留有最大可能的空間隔離。
ADC與CPU的時(shí)間協(xié)調(diào)：其控制方式有延時(shí)等待、中斷式、查詢式。
數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口的典型結(jié)構(gòu)有：高電平單路信號(hào)調(diào)理單ADC系統(tǒng)（性能一般，成本低，全部輸入通道共用一路信號(hào)調(diào)理電路）、低電平多路信號(hào)調(diào)理單ADC系統(tǒng)（最常見的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，性能較高，每個(gè)通道均有各自的信號(hào)調(diào)理電路）、多路信號(hào)調(diào)理多ADC系統(tǒng)（通過(guò)多路ADC轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號(hào)由一個(gè)多路數(shù)字開關(guān)送入微機(jī)，其成本雖高，但性能較高）。
A/D轉(zhuǎn)換器與CPU的接口示例：8位8通道A/D轉(zhuǎn)換電路：由模擬多路轉(zhuǎn)換開關(guān)（LF13508）、采樣/保持器（LF398）、A/D轉(zhuǎn)換（ADC0804：逐次逼近式8位轉(zhuǎn)換芯片，屬于脈沖啟動(dòng)轉(zhuǎn)換芯片）和并行接口PIO組成。ADC574是12位逐次比較式A/D轉(zhuǎn)換芯片，很容易與8031單片機(jī)的接口相連。
傳感器信號(hào)的溫度補(bǔ)償：在計(jì)算機(jī)能力允許時(shí)，可采用計(jì)算機(jī)軟件（常用公式法、表格法）進(jìn)行，也可采用硬件電路實(shí)現(xiàn)。溫度補(bǔ)償公式法的步驟：1。給定m+1個(gè)溫度值，測(cè)出每一個(gè)溫度下傳感器靜態(tài)特性曲線在y軸上的截距；2。將Y表示成以溫度T為自變量的n次代數(shù)多項(xiàng)式Y(jié)?a0?a1T?a2T?????anT，用最小二乘曲線擬合法確定a0?，在測(cè)得
2nx?每一個(gè)y值對(duì)應(yīng)的T值，計(jì)算出Y，再求傳感器的輸入值
y?Yk。溫度補(bǔ)償表格法的步Y(jié)?Yi?(T?Ti)驟：Yi?1?YiTi?1?Ti，若T
線性化處理方法：可以用硬件實(shí)現(xiàn)，也可以用軟件實(shí)現(xiàn)線性化處理。常用的方法有公式法、表格法。公式法也稱曲線擬合法，（求完）
第九章 信號(hào)分析及其在測(cè)試中的應(yīng)用
信號(hào)的分類：信號(hào)有靜態(tài)信號(hào)、動(dòng)態(tài)信號(hào)。按能否用明確的時(shí)間函數(shù)關(guān)系描述，可將信號(hào)分為確定性信號(hào)與非確定性信號(hào)。確定信號(hào)是指能用明確的數(shù)學(xué)解析關(guān)系式或圖表描述的信號(hào)，如簡(jiǎn)諧波、方波、矩形波等信號(hào)。確定性信號(hào)又可分為周期信號(hào)和非周期信號(hào)。非確定性信號(hào)也稱隨機(jī)信號(hào)，是指時(shí)域波形不確定，無(wú)法用確切的數(shù)學(xué)關(guān)系式描述，也不能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)未來(lái)的結(jié)果。只能用概率統(tǒng)計(jì)方法描述它的規(guī)律。
模擬信號(hào)：在某一自變量連續(xù)變化的間隔內(nèi)，信號(hào)的數(shù)值連續(xù)。離散信號(hào)：自變量在某些不連續(xù)數(shù)值時(shí)，輸出信號(hào)才具有確定值。如果將其各離散點(diǎn)的幅值也作離散化，以二進(jìn)制編碼表示，則稱為數(shù)字信號(hào)。
?x?lim信號(hào)的均值
1T??T?T0x(t)dt，它表示信號(hào)中常值分量或直流分量。信號(hào)的方差1??limT??T2x?T0[x(t)??x]2dt，它描述信號(hào)的波動(dòng)范圍，其正平方根為信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)差。信號(hào)的均方值?x2?lim1T??T?T0x2(t)dt，它描述信號(hào)的強(qiáng)度，表示信號(hào)的平均功率。則有?????2x2x2x。信號(hào)的概率密度函數(shù)
