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1、电子感测技术第一章你现在浏览的是第一页,共23页绪论绪论一、课程性质一、课程性质:电子信息类专业基础课,高职精电子信息类专业基础课,高职精 品课程品课程。二、课程任务二、课程任务:1 1、学好三章、学好三章:第一章第一章 基础知识(基础知识(9 9学时)学时)第二章第二章 传感器传感器 (19(19学时学时)第三章第三章 电子测量(电子测量(2323学时)学时)2 2、实训五个、实训五个:每个实训每个实训6 6学时学时 (学分学分3+1)3+1)你现在浏览的是第二页,共23页 三、教学方法:三、教学方法:1 1、上课足十周、上课足十周:(:(2+3)学时)学时/周周 2 2、考试在期中、考试在
2、期中:*第第11周考试周考试 *采用半开卷笔试采用半开卷笔试 3 3、实训后五周、实训后五周:第第1212周讲解,周讲解,13131717周轮做周轮做。4 4、成绩三部分、成绩三部分:理论笔试占理论笔试占50%50%;实训成绩占实训成绩占30%30%:*当场当场“操作操作/口试口试”考查考查 *检查预习报告和正式报检查预习报告和正式报告告 平时积分占平时积分占20%20%:笔记、纪律、习题笔记、纪律、习题只能看自己笔记的原件只能看自己笔记的原件不能看书、习题本和复印件不能看书、习题本和复印件你现在浏览的是第三页,共23页l5 5、学好有方法(、学好有方法(22212221法)法):(1 1)二
3、书作参考,认真记笔记。)二书作参考,认真记笔记。(教科书、实训指导书;记笔记是学习方法,也是工作能力)(教科书、实训指导书;记笔记是学习方法,也是工作能力)(2 2)二题近试题,每章要复习。)二题近试题,每章要复习。(思考题思考题+习题习题考试题考试题)(3 3)二位辅导员,随班带实训。)二位辅导员,随班带实训。(2 29 9周定时培训,加强指导力量)周定时培训,加强指导力量)(4 4)要求守纪律,提高注意力。)要求守纪律,提高注意力。(约有(约有1/51/5人不专心听,不勤记笔记)人不专心听,不勤记笔记)你现在浏览的是第四页,共23页l6 6、不好找原因(历届首考约有、不好找原因(历届首考约
4、有20%20%不及格)不及格)(1)“半开卷半开卷”掉以轻心:认为笔记中都有,复习不掉以轻心:认为笔记中都有,复习不到位,造成找不准,找不着。到位,造成找不准,找不着。(2)临考抄别人笔记,答题)临考抄别人笔记,答题“张冠李戴张冠李戴”;PPt不能代不能代替笔记。替笔记。(3)被)被“四害四害”害死:害死:讲话讲话 迟到迟到 睡觉睡觉 做其它事做其它事 害己害己害人害人如不改正如不改正危害一辈子危害一辈子你现在浏览的是第五页,共23页第第1 1章章 电子感测技术的基础知识电子感测技术的基础知识1.11.1传感器概述传感器概述 1.1.1 传感器的组成、转换特性和选用要点传感器的组成、转换特性和
5、选用要点 1、组成、组成非电量:温度、压力、流量非电量:温度、压力、流量电量:电磁场、光波、射线电量:电磁场、光波、射线可用非电量:能产生间接电量或电量可用非电量:能产生间接电量或电量间接电量:间接电量:R R、L L、C C电量:不便于传输和处理的微弱信号电量:不便于传输和处理的微弱信号放大、放大、校正、补偿、运算、显示校正、补偿、运算、显示、电量电量间接电量间接电量被被x传感器传感器可用信号可用信号y y(电信号或光信号电信号或光信号)x可用非电量可用非电量敏感元件敏感元件转换器转换器电子测量电子测量测量测量三三转转一一互互换换你现在浏览的是第六页,共23页例如:例如:温度温度热胀冷缩热胀
