【大学】传感器与测试技术教程.pptVIP

传感器与测试技术 —多媒体教学课件 课程介绍 课程性质：必修课。 学时: 64学时 安排：讲课56学时，实验8学时。 考核方式：考试 教学基本要求 熟练掌握传感器的基础知识。 掌握各类传感器的基本特性和工作原理。 了解各类传感器的典型应用。 掌握一些常用的测量电路。 第1章 概述 Q1:人机系统的机能对应关系 人体系统是如何感知外界信息的？ 人机系统机能对应关系 五官与传感器 因此作为一种功能块地传感器可狭义的定义味：“将外界的输入信号（非电）转换为电信号的一类元件。”如下图所示： 二、传感器的应用 汽车气囊的保护作用 使用加速度传感器可以在汽车发生碰撞时，经控制系统使气囊迅速充气 。 测量人体无法感知的量 恶劣环境下工作 测量范围宽、精确高、可靠性好 新理论的探讨、新技术的应用、新材料和新工艺的研究 ?努力实现传感器的新特性 检测范围宽、高灵敏度、高精度、响应速度快、 互换性好 ?确保传感器的可靠性，延长其使用寿命 ?提高集成化和功能化程度 信息处理功能一体化：敏感元件、电路、执行机构,传感器功能和信息处理功能一体化 ?按传感器的输 入量（即被测参数）进行分类： 位移、速度、温度、压力传感器等 按传感器的输 出量进行分类 ：模拟式和数字式 按传感器的基本效应分类：物理型、化学型、生物型 ?按传感器的工作原理进行分类 ：应变式、电容式、电感式、压电式、热电式传感器等 按传感器的能量变换关系进行分类：有源（能量控制型）、无源（能量变换型） 按传感器的工作原理进行分类 电参量式传感器：电阻式、电感式、电容式等； 磁电式传感器：磁电感应式、霍尔式、磁栅式等； 压电式传感器：声波传感器、超声波传感器； 光电式传感器：一般光电式、光栅式、激光式、光电码盘式、光导纤维式、红外式、摄像式等； 气电式传感器：电位器式、应变式； 热电式传感器：热电偶、热电阻； 波式传感器：超声波式、微波式等； 射线式传感器：热辐射式、γ射线式； 半导体式传感器：霍耳器件、热敏电阻； 其他原理的传感器：差动变压器、振弦式等。 有些传感器的工作原理具有两种以上原理的复合形式,如不少半导体式传感器，也可看成电参量式传感器。 各类传感器的工作原理、主要性能及其特点、应用。 使大家能合理地选择和使用传感器。 使学生了解常用传感器地工程设计方法和掌握常用传感器地试验研究方法。 了解传感器地发展方向等。 1.4 传感器技术的发展 传感技术的发展分为两个方面： 提高与改善传感器的技术性能 寻找新原理、新材料、新工艺及新功能等。 传感器性能的改善 开展基础理论研究 传感器的集成化 传感器的智能化 传感器的网络化 传感器的微型化 1.4.1 传感器性能的改善 1．差动技术 差动技术是传感器中普遍采用的技术。它的应用可显著地减小温度变化、电源波动、外界干扰等对传感器精度的影响，抵消了共模误差，减小非线性误差等。不少传感器由于采用了差动技术，还可使灵敏度增大。 2．平均技术 在传感器中普遍采用平均技术可产生平均效应，其原理是利用若干个传感单元同时感受被测量，其输出则是这些单元输出的平均值，若将每个单元可能带来的误差均可看作随机误差且服从正态分布，根据误差理论，总的误差将减小为 δΣ=±δ/√n 式中 n—传感单元数。可见，在传感器中利用平均技术不仅可使传感器误差减小，且可增大信号量，即增大传感器灵敏度。 3．补偿与修正技术 补偿与修正技术的运用大致针对两种情况： ★ 针对传感器本身特性 ★ 针对传感器的工作条件或外界环境 对于传感器特性，找出误差的变化规律，或者测出其大小和方向，采用适当的方法加以补偿或修正。 针对传感器工作条件或外界环境进行误差补偿，也是提高传感器精度的有力技术措施。不少传感器对温度敏感，由于温度变化引起的误差十分可观。为了解决这个问题，必要时可以控制温度，搞恒温装置，但往往费用太高，或使用现场不允许。而在传感器内引入温度误差补偿又常常是可行的。这时应找出温度对测量值影响的规律，然后引入温度补偿措施。 实现手段：补偿与修正，可以利用电子线路（硬件）来解决，也可以采用微型计算机通过软件来实现。 4．屏蔽、隔离与干扰抑制 为了减小测量误差，保证其原有性能，就应设法削弱或消除外界因素对传感器的影响。其方法有： 减小传感器对影响因素的灵敏度 降低外界因素对传感器实际作用的程度 对于电磁干扰，可以采用屏蔽、隔离措施，也可用滤波等方法抑制。对于如温度、湿度、机械振动、气压、声压、辐射、甚至气流等，可采用相应的隔离措施，如隔热、密封、隔振等，或者在变换成为电量后对干扰信号进行