C4-模拟量传感器.pptVIP

晶振输出 CPU时钟输出 电源+ 电源地 串行时钟输入 串行数据输出 片选 测试输出 差分信号输入+ 差分信号输入- 电压参考- 电压参考+ 晶振输入 串行数据输入 测试输出 测试输出 中断输出 复位 测试输出 测试输出 差分信号输入+ 差分信号输入- 模拟电源+ 模拟电源地 CS5550管脚引线 * C4 模拟量传感器 传感器作用及分类 电阻式传感器 电感式传感器 电容式传感器 压电式传感器 磁电式传感器 4.1 传感器的作用与分类 4.1.1 传感器的作用 2.变换作用：将非电量变换成电量。 传感器是控制系统中的第一个环节，它具有两个作用： 敏感作用：感受物理量的变化，以完成对被测信号的拾取。 对应这两个作用，传感器一般由两部分组成，即敏感元件与变换元件，二者有时很容易分开，有时合二为一。 传感器是以一定的精度和规律把被测量转换为与之有确定关系的、便于应用的某种物理量的测量装置。 传感器通常由三部分组成： 敏感元件： 直接感受被测量,输出与被测量成确定关系。 转换元件： 敏感元件的输出就是转换元件的输入,它把输入转换成电量参量 。 转换电路：把转换元件输出的电量信号转换为便于处理、显示、记录或控制的有用的电信号的电路。 4.1.2 传感器的分类 按输出信号是模拟量还是数字量，可分成模拟传感器与数字传感器。（I(t)，V(t)，数字量，频率量）。 按变换原理，可分为参量型与发电型 参量型：被测量使传感器本身的电参量R、L、C改变，这种传感器工作时必须有外加电源，故又称为无源型，通常将其接入电桥、谐振电路等信号调节器中，再变换成电压或电流量。 发电型：被测量使传感器产生电动势、电流、电荷，可直接接入放大器或记录仪器，所以又称为有源型，一般不需外加电源，如热电偶、压电型传感器等。但由于能量有限，通常还要接放大器。 发电型 参量型 测力计 压力计 4.1.3 传感器工作原理与标定 任何一种传感器其工作原理都是基于某一种物理现象或化学现象。这种现象抽象成若干个物理量（其中有一个电量）按一定规律相互影响，可用一个数学公式来表示（建立一个数学模型），即： 通常为电量的 y=f(x1,x2,……,xn) （通常为非电量） 如： R=ρL/A 就描述了四个物理量间的关系。 传感器的制造：能够让被测量影响某一个参数，而通过另一个电参数的变化来反映被测量的大小，既传感器的设计、研制都要基于某种物理效应，在此基础上再设计出敏感部分的结构以及变换部分的结构。 传感器在使用之前一般要进行标定，即确定输入与输出的关系，通常由于制作误差和原理的理想化，使输入输出不能严格满足理想的物理公式。所以，只有给定已知输入，确定输入、输出二者间关系后才能使用。 4.2 电阻传感器 1、变阻器式传感器（电位器式传感器） 1） 工作原理 电阻式传感器可分为电位计式和应变式。电位计式传感器通常用电阻丝绕在框架上，改变电阻丝的接入长度，引起输出电阻的改变。 位移变化转换为阻值的变化 等效电路分析: L-变阻器总长; x-电刷移动量. C点与A点电阻： 灵敏度： kl-单位长度电阻值 传感器的输出（电阻）与输入（位移）成线性关系 x L A C B E E1 负载特性(其后接电路一般采用电阻分压电路) E RL Rx R-Rx E1 为减小后接电路的影响，一般RLR 0 L E 分类 单圈电位器（一般用于音量控制) 多圈电位器（精密调节电路中) 直线滑动式电位器 (一般用于电视机、音响中作音量控制或均衡控制) 优点 结构简单，价格低廉，且性能稳定； 受环境温度影响小； 输出信号大，一般不需放大 缺点 电刷与线圈式电阻膜之间摩擦，需较大的输入能量； 磨损与尘埃引起接触电阻变化，引入噪声,影响使用寿命，降低可靠性 精度低，动态响应差 应用：主要用来测量位移、压力、加速度等 2） 电阻应变式传感器--应变片 基于金属导体的应变效应，即金属导体在外力作用下发生机械变形时，其电阻值随着所受机械变形(伸长或缩短)的变化而发生变化的现象。 金属电阻应变片 半导体应变片 ①工作原理 金属应变片的电阻R为 工作时把应变片用特制胶水粘贴在弹性元件或需要测量变形的物体表面，外力作用下，电阻丝随同物体一起变形，其电阻值发生相应变化。（压力） 代入 有： 金属丝截面积： 金属丝体积不变： 有： 单位应变所引起的电阻相对变化 对金属材料，导电率不变或很小，即 金属丝应变片： 表明电阻相对变化率与应变成正比，称比值S为应变系数或灵敏度，即： （取值一般在1.7～3.6） 优点：结构简单，性能稳定，价格低; 缺点：精度不高，灵敏度低 分丝式和箔式，有单轴，多轴（应变花），同轴多栅等多种类型 半