期末复习(传感器原理及其应用)(南大)俞阿龙.ppt

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1、传感器原理及其应用1基础知识定义、分类发展趋势选用原则一般特性传感器原理检测技术电感传感器应变传感器电容传感器压电传感器温度传感器磁传感器光传感器其他传感器智能化传感器课程主要内容传感器的工作原理、结构、主要参数、检测电路及其典型应用2第一章传感器的一般特性3人体系统和机器系统比较眼（视觉）耳（听觉）鼻（嗅觉）皮肤（触觉）舌（味觉）感知外界信息大脑肌体一、传感器的地位和作用相当于人的的大脑相当于人的神经相当于人的感官4传感器技术是现代信息技术的主要内容之一信息技术包括计算机技术、通信技术和传感器技术，是现代信息产业的三大支柱。5■广义：传感器是一种能把特定的信息（物理、化学、生物）

2、按一定规律转换成某种可用信号输出的器件和装置。■狭义：能把外界非电信息转换成电信号输出的器件。1、传感器的定义二、传感器的组成和分类传感器又称变换器、探测器或检测器，是获取信息的工具6■国家标准（GB7665-87）：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。■测量仪器一般由信号检测器件和信号处理两部分组成。72、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：将敏感元件输出的非电物理量转换成电路参数或电量。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

3、），便可转换成电量输出。物理、化学、生物信息8三、传感器的分类物理型：化学型：利用电化学反应原理生物型：利用生物活性物质选择性结构型：取决于几何尺寸和形状物性型：取决于材料性质1、传感器的工作原理92、传感器的分类（1）、按能量供给形势无源传感器：被动的接受来自被测物体的信息有源传感器：有意识的向被测物体施加某种能量，并将来自被测物体的信息变换为便于检测的能量后再进行检测。电传感器、磁传感器、位移传感器、压力传感器、振动传感器、声传感器、速度传感器、加速度传感器、流量传感器等（2）、从功能角度分类10（3）、从使用材料分类陶瓷传感器、半导体传感器、复合材料传感器、金属材料传感器、高

4、分子材料传感器电传送、气传送或光传送、位式作用或连续作用、有触点或无触点、模拟式或数字式、常规式或灵巧式、接触式或非接触式、普通型、隔爆型或本安型（本质安全性）等（4）、从技术特点分类111.4传感器的静态与动态特性12传感器的输入-输出关系特性是传感器的基本特性，是传感器的内部参数作用关系的外部特性表现。传感器的输入-输出特性：静态特性和动态特性静态:输入信号不随时间变化（或变化很缓慢）动态:输入信号随时间变化而变化。13一、传感器的静态特性在稳态信号作用下的输入-输出特性，即输入量是静态量1、静态特性的表示方法（1）代数多项式（2）曲线表示（3）列表表示14（1）灵敏度定义:

5、传感器输出量的变化值与相应的被测量（输入量）的变化值之比,用公式表示为①纯线性传感器灵敏度为常数；②非线性传感器灵敏度与x有关。灵敏度可见，传感器输出曲线的斜率就是其灵敏度。对线性特性的传感器，其特性曲线的斜率处处相同，灵敏度S是一常数，与输入量大小无关。2.静态性能指标15传感器的输入-输出校准曲线与理论拟合直线之间的最大偏离与传感器满量程输出之比，称为传感器的“非线性误差”或“线性度”通常用δL表示从一组实际测量数据中求一条最接近这一组数据点的直线，以显示这些测量点的总的趋向。这一直线称为拟合直线（2）线性度(Linearity)16线性度又可分为：①绝对线性度：又称理论线性

6、度为传感器的实际平均输出特性曲线与理论直线的最大偏差。xy0理论直线实际特性曲线量程△Ymax17②端基线性度：传感器实际平均输出特性曲线对端基直线的最大偏差。端基直线定义：实际平均输出特性首、末两端点的连线。xy0端基直线实际特性曲线量程△Ymax端基线性度18③零基线性度传感器实际平均输出特性曲线对零基直线的最大偏差。零基直线定义：这样的一条线，它位于传感器的量程内，但可通过或延伸通过传感器的理论零点，并可改变其斜率，以把最大偏差减至最小。xy0零基直线实际特性曲线量程-△Ymax+△Ymax零基线性度19④独立线性度以最佳直线作为参考直线的线性度⑤最小二乘线性度用最小二乘法求

7、得校准数据的理论直线。xy0最佳直线实际特性曲线量程-△Ymax+△Ymax20（3）迟滞0yx⊿HmaxyFS迟滞特性对某一输入量，传感器在正行程时的输出量不同于其在反行程时的输出量，这一现象称为迟滞。即：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称为迟滞。21（4）．重复性(Repeatability)yx0⊿Rmax2⊿Rmax1在相同工作条件下，在一段短的时间间隔内，同一输入量值多次测量所得的输出之间相互偏离的程度。△Rmax1正行程的最