px?limTxT0??T0?x，它描述了信號(hào)x(t)對(duì)指定幅值的取值機(jī)會(huì)。
信號(hào)的相關(guān)描述：它又稱為信號(hào)的時(shí)差描述。信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)Rx(?)?lim1T??T?T0x(t)x(t??)dt，其中η---時(shí)延量，自相關(guān)函數(shù)的性質(zhì)：1）當(dāng)時(shí)延??0，1Rx(0)?limT??T信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)就是信號(hào)的均方值
?T0x2(t)dt??2,2）當(dāng)Rx(0)?Rx(?)時(shí)，即在η=0處取峰值；3）Rx(?)?Rx(??)；4）周期信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)必呈周期性，這是因?yàn)橛衳(t)?x(t?nT)，故
Rx(??nT)?lim1Tx(t?nT)x(t?nT??)dt?Rx(?)0T??T?。信號(hào)的Rxy(?)?lim互相關(guān)函數(shù)
1T??T?T0x(t)y(t??)dt，互相關(guān)函數(shù)的性質(zhì)有：1）Rxy(η)通常不在η=0處取峰值，其峰值偏離原點(diǎn)的位置為ηd，圖反映兩信號(hào)相互有ηd時(shí)移時(shí)，相關(guān)程度
1Rxy(?)?limT??T最高；2）Rxy(η)與Ryx(η)是兩個(gè)不同的函數(shù)。根據(jù)定義Ryx(?)?lim1T??T?T0x(t)y(t??)dt；?T0y(t)x(t??)dt，不難證明Rxy(?)?Ryx(??)；3）均值為零的兩個(gè)統(tǒng)計(jì)獨(dú)y(t)，其中Rxy(?)?0。信號(hào)的互相關(guān)系數(shù)立的隨機(jī)信號(hào)x(t)和?xy(?)?Rxy(?)Rxy(?)?Rx(0)Ry(0)xrmsyrms，由于Rxy(?)?Rx(0)Ry(0),故?xy(?)?1，一般有：?xy(?)?1說(shuō)明x(t)和y(t)完全相關(guān)；?xy(?)?0說(shuō)明x(t)和y(t)完全不相關(guān)；0??xy(?)?0，?x(?)?說(shuō)明x(t)和y(t)部分相關(guān)。自相關(guān)系數(shù)
Rx(?)Rx(0)。
?周期信號(hào)與離散頻譜：傅里葉級(jí)數(shù)
x(t)?a0??(ancosnw0t?bnsinnw0t)n?1，其中w0?2?/T，a0?1T?T0x(t)dt,an?2T2Tx(t)cosnw0tdt,bn?x(t)sinnw0tdt,T?0T?0如果周期信號(hào)x(t)為奇函數(shù)時(shí)，an?0,a0?0，此時(shí)
?x(t)??bnsinnw0tn?1?；如果周期信號(hào)x(t)為偶函數(shù)時(shí)，bn?0，此時(shí)x(t)?a0??ancosnw0tn?1。周期信號(hào)頻譜特點(diǎn)：離散性、收斂性、諧波性。瞬態(tài)信號(hào)的頻譜連續(xù)。傅里葉變換的主要性質(zhì)有：（如圖所示
非確定性信號(hào)的功率譜密度函數(shù)：自功率譜密度函數(shù)：若自相關(guān)函數(shù)滿足絕對(duì)可積條件，即????Rx(?)d???，則定義
Sx(f)??Rx(?)e?j2?f?d????，為x(t)的自功率譜密度函數(shù)，?稱自譜或自功率譜。頻域上Sx(f)曲線下的總面積代表信號(hào)x(t)的總功率?；スβ首V密度函數(shù)：如果互相關(guān)函數(shù)Rxy(η)滿足傅里葉變換的條件???Rxy(?)d???，則定義
稱Sxy(f)為信號(hào)x(t)和y(t)的互譜密度函數(shù)，簡(jiǎn)稱互譜?；ハ喔珊瘮?shù)：有一種方法能評(píng)價(jià)測(cè)試系統(tǒng)輸入信號(hào)和輸出信號(hào)之間的因果性，即輸出信號(hào)的功率譜中有多少是所測(cè)輸入信號(hào)引起的響應(yīng)，這個(gè)指標(biāo)常用相干函數(shù)γxy(f)表示，其定義為??Sxy(f)??Rxy(?)e?j2?f?d??2?xy(f)?Sxy(f)22(0??xy?1)Sx(f)Sy(f)。當(dāng)
