传感器及信号处理部分.44页PPT

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第六章自感式传感器 ppt课件

L f ,S
线圈中放入圆形衔铁
ppt课件
L f1 变气隙型传感器
L f2 S 变截面型传感器
可变自感螺管型传感器。
7
6 自感式传感器
6.1 工作原理 6.2 变气隙式自感传感器 6.3 变面积式自感传感器 6.4 螺线管式自感传感器 6.5 自感式传感器测量电路 6.6 自感式传感器应用举例
螺旋管
l r
铁心 x
ppt课件单线圈螺管型传感器结构图
19
6.4 螺线管式自感传感器
差动式螺管型传感器结构图
1-螺线管线圈Ⅰ； 2-螺线管线圈Ⅱ； 3-骨架； 4-活动铁芯
L0
L10
L20
r 2 m0W 2
l
1
mr

1

rc r
2

lc l

ppt课件
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6 自感式传感器
6.1 工作原理 6.2 变气隙式自感传感器 6.3 变面积式自感传感器 6.4 螺线管式自感传感器 6.5 自感式传感器测量电路 6.6 自感式传感器应用举例
ppt课件
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6.4 螺管型自感传感器
有单线圈和差动式两种结构形式。单线圈螺管型传感器的主要元件为一只螺管线圈和一根圆柱形铁芯。传感器工作时，因铁芯在线圈中伸入长度的变化，引起螺管线圈自感值的变化。当用恒流源激励时，则线圈的输出电压与铁芯的位移量有关。
ppt课件
16
6.3 变面积式自感传感器
传感器气隙长度保持不变，令磁通截面积随被测非电量而变，设铁芯材料和衔铁材料的磁导率相同，则此变面积自感传感器自感L为
L
l
W2 l

传感器基本知识ppt课件

区别
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18
铁磁材料裂纹检测
N
S
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19
三、霍尔接近传感器和接近开关
在霍尔器件背后偏置一块永久磁体，并将它们和相应的处理电路装在一个壳体内，做成一个探头，将霍尔器件的输入引线和处理电路的输出引线用电缆连接起来，构成霍尔接近传感器。霍尔线性接近传感器主要用于黑色金属的自控计数，黑色金属的厚度检测、距离检测、齿轮数齿、转速检测、测速调速、缺口传感、张力检测、棉条均匀检测、电磁量检测、角度检测等。
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26
❖ (2)电动车到达B点以后进人“弯道区”，沿圆弧引导线到达C点。C点下埋有边长为 15cm的正方形薄铁片，要求电动车到达C点检测到薄铁片后在C点处停车5秒，停车期间发出断续的声光信息; (3)电动车在光源的引导下，通过障碍区进人停车区并到达车库。电动车必须在两个障碍物之间通过且不得与其接触; (4)电动车完成上述任务后应立即停车。停车后，能准确显示电动车全程行驶时间。
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5
【电涡流传感器应用】
一：电涡流涂层厚度仪
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6
电涡流涂层厚度仪原理
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7
二、电涡流式通道安全检查门
安检门的内部设置有发射线
圈和接收线圈。当有金属物体通
过时，交变磁场就会在该金属导
体表面产生电涡流，会在接收线
圈中感应出电压，计算机根据感
应电压的大小、相位来判定金属
霍尔接近传感器的外形图
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20
当磁性物件移近霍尔开关时，开关检测面上的霍尔元件因产生霍尔效应而使开关内部电路状态发生变化，由此识别附近有磁性物体存在，进而控制开关的通或断。这种接近开关的检测对象必须是磁性物体。霍尔接近开关主要用于各种自动控制装置，完成所需的位置控制，加工尺寸控制、自动计数、各种计数、各种流程的自动衔接、液位控制、转速检测等等。霍尔开关具有无触电、低功耗、长使用寿命、响应频率高等特点，内部采用环氧树脂封灌成一体化，所以能在各类恶劣环境下可靠的工作。