6、冷缩压力压力压敏电阻压敏电阻R电桥电桥U电子测量电子测量 敏感元件敏感元件转换器转换器你现在浏览的是第七页,共23页l2、分类、分类(1)物理型:最普遍)物理型:最普遍(2)化学型:最必需)化学型:最必需(3)生物型:最先进)生物型:最先进l仿生传感器接近动物灵敏度和精确度:仿生传感器接近动物灵敏度和精确度:*狗的嗅觉是人的狗的嗅觉是人的106倍倍 *鸟的视觉是人的鸟的视觉是人的102倍,并能利用地球磁场定位倍,并能利用地球磁场定位 *蝙蝠发、收超声波,其听觉是人的蝙蝠发、收超声波,其听觉是人的103倍倍 *蛇的蛇的“接近觉接近觉”感知温度(红外线)感知温度(红外线)0.01的变化的变化重点开
7、发重点开发微传感器、环保传感器、医疗传感器微传感器、环保传感器、医疗传感器网络化传感器网络化传感器你现在浏览的是第八页,共23页l3 3、转换特性、转换特性y00被测量被测量(a)直线型直线型x1x2y1y2xy 量程量程 或最理想或最理想 测量范围测量范围灵敏度灵敏度你现在浏览的是第九页,共23页yx y0 xx0(b)阶梯型阶梯型 阈值阈值x0分辨率分辨率 y=1时为单位分辨率时为单位分辨率 你现在浏览的是第十页,共23页xy2y1对数型对数型y拟合直线拟合直线指数型指数型0(c)对数和指数型对数和指数型d dm m非线性误差非线性误差m是实际曲线与拟合直线间的是实际曲线与拟合直线间的最大
8、差值(最大差值(y轴)轴)书中书中例例题,由传感器方程求得题,由传感器方程求得S、x和和xm 你现在浏览的是第十一页,共23页4 4、选用传感器的要点、选用传感器的要点了解被测对象了解被测对象了解主要指标了解主要指标选用方法选用方法环境情况环境情况测量方式测量方式测量范围测量范围安装要求安装要求输出要求输出要求测量精度测量精度(误差范围)误差范围)灵敏度灵敏度 S S分辨率分辨率XX可靠性可靠性先进性先进性性价比性价比侧重侧重最主要指标进最主要指标进行选择行选择折中折中方法,兼顾二方法,兼顾二个以上指标或性价个以上指标或性价比比采用传感器的采用传感器的融合融合技术,减小误报和技术,减小误报和漏
9、报漏报你现在浏览的是第十二页,共23页5 5、光电检测、光电检测光子光子光路光路相同点相同点轻于电子轻于电子不带电不带电光频极高光频极高无接地问题无接地问题光纤传输衰耗小光纤传输衰耗小光通信容量大光通信容量大电磁波电磁波波、粒两重性波、粒两重性有、无线传输有、无线传输光能量光能量常数常数光频光频电子初速度电子初速度电子动能(电流)电子动能(电流)克服电子逸出功克服电子逸出功时,时,红限光频红限光频你现在浏览的是第十三页,共23页1.21.2电子测量任务和方法电子测量任务和方法 电压(电流、功率等)、阻抗(电压(电流、功率等)、阻抗(R R、L L、C C)、频率(时间、)、频率(时间、数字量等
10、)数字量等)是得到其它电参数的测量基础是得到其它电参数的测量基础 2 2、表达四要素、表达四要素:大小大小(数值数值)、正负、正负(方向方向)、单位、单位(属性属性)、误差、误差(精度精度)l 不带误差的测量结果不可信不带误差的测量结果不可信l 没有单位的测量数据无价值没有单位的测量数据无价值书中书中 例例 题,说明一个测量结果应有四个要素表达。题,说明一个测量结果应有四个要素表达。1.2.11.2.1电子测量的任务电子测量的任务1 1、测量三参数、测量三参数:你现在浏览的是第十四页,共23页1 1、直接测量、直接测量:被测量被测量y=xy=x测定值或仪表示值,最基本,应用也最广。测定值或仪表
11、示值,最基本,应用也最广。2 2、间接测量、间接测量:y=f(xi),如测量功率,如测量功率P=U2/R,这里,这里y=P,x1=U,x2=R (1 1)y不能直接测量;不能直接测量;(2 2)直接测量较困难;)直接测量较困难;(3 3)直接测量误差大)直接测量误差大3 3、组合测量、组合测量:yi=f(xi)方程组方程组1.2.21.2.2电子测量方法电子测量方法你现在浏览的是第十五页,共23页直流电路直流电路 如图所示如图所示 E=I0R0+U E=I1R0+U1E=I2R0+U2 R2=时,由于电压表内阻时,由于电压表内阻Rv,Rv,产生的误差与产生的误差与R0值成正比。值成正比。I1=
