传感器技术

石家庄铁道大学

培养单位：大型结构研究所 学科专业：安全技术及工程 课程名称：现代传感器技术 任课教师：李剑芝 学生姓名：张纪松 学 号：120121903 考试日期：2013年01月04日

研究生学院

研究生课程考试答题纸

摘要：高速、重载铁路线路的建设对我国传统铁路设计、施工、检测等提出了新的

挑战。特别对路基沉降及变形的要求显著提高，这就需要对线路路基的沉降与变形进行长期监测，对不符合要求的路基及时进行维护，同时研究不同条件下路基的沉降与变形规律。针对路基沉降变形监测工程中存在的耗费大量人力，无法实时掌握路况信息的问题，目前有研制开发了的温度不敏感型光纤光栅沉降位移传感器，其量程达到100 mm，测量精度0.1 mm。此外还有对CCD检测系统的优化，对光学系统进行设计，信号采集系统以及数据处理方法进行研究，并进行相关实验。

关键词：路基沉降 路基沉降变形 光纤光栅 CCD 光纤传感技术

1.绪论

近年来, 为了满足我国铁路交通建设事业的不断发展, 以及列车提速等多方面

的要求, 高速铁路的广泛修建已经成为我国铁路交通事业发展的必然趋势。在铁路线路工程的设计与施工中,路基沉降观测是重要的技术管理项目之一, 对于工

传感器是新技术革命和信息社会的重要技术基础,是现代科技的开路先锋,美国早在80年代就声称世界已进入传感器时代,日本则把传感器技术列为十大技术之创立。日本工商界人士声称“支配了传感器技术就能够支配新时代”。

传感器技术展望

时间：2001-9-11 8:44:51 来源： 点击次数：317

传感器技术展望

中国工程物理研究院结构力学研究所 研究员

中国仪器仪表学会传感器学会理事 陈 军

传感器是新技术革命和信息社会的重要技术基础，是现代科技的开路先锋，美国早在８０年代就声称世界已进入传感器时代，日本则把传感器技术列为十大技术之创立。日本工商界人士声称“支配了传感器技术就能够支配新时代”。世界技术发达国家对开发传感器技术部十分重视。美、日、英、法、德和独联体等国都把传感器技术列为国家重点开发关键技术之一。美国国家长期安全和经济繁荣至关重要的２２项技术中有６项与传感器信息处理技术直接相关。关于保护美国武器系统质量优势至关重要的对项关键技术，其中８项即为无源传感器。美国空军２０００年举出１５项有助于提高21世纪空军能力关键技术，传感器技术名列第二。日本对开发和利用传感器技术相当重视并列为国家重点发展６大核心技术之一。日本科学技术厅制定的９０年代重

导电式水位传感器的工作原理及实际应用

1.导电式传感器的介绍及原理

导电式水位传感器是液位传感器的一种，它测量液位的目的是为了液体储藏量的管理，确保液位的安全或自动化控制。

导电式水位传感器的基本工作原理，如图1所示。电极可根据检测水位的要求进行升降调节，他实际上是一个导电性的检测电路，当水位低于检知电极时，两电极间呈绝缘状态，检测电路没有电流流过，传感器输出电压为零。假如水位上升到与检知电极端都接触时，由于水有一定的导电性，因此测量电路中有电流流过，指示电路中的显示仪表就会发生偏转，同时在限流电阻两端有电压输出。人们通过仪表或电路输出电压便得知水位已达到预定的程度了。如果把输出电压和控制电路连接起来，便可对供水系统进行自动控制。

图1 导电式水位传感器的基本工作原理图

图2是导电式水位检测器的电路原理图。电路主要由两个运算放大器组成，通过电容器C1IC1a运算放大器及外围元件组成方波发生器，与检知电极相接。IC1b运算放大器与外围元件组成比较器，以识别仪表水位的电信号状态。采用发光二极管作为水位的指示。由于水有一定的等效电路R0，当水位上升到和检知电极接触时，方波发生器产生的矩形波信号被旁路。相当于加在比较器反相输入端的信号为直流低电平，比