传感器接口电路与信号处理ppt课件

uO

ui
(
Z1
Z3 Z
3

Z4 ) Z2 Z4
ui
Z2Z3 Z1Z4 (Z1 Z3 )(Z 2 Z 4 )
1)交流电桥的平衡条件。交流电桥的平衡条件分析与直流电桥平衡条件分析相似，可以知道其平衡条件为:
Z2Z3=Z1Z4
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7.1 电桥电路
2)交流电桥的不平衡状态。交流电桥的不平衡状态与直流电桥
电桥的灵敏度是指电桥的输出电压与被测电阻的变化率之间的比值。用公式表示为:
Kn

UO R1

R1 4R0
U
i
R1

1 4Ui
R0
R0
上一页下一页返回
7.1 电桥电路
②双臂电桥就是电桥中两相邻桥臂为传感器，其余为固定值。如图7-1所示为R1，R2传感器，并且满足条件R1=R2=R3=R4 =R0，同时△R1=-△R2=△R0 ，则该电桥的输出为
直流电桥的基本形式如图7-1所示。图中R1，R2，R3，R4 为电桥的桥臂电阻，RL为其负载。当RL趋于无穷时，电桥的输出电压UO用公式表示为:
UO
Ui
( R3 R1 R3

R4 ) R2 R4
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7.1 电桥电路
1)直流电桥的平衡条件。当电桥平衡时， UO =0，可以得到电桥平衡的条件，即: R1R2=R3R4
第7章传感器接口电路与信号处理
7.1 电桥电路 7. 2 放大电路 7. 3 噪声干扰的抑制 7. 4 调制与解调电路 7.5 D/A、A/D转换电路及接口
第7章传感器接口电路与信号处理

传感器信号的处理PPT课件

（4）传感器的动态范围很宽。
（5）传感器的输出与输入之间的关系有时不是线性关系。
（6）传感器的输出量会受温度的影响。
.
9
第一节传感器信号的预处理
三、传感器信号的预处理方法 1、传感器信号的预处理的主要目的
传感器信号的预处理的主要目的是根据传感器输出信号的特点，采取不同的信号处理方法来抑制干扰信号，并对检测系统的非线性、零位误差和增益误差等进行补偿和修改，从而提高检测系统的测量精度和线性度。
传感器的信号预处理后，使其成为可供测量、控制及便于向微型计算机输入的信号形式。
.
10
第一节传感器信号的预处理
2、常用传感器信号预处理方法（1）抗变换电路
在传感器输出为高阻抗的情况下，变换为低阻抗，以便于检测电路准确地拾取传感器的输出信号。（2）放大电路
将传感器输出微弱信号放大。（3）电流电压转换电路
将传感器的电流输出转换成电压值。（4）频率电压转换电路
把传感器输出的频率信号转换为电流或电压值。（5）电桥电路
把传感器的电阻、电感和电容值转换为电流或电压值。
.
11
第一节传感器信号的预处理
（6）电荷放大器将电场型传感器输出产生的电荷量转换为电压值。
（7）交-直流转换电路在传感器为交流输出的情况下，转换为直流输出。
4
第一节传感器信号的预处理
（1）信号调理电路
传感器输出的模拟信号往往因其幅值较小，可能含有不需要的高频分量或其阻抗不能与后续电路匹配等原因，不能直接送给A/D转换器转换成数字量，需要对这个信号进行必要的处理，这些处理电路就叫信号调理电路。信号调理电路是各种电路的综合名称，如放大器、滤波器和线性修正电路等。

