传感器的基本组成

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传感器原理及应用复习资料

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传感器原理及应用复习资料1.传感器由敏感元件、转换元件、基本电路三部分组成; 被测量 敏感元件 转换元件 基本电路 电量输出①敏感元件感受被测量;②转换元件将响应的被测量转换成电参量(电阻、电容、电感);③基本电路把电参量接入电路转换成电量;④核心部分是转换元件,决定传感器的工作原理。

2. 传感器的基本特性:①静态特性:当输入量(X )为静态或变化缓慢的信号时,输入输出关系称静态特性。

静态特性主要包括:线性度、迟滞、重复性、灵敏度、漂移和稳定性②动态特性:当输入量随时间(频率)变化时,输入输出关系称动态特性。

影响传感器动态特性除固有因素外,还与输入信号的形式有关,在对传感器进行动态分析时一般采用标准的正弦信号和阶跃信号。

A.输入信号按正弦变化时,分析动态特性的相位、振幅、频率,称频率响应;B.输入信号为阶跃变化时,对传感器随时间变化过程进行分析,称阶跃响应(瞬态响应).频率响应 阶跃响应3.电阻应变式传感器是将被测的非电量转换成电阻值的变化,再经转换电路变换成电量(电流、电压)输出。

金属电阻应变片的基本原理基于电阻应变效应:即导体在外力作用下产生机械形变时阻值发生变化。

通过弹性元件可将位移、压力、振动等物理量通过应力变化,并转换为电阻的变化进行测量,这是应变式传感器测量应变的基本原理。

4.直流电桥总结:单臂电桥输出电压11R R 4E U ∆•= 电压灵敏度4E K u =半桥差动电路全桥差动电路5. 电桥线路补偿:被测试件位置上安装一个补偿片处于相同的温度场;等臂电桥输出U0 与桥臂参数的关系为()2B 310R R -R R A U=。

如果 R1R3 = RBR4,电桥平衡时输出为零;若R1、RB 温度系数相同,当无应变而温度变化时ΔR1 = ΔRB ,电桥为平衡状态;当有应变时,R1有增量ΔR1,ΔR1=R1k0ε,补偿片无变化,ΔRB = 0;电桥输出为 U0 ∝R1R3 k0ε;可见此时电桥的输出电压与温度无关。

传感器基础知识

传感器基础知识
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3.传感器的特性及标定
概述


传感器所测量的物理量基本上有两种形式:
静态(稳态或准静态)形式: 这种形式的信号不随时间 变化(或变化很缓慢);

动态(周期变化或瞬态)形式:这种形式的信号是随时间 而变化。
由于输入物理量形式不同,传感器所表现出来的输出―输 入特性也不同,因此存在静态特性和动态特性。 以一定等级的仪器设备为依据,对传感器的动、静态特性 进行实验检测,这个过程称为传感器的动、静态标定。
250mmH2O
*100%=2%
15

零阶传感器
b0 y x Kx a0

一阶传感器
dy a1 a0 y b0 x dt

二阶传感器
d y dy a2 a1 a0 y b0 x 2 dx dt
8
2
理论上讲,由传感器动态特性的数学模 型可以计算出传感器的输入与输出的关系, 但是对于一个复杂的系统和复杂的输入信号, 采用传感器动态特性的数学模型求解很困难。 因此,在信息论和控制论中,通常采用 一些足以反映系统动态特性的函数,将系统 的输出与输入联系起来。 这些函数有传递函数、频率响应函数和 脉冲响应函数等。
传感器基础知识
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1.传感器的组成
被测 量
敏感元件
转换元件 辅助电源
基本转换电路
电量
敏感元件: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。例:铂电阻
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。 2
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(2)传感器的动态标定
传感器的动态标定主要是研究传感器的动态响 应特性即频率响应、时间常数、固有频率、阻尼比 等。

传感器概述

传感器概述

第一章传感器概述1.1 传感器的组成与分类1.1.1 传感器的定义✧传感器是能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。

