第1章传感器基本概念技巧.ppt

传感器原理及应用 ;学习要求;主要考核目标（包括重点及难点） （1）掌握传感器的基本概念和基本特性； （2）掌握常用传感器的工作原理； （3）掌握常用传感器的基本应用； （4）了解应用传感器设计、组建控制系统的基本方法； （5）了解传感器技术的发展前沿和趋势。;第1章 传感器的基本概念;在我们日常生活中，使用着各种各样的传感器： 电冰箱、电饭煲中的温度传感器; 空调中的温度和湿度传感器; 煤气灶中的煤气泄漏传感器; 水表、电表、电视机和影碟机中的红外遥控器; 照相机中的图像传感器; 汽车中燃料计和速度计等等，不胜枚举。 ; 构成现代信息技术的三大支柱是： 传感器技术（信息采集）； 通信技术 （信息传输）； 计算机技术（信息处理）； 它们在信息系统中分别起到 “感官”、“神经”和“大脑”的作用。 在利用信息的过程中首先要解决获取准确可靠的 信息，而传感器是获取信息的主要途径和手段。 ;眼（视觉） 耳（听觉） 鼻（嗅觉） 皮肤（触觉） 舌（味觉）;人的体力和脑力劳动通过感觉器官接收外界信号，将这些信号传送给大脑，大脑把这些信号分析处理传递给肌体。 如果用机器完成这一过程，计算机相当人的大脑，执行机构相当人的肌体，传感器相当于人的五官和皮肤。 传感器好比人体感官的延长，有人又称“电五官”。 ;按照人类的感觉功能分类;什么是传感器;以上定义表明传感器有以下含义： 它是由敏感元件和转换元件构成的检测装置； 能按一定规律将被测量转换成电信号输出； 传感器的输出与输入之间存在确定的关系； 按使用的场合不同又称为: 变换器、换能器、探测器。;1.2 传感器的组成和分类 1、传感器的组成;2、传感器的分类;2）按传感器的被测量分类 位移传感器、速度传感器、加速度传感器、转速传感器、力矩传感器、压力传感器、流量传感器、温度传感器、湿度传感器、浓度传感器等。 ;4）按传感器能量转换关系分类 能量转换型传感器直接将被测量转换成电能 输出。如压电式传感器、磁电式传感器、热电偶等。也称为有源传感器； 能量控制型传感器先将被测量转换成电参量（电阻、电容、电感等），再依靠外部辅助电源将电参量的变化转换为电能输出，并且由被测量控制输出电能的变化。如电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器等。也称为无源传感器 。;5）按传感器的输出信号分类 模拟传感器：输出连续的模拟信号； 数字传感器：输出“1”和“0”两种信号电平，如光电开关。; 传感器的应用领域;对于各种各样的被测量，有各种各样的传感器。 下面请看几个传感器应用实例:; 机器人 ;超声波测流量; 医疗诊断 ; 家用电器; 智能建筑 ; 智能建筑 ; 必威体育精装版湿度测量应用领域 ;1.3 传感器的发展趋势; 物理现象及其转换;效应; 传感器一般要变换各种信息量为电量，描述这种变换的输入与输出关系表达了传感器的基本特性。对不同的输入信号，输出特性是不同的，对快变信号与慢变信号，由于受传感器内部储能元件（电感、电容、质量块、弹簧等）的影响，反应大不相同。 快变 信号考虑输出的动态特性即随时间变化的特性； 慢变 信号研究静态特性，即不随时间变化的特性。; 当输入量（X）为静态（常量）或变化缓慢的信号时（如温度、压力），输入输出关系称静态特性。 静态特性可以用函数式表示为 ;（1）理想线性特性见图（a）。当 时， （2）特性方程仅有奇次非线性项如图（b）所示，即 ，具有这种特性的传感器，在靠近原点的相当大范围内，输出－输入特性基本上呈线性关系。 ;（3）特性方程非线性项仅有偶次项，见图（c），即 ，具有这种特性的传感器，其线性范围窄，且对称性差，但用两个特性相同的传感器差动工作，即能有效地消除非线性误差。;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、传感器的静态标定 ;静态标定的过程： （1）将传感器、标定设备及测量仪器连接好； （2）在传感器超载20%的全程范围内分成若干等份，保持一定时间均匀地进行逐级加载和卸载，并逐点记录传感器的静态标定数据； （3）将静态标定数据用表格列出或绘制标定曲线，进行分析处理，从而确定传感器的静态特性。;（1）线性度; 传感器的线性度是指在全量程范围内实际特性曲线与拟合直线之间的最大偏差值ΔLmax与满量程输出值YFS之比。线性度也称