传感器及信号处理部分

图2.1 信号处理
• 模拟信号是指信息参数在给定范围内表现为连续的信号。或在一段连续的时间间隔内，其代表信息的特征量可以在任意瞬间呈现为任意数值的信号。 • 数字信号指幅度的取值是离散的，幅值表示被限制在有限个数值之内。二进制码就是一种数字信号。
图2.2 模拟信号和数字信号
2.2 放大
• PT100恒流源测温电路的输出只是毫伏级，为了使 AD转换更为精确，其后需接一放大电路。 • 应用放大电路实现放大的装置称为放大器。它的核心是电子有源器件，如电子管、晶体管等。为了实现放大，必须给放大器提供能量。放大作用的实质是把电源的能量转移给输出信号。输入信号的作用是控制这种转移，使放大器输出信号的变化重复或反映输入信号的变化。
采样
• 采样频率越高，数字化后就越接近于原来的波形，即信号的保真度越高，但量化后信号信息量的存储量也越大。 • 根据采样定理即奈奎斯特定理，只有当采样频率高于模拟信号最高频率的两倍时，才能把离散模拟信号唯一地还原成原来的模拟信号。 • 实际中，根据量化噪声及接收机噪声等因素的影响，采样速率一般取fs=2.5fmax。
PT100
• PT100是铂热电阻，它的阻值跟温度的变化成正比。 • 特点：精度高，稳定性好，应用范围广，是中低温区（-200~650度）最常用的一种温度检测器。 • PT100不仅广泛应用于工业测温，而且被制成各种标准温度计。
图1.6 PT100
PT100
• 电阻和温度变化的关系式如下：R=Ro(1+α T) • 其中α =0.00392,Ro为 100Ω (在0℃的电阻值),T为摄氏温度。 • Pt100两端电压U=I×RPT • 使用恒流源可以保证PT100 上的电压是和它的阻值变化成线性关系，更加有利于温度的计算和控制。

电容式传感器的工作原理及结构形式 44页PPT文档

14.08.2019
25
湿敏电容外形
吸水高分子薄膜
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26
湿敏电容模块及传感器外形
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27
湿敏电容传感器的安装使用
带报警器的家庭使用型
在野外的使用
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多孔性氧化铝湿敏电容传感器外形
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29
四、电容式油量表
机械式油量表：
在油箱内，装有类似卫生间水箱里的浮球，通过杠杆带动电阻丝式圆盘电位器，由电流表指示出油量。
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30
电容式油量表
当油箱中注满油时，液位上升，指针停留在转角为m处。
当油箱中的油位降低时，电容传感器的电容量Cx减小，电桥失去平衡，伺服电动机反转，指针逆时针偏转（示值减小），同
时带动RP的滑动臂移动。当RP阻值达到一定值时，电桥又达
到新的平衡状态，伺服电动机停转，指针停留在新的位置（ x
请画出变面积式电容传感器的输出特性曲线！
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5
二、变极距式电容传感器
当动极板受被测物体作用引起位移时，
改变了两极板之间的距离d，从而使电容量
发生变化。
实际使用时，总是使初始极距d0尽量小些，以提高灵敏度，但这也带来了变极距式电容器的行程较小的缺点。
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6
变极距式电容传感器的特性曲线
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22
汽车气囊对驾驶员的保护作用
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23
利用加速度传感器实现延时起爆的钻地炸弹
传感器安装位置
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24
三、湿敏电容

传感器PPT教学课件

热电阻ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
基于电阻随温度变化的原理，常用于中低温测量。
集成温度传感器
将温敏元件、信号调理电路等集成于一体，具有体积小、响应快等优点。
压力传感器
压阻式压力传感器
利用压阻效应将压力转换为电阻变化，具有灵敏度高、线性度好等特点。
压电式压力传感器
电容式压力传感器
通过测量电容变化来反映压力大小，具有稳定性好、抗干扰能力强等优点。
智能安防
02
利用红外传感器、门窗磁感应器等监测家庭安全状况，及时发
现异常情况并报警。
智能家电
03
传感器在智能家电中广泛应用，如温度传感器在空调中调节室
内温度，湿度传感器在加湿器中控制室内湿度等。
汽车电子领域应用
汽车安全系统
利用碰撞传感器、加速度传感器等监测车辆行驶状态，及时触发安全气囊、安全带预紧器等安全装置，保障驾乘人员安全。
网络化
传感器具有数字接口和通信协议，可方便地与计算机或网络进行连接和通信。
物联网应用
传感器作为物联网的感知层设备，广泛应用于智能家居、智能交通、智能农业等领域。
多功能化与复合化趋势
多功能化
一个传感器可以同时检测多个参数，如温度、湿度、压力等，实现一机多用。
复合化
将不同功能的传感器进行组合和封装，形成复合传感器，提高检测效率和精度。
转换元件
将敏感元件输出的物理量转换为电信号。
测量电路
将转换元件输出的电信号进行放大、处理、转换，以便于显示、记录、控制和处理。
传感器信号转换过程
传感器接收被测量，通过敏感元件转换为相应的物理量。
转换元件将物理量转换为电信号，如电压、电流或电阻等。