通常由敏感元件和转换元件组成。

敏感元件指传感器中能直接感受被测量的部分,转换元件指传感器中能将敏感元件输出转换为适于传输和测量的电信号部分。

✧传感器输出信号有很多形式,如电压、电流、频率、脉冲等,输出信号的形式由传感器的原理确定。

1.1.2 传感器的组成✧一般讲传感器由敏感元件和转换元件组成。

但由于传感器输出信号一般都很微弱,需要有信号调节与转换电路将其放大或转换为容易传输、处理、记录和显示的形式。

因此调节信号与转换电路及所需电源都应作为传感器组成的一部分。

如图1-1所示。

传感器组成方块图✧常见的调节信号与转换电路有放大器、电桥、振荡器、电荷放大器等,他们分别与相应的传感器相配合。

1.1.3 传感器的分类✧表1-1 按输入量分类、按工作原理分类、按物理现象分类、按能量关系分类和按输出信号分类。

1.2 传感器在科技发展中的重要性1.2.1 传感器的作用与地位将计算机比喻人的大脑,传感器比喻为人的感觉器官。

功能正常完美的感觉器官,迅速准确地采集与转换获得的外界信息,使大脑发挥应有的作用。

自动化程度越高,对传感器的依赖性就越大。

1.2.2 传感器技术是信息技术的基础与支柱现代信息技术的基础是信息采集、信息传输与信息处理,它们就是传感器技术、通信技术和计算机技术。

传感器在信息采集系统中处于前端,它的性能将影响整个系统的工作状态和质量。

1.2.3 科学技术的发展与传感器有密切关系传感器的重要性还体现在已经广泛应用于各个学科领域。

如工业自动化、农业现代化、军事工程、航天技术、机器人技术、资源探测、海洋开发、环境监测、安全保卫、医疗诊断、家用电器等领域。

1.3 传感器技术的发展动向✧传感器技术共性是利用物理定律和物质的物理、化学和生物特性,将非电量转换成电量。

✧传感器技术的主要发展方向一是开展基础研究,发现新现象,开发传感器的新材料和新工艺;二是实现传感器的集成化与智能化。

传感器与检测技术(重点知识点总结)

传感器与检测技术(重点知识点总结)

传感器与检测技术知识总结1:传感器是能感受规定的被检测量并按照一定规律转换成可输出信号的器件或装置。

一、传感器的组成2:传感器一般由敏感元件,转换元件及基本转换电路三部分组成。

①敏感元件是直接感受被测物理量,并以确定关系输出另一物理量的元件(如弹性敏感元件将力,力矩转换为位移或应变输出)。

②转换元件是将敏感元件输出的非电量转换成电路参数(电阻,电感,电容)及电流或电压等电信号。

③基本转换电路是将该电信号转换成便于传输,处理的电量。

二、传感器的分类1、按被测量对象分类(1)内部信息传感器主要检测系统内部的位置,速度,力,力矩,温度以及异常变化。

(2)外部信息传感器主要检测系统的外部环境状态,它有相对应的接触式(触觉传感器、滑动觉传感器、压觉传感器)和非接触式(视觉传感器、超声测距、激光测距)。

2、传感器按工作机理(1)物性型传感器是利用某种性质随被测参数的变化而变化的原理制成的(主要有:光电式传感器、压电式传感器)。

(2)结构型传感器是利用物理学中场的定律和运动定律等构成的(主要有①电感式传感器;②电容式传感器;③光栅式传感器)。

3、按被测物理量分类如位移传感器用于测量位移,温度传感器用于测量温度。

4、按工作原理分类主要是有利于传感器的设计和应用。

5、按传感器能量源分类(1)无源型:不需外加电源。

而是将被测量的相关能量转换成电量输出(主要有:压电式、磁电感应式、热电式、光电式)又称能量转化型;(2)有原型:需要外加电源才能输出电量,又称能量控制型(主要有:电阻式、电容式、电感式、霍尔式)。

