第2章 传感器概述ppt课件.ppt

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1、传感器与测试技术2.1传感器的定义、组成和分类方法（1）传感器定义第2章传感器概述广义：传感器是一种能把特定的信息（物理、化学、生物）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。国家标准（GB7665—87）对传感器（Sensor/transducer）定义是：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和装置传感器与测试技术2.1传感器的定义、组成和分类方法（2）传感器的组成第2章传感器概述传感器由敏感元件、转换元件、基本电路三部分组成：敏感元件感受被测量;转换元件将响应的被测量

2、转换成电参量;基本电路把电参量接入电路转换成电量;核心部分是转换元件,决定传感器的工作机理。敏感元件转换元件基本电路电量输出被测量传感器与测试技术2.1传感器的定义、组成和分类方法（3）传感器的分类第2章传感器概述传感器分类方法较多,大体有以下几种：1） 按传感器检测的范畴分类物理量传感器化学量传感器生物量传感器２）按传感器的输出信号分类模拟传感器数字传感器传感器与测试技术2.1传感器的定义、组成和分类方法（3）传感器的分类第2章传感器概述４）按传感器的功能分类单功能传感器多功能传感器智能传感器３）按传感器的工作机理分类结构型传感器物性型传感

3、器复合型传感器传感器与测试技术2.1传感器的定义、组成和分类方法（3）传感器的分类第2章传感器概述6）按传感器的能源分类有源传感器无源传感器５）按传感器的转换原理分类机—电传感器光—电传感器热—电电传感器磁—电传感器电化学传感器传感器与测试技术传感器输入与输出变换关系就是传感器的基本特性。标志传感器性能的好坏，能否不失真的反应被测非电量。被测量不同，所反映的特性也不同。快变动态特性,即随时间变化的特性；慢变静态特性，即不随时间变化的特性。第2章传感器概述2.2传感器的基本特性传感器与测试技术第2章传感器概述2.6传感器静态特性当输入量（X）为

4、静态（常量）或变化缓慢的信号时（如温度、压力），讨论传感器的静态特性，输入输出关系称静态特性。静态特性可以用函数式表示为(不含时间变量t)静态特性包括：线性度、迟滞、重复性、灵敏度、稳定性传感器与测试技术第2章传感器概述传感器静态特性和输入输出关系可以用多项式表示：2.6传感器静态特性其中：X—输入量，Y—输出量；a0—x=0时的输出值，静偏a1—理想灵敏度，线性项系数a2,a3…..an——非线性项系数传感器与测试技术第2章传感器概述（1）灵敏度2.1传感器静态特性在稳定条件下输出微小增量与输入微小增量的比值对线性传感器灵敏度是直线的斜率：

5、S=ΔY/ΔX对非线性传感器灵敏度为一变量：S=dy/dx传感器与测试技术第2章传感器概述2.6传感器静态特性传感器的非线性误差（线性度）通常用相对误差表示：——最大非线性绝对误差——满量程输出——线性度YXYiXiLmaxY=kx+b（2）线性度传感器与测试技术第2章传感器概述2.6传感器静态特性各种直线拟合方法传感器与测试技术第2章传感器概述（3）迟滞传感器在正、反行程期间输入、输出曲线不重合的现象称迟滞。2.6传感器静态特性传感器与测试技术第2章传感器概述（3）迟滞迟滞误差一般由满量程输出的百分数表示：2.6传感器静态特性例：一电子秤增

6、加砝码10g——50g——100g——200g电桥输出0.5mv---2mv---4mv---10mv减砝码输出1mv---5mv---8mv---10mv为正、反行程输出值间的最大差值传感器与测试技术第2章传感器概述（4）重复性2.6传感器静态特性传感器输入量按同一方向作多次测量时，输出特性不一致的程度。重复性误差属于随机误差,可用标准偏差表示：或用最大重复偏差表示：σ——标准差；（2—3）——置信度；传感器与测试技术第2章传感器概述（4）重复性2.6传感器静态特性传感器与测试技术第2章传感器概述（5）漂移2.1传感器静态特性在输入量不变的

7、情况下，传感器输出量随着时间变化，此现象称为漂移。产生漂移的原因有两个方面：一是传感器自身结构参数；二是周围环境（如温度、湿度等）传感器与测试技术第2章传感器概述（5）漂移2.1传感器静态特性最常见的漂移是温度漂移，即周围环境温度变化而引起输出的变化。温度漂移通常用传感器工作环境温度偏离标准环境温度（一般为20℃）时的输出值的变化量与温度变化量之比(ξ)来表示，即Δt——工作环境温度t偏离标准环境温度t20之差，即Δt=t-t20；yt——传感器在环境温度t时的输出；y20——传感器在环境温度t20时的输出。传感器与测试技术第2章传感器概述（

8、6）分辨率和阈值2.1传感器静态特性分辨率——传感器能够检测到的最小输入增量；阈值——输入小到某种程度输出不再变化的X值；门槛灵敏度——指输入零点附近的分辨能力。当