传感器课件

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《传感器介绍》课件

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压力传感器
用于测量液体或气体的压力, 广泛应用于汽车、工业和医疗 设备。
光线传感器
测量光的强度和光谱,用于照 明、自动化和电子设备。
位置传感器
检测物体的位置和运动,用于 机器人、船舶和航空航天领域。
传感器如何工作?
1
传感器的基本原理
传感器利用物理、化学或其他原理感知并测量外部量,如电阻、电流或频率。
什么是传感器?
传感器是一种能够感知并测量外部物理量、化学量或其他特定信息的器件。 它们可靠地将这些信息转换为与之相关的电信号或数字信号,用于监测、控 制和应用。
传感器的应用
温度传感器
用于监测和控制温度,广泛应 用于工业、医疗和家居领域。
湿度传感器
测量空气中的湿度,用于气象、 农业和建筑领域的监测和控制。
1 传感器的作用
2 传感器的应用
传感器起着感知和测量外部信息的关键作用, 为现实世界与数字世界的交互提供基础。
传感器应用广泛,涵盖温度、湿度、压力、 光线等多个领域,为各行各业提供关键数据。
3 传感器的原理
传感器基于不同的物理或化学原理工作,将 外部信息转换为电信号或数字信号。
4 传感器的未来
传感器的发展将继续创新和突破,促进科技 和社会的进步与发展。
传感器的未来发展
传感器的发展趋势
新型传感器技术的出现,如纳 米传感器和柔性传感器,将拓 展传感器应用的边界。
传感器的应用前景
智能城市、医疗健康、工业自 动化等领域将成为传感器应用 的重点开发方向。
传感器的未来发展方向
传感器将更加小型化、智能化, 并融合其他技术,实现更广泛 的应用和更高的性能。
总结
Байду номын сангаас

《认识常见的传感器》课件

《认识常见的传感器》课件

传感器在物联网中的应用
物联网传感器
物联网的发展离不开传感器技术的支持,传感器在智能家居、智能交通、智能农业等领 域的应用越来越广泛,为人们的生活和工作带来了便利。
物联网传感器发展趋势
随着物联网技术的不断进步,传感器将朝着更低功耗、更小体积、更高可靠性和更低成 本的方向发展。
传感器与其他技术的融合发展
详细描述
传感器可以监测人体的血压、血糖、 血氧饱和度等生理参数,以及检测癌 症标志物、病毒等,为医生提供快速 准确的诊断结果。
智能家居
总结词
在智能家居领域,传感器用于实现智能化控制和提升居住体验。
详细描述
传感器可以检测室内温度、湿度、光照、空气质量等环境参数,以及家庭成员的行动和习惯,实现智能化的家居 环境调节和节能控制。
《认识常见的传感器 》ppt课件
目录
• 传感器概述 • 常见传感器介绍 • 传感器的工作原理与特性 • 传感器的应用领域 • 未来传感器技术展望
01 传感器概述
传感器的定义与分类
定义
传感器是一种检测装置,能感受到被测量的信息,并能将感 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 信息输出,以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和 控制等要求。
03 传感器的工作原理与特性
传感器的转换原理
电阻式传感器
利用电阻随环境变化而 变化的特性,将非电量 转换为电信号。
电容式传感器
利用电容器极板间电容 随环境变化而变化的特 性,将非电量转换为电 信号。
电感式传感器
利用线圈的电感随环境 变化而变化的特性,将 非电量转换为电信号。
磁电式传感器
利用磁电感应原理,将 非电量转换为电信号。
总结词