传感器技术 作业

1、 传感器的组成包括哪几个部分？各自的主要作用是什么？

2、何为传感器的静态特性？传感器的静态特性技术指标包括哪几个部分？各自的含义是什么？ 3、何为传感器的动态特性？传感器的动态技术指标包括哪几个部分？

4、传感器的未来发展趋势主要有哪几个方面？重点发展方向有哪些？

5、测量误差按照表示方法可以分为哪几类？各自的含义是什么？ 6、测量误差按照误差性质可以分为哪几类？各自的含义是什么？ 7、仪表精度等级是按照哪种误差进行分类的？仪表的精确度与引用误差的关系是怎样的？

8、对一个N级、量程为M的仪表，当测量某一电压为X时，如何计算此测量值可能出现的绝对误差和相对误差的最大值？ 9、摄氏温度与华氏温度关系是怎么样的？

10、热电偶组成与测温原理是什么？热电偶的热电势组成包括哪几个部分？

11、什么是热电效应？热电偶回路的热电势与哪些因素有关？ 12、热电阻的组成与测温原理是怎样的？常用的热电阻有哪几种？ 13、热敏电阻的组成与测温原理是什么？按照热敏电阻阻值与温度的关系可将热敏电阻分为哪几类？各自的特性是什么？

14、热电阻与热电偶的主要区别有哪些？热电阻与热敏电阻的主要区别是什么？

15、湿度是如何定义的？人们通

激光传感器技术手册

Meta Vision Systems Ltd

Laser Probe System

技术手册

原作者：Jonathan Moore 翻译：Dr. Lin Sanbao (林三宝 博士)

激光传感器技术手册

目 录

1. 概述.............................................................................................................5 2. 工作原理......................................................................................................5 3. 传感器的应用以及典型的焊接过程.................................................................9 3.1 应用................................................................................................

教案与讲稿

教 学 单 位 机械电子工程系 课 程 名 称 传感器与检测技术 学 时 学 分 适 用 专 业 机电一体化 授 课 教 师 周洁 职 称 助教

江西科技学院商学院教务处制

年 月 日

教 学 要 求

一、备课

1、教师要认真备课，吃透课程的内容，做到“五备”：①备教材：认真钻研教学大纲和教材，把握教材重点和难点，弄清各知识点的内在联系和规律。②备学生：深入了解学生，针对学生实际安排教学程序。③备教法：根据学生心理特点，选择最佳教学方法，注意因材施教，分类指导。④备学法：激发学生学习的积极性和主动性，帮助学生掌握学习方法，学会学习。⑤备作业和实验：安排分量合适、难易适当的作业。布置实验的内容和操作准备。

2、教师要认真写教案，没有教案不能上课。教案的基本要求是：①有明确的教学目的。②有主要的教学内容。③有对重点、难点的处理意见。④有恰当的板书设计。⑤有适当的作业。教案至少要提前3天完成。教师的教案要接受学校领导、教务处、教研室的检查

《传感器技术》作业（3）

一、填空题

1. 导体在磁场中运动切割磁力线，导体两端会出现感应电动势E，闭合导体回路中感应电

d?动势e=-Ndt；当线圈垂直于磁场方向切割磁力线时，感应电动势e=-NBlv；若线圈以角速度ω转动，、则感应电动势e=-NBSω。

2. 只要线圈磁通量发生变化，就有感应电动势产生，其实现的主要方法有线圈与磁场发生相对运动，磁路中磁阻变化，恒定磁场中线圈面积变化。当传感器结构参数确定后，感应电动势e与线圈相对磁场的运动速度v或ω成正比。所以，可用磁电式传感器测量线速度和角速度，对测得的速度进行积分或微分就可求出位移和加速度。

3. 磁电式传感器直接从被测物体吸收机械能并转换成电信号输出，且输出功率大，性能稳定，它的工作不需要电源，调理电路非常简单，由于磁电式传感器通常具有较高的灵敏度，所以一般不需要高增益放大器，适用于振动、转速、扭矩的测量。

4. 电磁流量传感器的结构如图6-8所示，传感器安装在工艺管道中，当导电流体沿测量管在磁场中与磁力线成垂直方向运动时，导电流体切割磁力线而产生感应电动势E=BvD，其中B是磁感应强度，v是平均流速，D是距离，常与测量管内径相等。流经测量管流体的

