《传感器基础知识》PPT课件.ppt

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1、传感器原理与应用技术班级：测控技术与仪器学号：20、22、24、31演讲者：制作人：李杰、林灿坤范志华、蓝启祥传感器基础知识1·1学习传感器技术的重要性1·2传感器的组成与分类1·3传感器的数学模型概述1·4传感器的基本特性1·5传感器的标定与校准1·1学习传感器技术的重要性传感器是人类五官的延长，又称之为电五官。传感器是获取信息的主要途径与手段。没有传感器，现代化生产就失去了基础。传感器是边缘学科开发的先驱。传感器已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、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

2、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，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。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。可见，传感器技术在发展经济、推动社会进步等方面起着重要作用。返回1·2传感器的组成与分类1·2·1传感器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。①传感器是测量装置，能完成检测任务；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

3、物理量；④输出输入有对应关系，且应有一定的精确程度。传感器名称：发送器、传送器、变送器、检测器、探头1·2传感器的组成与分类1·2·2传感器的组成敏感元件转换元件基本转换电路电量被测量辅助电源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。1·2传感器的组成与分类1·2·3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、按被测量分类有物

4、理量传感器、化学量传感器和生物量传感器三大类3、按敏感材料分类可分为半导体传感器、陶瓷传感器、光导纤维传感器、高分子材料传感器、金属传感器等。4、按能量的关系分类可分为有源传感器和无源传感器两大类，有源传感器一般将非电能量转换为电能量；无源传感器本身不是一个换能装置。5、除了以上方法还有用途、学科、功能和输出信号的性质等分类的方法。返回1·3传感器的数学模型概述1·3·1静态模型静态模型是指在输入静态信号（输入信号不随时间变化）的情况下，描述传感器输出与输入量间关系的一种函数；若不考虑其它因数则可用下列多项式表示：y

5、=a0+a1x+a2x2+a3x3+…+anxn式中：y—输出量；x—输入量；a0—零点输出；a1—理论灵敏度；a2、a3、…、an—非线性项系数1·3·2动态模型动态模型是指在输入动态信号的情况下，描述传感器输出玉输入量间关系的一种函数；通常称为响应特性。常采用微积分方程和传递函数等来描述。1·3传感器的数学模型概述1、微积分大多数传感器都属于模拟系统，为准确建立传感器的动态数学模型，需忽略一些影响不大的因数，将传感器作为线性定常系统来考虑，则动态数学模型可以用线性常系数微分方程来表示，公式如下：式中：a0，a1，

6、…，an和b0，b1，…，bm为传感器的结构参数，是常量。对于传感器，除b0不等于0外，一般取b1，…，bm。用线性常系数微分方程来表示传感器的动态模型的优点是易于通过解微分方程分清暂态响应和稳态响应。2、传递函数为了方便求解，常采用拉普拉斯变换将式子变为算子s的代数式，或采用传递函数研究传感器动态特性。如当t≤0时，y(t)=0，则y(t)的拉氏变换可定义为：1·3传感器的数学模型概述式中：s=δ+jw,δ＞0。对微分方程两边取拉氏变换，得：分析得，H(s)与输入量x(t)无关，只与系统的结构参数有关。则H(s)可

7、以简单而恰当地描述传感器输出与输入的关系。若传感器由r个环节串联而成，其等效传递函数为：若传感器由p个环节并联而成，其等效传递函数为：返回1·4传感器的基本特性1·4·1静态特性1、线性度在采用直线拟合线性化时，输出输入的校正曲线与其拟合曲线之间的最大偏差，就称为非线性误差或线性度通常用相对误差γL表示：γL=±(ΔLmax/yFS)×100ΔLmax一最大非线性误差；yFS—量程输出。传感器的静态模型有三种特殊形式，它们所呈现的非线性程度如图所示：(a)(y)(c)1·4传感器的基本特性(a)理想的线性特性：可得：

8、(b)仅有偶次非线性项：(c)仅有奇次非线性项：2、灵敏度在稳态下传感器输出的变化量△y与引起此变化量的输入变化量△x的比值即为其静态灵敏度。其表达式为3．重复性yx0⊿Rmax2⊿Rmax1重复性误差可用正反行程的最大偏差表示，即重复性是指传感器在输入按同一方向连续多次变动时所得特性曲线不一致的程度。重复性误差也常用绝对误差表示。检测时也可选