传感器技术知识与应用第0章绪论.pptVIP

2 绪论 本课程基于“工作过程系统化”设计理念，邀请行业专家对应用电子专业所涵盖的岗位进行工作任务和职业能力分析，并以此为依据确定本课程的工作任务和课程内容。根据应用电子专业所涉及的传感器应用的知识内容，设计若干个学习情境，实施情境化教学，使学生掌握各类传感器选用、测量电路调试等相关专业知识和技能。学生通过该课程的学习，掌握常用传感器检测和选用的系统知识。 本书旨在培养学生对电子产品中传感器的认识和选用技能，同时加强学生对电子测试设备的实践操作能力的培养，为测控技术、自动控制实训及家电维修实训等后续专业课程的学习打下基础，同时养成学生职业素质，锻炼学生的思考能力和实践能力。 3 任务一 认识传感器 传感器技术运用在自动检测和控制系统中，对系统运行的各项功能起重要作用。系统的自动化程度越高，对传感器的依赖性就越强。如图0-1所示生产环节中，可利用传感器在线检测：零件尺寸、产品缺陷、装配定位…… 4 任务一 认识传感器 传感器(Sensor)是能感受规定的被测量并按照一定的规律将其转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分；转换元件是指传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的电信号的部分。 如图0-2所示为现在汽车领域中的传感器应用。 5 任务一 认识传感器 图0-3所示为部分传感器的外观形状，不过，这只是成千上万种传感器的一小部分。 8 任务二 了解常用传感器的作用和基本构成 敏感元件(sensing element)是直接感受被测量的变化，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件，是传感器的核心；转换元件(transduction element)是将敏感元件输出的物理量转换成适于传输或测量的电信号；测量电路(measuring circuit)则是将转换元件输出的电信号进一步转换和处理，如放大、滤波、线性化、补偿等，以获得更好的品质特性，便于后续电路实现显示、记录、处理及控制等功能。 9 任务三 了解传感器的分类和发展 一、传感器的分类 10 二、传感器的基本特性 11 二、传感器的基本特性 1．静态特性 1) 测量范围(measuring range) 2) 量程(span) 3) 精度(accuracy) 4) 线性度(linearity) 5) 灵敏度(sensitivity) 6) 分辨率和阈值(resolution and threshold) 7) 重复性(repeatability) 8) 迟滞(hysteresis) 9) 稳定性(stability) 10) 漂移(drift) 12 二、传感器的基本特性 2．动态特性 动态特性是指传感器对于随时间变化的输入信号的响应特性，是传感器的重要特性之一。传感器的动态特性与其输入信号的变化形式密切相关，最常见、最典型的输入信号是阶跃信号和正弦信号。 动态特性好的传感器应具有较短的暂态响应时间和较宽的频率响应特性。动态特性的数学描述是微分方程，虽然实际中的传感器较复杂，一般不能直接给出动态响应特性的微分方程，但是可通过实验给出传感器与阶跃响应曲线和幅频特性曲线上的某些特征值来表示仪器的动态响应特性。 13 三、传感器的发展 1．发现并利用新现象 2．利用新材料 3．微机械加工技术 4．集成传感器 5．智能化传感器 14 任务四 学会选用传感器 一、传感器的选择原则 1．测试条件与目的 (1) 测试的目的。 (2) 被测量的选择。 (3) 测量范围(使用的指示在满量程的50%以上，以保证其精度)。 (4) 过载的发生频率。 (5) 输入信号频带。 (6) 测量要求的精度。 (7) 测量时间。 2．传感器的性能 (1) 精度。 (2) 稳定性。 (3) 响应速度。 (4) 输出信号类型(模拟或数字)。 (5) 静态特性、动态特性和环境特性。 (6) 传感器的工作寿命和循环寿命。 (7) 标定周期。 (8) 信噪比。 15 一、传感器的选择原则 3．传感器的使用条件 (1) 所测量的流体、固体对传感器的影响。 (2) 传感器对被测对象的质量(负荷)效应。 (3) 安装现场条件及环境条件(温度、湿度、振动等)。 (4) 信号的传输距离。 (5) 传感器的输出端的连接方式。 (6) 传感器对所测量物理量的实际值的影响。 (7) 传感器是否符合国家标准或工业规范。 (8) 传感器的失效形式。 (9) 传感器的维护、安装、使用以及工作人员所具备的最低技术能力。 (10) 传感器的标定方法。 (11) 传感器的安装方式。 (12) 过载保护。 16 一、传感器的选择原则 4．传感器所连接数据采集系统及辅助设备 (1) 传感器所连接数据系统的一般性质。 (2) 数据系