智能电子102班第二组传感器.ppt

制作人 智能电子102第二组 刘辉 邓少青 马永强 刘旭东 曾维翔 杨洋 王韧 冯启阳,目录,1.视觉感受传感器； 2.传感器的科技名词定义； 3.传感器的概念简介； 4.传感器的工作原理； 5.传感器的组成介绍； 6.传感器的性能指标； 7.传感器的物件特点； 8.传感器的作用； 9.传感器的分类介绍；,首先我们来看几张在社会运用比较广泛的传感器图片,ldg传感器,二氧化碳传感器,国产激光测距传感器,拉绳 位移 传感器,湿度 传感器,温度 传感器,扭矩 传感器,扭矩传感器采用应变片式工作原理，结合先进的RF技术无线传输，适用于动态和静态测量。产品测量量程：1N.m10000N.m，最大转速37000rpm。产品应用于离合器扭矩测试，传动轴扭矩和角度测试，转向机柱扭矩测试，底盘测试等,两种 状态,静态扭矩传感器 静态扭矩传感器根据电阻应变原理把扭转力矩产生的应变转换成与其成线性关系的电信号。静态是指传感器的测量弹性体不参与相对运动。从受力理解，这类测试是测试弹性体相对受的反作用力。,矩传感器基于电阻应变原理，通过集流动态扭矩传感器 动态扭环、电刷实现供电与信号输出，适合于间断或较低速测量使用。可测量正反两个方向的扭矩。,传感器 - 科技名词定义 中文名称：传感器 英文名称：sensor;measuring element;transducer 定 义1：能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。 所属学科：机械工程（一级学科）；传感器（二级学科）；传感器一般名词（三级学科） 定 义2：接受物理或化学变量(输入变量)形式的信息，并按一定规律将其转换成同种或别种性质的输出信号的装置。 所属学科：煤炭科技（一级学科）；矿山电气工程（二级学科）；煤矿监测与控制（三级学科）,传感器的定义 国家标准GB7665-87对传感器下的定义是：“能够感受规定的被测量并按照一定的规律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”。这里所说的“可用输出信号”是指便于加工处理、便于传输利用的信号。现在电信号是最易于处理和便于传输的信号。传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。,传感器的定义,传感器 - 概念简介 传感器传感器是一种物理装置或生物器官，能够探测、感受外界的信号、物理条件（如光、热、湿度）或化学组成（如烟雾），并将探知的信息传递给其他装置或器官。,传感器 - 工作原理 传感器工作原理的分类物理传感器应用的是物理效应，诸如压电效应，磁致伸缩现象，离化、极化、热电、光 传感器原理电、磁电等效应。,被测信号量的微小变化都将转换成电信号。化学传感器包括那些以化学吸附、电化学反应等现象为因果关系的传感器，被测信号量的微小变化也将转换成电信号。向传感器提供15V电源，激磁电路中的晶体振荡器产生400Hz的方波，经过TDA2030功率放大器即产生交流激磁功率电源，通过能源环形变压器T1从静止的初级线圈传递至旋转的次级线圈，得到的交流电源通过轴上的整流滤波电路得到5V的直流电源，该电源做运算放大器AD822的工作电源；由基准电源AD589与双运放AD822组成的高精度稳压电源产生4.5V的精密直流电源，该电源既作为电桥电源，又作为放大器及V/F转换器的工作电源。当弹性轴受扭时，应变桥检测得到的mV级的应变信号通过仪表放大器AD620放大成1.5v1v的强信号，再通过V/F转换器LM131变换成频率信号，通过信号环形变压器T2从旋转的初级线圈传递至静止次级线圈，再经过外壳上的信号处理电路滤波、整形即可得到与弹性轴承受的扭矩成正比的频率信号，该信号为TTL电平,既可提供给专用二次仪表或频率计显示也可直接送计算机处理。,由于该旋转变压器动-静环之间只有零点几毫米的间隙，加之传感器轴上部分都密封在金属外壳之内，形成有效的屏蔽，因此具有很强的抗干扰能力。有些传感器既不能划分到物理类，也不能划分为化学类。大多数传感器是以物理原理为基础运作的。化学传感器技术问题较多，例如可靠性问题，规模生产的可能性，价格问题等，解决了这类难题，化学传感器的应用将会有巨大增长。,传感器 - 组成介绍 一般说来，可以把传感器看作由敏感元件（有时又称为 预变换器）和变换元件（有时又称为变换器）两部分组成。 敏感元件：能完成预变换的器件。 变换器：能将感受到的非电量变换为电量。,传感器 - 性能指标 静态特性；是指对静态的输入信号，传感器的输出量与输入量之间所具有相互关系。因为这时输入量和输出量都和时间无关，所以它们之间的关系，即传感器的静态特性可用一个不含时间变量的代数方程，或以输入量作横坐标，把与其对应的输出量作纵坐标而画出的特性曲线来描述。表征传感器静态特性的主要参数有：线性度、灵敏度、分辨力和迟滞等。,动态特性；是指传感器在输入变化时，它的输出的特性。在实际工作中，传感器的动态特性常用它对某些标准输入信号的响应来表示。这是因为传感器对标准输入信号的响应容易用实验方法求得，并且它对标准输入信号的响应与它对任意输入信号的响应之间存在一定的关系，往往知道了前者就能推定后者。