2?xy(f)?0，表示輸出信號(hào)y(t)與輸入信號(hào)x(t)不相干；當(dāng)2?xy(f)?1，表示輸出信號(hào)y(t)與輸入信號(hào)x(t)完全相干，系統(tǒng)無(wú)干擾輸入；若
2?xy(f)在0~1之間，則表示下述可能性：測(cè)試中有外界噪聲干擾輸入；聯(lián)系x(t)和y(t)的系統(tǒng)非線性；輸出y(t)和x(t)和其它輸入的綜合。
第十章 傳感器在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用
零位和極限位置的檢測(cè)：零位的檢測(cè)精度直接影響工業(yè)機(jī)器人的重復(fù)定位精度和軌跡精度；極限位置的檢測(cè)則起保護(hù)機(jī)器人和安全動(dòng)作的作用。工業(yè)機(jī)器人常用的位置傳感器有：接觸式微動(dòng)開關(guān)、精密電位計(jì)，非接觸式光電開關(guān)、電渦流傳感器。
位移量的檢測(cè)：機(jī)器人上常用的位移傳感器有：旋轉(zhuǎn)變壓器、差動(dòng)變壓器、感應(yīng)同步器、電位計(jì)、光柵、磁柵、光電編碼器等。例如關(guān)節(jié)型機(jī)器人大多采用光電編碼器，由于剛性原因，位移傳感器多與驅(qū)動(dòng)元件同軸，以提高分辨力。直角坐標(biāo)機(jī)器人中的直線關(guān)節(jié)或氣動(dòng)、液壓驅(qū)動(dòng)的某些關(guān)節(jié)采用線位移傳感器。
速度、加速度的檢測(cè)：速度傳感器是為實(shí)現(xiàn)機(jī)器人各關(guān)節(jié)的速度閉環(huán)控制。加速度傳感器被用于機(jī)器人中關(guān)節(jié)的加速度控制。
在大位移量中，常用位移傳感器有感應(yīng)同步器、光柵、磁尺、容柵等。傳感器在位置反饋系統(tǒng)中，在傳感器安裝位置的不同有半閉環(huán)控制和全閉環(huán)控制；按反饋信號(hào)的檢測(cè)和比較方式不同有脈沖比較伺服系統(tǒng)、相伴比較伺服系統(tǒng)、幅值比較伺服系統(tǒng)。光電編碼器PE同時(shí)進(jìn)行速度反饋和位置反饋的半閉環(huán)控制系統(tǒng)中，光電編碼器將電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)角變換成數(shù)字脈沖信號(hào)，反饋到CNC裝置進(jìn)行位置伺服控制。又由于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與編碼器反饋的脈沖頻率成比例，因此采用F/V（頻率/電壓）變換器將其變換為速度電壓信號(hào)就可以進(jìn)行速度反饋。
“測(cè)量中心”是指三坐標(biāo)測(cè)量與機(jī)械加工中心相配合。測(cè)量系統(tǒng)按其性質(zhì)可以分為機(jī)械式測(cè)量系統(tǒng)、光學(xué)式測(cè)量系統(tǒng)、電氣式測(cè)量系統(tǒng)。三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的測(cè)量頭按測(cè)量方法分為接觸式{ 應(yīng)用廣泛，它可分為硬測(cè)頭[多為機(jī)械測(cè)頭，使用較少]、軟測(cè)頭[可分為觸發(fā)式測(cè)頭、三維測(cè)微測(cè)頭（可分為模擬測(cè)頭、數(shù)字測(cè)頭）}，、非接觸式{常用激光測(cè)頭、光學(xué)測(cè)頭、電視掃描測(cè)頭等} 汽車機(jī)電一體化的中心內(nèi)容是以微機(jī)為中心的自動(dòng)控制系統(tǒng)取代原有純機(jī)械式控制部件，從而改善汽車的性能，增加汽車的功能，實(shí)現(xiàn)汽車降低油耗，減少排氣污染，提高汽車行駛的安全性、可靠性、操作方便和合適性。汽車行駛控制的重點(diǎn)是：1）汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的正時(shí)點(diǎn)火、燃油噴射、空燃比和廢氣再循環(huán)的控制，使燃燒充分、減少污染、節(jié)省能源；2）汽車行駛中的自動(dòng)變速和排氣凈化控制，以使其行駛狀態(tài)最佳化；3）汽車的防滑制動(dòng)、防碰撞，以提高行駛的安全性；4）汽車的自動(dòng)空調(diào)、自動(dòng)調(diào)整車高控制，以提高舒適性。
