《传感器与检测技术》胡向东ch01-3

同学们好！1§1-4改善传感器性能的技术途径一、结构、材料与参数的合理选择确保主要指标，放宽次要指标，以求高性价比二、差动技术目的：改善非线性研究生产部门：系列产品用户：合理选择思路：2三个技术环节：

（1）两个完全相同的传感器（2）接受输入量：大小相等，方向相反（3）输出相减方法：传感器1：非线性改善，输出灵敏度提高一倍。完全相同传感器2，输入量反号：二者输出相减：3例1-10变面积式差动电容传感器。输出：灵敏度：输出灵敏度提高一倍，消除了零位输出项l。4例1-11超声波流速计。介质性质温度传播速度c可逆性超声波发生器电能机械能超声波接收器机械能电能发射超声波:接收超声波:超声波换能器：压电式超声波传感器：声-电转换5三、平均技术目的：减小随机误差误差平均效应数据平均处理消除了声速变化的影响61.误差平均效应n个完全相同的电容传感器并联容栅传感器中的误差平均效应72.数据平均处理方法：将相同条件下的测量重复n次，或n次采样，然后将数据进行平均处理，随机误差减小倍。四、稳定性处理造成传感器性能不稳定原因：材料、元器件性能变化稳定性处理方法：电气元件：老化、筛选材料结构材料：时效处理、冰冷处理永磁材料：时间老化、温度老化、机械老化交流稳磁处理8五、屏蔽、隔离和干扰抑制思路传感器：减小对影响因素的灵敏度外界影响因素：降低对传感器的实际作用功率91、屏蔽103、电路措施（1）去耦滤波器2、隔离隔热、隔振、密封信号地线电源地线信号源地线屏蔽保护接地线地线将测量系统的各种地线连接在一起，并且只在一点接地。（2）“单点”接地目的：消除公共阻抗耦合的干扰11六、零示法、微差法与闭环技术目的：消除或削弱系统误差1、零示法原理：被测量和已知标准量对仪表的作用相互平衡举例：机械天平优点：消除仪器不准造成的误差2、微差法原理：被测量和已知标准量差别减小到一定程度后，使仪表误差的影响大大减小。被测量相近标准量微差，仪表读出123、闭环技术K1K2

Kn开环系统每个环节的相对误差对系统总误差的影响是等权的。标准量相对误差指示仪表相对误差相对微量测量误差13比较平衡方式：力、力矩平衡、电压（流）平衡、热平衡

A——静态传递函数

——反馈环节的反馈系数14闭环静态传递函数闭环时间常数特点：（1）精度高、稳定性好（2）动态特性好15七、补偿与校正例1-13传感器温度误差补偿。补偿与校正方法硬件：电子线路软件：单片机16八、集成化与智能化1、集成化（1）将传感器和信号处理电路制作在同一芯片上（2）将多个相同或不同的敏感元件集成在同一芯片上，实现多参数测量。特点：成本低、体积小、性能改善、可靠性高、接口灵活2、智能化传感器与微机结合传感器的智能化智能化传感器17（1）传感器的智能化

传感器接口

微处理器（2）智能化传感器传感器处理电路接口电路微处理器大规模集成智能传感器18§1-5传感器的标定与校准一、标定与校准的概念

压电式压力传感器电荷信号压力信号活塞式压力计：已知标准力精度已知检测设备测量校准：传感器在使用中或存储后进行的性能复测——再次的标定标定：利用标准器具对传感器进行标度的过程输入-输出关系19二、标定的基本方法标准设备输出量已知非电量待标定传感器输入量

标准传感器输出2

待标定传感器输入量发生器输出1输入标准量：由标准传感器检测得到实质：待标定传感器与标准传感器之间的比较20三、标定系统的组成（1）被测非电量的标准发生器（2）被测非电量的标准测试系统（3）待标定传感器配接的信号检测设备活塞式压力计测量标准压力标准压力传感器产生测力机测量标准力标准力传感器产生恒温源测量标准温度标准温度计产生21为保证精度和可靠性，使用中注意问题：（1）标定等级：只能用上一级精度的标准装置标定下一级精度的传感器（2）环境条件（3）标定测试系统（4）安装条件力：测力砝码、拉（压）式测力计压力：活塞式压力计、水银压力计、麦氏真空计位移：深度尺、千分尺、块规温度：铂电阻温度计、热电偶、基准光电高温比色仪四、传感器的静态标定及设备22低频-激振器