传感器构成及传感器的选型PPT课件

提出传感器结构和传感器选型、作业任务和任务要求基本任务：了解传感器结构，了解传感器特性参数的含义，可以选型传感器，分析任务，检测1、什么？ 2、工业控制中常见的测量是什么3、什么是传感器？ 4、一般传感器的特性参数是什么？ 检验的基本概念是利用各种物理、化学效应，选择合适的方法和装置，通过检验和测量方法对生产、科研、生活等方面的信息进行定性或定量。 能够自动完成整个检测处理过程的技术称为自动检测和转换技术。 情景的引进，曹冲的形象，检验的基本概念，在信息社会的所有活动领域，从日常生活、生产活动到科学实验，总是无处不在的检验。 现代化的检测手段决定了生产、科技的发展水平，科技的发展为检测技术提供了新的理论基础和制造技术，同时对检测技术提出了更高的要求。 检测的基本概念，现代检测技术实现了用传感器代替人的感官来测量外界的检测(感觉)。 传感器的应用领域，1 )传感器在工业检测和自动控制系统的应用石油、化工、电力、钢铁、机械等工业生产中，需要及时检测各种工艺参数的信息，通过电子计算机和控制器自动控制生产过程。 传感器是任何自动控制系统中不可或缺的要素。 传感器的应用领域，2 )传感器在汽车中的应用当前，传感器在汽车中不仅要测量行驶速度、行驶距离、发动机转速以及燃料馀量等相关参数，在新的设施中还要测量例如汽车安全气囊、防滑控制等系统、防盗、防抱死、排气循环、电子变速等美国为了实现汽车的自动化，曾在一台汽车上安装90台以上的传感器来检测不同的信息。 传感器的应用领域，3 )传感器在家电设备的应用现代家庭中，将电气烹调器具、空调、冰箱、洗衣机、电子热水器、安全警报器、吸尘器、熨斗、照相机、音像设备等用于传感器。 4 )在传感器应用于机器人的生产中的单功能机器人中，传感器在用于检测臂的位置和角度的智能机器人中，被用作视觉和触觉传感器。 机器人成本的一半花费在高性能传感器上。 传感器的应用领域，5 )传感器在医学上的应用在医学上的应用可以准确测量人体温度、血压、心脑电波，帮助医生诊断肿瘤等。 57348； 6 )传感器在环境保护中的应用为环境保护开发监测大气、水质及噪声污染的传感器，已受到世界各国的重视。 传感器的应用领域，7 )传感器在航空宇宙中的应用飞机，火箭等飞机使用传感器测量飞行速度，加速度，飞行距离，飞行方向，飞行姿势。 57348； 8 )应用于传感器遥感技术的飞机和卫星等飞机利用紫外、红外光电传感器和微波传感器检测气象、地质等信息。 船舶使用超声波传感器进行水下检测。 传感器在应用领域、国民经济中的地位传感器技术不仅在现代化科学技术、现代化农业和工业自动化的发展中起着基础和支柱作用，也被列为世界各国的重要技术之一。 “没有传感器就没有现代化的科学技术，没有传感器就没有人的现代化生活环境和条件”，传感器技术成为科学技术和国民经济发展水平的指标之一。 此外，传感器的定义和结构、传感器是能够感测规定的被测量、并按照一定的规则将其转换为能够输出的信号的设备或装置。一般的传感器的输出信号为电压、电流、频率等，容易处理的电量较多。 传感器如图所示由传感器元件、传感器元件、测量转换电路3部分构成。 传感器的分类，传感器的种类很多，分类不同。 常用的分类方法是：1 )根据测定的分类分为位移、力矩、转速、振动、加速度、温度、压力、流量、流速等传感器。 2 )根据测量原理，可分为电阻、电容、电感、光栅、热释电、超声波、激光、红外线、光纤等传感器。 此外，传感器的基本特性，1 .灵敏度用k表示在稳定状态下从传感器输出的变化值与输入者的变化值之比。 也就是说，对于线性传感器，在灵敏度一定的非线性传感器中，灵敏度根据输入量的变化而变化。 从输出曲线来看，曲线陡峭灵敏度高。 此外，传感器的基本特性，2 .分辨率是传感器能够检测被测信号的最小变化量，是有维数。 如果测得的变化小于分辨率，传感器不对输入量的变化作出响应。 在数字仪表中，如果没有附加其它的说明，则可以认为该表的最后的位所表示的数值是其分辨率。 一般来说，分辨率的数值比仪表的最大绝对误差小。 但是，如果没有其他的说明的话，分辨率也可以认为等于其最大绝对误差。 分辨率除以仪器的满刻度是仪器的分辨率，它总是用百分比或数分之一来表示。 此外，传感器的基本特性，3 .