传感器与检测技术（第2版）李增国主编+绪论和第一章.ppt

传感器与检测技术(第二版)，教材与课程安排，课程安排，讲座，26小时，练习，2小时，实验，4小时，共32小时，目录，0个介绍，1个传感器简介，2个传感器测量电路，3个电阻传感器，4个电容传感器，5个电感传感器，6个压电传感器，7个霍尔传感器，8个热电偶传感器，9个光电传感器，10个数字传感器，11个新传感器，12个传感器实验，0.1传感器技术的起源，现状和发展， 0.2传感器技术的基本概念，0.3课程的性质和主要任务，0章的介绍，0.1传感器技术的起源，现状和发展，0.2传感器技术的基本概念，0.3课程的性质和主要任务，0章的介绍，传感器技术的发展过程，传感器从探针技术发展而来，发展过程一般可分为以下三代：第一代是结构传感器，它利用结构参数的变化来感知和转换信号。 第二代是20世纪70年代开发的固体传感器。这种传感器由半导体、电介质、磁性材料等固体元素组成。它是利用材料的某些特性制成的。第三代传感器是近几年才发展起来的智能传感器。它是微机技术和检测技术的结合，使传感器具有一定的人工智能。眼睛、耳朵、耳朵、鼻子、皮肤、触觉、嘴巴、味觉、对外部信息的感知、大脑、身体、人类和机器系统之间的比较、传感器技术的当前状态、人类的身体和精神工作通过感觉器官接收外部信号，将这些信号传输到大脑，并且大脑将这些信号分析和处理传输到身体。如果这个过程是由机器完成的，计算机相当于人脑，执行器相当于人体，传感器相当于人类的面部特征和皮肤。因此，传感器也被称为“电五感”。传感器技术的现状、集成化、数字化、小型化、智能化、仿生化、传感器技术的发展方向和传感器的发展趋势将在以下五个方面有所突破：0.1传感器技术的起源、现状和发展，0.3课程的性质和主要任务，第0章绪论，0.2传感器技术的基本概念，传感器技术的基本概念，以传感器为核心的传感器技术，是一门涉及传感器原理、传感器器件设计、传感器器件开发和应用的综合性技术。0.1传感器技术的起源、现状和发展，0.2传感器技术的基本概念，0.3课程的性质和主要任务，第0章的介绍，课程的性质和主要任务，传感器应用的现状-日常生活，传感器应用的现状-工业生产，纸制品，传感器应用的现状-医学诊断，传感器应用的现状-智能建筑，夜视瞄准机系统：非制冷红外传感器技术，传感器的当前应用-军事， 美国军方开发的未来单兵作战武器OICW，美国国家导弹防御计划NMD，以及探测参数加速度、温度、压力、振动、流量、应变、声学等。 神舟九号飞船：185(套)仪器设备，传感器应用现状航空航天，火箭测控火箭状态检测，姿态，弹道，飞行器测控飞行器姿态检测，发生器状态，控制和运行，1.1基本概念(重点)，1.2传感器的组成和分类，1.3传感器的基本特性，第1章传感器简介，1.2.1传感器组成(重点)，1.2.2传感器分类，1.3.1传感器静态特性(重点，难点)，1.3.2传感器动态特性(重点，难点) 1.2传感器的组成和分类，1.3传感器的基本特性，第1章传感器简介，1传感器是一种测量装置，可以完成检测任务； (2)其输入量是一定的测量量，且大部分测量量是非电量。常见的非电量包括排量、力、速度、温度、液位和浓度等。(3)它的输出是一种物理量，这种量便于传输、转换、处理、显示等。这个量通常是电；(4)其输出和输入有c传感器：液位检测系统应用实例，传感器的基本概念，待测：液位高度(非电量)，输出量：指针偏转程度(电量)，测量装置：传感器，1.1传感器的基本概念，1.2传感器的组成和分类，1.3传感器的基本特性，第一章传感器简介，1.2.1传感器的组成，传感器一般由敏感元件、转换元件和转换电路组成。