第一章概述
1：感測器是能感受規定的被檢測量並按照一定規律轉換成可輸出訊號的器件或裝置。
一、感測器的組成
2：感測器一般由敏感元件，轉換元件及基本轉換電路三部分組成。①敏感元件是直接感受被測物理量，並以確定關係輸出另一物理量的元件（如彈性敏感元件將力，力矩轉換為位移或應變輸出）。
②轉換元件是將敏感元件輸出的非電量轉換成電路引數（電阻，電感，電容）及電流或電壓等電訊號。③基本轉換電路是將該電訊號轉換成便於傳輸，處理的電量。
三、感測器的特性及主要效能指標
1、感測器的特性主要是指輸出與輸入之間的關係，有靜態特性和動態特性。
2、感測器的靜態特性是當感測器的輸入量為常量或隨時間作緩慢變化時，感測器的輸出與輸入之間的關係，叫靜態特性，簡稱靜特性。
表徵感測器靜態特性的指標有線性度，敏感度，重複性等。
3、感測器的動態特性是指感測器的輸出量對於隨時間變化的輸入量的響應特性稱為動態特性，簡稱動特性。感測器的動態特性取決於感測器的本身及輸入訊號的形式。感測器按其傳遞，轉換資訊的形式可分為①接觸式環節；②模擬環節；③數字環節。
評定其動態特性：正弦週期訊號、階躍訊號。
4、感測器的主要效能要求是：1）高精度、低成本。2）高靈敏度。
3）工作可靠。4）穩定性好，應長期工作穩定，抗腐蝕性好；5）抗干擾能力強；6）動態效能良好。7）結構簡單、小巧，使用維護方便等；
四、感測檢測技術的地位和作用
1、地位：感測檢測技術是一種隨著現代科學技術的發展而迅猛發展的技術，是機電一體化系統不可缺少的關鍵技術之一。
2、作用：能夠進行資訊獲取、資訊轉換、資訊傳遞及資訊處理等功能。應用：計算機整合製造系統（cims）、柔性製造系統（fms）、加工中心（mc）、計算機輔助製造系統（cam）。
五、基本特性的評價
1、測量範圍：是指感測器在允許誤差限內，其被測量值的範圍；
量程：則是指感測器在測量範圍內上限值和下限值之差。
2、過載能力：一般情況下，在不引起感測器的規定效能指標永久改變條件下，感測器允許超過其測量範圍的能力。過載能力通常用允許超過測量上限或下限的被測量值與量程的百分比表示。
3、靈敏度：是指感測器輸出量y與引起此變化的輸入量的變化x之比。
4、靈敏度表示感測器或感測檢測系統對被測物理量變化的反應能力。靈敏度越高越好，因為靈敏度越高，感測器所能感知的變化量越小，即被測量稍有微小變化，感測器就有較大輸出。k值越大，對外界反應越強。
5、反映非線性誤差的程度是線性度。線性度是以一定的擬合直線作基準與校準曲線作比較，用其不一致的最大偏差△lmax與理論量程輸出值y（=ymax—ymin）的百分比進行計算。
6、穩定性在相同條件，相當長時間內，其輸入/輸出特性不發生變化的能力，影響感測器穩定性的因素是時間和環境。
7、溫度影響其零漂，零漂是指還沒輸入時，輸出值隨時間變化而變化。長期使用會產生蠕變現象。
8、重複性：是衡量在同一工作條件下，對同一被測量進行多次連續測量所得結果之間的不一致程度的指標；（分散範圍小，重複性越好）
9、精確度：簡稱精度，它表示感測器的輸出結果與被測量的實際值之間的符合程度，是測量值的精密程度與準確程度的綜合反映。
10、分辨力是指感測器能檢出被測量的最小變化量。
11、動態特性：反映了感測器對於隨時間變化的動態量的響應特性，感測器的響應特性必須在所測頻率範圍內努力保持不失真測量條件。一般地，利用光電效應、壓電效應等物性型感測器，響應時間快，工作頻率範圍寬。
12、環境引數：指感測器允許使用的工作溫度範圍以及環境壓力、環境振動和衝擊等引起的環境壓力誤差，環境振動誤差和衝擊誤差。