12、U1/R1,I2=U2/R2 ER1IUR2R0+-则则R0=(U2/U1-1)R1你现在浏览的是第十六页,共23页1.31.3测量误差和处理测量误差和处理 1 1、误差来源、误差来源:(1 1)仪表元器件误差)仪表元器件误差 (2 2)环境、电源和干扰影响)环境、电源和干扰影响 (3 3)人为造成)人为造成2 2、误差表示(、误差表示(重点、难点)重点、难点)相对真值相对真值:高一级仪表测量高一级仪表测量 值值a=xa=x0 0 近真值近真值 平均值修正后值修正后值 a=x+c修正值修正值 c=1.3.1误差理论误差理论(1 1)绝对误差)绝对误差测量值偏离实测量值偏离实际值际值(大小、方向
13、大小、方向(正负正负))测量值测量值实际值代实际值代替真值替真值a0你现在浏览的是第十七页,共23页实际相对误差实际相对误差 示值相对误差示值相对误差 引用引用(满度满度)相对误差相对误差 又称满度误差,用于评价仪表精确度又称满度误差,用于评价仪表精确度 仪表等级即引用相对误差仪表等级即引用相对误差(2 2)相对误差(准确度、不确定度)相对误差(准确度、不确定度)你现在浏览的是第十八页,共23页电工仪表共分七级电工仪表共分七级:0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0最大实际相对误差最大实际相对误差 最大示值相对误差最大示值相对误差 作为仪表的作为仪表的最大最大误差误差范围或范围
14、或不不确定度确定度 书中书中例例题说明题说明(2)被测量越接近量程被测量越接近量程y ym m时测量误差越小时测量误差越小(1)m m小,仪表等级高,测量误差越小小,仪表等级高,测量误差越小你现在浏览的是第十九页,共23页数字仪表的绝对误差数字仪表的绝对误差 几个字几个字 书中书中例例题说明:读数误差和满度误差的表示方式题说明:读数误差和满度误差的表示方式你现在浏览的是第二十页,共23页l3 3、误差性质、误差性质误差性质误差性质特点特点产生原因产生原因处理方法处理方法随机误差(随随机误差(随差)只能处理,差)只能处理,不能改善不能改善单峰性单峰性有界性有界性对称性对称性抵偿性抵偿性元器件老化
15、元器件老化外界干扰外界干扰电源波动电源波动量化误差量化误差增加测量次数增加测量次数算出误差范围算出误差范围定出仪表等级和适定出仪表等级和适用范围用范围系统误差系统误差(系系差差)可以改善可以改善重复性重复性规律性规律性未校零,刻度不准,未校零,刻度不准,预热不够,元器件预热不够,元器件理想化理想化(1 1)算出修正值,)算出修正值,进行修正进行修正a=x+C(2 2)用电路或元器)用电路或元器件进行控制件进行控制粗大误差粗大误差(粗粗差差)可以避免可以避免和剔除和剔除出现坏值出现坏值人为大错人为大错通过计算识别后予通过计算识别后予以剔除,多个坏值以剔除,多个坏值先剔除最大的一个先剔除最大的一个
16、你现在浏览的是第二十一页,共23页 (1)误差小数位)误差小数位=测量数据小数位测量数据小数位 (2)有效数字:非零起,含零止)有效数字:非零起,含零止 舍入规则:舍入规则:“四四舍舍五五入入偶偶不入不入有尾有尾入入”12.3412.3“四舍四舍”12.3612.46 6进位进位 12.3512.4“五入五入”12.4512.4“偶不入偶不入”12.45112.5“有尾入有尾入”逢逢5 5三思三思 1.3.21.3.2数据处理数据处理要求要求得到最接近被测量的得到最接近被测量的近似值近似值和计算出测量结果的和计算出测量结果的误差范围误差范围1 1、数据处理、数据处理你现在浏览的是第二十二页,共23页2 2、直接测量的数据处理、直接测量的数据处理N次数据次数据xi按序列表按序列表NO YESam你现在浏览的是第二十三页,共23页