第二章传感器的基本概念.pptVIP

2.1 传感器的定义与组成 定义： 能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。 传感器时测量装置，能完成检测任务 它的输入量是某一被测量，eg物理量、化学量、生物量 输出量是某一物理量，主要用于传输、转换、处理、显示等 可以是光、气、电量。最主要的是电量 输入输出有对应关系，切有一定的精确度 2.传感器的组成 传感器一般由敏感元件、转换元件、转换电路三部分组成。敏感元件： 直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一物理量。 转换元件： 以敏感元的输出为数日，把输入转换成电路参数。 转换电路： 上述参数接入转换电路，便可转换成电量输出。 实际上一个传感器可能只含有其中1个，或两个，也可都有。 3. 对传感器的一般要求 足够的容量，有一定的过载能力 灵敏度高，精度适当 响应速度快，工作稳定，可靠性好。 使用性和实用性强： 体积小，重量轻等 使用经济： 成本低，寿命长，且便于使用、维修和校准。 2.2 传感器的分类 按传感器的工作机理分类 结构型传感器 按物理学中场的定律定义的 工作原理是以传感器中元件相对位置变化引起场的变化为基础。 物性型传感器 按照物质定律定义的 物质定律是表示物质某种客观性质的法则，此类型传感器的性能随着材料性质的不同而异。 复合型传感器 由结构型和物性型组合而成，兼有两者的特征 2.2 传感器的分类 按传感器转换能量的情况分类 无源传感器 由能量变换元件构成，不需要外接电源 eg,基于压电效应、热电效应、光电动势效应 有源传感器 需要外部电源供给 eg,电阻，电容，电感等电路参量传感器； eg,基于应变电阻效应、磁阻效应、热阻效应、光电效应，霍尔效应等的传感器 2.2 传感器的分类 按原理划分：P11 按被测量类别分类 按传感器输出信号的形式分类 模拟量传感器：输出量为模拟量 数字量传感器：输出量为数字量 2.3 传感器的性能指标、命名和代号 传感器的性能指标 传感器的命名和代号 传感器的性能指标 可靠性： 工作寿命、平均无故障时间、疲劳性能、安全措施 静态精度： 静态误差、线性度、重复性、灵敏度、稳定性指标 动态性能： 固有频率、阻尼比、时间常数、频率响应范围、临界速度 量程： 量程范围、过载能力 抗干扰能力： 抗击外界产生的电磁波、震动、冲击、加速度、噪声干扰等 传感器的性能指标 通用性：设计的标准符合国际或国家的标准 外形尺寸：为设计者的安装提供依据 价格成本低 能耗少 对被测对象的影响： 因传感器测量精度、外形尺寸、质量等指标引起被测对象固有性能的变化 注：上述指标并不是每个传感器必备的，在实际使用中应有所侧重，保证主要参数，其他指标基本满足要求就可以了。 传感器的命名和代号 命名方法： 按照国家标准GB/T7666-2005《传感器命名法及代码》规定：一种传感器产品的名称，应由主题词加4级修饰语构成。 主题词：传感器 一级修饰语：被测量 二级修饰语：转换原理，可后续以“式”字 三级修饰语：特征描述，可后续以“型”字 四级修饰语：主要技术指标（量程、测量范围、精度等） 注：实际命名时，出第一级修饰语外其他级可视产品的具体情况任选或省略。 传感器代号标记方法 规定：应用大写汉语拼音字母和阿拉伯数字构成传感器完成的代号第一部分：主称，C 第二部分被测量：一个或两个汉字拼音的首字母大写 第三部分：转换原理，一个或两个首字母大写 第四部分：序号。可表征产品设计特征、性能参数、产品系列等 2.4 传感器的基本特性 传感器的静态特性 传感器的动态特性 1. 传感器的静态特性 静态特性 传感器在被测量各个值处于稳定状态时的输入输出关系。 当输入量为常量，或变化极慢时的输入输出关系。 （1）线性度 静态特性曲线可通过实际测试获得。 实践中为了方便，采用各种手段线性化处理。 一般误差不大的情况下，常采用直线拟合的办法来线性化。 线性度： 直线拟合线性化时，输入输出的校正曲线与拟合曲线之间的最大偏差，又称非线性误差。通常用相对误差来表示。 （1）线性度 常用的拟合方法如下：实际中，较多采用最小二乘法拟合，精度高，但校准曲线相对拟合直线的最大偏差绝对值并不一定最小，最大正、负偏差的绝对值也不一定相等。 （2）迟滞 传感器在正（输入量增大）反（输出量减小）行程中输入输出曲线不重合称为迟滞。 即对应于同一大小的输入信号，传感器的输出信号不相等。此误差反应了传感器的机械部分和结构材料方面不可避免的弱点，如轴承摩擦、间隙等。 （3）重复性 重复性 传感器在输入按同一方向作全量程连续变动时所得的曲线不一致的程度。 （4） 灵敏度 静态灵敏度 传感器输出的变化量与引起该变化的输入变化量之比 K=?y/?x 线性传感器的校准曲线斜率就是灵敏度。 非线性传感器的灵敏度用dy/dx表示， 灵敏度误差用相