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1、第第2 2章章 传感技术基础传感技术基础第1页，共13页，编辑于2022年，星期一2.1能量变换与信号变换表2.1 六种基本的能量形式基本能量形式检测特性或信号形式机械位置、速度、加速度、力、张力、压力、应力、流量、质量、密度、动量、力矩、形状、粗糙度、方向、粘度热热量、温度、热流通量磁磁场强度、磁矩、磁通密度、磁导率电电流、电压、电阻、电容、电感、频率化学浓度、反应速度、氧化还原电势、生物特性辐射强度、能量、相位、波长、幅度、透射率、偏振第2页，共13页，编辑于2022年，星期一信号变换信号变换是指把敏感元件输出的某一物理量经过转换元件或转换电路变换成统一的标准信号或能直接用显示仪表显示的信
2、号信号变换主要依赖于转换元件和转换电路来实现 模拟变换、数字变换D/A变换、A/D变换第3页，共13页，编辑于2022年，星期一2.3 测量概论测量：是以确定量值为目的的一系列操作。两个过程：能量变换、变量与标准量比较测量结果表示：比值、测量单位、测量误差或测量精度测量方法：是将被测量与标准量进行比较，从而得出比值的方法 第4页，共13页，编辑于2022年，星期一测量方法的分类 根据获得测量值方法的不同可分为：直接测量、间接测量和组合测量 根据测量精度要求的不同可分为：等精度测量和非等精度测量根据测量方法的不同可分为：偏差式测量、零位式测量和微差式测量根据被测量变化的快慢可分为：静态测量和动态
3、测量根据测量敏感元件是否与被测介质接触可分为：接触式测量和非接触式测量根据测量系统是否向被测对象施加能量可分为：主动式测量和被动式测量第5页，共13页，编辑于2022年，星期一直接测量：一般指可用各种仪器对被测量直接测量获得结果例：用万用表测电阻、电流值等间接测量：指利用对喝被测量有确定函数关系的几个物理量进行直接测量后，通过函数关系获得结果。例：电功率的测量，P=IU第6页，共13页，编辑于2022年，星期一组合测量：在测量中，使各个待求未知量和被测量经不同的组合形式出现，根据直接测量或间接测量所得到的被测量数据，通过解一组联立方程而求出未知量数据的测量方法，即这种测量方法必须经过求解联立方
4、程组才能得出最后结果。组合测量中，未知量与被测量之间存在已知函数关系 例：为了确定电阻的温度系数，可利用电阻值与温度间的关系：第7页，共13页，编辑于2022年，星期一系统误差 在同一条件下，多次测量同一值时，绝对值和符号保持不变，或在条件改变时，按一定规律变化的误差称为系统误差造成原因：装置本身性能、转换原理或环境条件等因素产生例：仪表表盘刻度不准确造成恒值误差第8页，共13页，编辑于2022年，星期一随机误差 在同一测量条件下，多次测量同一值时，绝对值和符号以不可预定方式变化的误差造成原因：偶然、微小的独立因素具有随机性例：外界环境的随机干扰粗大误差 明显偏离测量结果的误差第9页，共13页，编辑于2022年，星期一2.3.3 测量系统测量系统的组成第10页，共13页，编辑于2022年，星期一开环测量系统第11页，共13页，编辑于2022年，星期一闭环测量系统第12页，共13页，编辑于2022年，星期一2.3.4 参数检测的一般方法参数的检测是以自然规律（包括守恒定律、场的定律、物质定律、统计法则以及各种效应）为基础，利用敏感元件特有的物理、化学或生物等效应，把被测量的变化转换为敏感元件的某一物理量（或化学量）的变化 力学法、热学法、电学法、声学法、光学、磁学法、射线法等第13页，共13页，编辑于2022年，星期一