工学传感器 详解课件.ppt

《工学传感器 详解课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、传感器原理与应用美新半导体（无锡）世界领先水平加速度传感器芯片和凌空网络专业嵌入式软件平台技术的创新结合.第2章传感器概述2.1传感器的组成和分类2.2传感器的基本特性2.1传感器的组成和分类1.2传感器的定义（thedefinitionofsensor）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。通常由敏感元件和转换元件构成。——国家标准GB7665—871.传感器是测量装置，能完成检测任务2.它的输入量是某一被测量，可能是物理量，化学量、生物量等3.输出量是某种物理量，这种量要便于传输、转换、处理、显示等等，这种量可以是气、光、电量，但主要是电量。4.输

2、入输出有对应关系，且应有一定的精确度。含义：传感器的组成(Thecomposingofsensor)1.敏感元件（Sensitiveelement）：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。2.转换元件（Transductionelement）：以敏感元件的输出为输入，把输入转换成电路参数。3.转换电路（Transductioncircuit）：传感器一般由敏感元件、转换元件、转换电路三部分组成：1.3传感器的分类（Thecategoryofsensor）{以被测参数来分温度、压力、速度、位移等2.以传感器的工作原理来分电阻式、压电式、电感式、光电式、微波式等1.掌

3、握各类传感器的工作原理、主要性能及其特点、应用；2.能够合理地选择和使用传感器；3.了解常用传感器的工程设计方法并掌握常用传感器的试验研究方法；4.了解传感器的发展方向等。内容（目的）：（使用对象较明确）（采用原理较清楚）传感器的一般要求（Request）a.足够的容量工作范围或量程足够大；具有一定的过载能力。b.灵敏度高，精度适当输出信号与被测信号成确定的关系（通常为线性）且比值要大；传感器的静态响应与动态响应的准确度能满足要求。c.响应速度快，工作稳定，可靠性好。d.使用性和适应性强体积小，重量轻，对被测对象的状态影响小；内部噪声小；输出采用通用或标准形式，以便与系统对接。e

4、.使用经济成本低，寿命长，便于使用、维修和校准。学习方法：对于初学者应先从工作原理出发，了解各种各样传感器，而对工程上的被测参数，应着重于如何合理选择和使用传感器。2.2传感器的基本特性2.2.1传感器的静态特性传感器的静态特性是指被测量的值处于稳定状态时的输出与输入的关系。如果被测量是一个不随时间变化，或随时间变化缓慢的量，可以只考虑其静态特性，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。式中：a0——输入量x为零时的输出量；a1，a2，…，an——非线性项系数。各项系数决定了特性曲线的具体形式。传感器的静态特性可以用一组性能指标

5、来描述，如灵敏度、迟滞、线性度、重复性和漂移等。对静态特性而言，传感器的输入量x与输出量y之间的关系为：y=a0+a1x+a2x2+…+anxn1.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Δy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。图2-2传感器的灵敏度2.线性度传感器的线性度是指传感器的输出与输入之间数量关系的线性程度。输出与输入关系可分为线性特性和非线性特性。从传感器的性能看，希望具有线性关系，即理想输入输出关系。但实际遇到的传感器大多为非线

6、性。在实际使用中，为了标定和数据处理的方便，希望得到线性关系，因此引入各种非线性补偿环节，如采用非线性补偿电路或计算机软件进行线性化处理，从而使传感器的输出与输入关系为线性或接近线性。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。(2-3)图2-3几种直线拟合方法(a)理论拟合；(b)过零旋转拟合；(c)端点连线拟合；(d)端点平移拟合图2-4线性度3.迟滞传感器在输入量由小到大（正行程）及输入量由大到小（反行程）

7、变化期间其输入输出特性曲线不重合的现象称为迟滞(如图2-5所示)。也就是说，对于同一大小的输入信号，传感器的正反行程输出信号大小不相等，这个差值称为迟滞差值。传感器在全量程范围内最大的迟滞差值ΔHmax与满量程输出值YFS之比称为迟滞误差，用γH表示，即原因：由于传感器敏感元件材料的物理性质和机械另部件的缺陷所造成的，例如弹性敏感元件弹性滞后、运动部件摩擦、传动机构的间隙、紧固件松动等。迟滞误差又称为回差或变差。图2-5迟滞特性4.重复性重复性是指传感器在输入量按同一方向作全量