传感器ppt课件

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汽车电子
总结词
传感器在汽车电子中发挥重要作用,提高车 辆安全性能和驾驶体验。
详细描述
现代汽车中,传感器被广泛应用于发动机控 制、底盘控制、车身控制等系统中。通过使 用传感器,车辆可以实现燃油喷射、点火时 刻控制、刹车防抱死等复杂的功能。同时, 传感器还为驾驶者提供诸如车速、转速、水 温等实时信息,帮助驾驶者更好地掌握车辆
将传感器输出的信号通过数据采集系统进行 采集,并将其转换为计算机能够处理的数字 信号。
数据处理
采集到的数字信号需要进行数据处理,包括 数据分析和处理、数据存储和检索等,以便 得到有用的信息和结果。
04
传感器在自动化中的应用
工业自动化
要点一
总结词
传感器在工业自动化中应用广泛,提高生产效率和产品质 量。
05
传感器的发展趋势与挑战
新材料与新技术的应用
纳米材料
随着纳米材料的发展,传感器正朝着纳米级精度和灵 敏度的方向发展,提高传感器的响应速度和准确性。
新型传感器材料
新型传感器材料如碳纳米管、石墨烯等具有优异的物理 、化学性能,为传感器设计提供了更多的选择和可能性 。
智能化与微型化趋势
智能化
智能化传感器能够通过算法和数据处理技术对感知数据进行处理、分析和解释,提高传感器输出的准确性和可靠 性。
压电式传感器
总结词
高精度、响应快、适合动态测量
详细描述
压电式传感器利用压电效应原理,通过检测压电材料的电压变化来检测物理量,如压力、加速度等。 由于其具有高精度、响应快、适合动态测量等优点,因此在振动、冲击、噪声等测量领域得到广泛应 用。
磁性传感器
总结词
高灵敏度、宽测量范围、易于实现小型化和集成化

《传感器培训》课件

《传感器培训》课件
• 传感器类型:温度传感器、湿度传感器、光照传感器、空气质量传感器等。 • 应用场景:智能空调、智能照明、智能安防等。
传感器在环境监测中的应用
总结词
传感器在环境监测中发挥着重要作用,能够实时 监测环境质量并预警污染事件。
传感器类型
空气质量传感器、水质传感器、噪声传感器等。
详细描述
通过安装各种类型的传感器,可以实时监测空气 质量、水质、噪声等环境参数,并将数据传输到 监控中心进行分析和预警。这有助于及时发现污 染源,采取有效措施保护环境。
物联网时代的传感器发展
物联网的普及
随着物联网技术的不断发展,传感器 在智能家居、智能交通等领域的应用 越来越广泛,为人们的生活带来便利 。
数据采集与传输
物联网时代对传感器提出了更高的要 求,需要具备更高效的数据采集和传 输能力,以满足实时监控和远程控制 的需求。
人工智能与传感器的融合
人工智能技术
传感器选型原则
根据测量要求选择
根据测量对象和测量环境,选择合适的传感 器类型和量程。
考虑成本
在满足性能要求的前提下,选择性价比高的 传感器。
考虑精度和稳定性
在满足测量要求的前提下,选择精度高、稳 定性好的传感器。
考虑安装和使用方便性
选择易于安装、使用和维护的传感器。
传感器使用注意事项
正确安装传感器
霍尔传感器
利用霍尔效应测量磁场强 度,用于检测电流、磁场 等。
传感器的信号处理技术
信号放大与滤波
对传感器输出的微弱信号 进行放大和滤波,提高信 号的信噪比。
信号转换与调理
将传感器输出的模拟信号 转换为数字信号,并进行 必要的调理,以满足后续 处理的要求。
数字信号处理

传感器技术ppt课件

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• 电压衰减---是接近开关接通负载后(负载电流为Ie时)开关两端的电压值; • 空载电流---是指在没有负载时,测量所得的传感器自身所消耗的电流; • 剩余电流(漏电流)---是接近开关断开时,流过负载的电流;
8
第一章 感应式接近开关
输出电路:(直流三线型)
NPN型
棕色(BN)
PNP型
棕色(BN)
21
目录
第三章 光电开关
第一节、简 介 第二节、漫反射型光电开关 第三节、反光板型光电开关 第四节、对射型光电开关
22
第三章 光电开关
第一节 简介 光电开关利用光强度的变化转换成电信号的变化来实现控制的
目的。
23
第三章 光电开关
基本工作原理
目标物
发射器
控制电路
1 0
1
0
接收器
信号处理电路 输出电路
第三节 热电阻 热电阻常用于低温测量(测温范围:-200-500℃)。
工作原理: 热电阻是由一种对温度非常敏感的金属材料构成。自身电阻随温度 变化而变化(电阻增加或减少),输出信号:电阻。
电气符号
39
第四章 温度传感器
第三节 热电阻 分类:
热电阻分正温度系数和负温度系数。 正温度系数:热电阻 阻值随着温度的升高而增大; 负温度系数:热电阻 阻值随着温度的升高而减小;
近开关的工作电压及输出电流需 通过计算确定串联开关的数量。
总压降 U总降= U降 * n; 额定电流Ie串= Ie - Io * n
U降----单个接近开关的电压衰减值; Ie----单个接近开关的额定电流;
n----串联接近开关数量;
13
第一章 感应式接近开关
多开关并联接线图:

