教学课件：传感器应用技术-项目一.ppt

（四）传感器的概述 传感器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。在有些学科领域，传感器又称为敏感元件、检测器、转换器等。这些不同提法，反映了在不同的技术领域中，只是根据器件用途对同一类型的器件使用着不同的技术术语而已。如在电子技术领域，常把能感受信号的电子元件称为敏感元件，如热敏元件、磁敏元件、光敏元件及气敏元件等，在超声波技术中则强调的是能量的转换，如压电式换能器。这些提法在含义上有些狭窄，而传感器一词是使用最为广泛而广括的用语。 　　传感器的输出信号通常是电量，它便于传输、转换、处理、显示等。电量有很多形式，如电压、电流、电容、电阻等，输出信号的形式由传感器的原理确定。 　　通常传感器由敏感元件和转换元件组成。其中，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部分。由于传感器的输出信号一般都很微弱，因此需要有信号调理与转换电路对其进行放大、运算调制等。随着半导体器件与集成技术在传感器中的应用，传感器的信号调理与转换电路可能安装在传感器的壳体里或与敏感元件一起集成在同一芯片上。 认识传感器 超声传感器 电感传感器 电容传感器 红外温度传感器 磁阻传感器 热电偶 气体成分传感器 流量传感器 * 使用USB接口的测量硬件及IEEE 1451.4 TEDS智能传感器  热敏电阻 ? 离子感烟器 明火探测器 传感器实验仪 * 电阻式远传压力表 感应式流量表 称重 传感器 CCD传感器 * 质子旋进式磁敏传感器 压阻式液位传感器 光敏传感器 温度传感器 * 风力参数传感器 地震检波器 反射式光敏传感器 磁、气、力敏传感器 超声 传感器 * 相关产品 * 　　此外，信号调理转换电路以及传感器工作必须有辅助的电源，因此，信号调理转换电路以及所需的电源都应作为传感器组成的一部分。传感器组成框图如图所示。 传感器组成框图 　　传感器技术是一门知识密集型技术，它与许多学科有关。传感器的原理各种各样，其种类十分繁多，分类方法也很多，但目前一般采用两种分类方法：一是按被测参数分类，如温度、压力、位移、速度等；二是按传感器的工作原理分类，如应变式、电容式、压电式、磁电式等。本书是按后一种分类方法来介绍各种传感器的，而传感器的工程应用则是根据工程参数进行叙述的。对于初学者和应用传感器的工程技术人员来说，应先从工作原理出发，了解各种各样传感器，而对工程上的被测参数则应着重于如何合理选择和使用传感器。 * 工业生产需要用各种传感器来监视和控制生产过程中各个参数使 设备工作在最佳工作状态，没有传感器现代工业失去基础 。 * 智能建筑 降低能耗 提高操作者工作效率 提高楼宇内部舒适程度 提供高效的 设备管理手段 监控软件 缩短投资 回收周期 降低 培训成本 红外扫描区域 人造卫星 在卫星中的应用 四川地震中的生命探测仪及其使用 　　（五）传感器的基本特性 　　在生产过程和科学实验中，要对各种各样的参数进行检测和控制，就要求传感器能感受被测非电量的变化并将其不失真地变换成相应的电量，这取决于传感器的基本特性，即输出/输入特性。如果把传感器看做二端口网络，即有两个输入端和两个输出端，那么传感器的输出/输入特性是与其内部结构参数有关的外部特性。传感器的基本特性可用静态特性和动态特性来描述。 1.传感器的静态特性 传感器的静态特性是指被测量的值处于稳定状态时的输出/输入关系。只考虑传感器的静态特性时，输入量与输出量之间的关系式中不含有时间变量。衡量静态特性的重要指标是线性度、灵敏度、迟滞和重复性等。 　　（1）线性度 　　传感器的线性度是指传感器的输出与输入之间数量关系的线性程度。输出与输入关系可分为线性特性和非线性特性。从传感器的性能来看，希望具有线性关系，即具有理想的输出/输入关系。但实际遇到的传感器大多为非线性，如果不考虑迟滞和蠕变等因素，传感器的输出与输入关系可用一个多项式表示，即 （1-25） 式中 a0——输入量x为零时的输出量； a1，a2…an——非线性项系数。 　　系统误差和粗大误差的测量数据，则利用随机误差性质进行处理。总之，对于不同情况的测量数据，首先要加以分析研究，判断情况，分别处理，然后再经综合整理以得出合乎科学性的结果。 　　1.随机误差的统计处理 　　在测量中，当系统误差已设法消除或减小到可以忽略的程度时，如果测量数据仍有不稳定的现象，说明存在随机误差。在等精度测量情况下，得n个测量值x1，x2…xn，设只含有随机误差δ1，δ2…δn。这组测量值或随机误差都是随机事件，可以用概率数理统计的方法来研究。随机误差的处理任务是从随机数据中求出最接近真值