传感器原理及应用ppt教程

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1、第2章传感器概述2.1传感器的组成和分类2.2传感器的基本特性2.1传感器的组成和分类♦传感器的作用♦传感器的定义♦传感器的组成♦传感器的分类人体系统和机器系统比较眼（视觉）耳（听觉）鼻（嗅觉）皮肤（触觉）舌（味觉）感知外界信息大脑肌体2.1传感器的组成和分类1、传感器的地位和作用传感器是一个汇聚物理、化学、材料、电子、生物工程等多类型交叉学科，涉及传感检测原理、传感器件设计、传感器开发与应用的综合技术。传感器技术是构成现代信息技术三大支柱之一。工业生产智能建筑降低能耗提高操作者工作效率提高楼宇内部舒适程度提供高效的设备管理手段监控软件缩短投资回收周期降低培训

2、成本航空航天宇宙飞船飞行的速度、加速度、位置、姿态、温度、气压、磁场、振动测量；“阿波罗10”飞船对3295个参数进行检测，其中：温度传感器559个压力传感器140个信号传感器501个遥控传感器142个整个宇宙飞船就是高性能传感器的集合体智能房屋（自动识别主人，太阳能提供能源）智能衣服（自动调节温度）智能公路（自动显示、记录公路压力、温度、车流量）智能汽车（无人驾驶、卫星定位）未来世界HumanwithSensors传感器还渗透到海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其广泛的领域。从茫茫的太空到浩瀚的海洋，以至各种复杂的工程系统，

3、几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。血压测定方法和输出的结果♦广义：传感器是一种能把特定的信息（物理、化学、生物）按一定规律转换成某种可用信号输出的器件和装置。♦狭义：能把外界非电信息转换成电信号输出的器件。♦国家标准（GB7665-87）：对传感器（Transducer/Sensor）的定义：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。2、传感器的定义♦测量仪器一般由信号检测器件和信号处理两部分组成。这种能感应被测量的变化并将其转换为其他物理量变化的器件就是传感器。输入匹配放大变换被测信号输出检测器件信号处理广义传感器传感器

4、定义有以下含义①它能完成检测任务，是由敏感元件和转换元件构成检测装置；②输入量是某一被测量，可能是物理量，也可能是化学量、生物量等；③能按一定规律将被测量转换成电信号输出，输出量是某种物理量，便于传输、转换、处理、显示等，可以是气、光、电物理量，主要是电物理量；④传感器的输出与输入之间存在确定的对应关系。按使用场合不同又称为：发送器、传送器、变送器、检测器、探头传感器功用：一感二传,即感受被测信息,并传送出去。3、传感器的组成辅助电源敏感元件转换元件转换电路被测量电量敏感元件是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件。转换元件：敏感元件的输出

5、就是它的输入，它把输入转换成电路参量。基本转换电路：上述电路参数接入基本转换电路（简称转换电路），便可转换成电量输出。物理、化学、生物信息实际上，有些传感器很简单，有些则较复杂，大多数是开环系统，也有些是带反馈的闭环系统。由敏感元件和转换元件组成的传感器由于空间的限制或者其他原因,转换电路常装入电箱中。然而，因为不少传感器要在通过转换电路后才能输出电信号，从而决定了转换电路是传感器的组成环节之一。由一个敏感元件组成的最简单的传感器质量块压电片4.传感器的分类物理型：化学型：利用电化学反应原理生物型：利用生物活性物质选择性结构型：取决于几何尺寸和形状物性型：取决

6、于材料性质①按传感器的工作原理②按被测量温度、流量、压力、湿度、浓度、力学量、磁学量、光学量、气体成分等♦根据传感器输出信号：模拟信号和数字信号♦根据传感器使用电源与否：有源传感器和无源传感器♦传感器的能量来源：能量控制型和能量转换型传感器♦按可变电参量：电阻型、电感型或电容型♦按传感器技术发展：聋哑传感器(DumbSensor)、智能传感器(SmartSensor)、网络化传感器(NetworkedSensor)③其他分类2.2传感器的特性与主要性能指标♦传感器的静态特性与主要性能指标♦传感器的动态特性与动态指标定义：传感器特性：指输入x（被测量）与输出y之

7、间的关系静态特性：当输入量为常量，或变化极慢时的关系动态特性：当输入量随时间较快地变化时的关系2.2传感器的特性与主要性能指标2.2.1传感器的静态特性与主要性能指标式中：a0—输入量x为零时的输出量;a1,a2,…,an——非线性项系数。1．测量范围和量程传感器所能测量到的最小被测量（输入）xmin与最大被测量（输入）xmax之间的范围称为传感器的测量范围（measuringrange）,表示为YFS或（xmin，xmax）。传感器测量范围的上限值与下限值之差xmax－xmin称为量程（span）。例如一温度传感器的测量范围是-30～+120℃,那么该传感

8、器的量程为150℃。2．灵敏度与灵敏度