传感器课件(PPT)

传感器课件(PPT)
传感器 一传感器 1、有时被称为检测器、探测器或变换器 、有时被称为检测器、 传感器:检测非电信号, 传感器:检测非电信号,并按一定规律使之转换 成电信号的器件或装置。 成电信号的器件或装置。 2、传感器结构 、
敏感元件: 敏感元件:对某些非电信号的改变很敏感的元器 件 处理电路: 处理电路:对敏感元器件输出电信号进行放大和 去干扰的电路 2、敏感元件的工作原理 、 (1)热敏电阻 ) 电阻的阻值对温度的变化 很敏感
三、生活中的传感器 1、洗衣机中的传感器 、 (1)水位传感器 ) (2)负载传感器 ) 3) (3)水温传感器 (4)赃物程度传感器等等 ) 2、电冰箱中的传感器 、 靠传感器进行:温度控制、除霜温度控制、 靠传感器进行:温度控制、除霜温度控制、 过热及过电流保护。 过热及过电流保护。
3、家用报警器 、
R = R0 (1 + θt )
选材要求: 选材要求:要求 θ 值(温度系数)稳定不因为 温度而改变。 温度而改变。 应用:测温度, 应用:测温度,测流体流量 C、热敏电阻传感器(半导体) 、热敏电阻传感器(半导体) 随温度升高而电阻减小的热敏电阻 随温度升高而电阻增大的热敏电阻 特殊热敏电阻: 特殊热敏电阻:在某特定温度电阻聚聚变化
火警报警器、 火警报警器、 有害气体报警器、 有害气体报警器、 防盗报警器
应用:测温度,温度控制、 应用:测温度,温度控制、过热保护 2、光传感器 、 用受到光照时能产生电压(电流) 用受到光照时能产生电压(电流)的金属或 半导体材料制成。 半导体材料制成。 光传感器的应用: 光传感器的应用: A、自动水龙头、自动旋转门:红外线传感器 、自动水龙头、自动旋转门: B、环境监控,火灾报警装置 、环境监控,
(2)磁敏感元件 ) 对磁感应强度变化敏感

《传感器教程》课件

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03
微型化和智能化传感器的结合 将为物联网、智能家居等领域 提供更加便捷和高效的数据采 集解决方案。
多功能与复合型传感器的研发
多功能传感器将集成多种传感元件,实现多参数、多维度的测量,提高测 量效率和精度。
复合型传感器将结合不同传感原理,实现优势互补,提高传感器的综合性 能。
多功能与复合型传感器的研发将推动传感器在智能制造、机器人等领域的 应用,促进产业升级和转型。
详细描述
电容式传感器利用电容器原理,通过检测电容量变化来检测物理量的变化,如压力、位 移、液位等。
电容式传感器
总结词
测量范围大
详细描述
电容式传感器的测量范围较大,能够 检测较大的位移和压力等物理量,同 时具有较好的线性度。
电容式传感器
总结词
温度稳定性好
VS
详细描述
电容式传感器通常采用陶瓷或聚四氟乙烯 等材料制作,具有良好的温度稳定性,能 够在较宽的温度范围内工作。
总结词
频率响应高
要点二
详细描述
压电式传感器的频率响应较高,能够在高频振动和冲击等 快速变化的物理量中实现实时检测和反馈控制。
压电式传感器
总结词
耐腐蚀性好
详细描述
压电式传感器通常采用特殊的材料制 作,具有较强的耐腐蚀性,能够在恶 劣的环境条件下工作。
03
传感器的特性参数
线性度
总结词
线性度是衡量传感器输出与输入之间线性关系的参数。
THANKS
监测控制
传感器可以监测设备的运行 状态和环境参数,及时发现 异常情况,实现远程控制和 智能调节。
决策支持
传感器采集的数据可以为决 策者提供科学依据,帮助决 策者做出更加科学、合理的 决策。