?D瞬时流量Q与流速v的关系为Q=а

《传感器技术》作业（2）

一、填空题

1、 沿应变片轴向的应变εx必然引起应变片电阻的相对变化，而垂直于应变片轴向的横应 变ε

y

也会引起其电阻的相对变化，这种现象成为横向效应。这种现象的产生和影响与应变

片结构有关。为了减小由此产生的测量误差，现在一般多采用箔式应变片。 2、 为了消除应变片的温度误差，可采用的温度补偿措施包括：单丝自补偿法、 双丝自补偿法、桥路补偿法。

3、 应变片的线性（灵敏度系数为常数）特性，只有在一定的应变限度范围内才能保持。当 试件输入的真实应变超过某一限值时，应变片的输出特性将出现非线性。在恒温条件下，使非线性达到10%时的真实应变值，称为应变极限εlim。它是衡量应变片测量范围和过载能力的指标。

4、 应变片绝缘电阻是指已粘贴的应变片的引线与被测试件之间的电阻值。 5、 应变片的选择包括：类型的选择、材料的选择、阻值的选择、尺寸的选择。

6、 应变式测力传感器弹性元件即为力敏元件，它将被测力的变化转换成应变量的变化。弹

性元件的形式通常有柱式 、悬臂梁式、环式等。

7、 利用半导体扩散技术，将P型杂质扩散到一片N型底层上，形成一层极薄的电导P型 层，装上引线接点后，即形成扩散型半导体应变片。若在圆形硅膜上扩散出4个P

教案与讲稿

教 学 单 位 机械电子工程系 课 程 名 称 传感器与检测技术 学 时 学 分 适 用 专 业 机电一体化 授 课 教 师 周洁 职 称 助教

江西科技学院商学院教务处制

年 月 日

教 学 要 求

一、备课

1、教师要认真备课，吃透课程的内容，做到“五备”：①备教材：认真钻研教学大纲和教材，把握教材重点和难点，弄清各知识点的内在联系和规律。②备学生：深入了解学生，针对学生实际安排教学程序。③备教法：根据学生心理特点，选择最佳教学方法，注意因材施教，分类指导。④备学法：激发学生学习的积极性和主动性，帮助学生掌握学习方法，学会学习。⑤备作业和实验：安排分量合适、难易适当的作业。布置实验的内容和操作准备。

2、教师要认真写教案，没有教案不能上课。教案的基本要求是：①有明确的教学目的。②有主要的教学内容。③有对重点、难点的处理意见。④有恰当的板书设计。⑤有适当的作业。教案至少要提前3天完成。教师的教案要接受学校领导、教务处、教研室的检查

第1讲

教学时数：2学时 基本内容： 绪论

§0-1 自动检测技术概述 §0-2 传感器概述

§0-3 测量误差与数据处理 教学目的：

1. 掌握传感器的定义、组成和分类 2. 掌握误差的相关概念

3. 了解测量数据的处理方法 教学重点：

1.传感器的定义、组成和分类 2.误差的相关概念

教学重点：误差的相关概念 教学方法：多媒体讲授 教学过程：

§0-1 自动检测技术概述

一、 自动检测技术的地位和作用

（1）在工农业生产中，为了保证能正常、高效地生产，要有一定的测试手段进行生产过程的检查和监视，这些测试手段就是仪器仪表。

（2）由于微电子技术、计算机技术、通讯技术及网络技术的迅速发展，对电量的测量技术相应地得到提高，如准确度高、灵敏度高、反应速度快、能够连续进行测量、自动记录、远距离传输和组成控制网络等。

（3）在工程上所要测量的参数大多数为非电量，如机械量（位移、尺寸、力、振动、速度等），热工量（温度、压力、流量、物位等），成分量（化学成分、浓度等）和状态量（颜色、透明度、磨损量等），因而促使人们用电测的方法来测量非电量的仪器仪表，研究如何能正确和快速地测量非电量的技术。 二、自动检测系统的组成

在自动检测系统中，各个组成部分常以信息