6、按输出信号的性质分类(1)开关型(二值型):是“1”和“0”或开(ON)和关(OFF);(2)模拟型:输出是与输入物理量变换相对应的连续变化的电量,其输入/输出可线性,也可非线性;(3)数字型:①计数型:又称脉冲数字型,它可以是任何一种脉冲发生器所发出的脉冲数与输入量成正比;②代码型(又称编码型):输出的信号是数字代码,各码道的状态随输入量变化。

1.2.1 传感器的结构组成

1.2.1 传感器的结构组成

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传感器的结构组成
传感器一般由敏感元件、传感元件和测量转换电路组成,如图1所示。

敏感元件直接与被测量接触,转换成与被测量有确定关系、更易于转换的非电量(如压力转化成位移、流量转化成速度);传感元件再将这一非电量转换成电参量(如电阻、电容、电感)。

传感元件输出的信号幅度很小,而且混杂有干扰信号和噪声,转换电路能够起到滤波、线性化、放大作用,转化成易于测量、处理的电信号,如电压、电流、频率等。

实际上,有些传感器很简单,仅有一个敏感元件(兼做转换元件)组成,它感受被测量时直接输出电量,如热电偶。

有些传感器由敏感元件和转换元件组成,没有转换电路。

图1 传感器的组成
以电位器式压力传感器的结构为例,如图2所示。

弹性敏感元件膜盒的内腔,通入被测流体,在流体压力作用下,膜盒硬中心产生弹性位移,推动连杆上移,使曲柄轴带动电位器的电刷在电位器绕组上滑动,输出一个与被测压力成比例的电压信号。

图2 电位器式压力传感器结构图。

传感器与检测技术

传感器与检测技术

传感器与检测技术概述1:传感器是能感受规定的被检测量并按照一定规律转换成可输出信号的器件或装置。

一、传感器的组成2:传感器一般由敏感元件,转换元件及基本转换电路三部分组成。

①敏感元件是直接感受被测物理量,并以确定关系输出另一物理量的元件(如弹性敏感元件将力,力矩转换为位移或应变输出)。

②转换元件是将敏感元件输出的非电量转换成电路参数(电阻,电感,电容)及电流或电压等电信号。

③基本转换电路是将该电信号转换成便于传输,处理的电量。

二、传感器的分类1、按被测量对象分类(1)内部信息传感器主要检测系统内部的位置,速度,力,力矩,温度以及异常变化。

(2)外部信息传感器主要检测系统的外部环境状态,它有相对应的接触式(触觉传感器、滑动觉传感器、压觉传感器)和非接触式(视觉传感器、超声测距、激光测距)。

2、传感器按工作机理(1)物性型传感器是利用某种性质随被测参数的变化而变化的原理制成的(主要有:光电式传感器、压电式传感器)。

(2)结构型传感器是利用物理学中场的定律和运动定律等构成的(主要有①电感式传感器;②电容式传感器;③光栅式传感器)。

3、按被测物理量分类如位移传感器用于测量位移,温度传感器用于测量温度。

4、按工作原理分类主要是有利于传感器的设计和应用。

5、按传感器能量源分类(1)无源型:不需外加电源。

而是将被测量的相关能量转换成电量输出(主要有:压电式、磁电感应式、热电式、光电式)又称能量转化型;(2)有原型:需要外加电源才能输出电量,又称能量控制型(主要有:电阻式、电容式、电感式、霍尔式)。

6、按输出信号的性质分类(1)开关型(二值型):是“1”和“0”或开(ON)和关(OFF);(2)模拟型:输出是与输入物理量变换相对应的连续变化的电量,其输入/输出可线性,也可非线性;(3)数字型:①计数型:又称脉冲数字型,它可以是任何一种脉冲发生器所发出的脉冲数与输入量成正比;②代码型(又称编码型):输出的信号是数字代码,各码道的状态随输入量变化。