传感器简介PPT课件

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目录
• 传感器基本概念与原理 • 常见类型传感器介绍 • 传感器性能指标评价方法 • 传感器应用领域探讨 • 传感器技术发展趋势预测
01
传感器基本概念与原理
传感器定义及作用
传感器定义
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。
传感器作用
将被测量转换为与之有确定关系 的、便于应用的某种物理量,以 满足信息传输、处理、存储、显 示、记录和控制等要求。
多功能、复合型方向
利用新材料、新工艺和新技术, 开发具有多种功能的复合型传感 器,如同时检测温度、湿度、压
力等多种参数的传感器。
发展可穿戴传感器技术,实现人 体生理参数和环境参数的实时监
测和评估。
结合柔性电子技术,开发可弯曲 、可折叠的传感器,拓展其在可 穿戴设备、医疗器械等领域的应
用。
生物医学传感器方向
转换过程
敏感元件将被测量转换为电参量(如电阻、电容、电感等),经过转换电路转 换为标准输出信号(如电压、电流等)。转换过程中可能涉及信号调理和校准 等环节,以确保输出信号的准确性和稳定性。
02
常见类型传感器介绍
温度传感器
01
02
03
热电偶
利用热电效应测量温度, 具有测量范围宽、稳定性 好等特点。
电容式压力传感器
利用电容器原理将压力转 换为电容变化,具有精度 高、稳定性好等特点。
位移传感器
电感式位移传感器
光电式位移传感器
利用电磁感应原理将位移转换为电感 量变化,具有测量精度高、响应速度 快等优点。
利用光电转换原理将位移转换为光信 号变化,具有测量精度高、抗干扰能 力强等优点。
电容式位移传感器

传感器原理及应用ppt课件

传感器原理及应用ppt课件

香港理工AGV模型
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23
传感器在生物医学上的应 用
• 对人体的健康状况进行 • 诊断需要进行多种生理 • 参数的测量。 • 国内已经成功地开 • 发出了用于测量近红外 • 组织血氧参数的检测仪 • 器。人类基因组计划的研究
也大大促进了对酶、免疫、 微生物、细胞、DNA、RNA、 蛋白质、嗅觉、味觉和体液 组份以及血气、血压、血流 量、脉搏等传感器的研究。
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32
传感器的分类
2、按传感器工作机理分类-续2
(3)化学传感器 是利用化学反应的原理,把无机和有机化学物质的成分、浓度等 转换为电信号的传感器。如:离子选择性电极。
(4)生物传感器 是一种利用生物活性物质选择性的识别和测定生物化学物质的传 感器。近年来发展很快。
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33
13
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14
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15
在汽车、机床、电机、发动机等产品出厂 时,必须对其性能质量检测
• 图示为汽车出厂检验原理框图,测量参数包括
润滑油温度、冷却水温度、燃油压力及发动机
转速等。通过对抽样汽车的测试,工程师可以
了解产品质量。
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16
• 汽车扭距测量 机床加工精度测量
传感器的分类
3、按信息能量变换方式分类
在传感器内部,信息的传递与变换伴随着能量 的流动。
(1)能量变换型:传感器从被测对象中获取能 量,用于直接输出。如:热电偶、光电池、压 电式、电磁感应式、固体电解质气敏传感器等。
(2)能量控制型:传感器从被测对象中获取能 量,用于控制激励源,故又称有源型传感器。 如:电阻式、电感式、电容式、霍尔式、…。

传感器基础知识PPT课件

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精度等级以一系列标准百分比数值分档表示。 代表传感器测量的最大允许误差,即相对误差。
2020/5/28
.
10
4. 灵敏度:灵敏度是指传感器输出的
变化 量与引起该变化量的输入变化 量之比,如下图所示。
s y x
2020/5/28
.
11
灵敏度表征传感器对输入量变化的反应能力
(a) 线性传感器
(b) 非线性传感器
二阶传感器的固有频率ωn表征了其动态特性。
.
35
1.1.4 传感器的命名、代号和图形符号
1.传感器的命名
传感器的全称应由“主题词+四级修饰语”组成,即 主题词 —— 传感器 一级修饰语 —— 被测量,包括修饰被测量的定语。 二级修饰语 —— 转换原理,一般可后缀以“式”字。 三级修饰语 —— 特征描述,指必须强调的传感器结构、性能、材料特
和快速地测得非电量的技术。
(2)非电量电测量技术优点:
测量精度高、反应速度快、能自动连续地进行测 量、可以进行遥测、便于自动记录、可以与计算 机联结进行数据处理、可采用微处理器做成智能
仪表、能实现自动检测与转换等。
.
43
酒精测试仪
呼气管
.
44
电子湿度计模块
封装后的外 形
.
45
1.2.2 测量方法
2020/5/28
.
47
1.2. 3 检测系统
检测系统又分:开环检测系统与闭环检测系统
开环检测系统:
2020/5/28
.
48
1.2. 3 检测系统
闭环检测系统 :
2020/5/28
.
49
1.2. 4 测量误差及数据处理

