传感器技术与应用教学课件 作者 张旭涛 22579传感器技术与应用课件.ppt

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1、传感器技术与应用主讲人:张旭涛章节一览第1章传感器的基本知识第2章能量控制型传感器第3章物性型传感器第4章环境量传感器第5章频率式及数字式传感器第6章抗干扰技术第7章传感器与微机的接口技术第1章传感器的基本知识节次安排1.1传感器概述11.2测量基础知识21.1传感器概述1、【应用导入】身边的电路计算机是现代生活必不可少的设备，但你知道吗？计算机中的机械式鼠标就是利用了传感器技术将鼠标移动的位置显示在计算机屏幕上，使计算机屏幕上的光标与鼠标一起同步移动。鼠标的移动带动滚球的的转动，这种转动使滚轴随动，每个滚轴上都附着码盘，码盘的两侧分布红外线发射管（左图中红色部

2、分）与红外线接收管（左图中绿色部分），通过码盘上的齿轮透光，就记录下滚球的移动方位。然后将信息送入到计算机主机中，经过计算机处理，使计算机屏幕上的光标于鼠标一起同步移动。1.1传感器概述2、传感器的作用现代大工业生产：质量监控；自动检测；过程控制的四大参量：流量、压力、温度、液位等等。基础学科研究：超高温、超高压、超低温、超高真空、超强磁场检测。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。例如：“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；可以说

3、：整个宇宙飞船就是高性能传感器的集合体。智能建筑：包括三大基本要素（简称3A）有：楼宇自动化系统BAS；通讯自动化系统CAS和办公自动化系统OAS。其中楼宇自动化系统是智能建筑的重要组成部分：计算机通过网络控制管理各种机电设备——空调制冷、给水排水、变配电系统、电梯等设备等，实现以上功能需要控制的传感量有：温度、湿度、液位、流量、压差、空气压力。现代家用电器：电视机、空调、风扇使用红外遥控器等。总结以上内容，传感器的作用可以概括为：测量与数据采集；检测与控制；诊断与监测；辅助观测仪器；资源探测；环境保护；医疗卫生及家用电器等。3、传感器的组成与分类国际电工委员会

4、(InternationalElectro-technicalCommittee，IEC)的定义为：“传感器是测量系统中的一种前置部件，它将输入变量转换成可供测量的信号”。国家标准GB7665—87对传感器下的定义是：“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。它是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的输出，满足信息的传输、存储、显示、记录和控制要求。传感器一般有敏感元件、转换元件和转换电路组成。敏感元件是直接感受被测量，并输出与被测量成一定关系的某

5、一物理量的元件。常用的六种分类方法：（1）按传感器检测的物理量分类：力学量、热学量、流体量、光学量、电量、磁学量、声　学量、化学量、生物量等传感器。（2）按传感器工作原理分类：电阻、电容、电感、光栅、热电偶、超声波、激光、红外、光导纤维等传感器。（3）按传感器的输出信号性质分类：数字式、模拟式传感器。（4）按信号处理方式分：直接传感器、差分传感器、补偿传感器。（5）根据能量的观点分：有源传感器和无源传感器。（6）按照传感器的工作机理分：结构型和物性型。1.1传感器概述4、传感器实物展示由于传感器的种类比较繁多，我们列举一些传感器实物，给学习者一些感官认识。如下图

6、所示。1.1传感器概述5、传感器的特性传感器的特性是指传感器的输入量和输出量之间的对应关系。通常把传感器的特性分为两种：静态特性和动态特性。静态特性是指输入不随时间而变化的特性，它表示传感器在被测量各个值处于稳定状态下输入输出的关系。动态特性是指输入随时间而变化的特性，它表示传感器对随时间变化的输入量的响应特性。1）传感器的静特性传感器的输入—输出关系：输入（外部影响：冲振、电磁场、线性、滞后、重复性、灵敏度、误差因素）—传感器—输出（外部影响：温度、供电、各种干扰稳定性、温漂、稳定性（零漂）、分辨力、误差因素）。为使仪表具有均匀刻度的读数，常用一条拟合直线近似

7、地代表实际的特性曲线、线性度（非线性误差）就是这个近似程度的一个性能指标。传感器静态特性的主要指标有：线性度、灵敏度、重复性、迟滞、分辨率、漂移、稳定性等。（1）线性度通常情况下，传感器的实际静态特性输出是条曲线而非直线。（2）灵敏度灵敏度是指传感器在稳态工作情况下输出量变化△y对输入量变化△x的比值，它是输出—输入特性曲线的斜率。如果传感器的输出和输入之间显线性关系，则灵敏度是一个常数。否则，它将随输入量的变化而变化。（3）分辨力与分辨率分辨力是指传感器可能感受到的被测量的最小变化的能力。2）传感器的动特性动特性是指传感器对随时间变化的输入量的响应特性。（1）

8、规律性的：1）周期性的：