公路交通用傳感器：國(guó)外采用的傳感器有電感式、橡皮管式、超聲波式、雷達(dá)式及紅外線式。
第四篇：河南理工傳感器與檢測(cè)技術(shù)(重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)總結(jié))
傳感器與檢測(cè)技術(shù)知識(shí)總結(jié)(部分)
1：傳感器是能感受規(guī)定的被檢測(cè)量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可輸出信號(hào)的器件或裝置。
一、傳感器的組成2：傳感器一般由敏感元件，轉(zhuǎn)換元件及基本轉(zhuǎn)換電路三部分組成。①敏感元件是直接感受被測(cè)物理量，并以確定關(guān)系輸出另一物理量的元件（如彈性敏感元件將力，力矩轉(zhuǎn)換為位移或應(yīng)變輸出）。②轉(zhuǎn)換元件是將敏感元件輸出的非電量轉(zhuǎn)換成電路參數(shù)（電阻，電感，電容）及電流或電壓等電信號(hào)。③基本轉(zhuǎn)換電路是將該電信號(hào)轉(zhuǎn)換成便于傳輸，處理的電量。10
11、動(dòng)態(tài)特性：反映了傳感器對(duì)于隨時(shí)間變化的動(dòng)態(tài)量的響應(yīng)特性，傳感器的響應(yīng)特性必須在所測(cè)頻率范圍內(nèi)努力保持不失真測(cè)量條件。一般地，利用光電效應(yīng)、壓電效應(yīng)等物性型傳感器，響應(yīng)時(shí)間快，工作頻率范圍寬。
位移檢測(cè)傳感器
位移可分為線位移和角位移兩種，1、電阻式位移傳感器的電阻值取決于材料的幾何尺寸和物理特征，即R=p L/S
二、傳感器的特性及主要性能指標(biāo)
1性和動(dòng)態(tài)特性。
2、傳感器的靜態(tài)特性是當(dāng)傳感器的輸入量為常量或隨時(shí)間作緩慢變化時(shí)，傳感器的輸出與輸入之間的關(guān)系，叫靜態(tài)特性，簡(jiǎn)稱靜特性。
表征傳感器靜態(tài)特性的指標(biāo)有線性度，敏感度，重復(fù)性等。
3、傳感器的動(dòng)態(tài)特性是指?jìng)鞲衅鞯妮敵隽繉?duì)于隨時(shí)間變化的輸入量的響應(yīng)特性稱為動(dòng)態(tài)特性，簡(jiǎn)稱動(dòng)特性。
4、傳感器的主要性能要求是：1）高精度、低成本。2）高靈敏度。3）工作可靠。4）穩(wěn)定性好，應(yīng)長(zhǎng)期工作穩(wěn)定，抗腐蝕性好；5）抗干擾能力強(qiáng)；6）動(dòng)態(tài)性能良好。7）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、小巧，使用維護(hù)方便等；
五、基本特性的評(píng)價(jià)
1、測(cè)量范圍：是指?jìng)鞲衅髟谠试S誤差限內(nèi)，其被測(cè)量值的范圍；量程：則是指?jìng)鞲衅髟跍y(cè)量范圍內(nèi)上限值和下限值之差。
2、過(guò)載能力：一般情況下，在不引起傳感器的規(guī)定性能指標(biāo)永久改變條件下，傳感器允許超過(guò)其測(cè)量范圍的能力。過(guò)載能力通常用允許超過(guò)測(cè)量上限或下限的被測(cè)量值與量程的百分比表示。
3、靈敏度：是指?jìng)鞲衅鬏敵隽縔與引起此變化的輸入量的變化X之比。靈敏度越高越好。
5、反映非線性誤差的程度是線性度。線性度是以一定的擬合直線作基準(zhǔn)與校準(zhǔn)曲線作比較，用其不一致的最大偏差△Lmax與理論量程輸出值Y（=ymax—ymin）的百分比進(jìn)行計(jì)算。
6、穩(wěn)定性在相同條件，相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，其輸入/輸出特性不發(fā)生變化的能力，影響傳感器穩(wěn)定性的因素是時(shí)間和環(huán)境。7化而變化。長(zhǎng)期使用會(huì)產(chǎn)生蠕變現(xiàn)象。
8、重復(fù)性：是衡量在同一工作條件下，對(duì)同一被測(cè)量進(jìn)行多次連續(xù)測(cè)量所得結(jié)果之間的不一致程度的指標(biāo)；
9、精確度：簡(jiǎn)稱精度，它表示傳感器的輸出結(jié)果與被測(cè)量的實(shí)際值之間的符合程度，是測(cè)量值的精密程度與準(zhǔn)確程度的綜合反映。