一、辨识常用传感器课件(15张PPT)

一、辨识常用传感器课件(15张PPT)

案例分析:
红外波 长信息
红外传 感器
电信号
酒精含 量信息
气敏传 感器
电信号
非电量
传感器
电信号
3、传感器的作用
不同的传感器可以收集不同的变化信息,并把它们转换为 电流、电压等电信号的变化,以便于传输、处理、存储和 输出。
马上行动(P22)
力敏传感器
接受 力 信息,并转换为电信号
声敏传感器
接受声信号,并转换为电信号
负温度系数热敏电阻 NTC
试验准备:
带防水型探头热敏电阻、定值电阻R、多用电表、面包板、 电源、开关、导线、烧杯、冷水、热水等
温度情况 电阻值/Ω
60℃ 500
47℃ 650
42℃ 700
29℃ 884
温度越高,热敏电阻阻值越小. NTC
温度越低,热敏电阻阻值越大
总结
传感器是将非电量转换为与之有确定对应关系的电量输出的一种装置。
光照情况 电压值/V
手遮盖大部分光线 手遮盖一部分光线
1.7v
1.3v
受光表面暴露灯光下 0.76v
环境光线越强:光敏电阻阻值越小 电路中光敏电阻两端的电压也越小
环境光线越弱:光敏电阻阻值越大 电路中光敏电阻两端的电压也越大
任务二 检测常见的传感器
试验2: 用多用电表检测热敏电阻的特性
正温度系数热敏电阻 PTC 分类
辨识常用传感器
电子控制系统的基本组成部分
输入量
输入 部分
控制(处理) 部分
输出 部分
被控 对象
电子控制系统的工作过程
信息
输入
采集信息 并转化为
电信号
控制 (处理)
分析、比较和 处理电信号并

传感器的类型ppt课件

传感器的类型ppt课件
▪ 传感器是将感知到的各种信号转换成易测量 的信号,把相应的信号输入计算机,计算机 发出指令,控制各执行机构。
.
§3-1传感器的定义
一、传感器的定义( Transducer/Sensor ) ▪ 定义:将被测参量转换为与之对应的,易
于测量,传输和处理的信号的装置。
GB7665一87: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。
.
§3-2-2 电位计式传感器
回转型变阻器式传感器,其电阻值随转角而变化。
其灵敏度
S
dR
d
k
式中α—转角[rad]
kα—单位弧度对应的电阻值。
.
§3-2-2 电位计式传感器
非线性变阻器式传感器,或称为函数电位器。 当被测量与电刷位移x之间具有某种函数关系时, 通过它可以获得输出电阻与输入被测量的线性关 系。设r(x)为电位器任意瞬时位置(微小区间Δx) 内的电阻,则电阻位移为x时总电阻值为:
KS由两部分组成:
前一部分是(1+2μ),由材料的几何尺寸变化引起,一般
金属μ≈0.3,因此(1+2μ)≈1.6;
后一部分为
l
/,电阻率随应变而引起的(称“压阻效应”)。
/l
对金属材料,以前者为主,则KS≈ 1+2μ;
对半导体, KS值主要由电阻率相对变化所决定。
实验表明,在金属丝拉伸比例极限内,电阻相对变化与轴
第三章 传感器
§3-1 §3-2 §3-3 §3-4 §3-6
传感器的概念 电阻式传感器 电容式传感器 电感式传感器 压电式传感器
.
第三章 传感器
▪ 传感器是人类五官的延长,又称之为电五 官;
信息 传感器技术 通信技术 计算机技术

