第三讲传感器的基本知识.pptVIP

第1页，共41页，星期日，2025年，2月5日包含的概念：①传感器是测量装置，能完成检测任务；②它的输出量是某一被测量，可能是物理量，也可能是化学量、生物量等；③它的输出量是某种物理量，这种量要便于传输、转换、处理、显示等等，这种量可以是气、光、电量，但主要是电量；④输出输入有对应关系，且应有一定的精确程度。第2页，共41页，星期日，2025年，2月5日传感器及基本特性一、传感器的组成1-弹簧管2-电位器图1-4传感器组成框图举例：测量压力的电位器式压力传感器第3页，共41页，星期日，2025年，2月5日弹性敏感元件（弹簧管）敏感元件在传感器中直接感受被测量，并转换成与被测量有确定关系、更易于转换的非电量。第4页，共41页，星期日，2025年，2月5日弹性敏感元件（弹簧管）在下图中，弹簧管将压力转换为角位移α第5页，共41页，星期日，2025年，2月5日弹簧管放大图当被测压力p增大时，弹簧管撑直，通过齿条带动齿轮转动，从而带动电位器的电刷产生角位移。第6页，共41页，星期日，2025年，2月5日压力传感器的外形及内部结构第7页，共41页，星期日，2025年，2月5日被测量通过敏感元件转换后，再经传感元件转换成电参量在右图中，电位器为传感元件，它将角位移转换为电参量-----电阻的变化（ΔR）第8页，共41页，星期日，2025年，2月5日360度圆盘形电位器右图所示的360度圆盘形电位器的中间焊片为滑动片，右边焊片接地，左边焊片接电源。接地第9页，共41页，星期日，2025年，2月5日测量转换电路的作用是将传感元件输出的电参量转换成易于处理的电压、电流或频率量。在左图中，当电位器的两端加上电源后，电位器就组成分压比电路，它的输出量是与压力成一定关系的电压Uo。第10页，共41页，星期日，2025年，2月5日分压比电路的计算公式如下：直滑电位器式传感器的输出电压Uo与滑动触点C的位移量x成正比：对圆盘式电位器来说，Uo与滑动臂的旋转角度成正比：第11页，共41页，星期日，2025年，2月5日物理型传感器：物理基础的基本定律。场的定律、物质定律、守恒定律和统计定律构成原理结构型:物理学中场的定律物性型:物质定律能量转换能量控制型能量转换型二、传感器分类传感器的种类名目繁多，分类不尽相同。工作机理：物理型、化学型、生物型第12页，共41页，星期日，2025年，2月5日按被测量分类：可分为位移、力、力矩、转速、振动、加速度、温度、压力、流量、流速等传感器。按测量原理分类：可分为电阻、电容、电感、光栅、热电耦、超声波、激光、红外、光导纤维等传感器。我们课程主要采用第二种分类法。第13页，共41页，星期日，2025年，2月5日三、传感器基本特性传感器的特性一般指输入、输出特性。一般分为静态特性和动态特性。静特性：输入量为常量，或变化极慢动特性：输入量随时间较快地变化时输出与输入间关系微分方程微分方程中的一阶及以上的微分项取为零时，可得到静特性（动特性的特例）表示传感器在被测量处于稳定状态时的输出输入关系，希望输出与输入具有确定的对应关系，且呈线性关系。第14页，共41页，星期日，2025年，2月5日其静态特性主要包括：灵敏度、分辨力、线性度、稳定度、电磁兼容性、可靠性等。输出量输入量零点输出理论灵敏度非线性项系数第15页，共41页，星期日，2025年，2月5日灵敏度：灵敏度是指传感器在稳态下输出量的变化与引起此变化的输入量之比，用K来表示：表征传感器对输入量变化的反应能力第16页，共41页，星期日，2025年，2月5日(a)线性传感器(b)非线性传感器第17页，共41页，星期日，2025年，2月5日分辨力：

指传感器能检出被测信号的最小变化量。当被测量的变化小于分辨力时，传感器对输入量的变化无任何反应。

对数字仪表而言，如果没有其他附加说明，可以认为该表的最后一位所表示的数值就是它的分辨力。一般地说，分辨力的数值小于仪表的最大绝对误差。第18页，共41页，星期日，2025年，2月5日线性度：线性度又称