《机电一体化技术》课件-4.1传感器基础

第四章传感器检测技术4.1传感器基础传感器基础21世纪是现代信息技术的时代，而现代信息技术的三大基础是：传感器技术（信息采集）、通信技术（信息传输）和计算机技术（信息处理技术）。传感器是系统的“电五官”，负责信息的感知和采集，并将这些信息转化为能被系统处理的信号。在现代信息科学的三大支柱技术中，传感器技术居于首位。目

录传感器定义、组成1传感器的分类25传感器的选用4传感器的应用传感器的特性3传感器定义、组成

传感器国家标准（GB7665-87）：能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。传感器功用：一感二传，即感受被测信息，并传送出去。定

义传感器定义、组成光敏传感器——视觉

传感器“电五官”声敏传感器——听觉

气敏传感器——嗅觉

化学传感器——味觉压敏、温敏、流体传感器——触觉传感器“电五官”传感器定义、组成传感器的组成框图如图1-1所示。图1-1传感器的组成框图组成传感器的分类

传感器的种类繁多，即使同一种被测量也可以用不同类型的传感器来测量。如位置检测，可以用光电、磁电、电感、电容等多种传感器进行测量；而一种传感器又可测量多种物理量，如电容式传感器可用来测位移、压力、荷重、加速度等。常用的分类方法

：♦按被测物理量分类♦按传感器工作原理分类。♦按传感器转换能量的情况分类♦按传感器输出信号的形式分类传感器的分类按被测量分类按被测量分类，即按照传感器的输入信号分类，它能够很方便地表示传感器的功能，便于用户的使用。可以分为温度、压力、位移、转速、加速度、位置、湿度、气体浓度、流量、流速等传感器。

按传感器的工作原理分类按传感器的工作原理可分为电阻式、电感式、电容式、磁电式、光电式、压电式、热电式、霍尔式、超声波、激光、光纤等传感器。按能量关系分类按能量关系分类，可分为能量转换型和能量控制型两类。按信号转换特征分类按信号转换特征分类，可分为结构型和物性型两类。结构型：通过传感器的结构参量发生变化实现信号变换。物性型：利用某些物质的某些性质随被测参数变化来实现信号变换。传感器的分类

（a）压力传感器（b）温度传感器（c）湿度传感器传感器的分类

（e）气敏传感器（b）温度传感器传感器的分类

（f）光电传感器（g）速度传感器传感器的特性

传感器必须要尽量准确地反映输入物理量的状态，因此不同的传感器所表现出来的输入—输出特性也就不同。即存在静态特性和动态特性。传感器静态特性主要参数有：线性度、灵敏度、重复性、迟滞和分辨力等。

传感器的特性线性度静态特性♦理想的传感器输出与输入呈线性关系。但实际的传感器即使在量程范围内,输出与输入的线性关系严格来说也是不成立的,总存在一定的非线性。灵敏度♦灵敏度是描述传感器的输出量（一般为电学量）对输入量（一般为非电学量）敏感

程度的特性参数。♦定义:传感器输出量的变化值与相应的被测量（输入量）的变化值之比。传感器的特性迟滞静态特性♦输入逐渐增加到某一值,与输入逐渐减小到同一输入值时的输出值不相等,叫迟滞现象。迟滞差表示这种不相等的程度。0yx⊿HmaxyFS迟滞特性传感器的特性重复性静态特性♦在相同的工作条件下，在一段短的时间间隔内，输入量从同一方向作满量程变化时，同一输入量值所对应的连续先后多次测量所得的一组输出量值，他们之间相互偏离的程度便称为传感器的重复性。yx0⊿Rmax2⊿Rmax1传感器的特性分辨力静态特性♦指传感器能感受到的被测量的最小变化的能力。也就是说，如果输入量从某值开始缓慢地变化，当该输入值变化未超过某一数值时，传感器的输出不会发生变化，只有当输入量的变化超过传感器的分辨力时，其输出才会发生变化。传感器的应用目前传感器技术已经在越来越多的领域得到应用。传感器广泛用于工业、农业、商业、交通、环境监测、医疗诊断、军事科研、航空航天、现代办公设备、智能楼宇和家用电器等领域，是构建现代信息系统的重要组成部分。传感器的应用传感器的应用传感器的应用汽车内部的传感器传感器的应用传感器的应用传感器的应用传感器的应用工业机器人，使用模式识别和推理技术来识别三维对象，确定它们的方位，并引导机器人的附件去处理这些对象。机器人采用的是近距离物理接触的传感器组和与观测目标有较短距离的遥感传感器，如摄像机等，机器人通过融合来自多个传感器的信息，避开障碍物，很好地完成工作任务。传感器的选用