线性度线性度也称为非线性误差，是指传感器的实际特性曲线与拟合直线(也称为理论直线)的最大偏差和传感器范围内的输出的百分比。 将连接传感器输出的起点和全刻度点的直线称为拟合直线，将该直线称为端基准理论直线，将通过上述方法得到的线性度称为端基准性度，非线性误差越小越好。 线性度的计算公式如下：传感器的基本特性，4 .稳定性包括稳定性和环境影响量两方面。 所谓稳定度，是指仪表在使所有条件保持一定的状态下，在规定的时间内维持其显示值的能力。 稳定度一般用仪表的显示值的变化量与时间的长度之比来表示。 例如，如果某个仪表输出电压值在8h内的最大变化量为1.3mV，则表示为1.3mV/8h。 环境影响量只是指外界环境变化引起的显示值的变化量。 显示值的变化由两个要因构成。 一个是零漂移，两个是灵敏度漂移。 零漂移是指在原本调整为零的仪表受到外部环境的影响后，输出不等于零，有一定的漂移。 同时，传感器的基本特性，5 .电磁兼容性是指电子装置可以在规定的电磁干扰环境下根据设计要求正常操作的能力，并且不会对同一环境下的其他装置释放超过允许范围的电磁干扰。 随着科学技术、生产力的发展，高频、宽带、大功率电气设备遍布地球各个角落，与此相伴的电磁干扰也越来越严重地影响了检测系统的正常工作。 轻的话会引起测量数据的上下振动的重量会导致检查系统内部的逻辑混乱、系统崩溃甚至电子电路烧毁。 因此，抗电磁干扰技术变得越来越重要。 70年代以来，电子设备、检测和控制系统的电磁兼容性越来越突出。 检测系统主要是在恶劣的电磁干扰环境下，系统工作正常，可以得到精度等级内的正确测量结果。 传感器的基本特性，6 .可靠性是反映检测系统在规定条件下是否能在规定时间内持久的综合质量指标。 传感器的选择标准，现代传感器的原理和结构千差万别，如何根据具体的测量目的、测量对象及测量环境合理选择传感器，是进行某种量测时首先要解决的问题。 传感器确定后，也确定相应的测量方法和测量设备。测量结果的成功与否很大程度上取决于传感器的选择是否合理。 根据传感器的选择标准、1、测量对象和测量环境决定传感器类型的具体测量工作，首先要考虑采用哪种原理的传感器，需要分析多方面的要素后再确定。 这是因为，即使测量相同的物理量，也能够选择几种原理的传感器，所以哪种原理的传感器更适合，需要根据所测量的特征和传感器的使用条件，来考虑范围的大小，即对于被测量位置的传感器体积的要求测量方式是接触式还是非接触式，信号的引出方法鉴于以上问题，可确定选择哪种传感器类型，且考虑传感器的特定性能准则。 另外，传感器的选择基准、2、灵敏度的选择通常优选在传感器的线性范围内，传感器的灵敏度越高则越好。 仅在灵敏度高的情况下，与所测定出的变化对应的输出信号的值变大，因而在信号处理中有利。 但请注意，传感器灵敏度高，容易混入与测量无关的干扰噪声，通过放大系统放大，影响测量精度。 因此，要求传感器自身具有高s/n比，尽可能减少从外部导入的工厂干扰信号。 传感器的灵敏度有方向性。 在测定为单向量且对其方向性有较高的要求的情况下，如果必须选择其他方向的灵敏度小的传感器进行测量的是多维矢量，则传感器的交叉灵敏度越小，传感器的交叉灵敏度越好。 传感器的选型基准、3、线性范围传感器的线性范围是指输出与输入成正比的范围。 理论上，在这个范围内灵敏度保持一定。 传感器的线性范围越大，其范围越大，可保证一定的测量精度。 选择传感器时，确定传感器的种类后，首先看其范围是否满足要求。 但是，实际上，任何传感器都不能保证绝对的直线性，其直线性也是相对的。 所要求的测量精度低时，可将某范围内非线性误差小的传感器视为近似线性，非常便于测量。 传感器的选型基准、4、稳定性传感器使用一段时间后，其性能不变的能力称为稳定性。 影响传感器长期稳定性的因素主要是传感器的使用环境，除了传感器本身的结构以外。 因此，为了使传感器具有稳定性，传感器需要较强的环境适应能力。 在选择传感器之前，调查其使用环境，根据具体的使用环境选择适当的传感器，或采取适当的措施减少环境的影响。 传感器的稳定性有定量的指标，过了使用期间后，在使用前再次进行校准，判断传感器的性能是否发生了变化。 在要求长期使用传感器而不能简单地进行交换或定位的情况下，所选传感器的稳定性要求更加苛刻，为经得起长期考验，传感器的选型标准、5、精度精度是传感器的重要性能指针，它是关系整个测量系统测量精度的重要环节。