传感器信号处理技术授课课件

R
18 11
10 13
2 3
AD 521
12 7
6
Uo
4
5
U£ AD521和模拟开关构成的程控增益放大器
传感器信号放大电路
隔离放大器
由于隔离放大器采用了浮离式设计,消除了输入、输出端之间的耦合,因此还具有以下特点：
（1）能保护系统元件不受高共模电压的损害,防止高压对
（2）泄漏电流低,对于测量放大器的输入端无须提供偏流
传感器信号放大电路
测量放大器
U＋
＋U i
8 10 kW 14
14
5
RG 2 AD 522
18 7 11
3
9
－U i
6 13
µØ
地
U－
AD522主要可用于恶劣环境下要求进行高精度数据采集的场合。由于AD522具有低电压漂移(2μV/℃)、低非线性(0.005％，增益为100时)、高共模抑制比输出 (>110 dB,增益为1000时)、低噪声(1.5 V（P-P）,0.1～100 Hz)、基准低失调电压(100 V)等特点,因而可用于许多12位数据采集系统中。左图为AD522
直流电桥
（3）输出方式电桥的输出方式根据负载情况有电流型和电压型两种
a.电流输出型：当电桥的输出信号较大，输出端又接入电阻值较小的负载时，如下图所示，可得：
U CA
R2 R1 R2
U
电桥与电桥的电源
直流电桥
b.电压输出型：当电桥输出端接有放大器时，由于放大器的输入阻抗很高，所以可以认为电桥的负载电阻为无穷大，这时电桥以电压的形式输出。输出电压即为电桥输出端的开路电压，其表达式为
信号滤波电路

传感器信号处理电路精品PPT课件

第四节滤波电路
作用：
滤除各种外接干扰所引起的噪声以及多余的不需要的信号，提高信噪比(S/N)。
分类：
无源滤波器、有源滤波器模拟滤波器、数字滤波器低通、高通、带通、带阻、全通
理想滤波器
Uo
Uo
Ui
低通
Ui
Uo
Uo
Ui
带通
Ui
高通
带阻
一、低通滤波器
• 无源低通滤波器
R
Ui
C
Uo
G(s)
积分器CINT
Cos
+5V
Iin
+
VIN
R1N
比较器
8 8
Δ Δ
+
+
单稳
-0.6V S1
频率输出
1mA±10％ -Vs
（a） V/F 转换方框图
• 结论：
当输入电阻 Rin、定时电容 Cos 一定时，输出频率 Fo 正比于输入电压 Vin，而与积分电容 Cint 无关，它只决定积分器输出锯齿波的高度。
第十一章传感器信号处理电路
传感器信号处理电路的基本要求传感器的匹配信号放大电路信号变换电路信号滤波电路传感器电路的噪声与抑制
第一节传感器信号处理电路概述
基本要求：
信号的选取与抗干扰能力
①要求电路本身是低噪声的； ②采用恰当的屏蔽、隔离，合理的布线与接地； ③被测信号的调制和解调。
稳定性
R RR1
i
R R1
I I I ( )U 1
R f 1R f 2 R1R2
i
i1 o2
R1
R1R2 R
i
第二节信号放大电路
一、电压放大器电路

