运算放大器的外特性工作特性曲线0UdUoE E

2、速度、加速度传感器
（1）速度传感器
单位时间内位移的增量就是速度。速度包括线速度和 角速度，与之相对应的就有线速度传感器和角速度传感 器，我们都统称为速度传感器。
磁电式速度传感器
光电速度传感器
、速度、加速度传感器 22 、速度、加速度传感器
（2）加速度传感器
加速度传感器是一种能够测量加速力的电子设备。 加速力就是当物体在加速过程中作用在物体上的力，就好 比地球引力，也就是重力。加速力可以是个常量，比如g， 也可以是变量。
dy

y
x
dx x
y k tg x
(b)灵 敏 度 的 表 示
(a) 传 感 器 的 输 入 —输 出 特 性 曲 线
由图可知灵敏度 k 是特性曲线上某点的切线斜率。如果特性曲线是直线，则 k 为常数；如果特性曲线是非线性的，则 k 是变化的。
（2）线性化的解释
y FS
y
线性特性
位移传感器 速度传感器 力传感器 图1-8 按被测物理量分类的各种传感器
②按工作原理（转换原理）分类：如电阻式传感器、电感 式传感器、电容式传感器、磁电式传感器、压电传感器…， 能够从基本原理上归纳传感器的共性和特性。
压电传感器 霍尔传感器
超声波传感器 图1-9 按工作原理分类的各种传感器
（1）灵敏度（在静态情况下） dy 输出量的变化 灵敏度： k y 输入量的变化 dx
yFS
（3）迟滞（滞环）
传感器在正向（被测量增大）和反向（被测量减小） 时，输出特性曲线不重合的程度，称为迟滞（滞环）。
y
被测量减小
yF.S
迟滞 ：
m
et
最 大 误 差
被测量增大
x
m
y F S
100%
产生迟滞现象的主要原因有传感器机械部分存在不可 避免的缺陷，如轴承摩擦、间隙、紧固件松动、材料的内 摩擦、积尘等，以及磁滞和电元件的单向特性等等。
1、位移传感器
位移是指物体的某个表面或某点相对于参考 表面或参考点位置的变化。位移有线位移和角位 移两种。线位移是指物体沿着某一条直线移动的 距离；角位移是指物体绕着某一定点旋转的角度。 根据测量的位移不同，位移传感器可以分成直线 型和回转型两大类。
长光栅位移传感器
磁尺
圆光栅位移传感器
光电编码器
项目一 认识传感器及其信号调理电路
一 二
认识传感器
传感器的信号调理电路
任务一 认识传感器
在生产生活中通过查阅相关资料，寻找五个工作原理
不同的传感器，例如图1-1所示热敏电阻、CCD图像传感
器等。了解你所找到的传感器的工作原理、优缺点，并找 到其应用场合。
一、传感器的定义
传感器(Sensor/Transducer)是一种以一定的精确度 把被测量转换为与之有确定对应关系的、便于应用的某 种物理量的测量装置。 它的输入量是某一被测量，可能是物理量，也可能是化 学量、生物量等。 它的输出量是某种物理量，这种量要便于传输、转换、 处理、显示等，主要是电量。 输入输出的转换规律（关系）已知，转换精度要满足测 控系统的应用要求。
端基线性度
y FS
y
m
以零点输出的平均值为 起始点，满量程输出平均 值为终止点，连接这两点 的直线（y=a0+kx）即为端 基拟合直线。由此计算出 的线性度——称为端基线 性度。
0
端基线性度
x
拟合直线：
y a 0 kx
100%
a0——被测量为零时的传感 器输出值。
端基线性度
ef
m
U
大
直流电桥
当悬臂梁受力时， 梁的上表面伸长，R1、 R4电阻值增大；梁的 下表面压缩，R2、R3 电阻值减小。此时 UA ＜ UB ， 电 桥 失 去 平衡，输出与压力成 正比的电压。
三、传感器的分类（三种方法）
①按被测物理量性质（输入量）分类：如位移传感器、速度 传感器、负荷传感器、压力传感器、流量传感器、温度传感 器…，适合于根据被测量选择相对应的传感器。
法兰式扭矩传感器
扭紧式扭矩传感器
技能训练 1-1 ：认识传感器 四、技能训练1-1：认识传感器
1.通过查阅各种文献资料、网络搜寻等多种方式，
收集各类传感器的信息，初步认识一些常用的传
m
非线性特性
0
x
ef
当
m
yFS
100%
m y FS ——传感器的满量程输出值。
——最大非线性误差；
m 满足使用误差的要求时，就可以用线性代替非线性。
理论线性度
理论直线
y
理论线性度
Fra Baidu bibliotek
y FS
m
0

最大误差
实 际 曲 线
ef
m
yFS
100%
拟合直线：
x
y kx
以零点（0％）为起始点，满量程输出（100％）为终止点，连接这两点 的直线（y=kx）即为理论直线。由此计算出的线性度——称为理论线性度 （绝对线性度）。
压电式加速度传感器
电容式加速度传感器
3、力、扭矩传感器
（1）力传感器 能感受外力并转换成可用输出信号的传感器。
1、力传感器
辐式称重测力传感器cyl203
scw--型张力传感器
3、力、扭矩传感器
（2）扭矩传感器 扭矩传感器是对各种旋转或非旋转机械部件上对扭转 力矩感知的检测。扭矩传感器将扭力的物理变化转换成精 确的电信号。
（4）重复性
传感器在被测量按同一方向作多次全量程实验时，所得到 的输出特性曲线的不一致程度，用重复性来表示 。
y
y FS
m1 m 2
eZ
m
y F S
100%
0
x
（5）分辨力与分辨率 分辨力：传感器能够测量到的最小输入变化值Δ x,它 代表了传感器的最小量程，与输入量同量纲。 分辨率：表示传感器的分辨能力，用于说明其分辨 质量。通常有平均分辨率和最大分辨率两种表示方法。
物理量、化学量、生物量等
电量（便于传输、转换、 处理、显示）
输入量
能量转换
输出量
二、传感器的组成
敏感元件的输出作 为转换元件的输入
1.1 基本概念
被测量
敏感 元件
转换 元件
转换 电路
电量
直接感受被测量
转化为电量参数
敏感元件是直接感受被测量，并输出与被测量 成确定关系的物理量。
温度变化
热敏油墨
热敏灯罩
记忆合金
（对温度敏感的材料）
固定端
F
悬臂梁
对力敏感的元件
F
转换元件把敏感元件的输出作为它的输入，转换 成电路参量
R2 R3
F
R1
应变片
力变化转换元件——应变片
力
形变
R4
电阻值变化
电路参数接入基本转换电路，便可转换成电 量输出。
R1＝R2＝ R3 ＝ R4 大 R1 UA R2 小 小
R3
UB R4