然而，一些传感器使用辅助电源作为它们的组件。图1-1是传感器的框图，其直接感测被测量的部件，并输出与被测量的部件成确定关系的其他物理量。敏感元件的输出被转换成适于传输或测量的电量，然后输出。将转换元件输出的电参数转换成电压、电流或频率量的电路。用于为传感器的正常运行提供电源。例如，测量油箱中的油位R是一个滑动变阻器，它的金属滑动叶片是杠杆的一端，R是一个定值电阻，而油量表(由电压表修改而来)。当油位浮标上升时，油量将增加。相反，石油的数量更少。敏感元件的元件、转换元件、转换电路、辅助电源、1.2.1传感器、1.2.2传感器的分类、根据工作原理的传感器分类、根据测量特性的分类、根据输出类型的分类、根据结构的分类、参数传感器、发电传感器、特殊传感器、机械量传感器、热量传感器、元件量传感器、状态量传感器、探伤传感器、模拟传感器、数字传感器、直接传感器、差动传感器、补偿传感器、1.1传感器的基本概念、 1.2传感器的组成和分类，1.3传感器的基本特性，第1章传感器简介，在科学实验、生产过程和自动化设备工作中，为了检测和控制各种参数，要求传感器能够感觉到被测非电量的变化，并将其转换成相应的电量而不失真，这取决于传感器的基本特性。 传感器的基本特性通常分为静态和动态特性、传感器的基本特性和传感器的静态特性。静态特性是指当作为静态信号测量时，传感器输出(Y)和输入(X)之间的关系。灵敏度、分辨率、线性、稳定性、电磁兼容性、可靠性、可重复性、滞后、传感器的静态特性-灵敏度、图1-2传感器灵敏度、线性传感器、灵敏度常数、非线性传感器、灵敏度变量、灵敏度(S)传感器输出增量y与测量增量x之比，即S= Y/ X。它是输出-输入特性曲线的斜率。传感器的静态特性-分辨率，分辨率-传感器在指定测量范围内检测待测最小变化量的能力。例如，葡萄是用20公斤的机械秤称重的。指示值为1千克。如果添加一颗葡萄(假设每颗10克)，指针将不会移动。加上两个，什么也没发生。当添加第三个时，指针移动。那么，这个机械标尺的分辨率是30g。那么这个比例的分辨率是30g/20kg=0.15%。分辨率-分辨率除以血糖仪的满刻度就是血糖仪的分辨率。传感器的静态特性线性，线性指的是什么？(输出与输入之间的定量关系与理想线性的偏离程度)，线性线性拟合为拟合：直线，图1-3传感器的理想特性图，传感器的静态特性-稳定度，稳定度-在所有测量条件不变的情况下，传感器输出可以在规定的时间内保持其指示值不变。传感器的静态特性电磁兼容性，电磁兼容性传感器在特定的电磁干扰环境中正常工作，并且不会向其他设备释放超出允许范围的电磁干扰的能力。可靠性-当传感器正常工作时，它反映在平均无故障时间上，当传感器发生故障时，它反映在平均故障修复时间上。传感器的静态特性可靠性，图1-5故障传感器的重复性、静态特性-迟滞、迟滞-传感器的输入和输出特性曲线在正向(输入增加)和反向(输入减少)冲程中不一致的程度。原因：摩擦、间隙、松动、灰尘堆积等。存在于传感器的机械部分。传感器的动态特性是指输入变化时的输出特性，即输出对输入的动态跟随能力发生变化。传感器的动态特性，常用的阶跃响应和频率响应。根据阶跃状态变化的输入响应称为阶跃响应。图1-7阶跃信号图，图1-8阶跃响应图，阶跃响应图，图1-8阶跃响应图，阶跃响应的六个主要参数：(1)时间常数(T)；(2)上升时间(tr)；(3)响应时间(ts)；(4)过冲()；(5)振动次数(n)；(6)稳态误差。传感量对正弦输入信号的响应特性称为频率响应特性。(1)频带传感器的增益保持在某个值内的频率范围是传感器频带或通带。对应于上截止频率和下截止频率。(2)