學(xué)習(xí)任務(wù)

1、檢測技術(shù)的定義和作用

答：檢測技術(shù)的定義：
檢測技術(shù)與自動化裝置是將自動化、電子、計算機(jī)、控制工程、信息處理、機(jī)械等多種學(xué)科、多種技術(shù)融合為一體并綜合運用的復(fù)合技術(shù)，廣泛應(yīng)用于交通、電力、冶金、化工、建材等各領(lǐng)域自動化裝備及生產(chǎn)自動化過程。
檢測技術(shù)的作用：檢測技術(shù)符合當(dāng)前及今后相當(dāng)長時期內(nèi)我國科技發(fā)展的戰(zhàn)略，而且緊密結(jié)合國民經(jīng)濟(jì)的實際情況，對促進(jìn)企業(yè)技術(shù)進(jìn)步、傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù)改造和鐵路技術(shù)裝備的現(xiàn)代化有著重要的意義。檢測技術(shù)研究以自動化、電子、計算機(jī)、控制工程、信息處理為研究對象，以現(xiàn)代控制理論、傳感技術(shù)與應(yīng)用、計算機(jī)控制等為技術(shù)基礎(chǔ)。檢測技術(shù)以檢測技術(shù)、測控系統(tǒng)設(shè)計、人工智能、工業(yè)計算機(jī)集散控制系統(tǒng)等技術(shù)為專業(yè)基礎(chǔ)，同時與自動化、計算機(jī)、控制工程、電子與信息、機(jī)械等學(xué)科相互滲透。

2、傳感器的組成與分類

答：傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和基本轉(zhuǎn)換電路三部分組成。

傳感器的分類：
1 、按輸入量分類:位移傳感器、速度傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器等
2 、按工作原理分類:電阻式、電容式、電感式、壓電式、熱電式等
3、按輸出信號分類:模擬式傳感器、數(shù)字式傳感器
4、 按敏感材料：根據(jù)制造傳感器所使用的材料進(jìn)行分類。可分為半導(dǎo)體傳感器、陶瓷傳感器等

3、傳感器的發(fā)展方向

答：采用新材料和探究新理論來發(fā)展新型傳感器
發(fā)展數(shù)字式和智能型傳感器
發(fā)展“仿生傳感器” ——生物傳感器
開發(fā)研制高性能的敏感元件
向小型化、集成化方向發(fā)展；

4、理解靜態(tài)特性的概念

答：靜態(tài)特性是指檢測系統(tǒng)的輸入為不隨時間變化的恒定信號時,系統(tǒng)的輸出與輸入之間的關(guān)系。主要包括線性度、靈敏度、遲滯、重復(fù)性、漂移等。

5、掌握靈敏度，非線性度，回程誤差，穩(wěn)定度和漂移，分辨力，精確度的概念

答：靈敏度：
靈敏度是傳感器靜態(tài)特性的一個重要指標(biāo)。其定義是輸出量增量Δy與引起輸出量增量Δy的相應(yīng)輸入量增量Δx之比。非線性度：
非線性調(diào)制又稱為角度調(diào)制，其已調(diào)信號的頻譜和調(diào)制信號的頻譜結(jié)構(gòu)有很大的不同，除了頻譜搬移外，還增加了許多新的頻率成分。非線性調(diào)制包括調(diào)頻（FM）和調(diào)相（PM）兩大類。
回程誤差：
回程誤差是指在相同條件下，被測量值不變，計量器具行程方向不同其示值之差的絕對值。也稱滯后誤差。測量器具對同一個尺寸進(jìn)行正向和反向測量時，由于結(jié)構(gòu)上的原因，其指示值不可能完全相同，這種誤差被稱作回程誤差。
穩(wěn)定度和漂移：
傳感器的漂移是指在輸入量不變的情況下，傳感器輸出量隨著時間變化，此現(xiàn)象稱為漂移。
通常可以用以下兩種方式:用計量特性變化某個規(guī)定的量所需經(jīng)過的時間,或用計量特性經(jīng)過規(guī)定的時間所發(fā)生的變化量來進(jìn)行定量表示。例如:對于標(biāo)準(zhǔn)電池,對其長期穩(wěn)定度(電動勢的年變化幅度)和短期穩(wěn)定度(3~5天內(nèi)電動勢變化幅度)均有明確的要求;如量塊尺寸的穩(wěn)定度,以其規(guī)定的長度每年允許的最大變化量(微米/年)來進(jìn)行考核,上述穩(wěn)定度指標(biāo)均是劃分準(zhǔn)確度等級的重要依據(jù)。
分辨力：
分辨力是指傳感器能檢測到的最小的輸入增量，通常以最小量程的單位值表示。
精確度：
包括精密度，準(zhǔn)確度，精確度。
（1）精密度：在相同條件下，對同一個量進(jìn)行重復(fù)測量時，這些測量值之間的相互接近程度（離散程度）
（2）準(zhǔn)確度：表示測量儀器指示值對真值的偏離程度（反映系統(tǒng)誤差的大小）
（3）精確度：它是精密度和準(zhǔn)確度的綜合反映（反映系統(tǒng)綜合誤差的大小）