六、感測器的標定與校準
1、標定（計量學稱之為定度）是指在明確感測器輸入/輸出變換關係的前提下，利用某種標準器具產生已知的標準非電量（或其它標準量）輸入，確定其輸出電量與其輸入量之間的過程。
2、校準是指感測器在使用前或使用過程中或擱置一段時間再使用時，必須對其效能引數進行複測或作必要的調整與修正，以確保感測器的測量精度。
3、標定系統的組成：①被測非電量的標準發生器；②待標定感測器；③它所配接的訊號調節顯示、記錄器等。
4、靜態標定是給感測器輸入已知不變的標準非電量，測出其輸出，給出標定方程和標定常數，計算其靈敏度，線性度，滯差，重複性等感測器的靜態指標。
5、感測器的靜態標定裝置有力標定裝置，壓力標定裝置，溫度標定裝置等。
6、對裝置要求：①具有足夠的精度；②量程範圍應與被標定感測器的量程相適應；③效能穩定可靠，使用方便，能適應多種環境。
7、感測器的動態標定的目的是檢驗測試感測器的動態效能指標。
8、動態標定指標是通過確定其線性工作範圍，頻率響應函式，幅頻特性和相頻特性曲線，階躍響應曲線，來確定感測器的頻率響應範圍，幅值誤差和相位誤差，時間常數，阻尼比，固有頻率等。
9、常用的標準動態激勵裝置有激振器、激波管、週期與非週期函式壓力發生器；（其中激振器可用於位移、速度、加速度、力、壓力感測器的動態標定）
10、感測器與檢測技術的發展方向：⑴開發新型感測器。⑵感測檢測技術的智慧型化。⑶復合感測器⑷研究生物感官，開發仿生感測器。
11、開發新型感測器：①利用新材料製作感測器；②利用新加工技術製作感測器；③採用新原理製作感測器。
12、感測檢測技術的智慧型化：感測檢測系統目前迅速地由模擬式、數字式向智慧型化方向發展。
功能：①自動調零和自動校準；②自動量程轉換；③自動選擇功能；④自動資料處理和誤差修正；⑤自動定時測量；⑥自動故障診斷。
第二章位移檢測感測器1、移可分為線位移和角位移兩種，測量位移常用的方法有：機械法，光測法，電測法。 2、位移感測器的分類：參量型位移感測器，發電型位移感測器，大位移感測器。
一、參量型位移感測器
1、參量位移感測器的工作原理：將被測物理量轉化為電引數，即電阻，電容或電感等。
2、電阻式位移感測器的電阻值取決於材料的幾何尺寸和物理特徵，即r=p l/s
（1）電位計由骨架、電阻元件、電刷等組成；
（2）電位計優點：結構簡單，輸出訊號大，效能穩定，並容易實現任意函式關係，缺點：是要求輸入量大，電刷與電阻元件之間有幹摩擦，容易磨損，產生雜訊干擾。
3、⑴線性電位計的空載特性：rx=rx/l=krx(kr——電位計的電阻靈敏度)。電位計輸出空載電壓為uo=uix/l=kux(ku——電位計的電壓靈敏度)
⑵非線性電位計空載特性：其電阻靈敏度kr=dr/dx,電壓靈敏度ku=duo/dx
4、電阻應變式位移感測器：是將被測位移引起的應變元件產生的應變，經後續電路變換成電訊號，從而測出被測位移。
5、電容式位移感測器：是利用電容量的變化來測量線位移或角位移的裝置。
(1)變極距型的電容位移感測器：有較高的靈敏度，但電容變化與極距變化之間為非線性關係，其它兩種型別的位移感測器具有比較好的線性，但敏度比較低。
(2)變極板面積型電容位移感測器：用於線位移測量，也可用於角位移測量。
(3)變介質型電容式位移感測器：用於位移或尺寸測量的改變介質型電容位移感測器，一般都具有較好的線性特性，但也有輸入/輸出呈非線性關係。
(4)容柵式電容位移感測器是在面積型電容位移感測器的基礎上發展來的，可分為長容柵和圓容柵。（特點：因多極電容及平均效應，分辨力高，精度高，量程大對刻劃精度和安裝精度要求可有所降低，一種很有發展前途的感測器。