传感器基础知识课件

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能力。
分辨率
分辨率是指传感器能够检测到的最 小输入变化量。分辨率越高,传感 器能够检测到的信号越微弱。
交叉灵敏度
交叉灵敏度是指传感器对非测量方 向的输入变化的敏锐程度。交叉灵 敏度会影响传感器的测量精度和稳 定性。
分辨率
绝对分辨率
绝对分辨率是指传感器能够检测 到的最小输入变化量。绝对分辨 率反应了传感器对微弱信号的检
新技术
新兴技术如物联网、人工智能等正在与传感器技术深度融会,推动传感器向智能化、网络化方向发展 。
微型化与集成化
微型化
随着微纳加工技术的进步,传感 器正变得越来越微型化,这使得 传感器能够应用于更广泛的领域 ,如生物医疗、环境监测等。
集成化
将多个传感器集成到一个芯片上 ,实现多参数、多功能的测量, 有助于提高传感器的测量效率和 精度。
环境稳定性
环境稳定性是指传感器在不同环境条件下(如温度、湿度 、压力、振动等)的性能表现。环境稳定性是衡量传感器 在不同工作环境下性能稳定性的重要指标。
重复性
重复性是指传感器在相同条件下重复测量同一物理量时, 其输出值的一致程度。重复性是衡量传感器测量精度的重 要指标。
响应时间
响应时间
响应时间是指传感器从接收到输入信号到产生相应输出信号所需 的时间。响应时间是衡量传感器快速响应能力的重要指标。
工作原理
转换机制
传感器的工作原理是将输入的信号转换成电信号。例如,电阻式传感器通过改 变电阻值来测量压力或温度;光电传感器则利用光电效应将光信号转换成电信 号。
放大与调节
传感器内部通常包含放大器和调节器,用于放大和调节转换后的电信号,以便 进行后续处理和测量。
传感器在日常生活中的应用
01

《传感器基础培训》课件

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测试方法
根据性能指标制定相应的测试方法,包括静态测试和动态测试,以及 长期稳定性和可靠性测试。
结果分析
对测试结果进行分析和比较,找出传感器性能的优缺点,提出改进措 施和建议,为进一步优化提供依据。
05
传感器在物联网中的应 用
物联网中的传感器节点
传感器节点是物联网感知层的重要组成部分,能够感知、采集并处理物体信息。
环境监测
传感器用于监测环境参数,如 温度、湿度、压力、气体等, 为环境保护和治理提供数据支
持。
传感器的发展趋势
微型化
随着微电子技术的发展 ,传感器逐渐向微型化 方向发展,便于集成和
携带。
智能化
传感器与微处理器结合 ,实现智能化检测和数 据处理,提高测量精度
和可靠性。
多功能化
传感器逐渐向多功能化 方向发展,能够同时检 测多种参数,满足复杂
应用需求。
网络化
传感器与物联网技术结 合,实现远程监控和数 据传输,提高信息共享
和协同能力。
02
传感器的原理与技术
传感器的物理原理
传感器的工作原理
传感器是一种能够感知物理、化学或 生物量并将其转换为电信号的装置。 这些电信号可以被进一步处理、记录 或用于控制目的。
传感器的分类
传感器的基本组成
传感器通常由敏感元件和转换元件组 成,敏感元件负责感知被测量,而转 换元件则将感知到的量转换为电信号 。
根据工作原理和应用领域,传感器可 以分为多种类型,如电阻式、电容式 、电感式、磁阻式、光电式等。
传感器的信号处理技术
信号调理
信号调理是传感器信号处理的重 要环节,它包括放大、滤波、隔 离、线性化等操作,以减小噪声 、提高信噪比、增强信号的稳定
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二、变面积型电容传感器
1.角位移
当动极板有一角位移时θ时,与定极板的遮盖面 积就改变,从而改变了两极板间的电容量。 S C0 当θ=0时, d 当θ ≠0 时, S 1 C C0 C 0 d 电容的相对变化量为: 显而易见
C与
动极板
用两块金属平板作电极可构成电容器,当忽略边缘 效应时,其电容C为:
C
S
d

