传感器原理与应用课程讲稿

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1、传感器原理与应用课程讲稿授课题目：第一章传感器的基本概念授课方式（请打√）理论课R讨论课□实验课□习题课□其他□课时安排3教学要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：掌握传感器及其静态特性和动态特性的定义；掌握传感器中敏感元件、传感元件、弹性元件及灵敏度的定义；掌握传感器测量系统的组成及各部分的功能教学重点、难点及关键知识点：重点：传感器定义、静态特性、动态特性意义，传感器测量系统的组成及各部分的功能难点：传感器一阶系统、二阶系统分析方法及手段板书与多媒体辅助教学教学基本内容（教学过程）改进设想信息检测技术作为信息科学的一个重要分支，与计算

2、机技术、自动控制技术和通信技术等一起构成了信息技术的完整学科。在人类进入信息时代的今天，人们的一切社会活动都是以信息获取与信息转换为中心，传感器作为信息获取与信息转换的重要手段，是信息科学最前端的一个阵地，是实现信息化的基础技术之一。“没有传感器就没有现代科学技术”的观点已为全世界所公认。以传感器为核心的检测系统就像神经和感官一样，源源不断地向人类提供宏观与微观世界的种种信息，成为人们认识自然、改造自然的有利工具。一、传感器的定义国家标准（GB7665-87）中传感器（Transducer/Sensor）的定义：能够感受规定的被测量并按

3、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。二、传感器测量系统的组成系统：由若干相互作用和相互依赖的事物组合而成的具有特定功能的整体。从工程应用的角度来看，系统是指用来完成一个或多个功能所需两个或多个元件、子系统和部件的组合。测量系统的作用：就是以客观和实验的方式对客体或事件的特性、品质加以定量描述。测量的目的：一般有两个：一是用于客体对象的监测，例如对室内环境温度/湿度的测量、环境中大气压力及空气污染物的测量、医院中病人状态的监测等；另一个目的就是用于控制。传感器原理与应用课程讲稿1、典

4、型测控系统被控对象传感器信号调理信号转换与处理显示存储传输执行器控制信号电信号2、信号调理信号调理大致可分为四种类型，即电平调整、线性化、信号形式变换、滤波、阻抗匹配。3、传感器的组成辅助电源敏感元件转换元件基本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。三、传感器的分类1、按传感器的工作机理，分为物理型、化学型、生物型等2、按构成原理，结构型与物性型两

5、大类3、根据传感器的能量转换情况，可分为能量控制型传感器和能量转换型传感器4、按照物理原理分类：十种5、按照传感器的用途分类：位移、压力、振动、温度传感器6、根据转换过程可逆与否：单向和双向7、根据传感器输出信号：模拟信号和数字信号8、根据传感器使用电源与否：有源传感器和无源传感器四、传感器的特性传感器原理与应用课程讲稿传感器特性主要是指输出与输入之间的关系。当输入量为常量，或变化极慢时，这一关系称为静态特性；当输入量随时间较快地变化时，这一关系称为动态特性。稳定性(零漂)传感器温度供电各种干扰稳定性温漂分辨力冲击与振动电磁场线性滞后重

6、复性灵敏度输入误差因素外界影响传感器输入输出作用图输出取决于传感器本身，可通过传感器本身的改善来加以抑制，有时也可以对外界条件加以限制。衡量传感器特性的主要技术指标（一）、静态特性技术指标这时传感器的输入量与输出量之间在数值上一般具有一定的对应关系，关系式中不含有时间变量。对静态特性而言，传感器的输入量x与输出量y之间的关系通常可用一个如下的多项式表示：y=a0+a1x+a2x2+…+anxn式中：a0——输入量x为零时的输出量；a1，a2，…，an——非线性项系数。1.灵敏度灵敏度是传感器静态特性的一个重要指标。其定义是输出量增量Δ

7、y与引起输出量增量Δy的相应输入量增量Δx之比。用S表示灵敏度，即它表示单位输入量的变化所引起传感器输出量的变化，很显然，灵敏度S值越大，表示传感器越灵敏。传感器原理与应用课程讲稿2.线性度传感器的线性度是指在全量程范围内实际特性曲线与拟合直线之间的最大偏差值ΔLmax与满量程输出值YFS之比。线性度也称为非线性误差，用γL表示，即式中：ΔLmax——最大非线性绝对误差；YFS——满量程输出值。3.迟滞传感器在正(输入量增大)反（输入量减小）行程中输出输入曲线不重合程度为迟滞。yx0⊿HmaxyFS迟滞特性4.重复性重复性是指传感器在输

8、入量按同一方向作全量程连续多次变化时，所得特性曲线不一致的程度。yx0⊿Rmax2⊿Rmax1传感器原理与应用课程讲稿5．分辨力与阈值分辨力是指传感器能检测到的最小的输入增量。有些传感器,当输入量连续变化时