传感器检测系统

检测系统的组成:传感器、信号调理、数握采集、信号处理、信号显示、信号输出、输入设备、稳压电源。

检测系统的基本误差分类：绝对误差、相对误差、引用误差，最大引用误差。

测量系统的误差分类：系统误差、随机误差、粗大误差

按被测参量与时间的关系：动态误差、静态误差

传感器和检测系统静态参数：量程范围、精度等级、灵敏度、线性度、迟滞、重复性、分辨力、死区

传感器

1.结构型传感器

电阻应变效应：金属丝在外力作用下发生机械突变时，其电阻值随着所受机械变形的变化而变化的现象

压阻效应：半导体材料受到外力作用时，其电阻率发生变化的现象

应变计结构组成：敏感栅、基底、盖片、引线

电阻应变片种类

电阻应变片的静态特性：灵敏系数、横白效应、机械滞后、蠕变和零漂、应变极限、绝缘电阻、最大工作电流

电阻应变片温度效应

引起电阻发生变化的原因：温度变化引起应变片敏感栅电阻变化，试件材料与敏感材料的线膨胀系数不同

电阻应变片温度补偿：自补偿方法、桥路补偿方法、热敏电阻补偿法

电桥测量电路：根据电桥处于平衡状态的状态分为：单臂工作电桥、双臂工作电桥、全臂工作电桥

2.电容式传感器

分类：变极矩型、变面积型、变介电常数型

消除边缘效应的方法：带有保护环的电容传感器结构

消除驱动电容的方法：驱动电缆法、整体屏蔽法、采用组合式与集成技术

电容式传感器的测量电路：调频电路、运算放大器电路、双T二极管型电路、差动脉冲电路

3.电感式传感器

根据转换电路：自感式、互感式

差动式变压器的测量电路：相敏检波、差动整流

电涡式传感器：高频反射式、低频投射式

4.常用物理型传感器

正压电效应：施压->机械变形->电能

逆压电效应：加电->机械变形->电能

电荷源等效电路，电压源等效电路

光电效应：外光电效应、内光电效应、阻挡层光电效应

5.固态传感器

霍尔式传感器，霍尔电动势

霍尔元件基本特性：额定激励电流

最大允许激励电流：输入电阻、输出电阻、不等位电势、温度特性

6.其他传感器

红外传感器

工程上把红外线所占据的波段分为近红外、中红外、远红外和极远红外。由实验可知，物体辐射的电磁波中，其峰值幅射波长入与物体自身的绝对温度T成反比

按照检测原理：主动式、被动式

检测系统组成：红外源、传输红外的光学系统、接收红外的探测器、信号调理

探测器类型：

热探测器

工作机理：利用红外辐射的热效应，探测器的敏感元件吸收辐射能后引起温度升高，进而使有关物理参数发生相应变化，通过测量相关物理参数的变化来确定探测器所吸收的红外辐射。

按照吸收红外辐射能后探测器物理参数的变化：热释电型、热敏电阻型、热电偶型、气体型。

光探测器

利用光子效应制成的红外探测器称为光子探测器。常见的光子效应有外光电效应、光生伏特效应、光电磁效应光电导效应。

光探测器主要包括，利用外光电效应而制成的光电子发射探测器；利用内光电效应制成的光电导探测器；利用阻挡层光电效应制成的光生伏特探测器利用光磁电效应制成的光磁探测器。

超声波传感器

超声波检测中，首先要把超声波发射出去，然后再把超声波接收回来，变换成电信号

按其作用原理：压电式、磁致伸缩式、电磁式

应用：探伤（穿透法、反射法）

光纤传感器

分类：功能传感器（光纤是敏感元件）、非功能传感器（光纤是传输介质）

应用：光纤角速度传感器

新技术

微波传感器（微波测厚仪）、核辐射传感器（非接触、无损检测）、生物传感器

检测技术

1.压力检测技术

压力分类：绝对压力、相对压力、表压力、差压

压力检测方法：重力平衡、弹性力平衡、物性测试

常用压力检测仪表：弹性压力计、电测式压力计

量程选择：

稳压：正常操作压力小于满量程三分之二

脉动压力：正常操作压力小于满量程二分之一

高压：正常操作压力小于满量程五分之三

被测压力不小于满量程三分之一

2.温度检测技术

温标分类：华氏、摄氏 （273.15）

热电阻引线连接的方式：两线制、三线制、四线制

热电偶技术：两种电势：温差电势、接触电势

电偶温度测量方法：补偿导线、参比端处理

热电偶测量四大定律：

中间温度定律：热电偶AB在接点温度为T、T0时的热电势EAB(T, T0）等于热电偶AB在接点温度T、Tc和Tc、T0时的热电势的代数和，EAB(T, T0）= EAB(T, Tc）+ EAB(Tc, T0）

中间导体定律：在热电偶回路中接入第三种材料的导体，只要其两端的温度相等，该导体的接入就不会影响热电偶回路的总热电动势

均质导体定律

参考电极定律

3.流量检测技术

常用节流装置：标准孔板、标准喷嘴、长颈喷嘴、文丘里管、文丘里喷嘴

4.物位检测技术

压力法、超声物位检测、激光液位检测

5.机械量检测技术

按检测原理：机械式、光学式、电子电气式等

6.其他

位移检测技术

常用检测方法：测量速度积分法、回波法、线位移和角位移转换法、物理参数法

线位移传感器：电位器式位移传感器、光栅式位移检测装置、感应同步器、激光距离检测

角位移监测：旋转变压器、微动同步式角位移传感器、数字式角编码器

速度检测技术

速度测量方法：微积分测速法、线速度和角速度相互转换测速法、利用物理参数测速法(速度传感器法)、时间位移计算测速法

线速度测量方法：磁电感应式测速、皮托管测速、空间滤波器测速、弹丸飞行速度测量

转速测量方法：（模拟式）直流测速发电机、离心式转速表、频闪式转速表；（数字式）磁电感应式、电容式、霍尔式、光电式

噪声检测技术

噪声测量仪器：传声器、声级器、声级频谱仪

成分检测技术

热导式气体分析仪、红外式成分分析检测、水环境检测