6、電容式位移感測器的絕緣和遮蔽
（1）若絕緣材料效能不佳，絕緣電阻隨環境溫度和濕度而變化，還會使電容位移感測器的輸出產生緩慢的零位漂移；
（2）絕緣材料應具有高的絕緣電阻、低的膨脹係數、幾何尺寸的長期穩定性和低的吸潮性；
（3）通常對電容位移感測器及其引線採取遮蔽措施，即將感測器放在金屬殼內，接地應可靠；
（4）可以消除不穩定的寄生電容，還可以消除外界靜電場和交變磁場的干擾。
7、電感式位移感測器：將被測物理量位移轉化為自感l,互感m的變化，並通過測量電感量的變化確定位移量。主要型別有自感式、互感式'、渦流式和壓磁式。
輸出功率大，靈敏度高，穩定性好等優點。
（1）自感式電感位移感測器原理：纏繞在鐵心的線圈中通以交變電流，產生磁通，形成磁通迴路。
為了提高自感位移感測器的精度和靈敏度，增大特性的線性度，實際用的感測器大部分都作為差動式
改善其效能考慮的因素有：1）損耗問題，2）氣隙邊緣效應的影響，3）溫度誤差，4）差動式電感位移感測器的零點剩餘電壓問題。
（2）互感式位移感測器（測量範圍最大）：將被測位移量的變化轉換成互感系數的變化，基本結構原理與常用變壓器類似，故稱為變壓器式位移感測器。
（3）渦流式位移感測器：利用電渦流效應將被測量變換為感測器線圈阻抗z變化的一種裝置。只要分為高頻反射和低頻透射兩類。
二、發電型位移感測器
1、發電型位移感測器（壓電位移感測器）是將被測物理量轉換為電源性參量。
2、壓電式位移感測器的基本工作原理是將位移量轉換為力的變化，然後利用壓電效應將力的變化轉換為點訊號。
三、大位移感測器1、磁柵式位移感測器是根據用途可分為長磁柵和圓磁柵位移感測器，分別用於測量線位移和角位移。磁頭分動態和靜態。
2、當磁頭不動時，輸出繞組輸出一等幅的正弦或余弦電壓訊號，其頻率仍為勵磁電壓的頻率，其幅值與磁頭所處的位置關係。當磁頭運動時，幅值隨磁尺上的剩磁影響而變化。
4、光柵式位移感測器有測量線位移的長光柵和測量角位移的圓光柵。其性質：光柵移動方向與莫爾條紋移動方向垂直。
5、兩塊光柵作為乙個標尺光柵（不動的）和乙個指示光柵（動的），標尺光柵是乙個長條形光柵，光柵長度由所需量程決定。
6、莫爾條紋的性質：①當兩個光柵沿刻線垂直方向相對移動時，莫爾條紋相對柵外不動點沿著近似垂直的運動方向移動，光柵移動乙個柵距w，莫爾條紋移動乙個條紋間距b；②光柵運動方向改變，莫爾條紋的運動方向也作相應改變；③光柵條紋的光強度隨條紋移動按正弦規律變化。
7、感應同步器是利用電磁感應原理將線位移和角位移轉換成點訊號的一種裝置。根據用途，可將感應同步器分為直線式和旋轉式兩種，分別用於測量線位移和角位移。
原理：當滑塊的兩相繞組用交流電勵磁時，由於電磁感應，在定尺的繞組中會產生與勵磁電壓同頻率的交變感應電動勢e。當滑尺相對定尺移動時，滑尺與定尺的相對位置發生變化，改變了通過定尺繞組的磁通，從而改變了定尺繞組中輸入的感應電動勢e。
感測器與檢測技術 知識點總結
第一章概述 1 感測器是能感受規定的被檢測量並按照一定規律轉換成可輸出訊號的器件或裝置。一 感測器的組成 2 感測器一般由敏感元件，轉換元件及基本轉換電路三部分組成。敏感元件是直接感受被測物理量，並以確定關係輸出另一物理量的元件 如彈性敏感元件將力，力矩轉換為位移或應變輸出 轉換元件是將敏感元件輸出...
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