最常用的标准输入信号有阶跃信号和正弦信号两种，所以传感器的动态特性也常用阶跃响应和频率响应来表示。,线性度：通常情况下，传感器的实际静态特性输出是条曲线而非直线。在实际工作中，为使仪表具有均匀刻度的读数，常用一条拟合直线近似地代表实际的特性曲线、线性度（非线性误差）就是这个近似程度的一个性能指标。拟合直线的选取有多种方法。如将零输入和满量程输出点相连的理论直线作为拟合直线；或将与特性曲线上各点偏差的平方和为最小的理论直线作为拟合直线，此拟合直线称为最小二乘法拟合直线。,迟滞特性：表征传感器在正向（输入量增大）和反向（输入量减小）行程间输出-输入特性曲线不一致的程度，通常用这两条曲线之间的最大差值MAX与满量程输出FS的百分比表示。迟滞可由传感器内部元件存在能量的吸收造成。,传感器 - 物件特点 灵敏度 传感器灵敏度是指传感器在稳态工作情况下输出量变化y对输入量变化x的比值。 它是输出一输入特性曲线的斜率。如果传感器的输出和输入之间显线性关系，则灵敏度S是一个常数。否则，它将随输入量的变化而变化。 灵敏度的量纲是输出、输入量的量纲之比。例如，某位移传感器，在位移变化1mm时，输出电压变化为200mV，则其灵敏度应表示为200mV/mm。 当传感器的输出、输入量的量纲相同时，灵敏度可理解为放大倍数。提高灵敏度，可得到较高的测量精度。但灵敏度愈高，测量范围愈窄，稳定性也往往愈差。,分辨力 传感器分辨力是指传感器可能感受到的被测量的最小变化的能力。也就是说，如果输入量从某一非零值缓慢地变化。当输入变化值未超过某一数值时，传感器的输出不会发生变化，即传感器对此输入量的变化是分辨不出来的。只有当输入量的变化超过分辨力时，其输出才会发生变化。 通常传感器在满量程范围内各点的分辨力并不相同，因此常用满量程中能使输出量产生阶跃变化的输入量中的最大变化值作为衡量分辨力的指标。上述指标若用满量程的百分比表示，则称为分辨率。分辨率与传感器的稳定性有负相相关性。,传感器 - 传感器的作用 人们为了从外界获取信息，必须借助于感觉器官。而单靠人们自身的感觉器官，在研究自然现象和规律以及生产活动中它们的功能就远远不够了。为适应这种情况，就需要传感器。因此可以说，传感器是人类五官的延长，又称之为电五官。,传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其之泛的领域。可以毫不夸张地说，从茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各种复杂的工程系统，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。,传感器 - 分类介绍 可以用不同的观点对传感器进行分类：它们的转换原理(传感器工作的基本物理或化学效应)；它们的用途；它们的 模拟传感器输出信号类型以及制作它们的材料和工艺等。 根据传感器工作原理，可分为物理传感器和化学传感器二大类： 按照其用途，传感器可分类为： 压力敏和力敏传感器、倾角传感器 位置传感器 、液面传感器、能耗传感器 、速度传感器、热敏传感器、加速度传感器、射线辐射传感器、 振动传感器、湿敏传感器、磁敏传感器、气敏传感器、真空度传感器、生物传感器等。,以其输出信号为标准可将传感器分为： 模拟传感器将被测量的非电学量转换成模拟电信号。 数字传感器将被测量的非电学量转换成数字输出信号(包括直接和间接转换)。 膺数字传感器将被测量的信号量转换成频率信号或短周期信号的输出(包括直接或间接转换)。 开关传感器当一个被测量的信号达到某个特定的阈值时，传感器相应地输出一个设定的低电平或高电平信号。,在外界因素的作用下，所有材料都会作出相应的、具有特征性的反应。它们中的那些对外界作用最敏感的材料，即那些具有功能特性的材料，被用来制作传感器的敏感元件。从所应用的材料观点出发可将传感器分成下列几类： 1、按照其所用材料的类别分：金属、聚合物、陶瓷、混合物。 2、按材料的物理性质分：导体、绝缘体、半导体、磁性材料。 3、按材料的晶体结构分：单晶、多晶、非晶材料。 按照其制造工艺，可以将传感器区分为：集成传感器、薄膜传感器、厚膜传感器、陶瓷传感器。,压力传感器的分类 压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，常常作为一种自动化控制的前端元件，因此其广泛应用于各种工业自控环境，包括石油化工、造纸、水处理、电力、船舶、机床和公用设备等行业。 压力传感器的类型非常多，目前应用比较常见的包括压阻式压力传感器和压电式压力传感器两种。, 应变片 在目前的压力传感器封装工艺中，通常可以将压阻式敏感芯体做得体积小巧、灵敏度高，而且稳定性好，并将压敏电阻以惠司通电桥形式与应变材料（通常为不锈钢）结合在一起，这样一来，就能确保压阻式压力传感器过载能力强和抗冲击压力强。 该类传感器适合测量高量程范围的压力变化，尤其在1Mpa以上时，线性很好，精度也很高，并适合测量与应变材料兼容的各类介质。, 陶瓷压阻 在结构上，该类传感器将压