传感检测技术(1).ppt

4 传感检测技术; ; 传感器的构成 传感器一般由敏感元件、转换元件和转换电路三部分组成。;（1）敏感元件: 是一种能够将被测量转换成易于测量的物理量的预变换装置,其输入、输出间具有确定的数学关系（最好为线性）。如弹性敏感元件将力转换为位移或应变输出。 （2）转换元件：将敏感元件输出的非电物理量转换成电信号（如电阻、电感、电容等）形式。 （3）基本转换电路：将电信号量转换成便于测量的电量,如电压、电流、频率等。 ;按被测物理量分为：位移传感器、速度传感器、加速度传感、力传感器、温度传感器等。;按传感器工作的物理原理分为：电阻式、电感式、电容式、 光电式等等。;传感器的数学模型及特性指标;一、传感器的静态模型;2. 特性曲线; 3 静态特性 （1） 线性度。传感器的实际特性曲线与拟合直线之间的偏差称为传感器的非线性误差（线性度）。;（2） 灵敏度。传感器到达稳定工作状态时输出变化量与引起此变化量的输入变量之比，用S0表示,即 （3）最小检测量 最小检测量是指传感器能确切反映被测量的最低极限量。 ;（4）精确度（精度） 精密度δ 对某一稳定的对象（被测量）由同一测量者用同一传感器和测量仪表在相当短的时间内连续重复测量多次，其测量结果的分散程度。（对应随机误差） 正确度ε 测量结果偏离真值大小的程度，即示值有规则偏离真值的程度。（对应系统误差） 精确度τ 包含精密度和正确度两者之和的意思，即测量的综合优良程度。 ;（5）迟滞。传感器在正(输入量增大)、反(输入量减小)行程中输出/输入特性曲线的不重合程度称为迟滞,迟滞误差一般以最大偏差或最大偏差的一半与满量程输出yFS的百分数表示： ;（6） 重复特性。 传感器在同一条件下,被测输入量按同一方向作全量程连续多次重复测量时,所得的输出/输入曲线不一致的程度,称为重复特性, 重复特性误差用最大重复性误差与满量程输出的百分数表示,即 ;(7)漂移 零点漂移 传感器无输入时，每隔一段时间进行读数，其输出偏离零值的程度。 温漂 温漂表示温度变化时，传感器输出值的偏离程度。一般以温度变化1℃输出最大偏差与满量程的百分比表示。 ;传感器的动态数学模型及动态特性指标;一阶环节;二、动态特性指标;时间常数;二阶传感器系统;传感器的选用原则 1 足够的容量 传感器的工作范围或量程足够的大，并具有一定过载的能力。 2 与测量或控制系统的匹配性好，转换灵敏度高。 3 精度高，稳定性好 4 反应速度快，工作可靠性好。 5 适用性和适应性强 6 使用经济 ;位移传感器;自感L可表示为：; 差动型磁阻式传感器,它由两个相同的线圈、铁心及活动衔铁组成。当活动衔铁接于中间位置（位移为零）时,两线圈的自感L相等,输出为零。当衔铁有位移Δδ时,两个线圈的间隙为δ0+Δδ, δ0-Δδ,这表明一个线圈的自感增加,而另一个线圈的自感减小。;可变磁阻面积型电感传感器;差动变压器式电感传感器：传感器由线圈、铁芯和活动衔铁三部分组成。当初级线圈输入交流激励电压时，次级线圈将产生感应电动势e1和e2。传感器的输出电压为两者之差，即ey=e1-e2。的大小随活动衔铁的位置而变。当活动衔铁位置居中时，e1=e2， ev =0；当活动衔铁向上移时，即e1e2，ey0;当活动衔铁向下移时，e1e2，ey0。活动衔铁的位置往复变化，其输出电压也随之变化。;2）电涡流式电感传感器;低频透射式涡流传感器：发射线圈ω1和接收线圈ω2分别置于被测金属板材料G的上、下方。当低频(音频范围)电压e1加到线圈ω1的两端后，所产生磁力线的一部分透过金属板材料G，使线圈ω2产生感应电动势e2，且e2随材料厚度h的增加按负指数规律减少。;二、电容式位移传感器;1、极距变化型电容式传感器;2、面积变化型电容式传感器;3、介质变化型电容式传感器的变换原理;三、光栅位移传感器;把指示光栅平行地放在标尺光栅上面，并且使它们的刻线相互倾斜一个很小的角度，这时在指示光栅上就出现几条较粗的明暗条纹，称为莫尔条纹。它们是沿着与光栅条纹几乎成垂直的方向排列。; 莫尔条纹的位移与光栅的移动成比例。光栅每移动过一个栅距W，莫尔条纹就移动过一个条纹间距B 莫尔条纹具有位移放大作用。莫尔条纹的间距B与两光栅条纹夹角之间关系为 例如:W=0.02mm, =0.1°, 则B=11.4592mm,其K值约为573。 ;2、测量系统;四、感应同步器; ;精选ppt;感应同步器的信号处理方式 按激励方式分：滑尺励磁和定尺励磁 按信号处理方式分：鉴相方式和鉴幅方式 1)鉴相方式 2)鉴幅方式;五、光电编码器;光电编码器 黑色不