1传感器组成与分类(改).ppt

1、传感器和检测技术，朱悦涵，为什么要学习传感器技术？ 传感器在信息系统中的位置是？ 第一，传感器的基本知识，一，传感器的定义，传感器：感应规定的测量，根据一定的规则可以转换为可以使用的输出信号的设备和装置。 简单来说，传感器是把非电力转换为电力的装置。 也称为发送机、发送机、发送机、检测器、换能器等。 二、传感器的构成、被测量、传感器元件：直接感受被测量，输出与被测量有确定关系的其他物理量的部分。 传感器元件的主要作用是进行预变换。 即，预先将被测定非电力量转换为容易转换为电力量的其他非电力量。 转换元件：将传感器元件的输出转换为电量。 信号调节转换电路：将转换元件输出的电信号转换为易于显示、记

2、录、处理、控制的电信号(通常是电压或电流)的电路，常被称为测量电路。 本节主要对信号进行多种格式的处理，包括电平转换、放大、滤波、调制、A/D和D/A转换。 辅助环节：主要由电源等电阻式压力传感器：薄壁圆筒和电阻应变片组成。 其中传感器元件为薄壁圆筒，转换元件为电阻应变计，电阻应变计可视为传感器，即，如果传感器直接输出电力，则传感器和转换元件为一个。 三、传感器分类、物理现象分类1、结构型传感器利用物理学规律构成。 其性能与构成材料没有多大关系，但与其结构的几何尺寸有着密切的关系。 电容式传感器、感应式传感器等。 2 .特性型传感器是利用物质的客观属性构成的。 其性能因构成材料而明显不同。 这

3、种传感器构成材料的物理特性、化学特性或生物特性对被测量非电力量直接敏感。 水晶结晶的压电效应、金属钠光电效应等各种半导体传感器。 按工作原理分为静电电容式、感应式、压电式、热电式等。 按能源关系分类有源(发电型)、无源(残奥度量型)。 按输入量分类位移传感器、速度传感器、加速度传感器、温度传感器、压力传感器。 按输出信号分类数字传感器、模拟传感器。 检测技术的含义、检测技术是人们为了定性理解、定量把握被检测对象中包含的信息而采取的一系列技术措施。 主要作用：1)管理和监控。 2 )自动化系统。 3 )科学研究。 自动检测(控制)系统的构成，传感器：将被测定非电量与其有对应关系，变换为容易应用的

4、物理量(通常是电量)的测定装置。 测量电路：将传感器输出的变量变换为电压或电流信号，可以指示或记录在输出单元的指针上，或者作为控制系统的检测或反馈信号。 输出单元：指示器、记录修订、储能器、报警器、数据处理电路等。 四、传感器的特性、静态特性是指测量不随时变化或变化缓慢时传感器的输入输出特性。 表示这些关系的是不包含时间变量的代数方程式。 气温测量、长度测量等动态特性是随着测量时间的经过变化很快时传感器的输入输出特性。 表示这些关系的是包含时间变量的微分方程式，是随着输入输出而随时变化的函数。 振动测量等。 传感器的输入输出特性表示被测量未知量和传感器输出量的关系，明确这是传感器的基本特性。

5、传感器的特性通常分为静态特性和动态特性。 (1)传感器的静态特性、静态模型：一般可用多项式表示： y=a 0 a1 x a2x 2 an x n x输入量、y输出量、a 0零位输出a1线性灵敏度、a2an非线性项的保留系数。 这有三种特殊的形式。 a，理想的线性特性a1x，此时a0，a2.an都是0。b .具有偶次非线性项的模型。 在这种情况下，它没有对称性，线性范围窄，不太被用于传感器设定校正。 y=a1 x a2x 2 a4 x 4 an x 2n c，为仅奇数阶非线性项的模型，此时传输特性曲线相对于原点对称，并且传感器具有宽线性。 y=a1x a2x3a2x5a2n-1 x2n-1，1，

6、1，线性度，1 )定义：输出量和输入量之间的实际关系曲线偏离直线的程度。 此直线称为拟合直线。 2 )非线性误差： Lmax作为实际的输入输出特性曲线和拟合直线之间的最大偏差，用下式定义。 YFS为输出全光栅尺(统一：实际全光栅尺输出)。 3 )拟合直线中常用的拟合直线有理论直线法、切线法、割线(端点接线)法等。 拟合直线的直线性不同。 (a )理论拟合(b )零交叉旋转拟合(c )端点连接拟合(d )端点并进拟合，图中实线为实际输入输出特性，虚线为拟合直线，2，滞后，1 )滞后现象：系统正向行程(输入量增大)相反这种现象的原因主要是机械零件有不可避免的缺陷。 例如，轴承的摩擦、间隙、紧固件的

7、松动等。 2 )滞后误差在相同大小的输入信号x与x连续增大的过程中，在对应于某一输出量yi x连续减少的过程中，将对应于输出量的yd之差称为滞后误差，用h表示该误差： Hid，3 )滞后误差(最大滞后) 如果将在测定范围整体中产生的最大滞后误差设为Hmax，则用3、重复性、1 )定义传感器的多次测试曲线越重叠，则最大滞后率越好，误差也越小。 这种现象的原因与滞后现象类似。 2 )重复误差Rmax正、相反两个行程时的最大值。 即，图13的Rmax1、Rmax2中较大的Rmax1、Rmax2、4、灵敏度、1 )定义了传感器输出量的变化与引起该变化的输入量的变化之比，是一维的量。 即输入输出特性曲线的斜率。 系统为线性时，灵敏度不一定时变量。 问题：对多链路系统的灵敏度如何进行修正？ (串联) k=k1k2k3。 5，分辨率和阈值，1 )分辨率：只要能够检测校正器正确测量的最小变化，分辨率就可以用绝对值或范围的百分比表示。 通常，灵敏度越高分辨率越好。 2 )阈值：传感器输入零点附近的分辨率。 稳定性传感器的稳定性是指在室温条件下，经过相当长的时间间隔，传感器的输出与初始标定时的输出之差。 7 .漂移是指在外界的干扰下，输出量与输入量无关而引起不必要的变化。 漂移分为灵敏度漂移和零位移。 所述漂移也可分为时间漂移和温度漂移。 时间漂移是指在预定的条件下零点和灵敏度随时间逐渐变化。