2、電阻應(yīng)變式位移傳感器：是將被測(cè)位移引起的應(yīng)變?cè)a(chǎn)生的應(yīng)變，經(jīng)后續(xù)電路變換成電信號(hào)，從而測(cè)出被測(cè)位移。
3、電容式位移傳感器：是利用電容量的變化來(lái)測(cè)量線位移或角位移的裝置。
(1)變極距型的電容位移傳感器：有較高的靈敏度，但電容變化與極距變化之間為非線性關(guān)系，其它兩種類型的位移傳感器具有比較好的線性，但敏度比較低。
(2)變極板面積型電容位移傳感器：用于線位移測(cè)量，也可用于角位移測(cè)量。
(3)變介質(zhì)型電容式位移傳感器：用于位移或尺寸測(cè)量的改變介質(zhì)型電容位移傳感器，一般都具有較好的線性特性，但也有輸入/輸出呈非線性關(guān)系。
(4)容柵式電容位移傳感器是在面積型電容位移傳感器的基礎(chǔ)上發(fā)展來(lái)的，可分為長(zhǎng)容柵和圓容柵。（特點(diǎn)：因多極電容及平均效應(yīng)，分辨力高，精度高，量程大對(duì)刻劃精度和安裝精度要求可有所降低，一種很有發(fā)展前途的傳感器。
4、電容式位移傳感器的絕緣和屏蔽
（1）若絕緣材料性能不佳，絕緣電阻隨環(huán)境溫度和濕度而變化，還會(huì)使電容位移傳感器的輸出產(chǎn)生緩慢的零位漂移；
5、電感式位移傳感器：將被測(cè)物理量位移轉(zhuǎn)化為自感L,互感M的變化，并通過(guò)測(cè)量電感量的變化確定位移量。主要類型有自感式、互感式'、渦流式和壓磁式。輸出功率大，靈敏度高，穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。
（1）自感式電感位移傳感器原理：纏繞在鐵心的線圈中通以交變電流，產(chǎn)生磁通，形成磁通回路。
為了提高自感位移傳感器的精度和靈敏度，增大特性的線性度，實(shí)際用的傳感器大部分都作為差動(dòng)式
（2）互感式位移傳感器（測(cè)量范圍最大）：將被測(cè)位移量的變化轉(zhuǎn)換成互感系數(shù)的變化，基本結(jié)構(gòu)原理與常用變壓器類似，故稱為變壓器式位移傳感器。
（3）渦流式位移傳感器：利用電渦流效應(yīng)將被測(cè)量變換為傳感器線圈阻抗Z變化的一種裝置。只要分為高頻反射和低頻透射兩類。
第五篇：傳感器原理及檢測(cè)技術(shù)
傳感器原理及檢測(cè)技術(shù)
（工程碩士）考試題
1、簡(jiǎn)要說(shuō)明非電量電測(cè)法的基本思想。
2、簡(jiǎn)要說(shuō)明傳感元件與敏感元件的作用及區(qū)別。
3、簡(jiǎn)述現(xiàn)代測(cè)量系統(tǒng)由那幾部分組成及各部分的功能與特點(diǎn)。
4、何為傳感器靜態(tài)特性？靜態(tài)特性主要技術(shù)指標(biāo)有哪些？何為傳感器動(dòng)態(tài)特性？動(dòng)態(tài)特性主要技術(shù)指標(biāo)有哪些？
5、系統(tǒng)誤差，隨機(jī)誤差及粗大誤差產(chǎn)生的原因是什么？對(duì)測(cè)量結(jié)果有何影響？從提高測(cè)量精度來(lái)看，應(yīng)如何處理這些誤差？
6、說(shuō)明誤差的分類，以及各類誤差的性質(zhì)，特點(diǎn)及對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響？
7、某測(cè)量系統(tǒng)的頻率響應(yīng)曲線H(j?)?1，若輸入周期信號(hào)1?0.05j?
x(t)?2cos10t?0.8cos(100t?300)，試求其響應(yīng)y(t)。
8、有一個(gè)傳感器，其微分方程為30dy其中y為輸出電壓(mV),x?3y?0.15x。
為輸入溫度(0C)，試求傳感器的時(shí)間常數(shù)和靜態(tài)靈敏度S。
9、根據(jù)磁電式傳感器工作原理，設(shè)計(jì)一傳感器測(cè)量轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速。要求畫出原理結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖并說(shuō)明原理。
10、談?wù)勀銓?duì)傳感器原理及檢測(cè)技術(shù)這門課程學(xué)習(xí)的體會(huì)及建議，你認(rèn)為檢測(cè)技術(shù)將來(lái)的發(fā)展方向是什么？
要求：每道題必須認(rèn)真完成。
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