传感器

传感器

传感器的基本组成分为敏感元件和转换元件、辅助电源、信号调整电路。

传感器定义为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。

传感器的共性就是利用物理定律或物质的物理、化学、生物特征,将非电量(如位移、速度、加速度、力等)输入转换成电量(电压、电流、电容、电阻等)输出。

传感器的基本特性是指传感器的输入-输出关系特性。

传感器所测量的物理量有两种基本形式:稳态(静态或准静态)和动态(周期变化或瞬态)。

衡量传感器静态特性的主要指标是线性度、灵敏度、分辨率、迟滞、重复性、漂移。

静态特性衡量静态指标。

动态特性衡量动态指标。

(简答题)应变式传感器的基本工作原理:当被测物理量作用在弹性元件上,弹性元件在力、力矩或压力等的作用下发生形变,变换成相应的应变或位移,然后传递给与之相连的应变片,将引起应变敏感元件的电阻值发生变化,通过转换电路变成电量输出。

输出的电量大小反映了被测物理量的大小应变(stress)是物体在外部压力或拉力作用下发生形变的现象。

当外力去除后物体又能完全恢复其原来的尺寸和形变的应变称为弹性应变。

具有弹性应变特性的物体称为弹性元件应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器。

电感式传感器可分为:变磁阻式(自感式)、变压器式和涡流式(互感式)。

压电式传感器是以某些介质的压电效应作为工作基础的。

压电效应:对某些电介质沿一定方向施以外力使其变形时,其内部将产生极化现象而使其表面出现电荷集聚的现象,也成为正压电效应。

逆压电效应:当在片状压电材料的两个电极面上加交流电压,那么电压片将产生机械振动,即压电片在电极方向上产生伸缩变形,压电材料的这种现象称为电致伸缩效应。

压电式传感器的特点:结构简单、体积小、重量轻、 工作频带宽、灵敏度高、信噪比高、工作可靠、测量范围广等。

磁敏式传感器分为:利用电磁感应的磁电感应式传感器和利用霍尔效应的霍尔式传感器。

热电动势的来源:一部分由两种导体接触电动势构成,另一部分是由单一导体的温差电动势。

差分传感器基本结构或组成

差分传感器基本结构或组成

差分传感器基本结构或组成
差分传感器通常由以下几个部分组成:
1. 头部(常包括一个感应槽或偶数数量的感应槽,这对控制步进电机的旋转相位很重要)。

2. 磁体系统部分和永久磁铁。

这用于创建并维持空气轴承磁场。

3. 连接件或弹性夹紧部件,它使头部可以围绕与节拍速度相关的轴线旋转。

4. 电路板和线圈,这是用来产生和控制所需的信号强度。

5. 一些特殊的电子元件,如二极管、电容等,以增强传感器的电气性能。

6. 密封件和其他保护性组件,以确保差分传感器的有效工作并提供对其周围环境的适当保护。

此外,差分传感器的基本结构还包括其安装方式和装配过程,需要确保精确的组装精度和工作稳定性。

以上信息仅供参考,建议咨询专业人士获取具体信息。

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传感器的基本组成:传感器一般由敏感元件、转换元件和测量电路三部分组成,有时还加上辅助电源。

1、力学量传感器:光电式位移、位置传感器;
光纤陀螺是光纤自身传感器的一种,与激光陀螺相比,光纤陀螺灵敏度高,体积小,成本低,可以用于飞机、舰船、导弹等的高性能惯性导航系统。

2、热学量传感器:光纤温度传感器;
一类是利用光导纤维本身具有的敏感功能而使光纤起温度测量作用,同时利用光纤的特性将温度信号以光的形式传输,该类型属于功能型光纤温度传感器;另一类是光导纤维仅起传输光波的作用,感温功能必须由在光纤端面加装其他敏感元件来完成,属于传输型光纤温度传感器。

光纤温度传感器具有测量精度高、抗电磁干扰、安全防爆、可绕性好等特点。

目前光纤温度传感器具体可分为晶体光纤温度传感器、半导体吸收光纤温度传感器、双折射光纤温度传感器、光路遮断式光纤温度传感器、荧光光纤温度传感器、Fabry-Rerot标准器光纤温度传感器、辐射式光纤温度传感器和分布参数式光纤温度传感器等。

