传感器原理及工程应用.ppt

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1、传感器原理及工程应用SensorandMeasurementTechnology岳阳职业技术学院机电工程系整体教学理、实一体教学模拟实验教学项目制作教学理论教学课程教学安排CompanyLogo超声波传感器5电势型传感器7传感技术基础1电阻式传感器2磁电式传感器6光电式传感器8电容式传感器3电感式传感器4理论教学CompanyLogoCSY-998型传感器系统实验仪模拟实验教学：CompanyLogoCSY3000型实验台不足方面：不能在实验模拟时同时进行波形分析分析数据人工测试记录计划改进：CSY实验台CompanyLogocsy-3000型传

2、感器实验台CompanyLogo项目制作教学e-WorkPlace声光控开关的设计制作测微仪的设计与制作24电子秤的模拟测试13数字温度计的设计制作研究项目理论教学溶于项目教学理实一体CompanyLogo学报传感器是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或装置。在有些学科领域，传感器又称为敏感元件、检测器、转换器等。CompanyLogo传感器(SENSOR)的组成敏感元件：能直接感受与检出被测对象的待测信息的部分。转换元件：能将敏感元件所感受出的信息直接转换成电信号的部分。信号调节电路：把转换元件输出的电信号变换成为便于记

3、录、显示、处理和控制的有用信号的电路，CompanyLogo人的五官：眼睛耳朵鼻子舌头皮肤视觉、听觉、嗅觉、味觉、触觉被测量：物理量、化学量、生物量……可用信号：便于处理和传输的非噪声信号（电信号、光信号……）R传感器：传--传递信息；感--感受被测量；器--器件感觉：功能传感器传感器(SENSOR)的组成CompanyLogo案例1数字温度计：1、敏感元件2、转换元件3、信号转换电路4、输出CompanyLogo分类法型式说明按基本效应分类物理型化学型生物型采用物理效应进行转换采用化学效应进行转换采用生物效应进行转换按构成原理分类结构型物性型以

4、转换元件结构参数变化实现信号转换以转换元件物理特性变化实现信号转换按能量关系分类能量转换型能量控制型传感器输出量直接由被测量能量转换而来传感器输出量能量由外部能源提供，但受输入量控制按工作原理分电阻式电容式电感式压电式磁电式热电式光电式光纤式利用电阻参数变化实现信号转换利用电容参数变化实现信号转换利用电感参数变化实现信号转换利用压电效应实现信号转换利用电磁感应原理实现信号转换利用热电效应实现信号转换利用光电效应实现信号转换利用光纤特性参数变化实现信号转换按输入量分类长度、角度、振动、位移、压力、温度、流量、距离、速度等以被测量命名（即按用途分类）

5、按输出量分类模拟式数字式输出量为模拟信号（电压、电流、……）输出量为数字信号（脉冲、编码、……）传感器的分类CompanyLogo传感器分类样例气敏传感器压电式压力传感器温度传感器热电偶超声波传感器CompanyLogo传感器的基本特性静态特性：.传感器在被测量处于稳定状态时的输入输出关系基本特性动态特性：传感器在被测量随时间变化的条件下输入输出关系.CompanyLogosensor的静态特性(1)线性度:检测系统输入输出曲线与理想直线的偏离程度相对误差输出值与理想直线的最大偏差值理论满量程输出值理想直线：亦称非线性误差定义:(non-line

6、arity)表达:xyΔ拟合直线一般不存在或很难获得准确结果利用测量数据，通过计算获得CompanyLogosensor的静态特性获取拟合直线方法：使得正负行程的非线性偏差相等且最小(a)端点连线法：检测系统输入输出曲线的两端点连线特点：xyΔ算法：简单、方便，偏差大，与测量值有关(b)最佳直线法：精度最高，简单实用算法：特点：xyΔΔCompanyLogosensor的静态特性(2)灵敏度传感器在稳态下输出增量与输入增量之比a.线性检测系统：灵敏度为常数；定义：b.非线性检测系统：灵敏度为变数说明：(灵敏度系数)(sensitivity)斜率C

7、ompanyLogosensor的静态特性(3)重复性同一条件下，对同一被测量，同一方向，多次重复测量的差异程度重复性是检测系统最基本的技术指标，是其他各项指标的前提和保证重复性误差：随机误差标准差：大，则分散性大；反之亦然计算：贝塞尔公式yi---测量输出值，i=1,2,…,ny---输出值的平均值(repeatability)产生原因：传感器机械部分的磨损、间隙、松动、部件的内摩擦、积尘以及辅助电路老化和漂移等原因产生。CompanyLogosensor的静态特性(4)迟滞现象（回程误差）传感器在正行程和反行程的输入输出曲线不重合的程度相

8、对误差Hmax：正反行程输出值的最大偏差定义：(hysteresis)算法：CompanyLogosensor的静态特性(5)分辨力（