1.2传感器与检测技术（课件）-《传感器检测技术》同步教学（电子工业版）

课题一 认识传感器 课题二 传感器的技术指标 2024/1/4 1 模块一 认识传感器 课题二 传感器与检测技术 [任务提出] 传感器的种类繁多，如何经济、合理地选择较为适用的传感器，是传感器应用中的关键环节。以电子秤为例，电子秤的种类五花八门，结构多种多样。如家用的小量程电子秤、健康秤，适合便利店、超市等场所使用条码秤、计价秤、收银秤；广泛应用于仓库、车间、工地等场所使用的电子平台秤；适用于吊装物料称量的吊钩秤，应用于港口、仓储、货场的电子汽车衡；应用于生产线在线测量的给料秤、灌装秤、包装秤等。在应用选型时，要根据任务要求合理选择量程与精度。 某化工厂采购员小徐要为检验室购买一台电子秤，为了产品质量他花了较高的价钱买了一台高精度电子秤，但检验员却仍然认为精度不够，不能满足工作需求。小徐需要重新购置一台电子秤，并传真来了一份报价单。请帮助小徐分析一下检验室需要电子秤的量程、精度范围，应该选择什么样的电子秤，能够满足化工厂检验员的需求。 ◆ 知识点 ¤　了解传感器的判别标准 ¤　学习传感器各项技术指标的含义 ◆ 技能点 ¤　掌握传感器的误差计算与选用 ¤ 掌握检测系统的组成 [任务分析] 用于测量物体重量（质量）的电子装置，称为电子秤。与机械秤相比，它不仅可以测量物体重量，还可以将采集的数据传送到数据处理中心，作为在线测量或自动控制的依据。化工厂检验室一般要求电子秤量程比较小，但分辨力要求高，精度要求高，小徐应该怎样挑选电子秤？判别仪器好坏的标准是什么？本课题任务就是通过学习测量系统误差、传感器的技术指标，了解传感器的判别标准，学会选择测量仪器。 [相关知识] 一、测量误差与仪表等级 在实际测量过程中，由于测量仪器的精度限制，测量原理和方法不完善，或测量者感官能力的限制，测量的结果不可能绝对精确，总会产生误差。对于测量结果，可以信任到何种程度，需要计算测量误差。误差是测量值与真实值之差。误差又分为绝对误差和相对误差。 1．绝对误差△ 绝对误差反映测量值偏离真值的大小， △＝Ax-A0 式中Ax：测量值；A0：理论真值。 绝对误差△和测量值Ax具有相同的单位。 2．相对误差γ 用绝对误差无法比较不同测量结果的可靠程度，于是人们用测量值的绝对误差与测量值之比来评价，称它为相对误差，并可化成百分比，也叫百分误差。 相对误差γ由下式计算： 式中Ax：测量值；A0：理论真值 例如：用天平测得两个物体的重量分别是100.0克和1.0克，两次测量的绝对误差都是0.1克，从绝对误差来看，对两次测量的评价是相同的，但是前者的相对误差为0．1%，后者则为10%，后者的相对误差是前者的一百倍 · 3．仪表的准确度S 在正常的使用条件下，仪表测量结果的准确程度叫仪表的准确度。 式中Δm：最大绝对误差；Am：仪表的满量程。 误差越小，仪表的准确度越高，而误差与仪表的量程范围有关，所以在使用同一准确度的仪表时，往往采取压缩量程范围，以减小测量误差。根据仪表的等级S可以确定测量系统的最大绝对误差Δm。 准确度等级是衡量仪表质量优劣的重要指标之一。我国模拟量工业仪表等级分为0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0七个等级，对应当基本误差为±0.1％、±0.2％、±0.5％、±1.0％、±1.5％、±2.5％、±5.0％。仪表准确度习惯上称为精度，准确度等级习惯上称为精度等级。应该指出，误差与错误的不能相提并论：误差不可能避免，而错误则可以避免。 二、检测系统的组成 检测是指用指定的方法获得被测、被控对象的有关信息，对一些参量进行定性或定量测量的一系列完整的操作过程。在工业生产中，为了保证生产过程能正常、高效、经济地运行，必须对生产过程的某些重要工艺参数（如温度、压力、流量等）进行实时检测与优化控制。例如化工原料合成条件的控制过程，数控机床的加工工作过程。 检测系统通常由各种传感器（变送器）将非电被测物理或化学成分参量转换成电信号，然后经信号调理（信号转换、信号检波、信号滤波、信号放大等）、数据采集、信号处理后显示并输出（通常有4～20 mA、经D／A转换和放大后的模拟电压、开关量、脉宽调制PWM、串行数字通信和并行数字输出等），由以上设备以及系统所需的交、直流稳压电源和必要的输入设备（如拨动开关、按钮、数字拨码盘、数字键