3、流体量传感器:
光纤传感器流量计:光纤传感器涡轮流量计;
液位传感器:
一:浮力式液位传感器(恒浮力式、变浮力式;)
二:吹气式液位传感器;
三:电容式液位传感器;
四:压力传感器式液位计;
五:超声波式液位传感器;
六:放射线式液位传感器;
七:雷达式液位计;
光纤液位传感器:
图1为光纤液位传感器的原理示意图。

4、光学量传感器:光纤传感器;近年来,传感器在朝着灵敏、精确、适应性强、小巧和智能化的方向发展。

在这一过程中,光纤传感器这个传感器家族的新成员倍受青睐。

光纤传感器凭借着其大量的优点已经成为传感器家族的后起之秀,它凭借着光纤的优异性能而得到广泛的应用,并且在各种不同的测量中发挥着自己独到的作用,成为传感器家族中不可缺少的一员。

光纤传感器与传统的各类传感器相比有一系列独特的优点:用光纤传输光信号,能量损失极小;灵敏度高;抗电磁干扰和原子辐射的性能;防噪声、无电火花、无短路负载;光纤具有化学性质稳定及径细、质软、重量轻的机械性能;电绝缘性好、无感应的电气性能;耐水、耐高温、耐腐蚀的化学性能;防爆、光路有可挠性,以及便于与计算机联接,便于与光纤传输系统组成遥测网络等;还有结构简单、体积小、重量轻、耗电少等。

它能够在人达不到的地方(如高温区),或者对人有害的地区(如核辐射区),起到人的耳目的作用,而且还能超越人的生理界限,接收人的感官所感受不到的外界信息。

光纤传感器一般可分为两大类:一类是功能型传感器,是利用光纤本身的特性把光纤作为敏感元件,所以又叫传感型光纤传感器;另一类是非功能型传感器,利用其他敏感元件感受被测量的变化,光纤仅作为光的传输介质,传输来自远处或难以接近场所的光信号,因此,也称做传光型传感器或混合型传感器。

根据对光进行调制的手段不同,光纤传感器有强度(振幅)调制、相位调制、频率调制、偏振调制、波长调制等不同工作原理的光纤传感器。

光纤传感器可以探测的物理量很多,按照被测对象的不同,光纤传感器又可以分为声场、电场、磁场、位移、压力、温度、流量、角速度、速度、加速度、振动、转动、弯曲、应变、电压、电流、化学量、生物医学量等各种光纤传感器,还可以完成现有测量技术难以完成的测量任务。

在狭小的空间里,在强电磁干扰和高电压的环境里,光纤传感器都显示出了独特的能力。

目前光纤传感器已经有70多种,大致上分成光纤自身传感器和利用光纤的传感器。

5、电量传感器:光纤电量传感器;
6、磁学量传感器;
7、声学量传感器;光纤声传感器就是一种利用光纤自身的传感器。

当光纤受到一点很微小的外力作用时,就会产生微弯曲,而其传光能力发生很大的变化。

声音是一种机械波,它对光纤的作用就是使光纤受力并产生弯曲,通过弯曲就能够得到声音的强弱。

8、化学量传感器:光纤化学传感器;
利用化学发光、生物发光以及光敏器件与光导纤维技术制作传感器,特别是光导纤维传感器及以光导纤维为基础的各种探针技术,具有响应速度快、灵敏度高、抗电磁干扰能力强、体积小,可应用于其他传感器无法工作的恶劣环境等特点。

光纤化学传感器可分为两种基本类型:光导型和化学型。

光电检测器件可采用光电倍增管(PMT)、PIN光电二极管(PIN-FET)、雪崩光电二极管、光电二极管等。

9、生物传感器:光纤型酶传感器;
10、仿生及机器人传感器;
11、生态环境传感器:光纤传感器;。

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