6、理解動態(tài)系統(tǒng)的概念

答：指傳感器對隨時間變化的輸入信號的響應(yīng)特性。系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)特性一般通過描述系統(tǒng)的微分方程、傳遞函數(shù)、頻率響應(yīng)函數(shù)等數(shù)學(xué)模型進(jìn)行研究。

7.了解動態(tài)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型

答：微分方程、傳遞函數(shù)、3.頻率響應(yīng)函數(shù)

學(xué)習(xí)要求(自檢標(biāo)準(zhǔn))

1、檢測和傳感的定義

答：“能感受（或響應(yīng)）規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置”，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。 基本功能是檢測信號和信號轉(zhuǎn)換

2、區(qū)分敏感元件和轉(zhuǎn)換元件

答：敏感元件：直接感受被測量，并輸出與被測量成確定關(guān)系的某一物理量的元件。
轉(zhuǎn)換（傳感）元件：又稱變換器。能將敏感元件感受到的非電量直接轉(zhuǎn)換成電量的器件。它是傳感器的核心部分。

3、傳感器的功能

光敏傳感器——視覺
聲敏傳感器——聽覺
氣敏傳感器——嗅覺
化學(xué)傳感器——味覺
壓敏、溫敏、
流體傳感器——觸覺
敏感元件的分類：
物理類，基于力、熱、光、電、磁和聲等物理效應(yīng)。
化學(xué)類，基于化學(xué)反應(yīng)的原理。
生物類，基于酶、抗體、和激素等分子識別功能。
通常據(jù)其基本感知功能可分為熱敏元件、光敏元件、氣敏元件、力敏元件、磁敏元件、濕敏元件、聲敏元件、放射線敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大類（還有人曾將敏感元件分46類）。

4、傳感器的分類標(biāo)準(zhǔn)

答： 1 、按輸入量分類:位移傳感器、速度傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器等
2 、按工作原理分類:電阻式、電容式、電感式、壓電式、熱電式等
3、按輸出信號分類:模擬式傳感器、數(shù)字式傳感器
4、 按敏感材料：根據(jù)制造傳感器所使用的材料進(jìn)行分類。可分為半導(dǎo)體傳感器、陶瓷傳感器等

5、什么是系統(tǒng)的靜態(tài)特性？

答：定義：傳感器的輸出與輸入之間的關(guān)系特性，就是傳感器的基本特性。
分類：基本特性分為靜態(tài)特性和動態(tài)特性。
靜態(tài)特性：當(dāng)被測量不隨時間變化或隨時間變化很緩慢（常稱為靜態(tài)信號）時，表現(xiàn)出的輸出-輸入關(guān)系稱為靜態(tài)特性。

6、如何計算系統(tǒng)的靈敏度，非線性度，回程誤差

答：靈敏度是傳感器靜態(tài)特性的一個重要指標(biāo)。其定義是輸出量增量Δy與引起輸出量增量Δy的相應(yīng)輸入量增量Δx之比。
它表示單位輸入量的變化所引起傳感器輸出量的變化，很顯然， 靈敏度S值越大， 表示傳感器越靈敏 ，系統(tǒng)的穩(wěn)定性就越差。
非線性度
衡量輸出–輸入關(guān)系的線性程度，亦稱非線性誤差
定義：傳感器輸入–輸出曲線與擬合直線的偏離程度
表達(dá)：
遲滯誤差的另一名稱叫回程誤差。對應(yīng)于每一輸入信號，傳感器正行程及反行程中輸出信號差值的最大者即為回程誤差。

7、區(qū)分精密度，正確度

答：包括精密度，準(zhǔn)確度，精確度。
（1）精密度：在相同條件下，對同一個量進(jìn)行重復(fù)測量時，這些測量值之間的相互接近程度（離散程度）
（2）準(zhǔn)確度：表示測量儀器指示值對真值的偏離程度（反映系統(tǒng)誤差的大小）
（3）精確度：它是精密度和準(zhǔn)確度的綜合反映（反映系統(tǒng)綜合誤差的大小）
正確度：是表示測量結(jié)果中系統(tǒng)誤差大小的程度。統(tǒng)計學(xué)上，正確度(Accuracy)能成功估計一數(shù)量的正確值。有時和精確度(precision)定義相同。

8、什么是系統(tǒng)的靜態(tài)特性？

答：靜態(tài)特性：當(dāng)被測量不隨時間變化或隨時間變化很緩慢（常稱為靜態(tài)信號）時，表現(xiàn)出的輸出-輸入關(guān)系稱為靜態(tài)特性。
8、傳遞函數(shù)，頻率響應(yīng)函數(shù)的表示方法
答：動態(tài)特性的傳遞函數(shù)在線性或線性化定常系統(tǒng)中是指初始條件為0時，系統(tǒng)輸出量的拉氏變換與輸入量的拉氏變換之比。

對動態(tài)特性研究的頻率響應(yīng)法是采用諧波輸入信號來分析傳感器的頻率響應(yīng)特性，即從頻域角度研究傳感器的動態(tài)特性。
若輸入頻率為ω的諧波信號：x(t)=X0ejωt
則輸出信號為： y(t)=Y0 ej（ωt +Ф）代入微分方程中可得
將輸入和輸出及其各階導(dǎo)數(shù)代入傳遞函數(shù)表達(dá)式中有：

總結(jié)

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