0 r S
d
A d
ε
S—极板相对覆盖面积;
d—极板间距离; ε—电容极板间介质的介电常数。
待测量 电容参数 电容
C
S
d
在d、S和ε三个参数中,保持其中两个不变, 改变另一个参数就可以使电容量C发生改变。 三种基本类型: 变极距(变间隙)(d)型
第三章
电容式传感器
(Capacitance sensors)
利用电容器的原理,将被测非电量
的变化转换为电容量变化的传感器件。
HM1500湿度传感器
学习目标:
1. 掌握各类电容传感器的工作原理和结构。 2. 分析各种电容式传感器测量电路的特点。
3. 了解电容式传感器的应用。 Nhomakorabea第一节
基本工作原理
工作原理和结构
k
C C0 0 r S d d d2
C d d 1 (1 ) C0 d0 d0
2 3 d d d d 1 ( ) d0 d0 d0 d0
d d 100% d 100% r d d d
1 d d d C0 1 ( ) 2 ( )3 d d d d 1 d
C C1 C2 C0 [2
d d 3 2( ) ] d d
非线性误差
C d d 2 d 4 d 2 [1 ( ) ( ) ] 2 C0 d0 d0 d0 d0
L
2 L C ln(D0 / D1 )
D0
L
L — 外圆筒与内圆柱覆盖部分的长度;
D0 — 外圆筒内半径 D1 — 内圆柱外半径。
当两圆筒相对移动ΔL 时,电容变化量ΔC 为:
2L 2 ( L L) 2L L C C0 ln(D0 / D1 ) ln(D0 / D1 ) ln(D0 / D1 ) L
大,否则边缘效应增加,产生非线性,影响测试精度。
采用差动式,可获 得较大的线位移或角位 移,提高灵敏度和克服 边缘效应。
L
C1
C2
平板形结构对极板移动变化特别敏感,测量精度受到 影响。而圆柱形结构受极板径向变化的影响很小,成为实 际中最常采用的结构。
线位移单组式的电容量C为:
动极板 定极板 D1
变面积型(S)型
变介电常数(ε)型
一、变极距型电容传感器
1 C
d0
d
变极距型电容传感器 2
C0
d
C— d 特性曲线
初始电容:
C0
S
d
1 C0 1 d d
其输出特性是双曲线函数关系,存在着原理非线性。 极距增加时:
C
S
d d
定极板
呈线性关系。
2.直线位移
L
d L
当动极板相对定极板向右平移 L 时,其相应的电容为:
C
( L L)b
d
L C0 C0 L
电容的相对变化量为:
C0 C b k L L d
显而易见
C与 L呈线性关系。
注意:变面积电容传感器,可动极板的移动距离不能太

S
d d 1 d
1 C C C0 C0 d 1 d
d d 1 C0 (1 ) C0 d d
电容的相对变化量: 灵敏度:
k
C d d 1 (1 ) C0 d d
C C0 d 1 (1 ) d d d
灵敏度
C d d 2 d 4 d 2 [1 ( ) ( ) ] 2 C0 d0 d0 d0 d0
C0 C k 2 d d
C d C0 d0
2 0 r S d2

差动式
C C0 0 r S k 2 d d d
单组式
差动式比单组式电容传感器的灵敏度提高一倍。
d d 0 100% d r d d 0 d0
d d 0 r d d0
2
3
100%
2
差动式
100%
d 100% d0
单组式
差动式比单组式电容传感器的非线性误差减小一个数量级。
线性
一般较小
三、变介质型电容传感器
常用来检测片状材料的厚度、容器中液面高度,还可 用来测量介质的介电常数、温度、湿度等。
1. 测厚仪 1 A
C1 d1
2 A
当Δd《d很小时,上式可按级数展开
2 3 C d d 1 d d d d (1 ) ) 1 ( C0 d d d d d d
若略去非线性项,保留常数项
非线性误差
C d C0 d
这类传感器具有良好的线性,大多用来检测位移等参数。
总结
类型 变 单组 极 距 差动 变 面 积
角度、 直线平 板、圆 筒
线性
d d 0
d d 0
2
灵敏度
C C0 k d d
k C C 2 0 d d
工作范围 最小 改善 较大
2
测微小量,灵敏度与初始极距平方成反比。
极距变化型差动式输出特性
灵敏度? 非线性误差?
间距减小时
C1
S
d d
C0
间距增加时
C2
1 d 2 d d C0 1 ( ) ( )3 d d d d 1 d
S
d d
C0
总电容变化
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