常用传感器和信号处理.课件

多传感器数据融合
在复杂系统中，多传感器数据融合是一种常见的技术，它能够将多个传感器采集的数据进行综合分析和处理，以提高数据的准确性和可靠性。多传感器数据融合的方法包括加权平均、卡尔曼滤波、贝叶斯估计和神经网络等。
加权平均
加权平均是一种简单而常用的多传感器数据融合方法。它根据各个传感器的不确定性或可信度对数据进行加权平均，以得到更准确的融合结果。
总结词
流量传感器在流量检测和控制、水表、气表等领域有广泛应用。
详细描述
流量传感器能够将流量变化转化为电信号，常用于流量检测、控制和计量系统。在水表和气表中，流量传感器用于测量水的流量或气的流量，为水费和气费的计量提供数据支持。在工业生产中，流量传感器用于监测和控制各种设备的流体流量，保证生产过程的稳定性和效率。此外，流量传感器还广泛应用于环保监测、能源管理等领域。
总结词
不同的传感器工作原理不同，但它们通常基于一些基本效应。例如，热电阻传感器利用导体电阻随温度变化的特性来测量温度；压力传感器利用压电效应或应变效应来测量压力；光电传感器利用光电效应来测量光强等。
详细描述
总结词
传感器性能参数是评估传感器性能的重要指标，包括灵敏度、线性范围、分辨率、精度等。这些参数决定了传感器的测量准确性、稳定性和可靠性。
信号处理技术
03
放大传感器输出的微弱信号，使其能够被后续电路处理。常用的放大器类型包括电压放大器、电流放大器和功率放大器。
通过使用滤波器滤除信号中的噪声和干扰，提高信号的信噪比。常见的滤波器类型包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和陷波滤波器。
滤波技术
信号放大
将低频信号调制到高频载波上，以便于传输和测量。常见的调制方式包括调频（FM）、调相（PM）和调幅（AM）。

传感器整套课件完整版ppt教学教程最全电子讲义教案

•科学出版社
（2）线绕电位器式角位移传感器。线绕电位器的电阻体由电阻丝缠绕在绝缘物上构成，电阻丝的种类很多，电阻丝的材料是根据电位器的结构、容纳电阻丝的空间、电阻值和温度系数来选择的。电阻丝越细，在给定空间内越获得较大的电阻值和分辨率。但电阻丝太细，在使用过程中容易断开，影响传感器的寿命。
图9 传感器电阻体的结构设计图
•科学出版社
（2）转轴及电刷组件的结构。电刷转轴组件主要由转轴、轴承、垫片、挡环、绝缘轴套、集流环、电刷臂等零件组成，如图10所示。
图10 转轴组件装配图
•科学出版社
（3）外壳的结构。传感器外壳由底座、端盖和紧固圈三部分组成，材料采用高强度铝合金，结构如图13、图14 和图15所示，图中尺寸与传感器型号有关，图中的尺寸以 16型为例。
任务1 电位器式位移传感器
1.1 基础知识 1.1.1 电位器式角位移传感器结构原理
电位器式位移传感器通过电位器元件将机械位移转换成与之成线性或任意函数关系的电阻或电压输出。普通直线电位器和圆形电位器都可分别用作直线位移和角位移传感器。图1所示为电位器式位移传感器结构原理图。
图1 位移传感器工作原理
图5 使用功耗与温度关系图
•科学出版社
（7）迟滞。传感器在正反行程中的输出输入曲线不重合性称为迟滞。迟滞可用偏差量与满量程输出之比的百分数表示，如下式：
式中：△Hmax正反行程间输出的最大差值；YFS为传感器的满量程输出。迟滞特性如图6所示。
（8）重复性。重复性是指传感器在输入按同一方向做全量程连续多次变动时所得的特性曲线不一致的程度。
图6 迟滞特性图
•科学出版社
实际输出校正曲线的重复特性，正行程最大重复性偏差为△Rmax1，反行程最大重复性偏差为△Rmax2。重复性误差取这两个最大偏差之中较大者△Rmax除以满量程输出y的百分数表示：