传感技术(1)-2012.ppt

1,绪论,传感器的地位与作用传感器的定义传感器的组成传感器的分类对传感器的一般性要求传感器的发展方向,2,一、传感器的地位与作用,地位机械人类的体力的延伸计算机人类智力的延伸传感器人类感知力的延伸电五官：视、听、嗅、味、触5“觉”视觉：显微镜的发明，望远镜的发明听觉：超声、次声波应用高新技术领域：阿波罗2077个传感器现代生产技术领域：化工生产线、数控机床基础科学领域：探索极限、探索未知,3,一、传感器的地位与作用,基础科学领域：探索极限距离、时间:、温度、压力、磁场等传感器的发展推动着生产和科技的进步，生产和科技的进步反过来也要求和支持着传感器的发展和进步现代信息产业的三大技术支柱传感技术网络技术计算机技术传感器与其它学科的关系“伴生”关系,4,二、传感器的定义,传感器在国内外的一些叫法,5,传感器的定义,传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定关系的、便于应用的某种物理量的测量器件或装置。上述定义包含了以下含义：传感器是测量装置，能完成检测任务；其输入量是某种被测量，可能是物理量，也可能是化学量、生物量等；其输出量是某种便于传输、转换、处理和显示的物理量，如气、光、电量等，目前主要是电量输出量与输入输入有对应关系，并且具有一定的精确度。,6,敏感元件,转换元件,转换电路,辅助电源,传感器的组成框图,三、传感器的组成,一般由敏感元件和转换元件2部分组成有时还有转换电路和辅助电源2部分,被测量,电参量量,电量,另一量,7,传感器的组成,敏感元件：能直接感受或响应被测量，并输出与之成确定关系的某一另类物理量。转换元件：将敏感元件的输出转换为电参量。转换电路：把转换元件输出变为易于处理、显示、记录、控制的信号。既可以和敏感元件作在一起，也可分开。辅助电源：提供传感器正常工作所需能量的电源部分，它有内部供电和外部供电2种形式。,8,传感器的组成,弹性体1为敏感元件，它感受被测力F并将它转换成应变；电阻应变片2是转换元件，它将弹性体输出的应变转换成电阻值的变化；电桥3是转换电路，它将电阻值的变化转换成电压U输出；电源4是辅助电源，它为电桥供电。,F,9,电磁式压力传感器,大气压Pa,被测气压P,1-壳体,4-线圈,2-膜盒,3-磁芯,6-电源,5-交流电桥,电量,敏感元件：膜盒，P-x转换元件:磁芯、线圈,x-L转换电路:交流电桥，L-V辅助电源:电源,10,传感器的组成,实际上，有些传感器并不能明显区分敏感元件和转换元件两个部分，而是二者合为一体。如图所示的热电偶,11,四、传感器的分类,12,五、对传感器的一般性要求,可靠性精度（动、静）抗干扰通用性外形小成本低能耗小,13,六、传感器的发展方向,提高精度和扩大测量范围低功耗及无源化新原理新材料微型化、集成化、智能化仿生传感器,14,第一章传感器基础传感器的特性,传感器的数学模型传感器的静态特性传感器的动态特性传感器的标定,特性：输入与输出之间的关系，一般用一个输入-输出曲线、一个函数关系或一个微分方程式来表示。,15,第一节传感器的数学模型,什么是模型？模型是略去无用和次要因素，对所关心的具体问题的内在实质的抽象反映。研究数学模型的目的和意义理论指导实践，例如y=kx线性模型可以获得传感器的全面信息在传感器的设计时不盲目,电动式动态力测力传感器,F-被测动态力v-速度E-感生电动势I-感生电流F-安培力,17,构造一个四端网络模型,机电模拟,L,R,C,E,机械系统模型,电路系统模型,机电模拟,20,机电模拟，F-E；v-I,21,进一步抽象成信号流程图,激励信号：F；I响应信号：v；E,22,其它形式的流程图,逆转支路的传输值取倒数指向逆转支路的传输值取负数,23,F-v支路逆转、I-E支路逆转,激励信号：v；E响应信号：F；I,24,F-v支路逆转、I-E支路不变,激励信号：v；I响应信号：F；E,参数计算,机械端口可以看作如图所示,参数计算,忽略电容,27,复习题,简述传感器的地位和作用。简述传感器的定义,传感器还有哪些其它叫法？传感器有哪些环节组成？各有何作用？哪些环节是必需的？举例