《讲传感器概论》PPT课件

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1、传感器与检测技术第一讲　传感器及其性能主要内容传感器的基本概念传感器的基本特性和性能指标关于测量的基础知识本讲内容小节1.1.3传感器（Transducer/Sensor）1.传感器的定义传感器是一种物理装置或生物器官，能够探测、感受外界的信号、物理条件（如光、热、湿度）或化学组成（如烟雾），并将探知的信息传递给其他装置或器官。根据中华人民共和国国家标准（GB7665-87）传感器（Transducer/Sensor）：能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件和装置，通常由敏感元件和转换元件组成。包含的概念：①传感器是测量装置，能完成检测任务；②它的输入量是某一被测量，可能是

2、物理量，也可能是化学量、生物量等；③它的输出量是某种物理量，这种量要便于传输、转换、处理、显示等等，这种量可以是气、光、电量，但主要是电量；④输出输入有对应关系，且应有一定的精确程度。测速发电机、发电机测速传感器发电机是不是传感器？把外界信息按一定规律转换成电信号输出的器件。工业测量标准输出信号能量转换转换效率“转换”：传感器、变换器、变送器、换能器、转换器、探测器（1）守恒定律物理量随着空间和时间的移动，其总量保持不变。能量守恒、动量守恒、电荷守恒传感器与被测量之间能量转换时必须遵循。（2）统计法则常和传感器的工作状态有关。运动的微观世界与宏观世界相结合的定律。如：热力学第二定律传感器的物理

3、定律（3）场的定律描述电场、磁场、物质场、重力场等在空间和时间上的变换规律。静电场：电容式传感器；电磁感应：电感式传感器利用场的定律构成的传感器称为：结构型传感器物理方程传感器工作的数学模型（4）物质定律表示各种物质内在客观性质的定律。虎克定律F=kx、欧姆定律U=RI基于物质定律构成的传感器称为：物性型传感器半导体物质法则：压敏、热敏、光敏、湿敏（1）电容式传感器——结构型传感器化简得：输出灵敏度结构型传感器的特性主要由其结构参数决定，与构成传感器的物质的性质无关。固定极板活动极板△LbdL例举例说明结构型传感器和物性型传感器的区别（2）压敏传感器——物性型传感器物性型传感器主要由构成传感器

4、的物质的性质决定。电阻率的变化压力大小材料性质压阻效应半导体材料压力P结构型传感器物性型传感器原理结构参数决定物质性质决定性能稳定将迅速提高成本较高将大大降低应用广泛发展方向之一2.传感器的组成Constitutes敏感元件SensingElement直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的物理量转换元件TransductionElement敏感元件的输出就是它的输入，抟换成电路参量转换电路TransductionCircuit上述电路参数接入基本转换电路，便可转换成电量输出物性型传感器结构型传感器被测非电量：敏感元件：有用非电量：传感元件：有用电量：电容量C弹性体外界压力极板间距变化电容传

5、感器弹性体极板支架绝缘材料定极板动极板例大吨位电容式称重传感器（1）自源型特点：不需要外能源，输出电量较弱能量角度自源型带激励源型外源型能量转换型有源型能量控制型无源型ABTT’①②温度场的能量（热量）　→电量例：热电偶传感器（2）带激励源型特点：不需要变换电路，有较大电量输出被测量：磁场辅助能源：激励电流BIUHBACDbdLxyz例霍尔电磁感应式传感器电磁感应定律：线圈永久磁铁动铁芯（衔铁）例：磁电式传感器（3）外源型特点：通过带外电源的变换电路，才能获得有用的电量输出能量控制型（1）相同传感器补偿型为消除环境干扰相同传感器补偿型不同传感器补偿型差动结构补偿型输入输出变换电路转换元件转换元

6、件环境影响电源（2）差动结构补偿型输入量：反向转换环境干扰量：正向转换测量电路输入输出变换电路转换元件环境影响转换元件电源（3）不同传感器补偿型输入输出电源环境影响变换电路转换元件2转换元件13.传感器分类方法按输入物理量位移、速度、温度传感器按工作原理电容式、电感式、热电式传感器按能量关系能量转换型（有源传感器）能量控制型（无源传感器）按输出信号性质模拟式、数字式传感器按构成原理结构型、物性型传感器按构成的功能材料半导体传感器按高新技术集成传感器、智能传感器仿生传感器、机器人传感器基本物理量派生物理量位移线位移长度、厚度、应变、振动、磨损、不平度角位移旋转角、偏振角、角振动速度线速度速度、振

7、动、流量、动量角速度转速、角振动加速度线加速度振动、冲击、质量角加速度角振动、扭矩、转动惯量力压力重量、应力、力矩时间频率周期、计数、统计分布温度热容量、气体速度、涡流光光通量与密度、光谱分布传感器按输入物理量的分类无论是金属粮仓还是土仓，为防止霉变，粮食都是分层存放，仓内温度和湿度不能过高，为此，需在各层安放温湿度传感器进行检测。装有温湿度探头的粮仓示意图如下。将各层探头输出接至温湿度巡检仪上，