《传感器技术》PPT课件

传感器的静态特性是指在稳态条件下 （传感器无暂态分量）用分析或实验方法所 确定的输入—输出关系。这种关系可依不同 情况，用函数或曲线表示，有时也用数据表 格来表示。
表征传感器静态特性的主要指标有线性 度、灵敏度、迟滞、重复性等。
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1. 线性度 是以一定的拟合直线作基准与校准曲
线作比较，其不一致的最大偏差与理论满量程输出 值的百分比来进行计算：
❖ 射击游戏
❖ 电子地图、导航
❖ ……
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❖ 重力感应传感器 ❖ 加速度传感器 ❖ 光线感应器
❖ 三轴陀螺仪 ❖ GPS/电子罗盘
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1、传感器在工业检测和自动控制系统中的应用
超声波检测
电容指纹识别 ppt课指件 纹形成电容器,凹凸不同 5
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这种遥控器所利用的是一种肉眼看不见的 红外光，又称为红外线。 2、传感器与家用电器
的响应（输出）特性。
2. 频率特性及其与动态品质之间的关系
线性系统在正弦输入作用下的输出幅值与输入幅值 的比值称为系统的幅频特性，以 H ( j ) 或 A ( ) 表示；
输出与输入之间随频率而变的相位特性称为相频特 性，以 ( ) 表示。两者统称为频率特性。
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3. 传感器的动态时域特征
指尖力/力矩传感器
温度传感器
手指关节力矩传感器 关节位置传感器
基关节力矩传感器
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电机霍尔传感器
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仿人灵巧手的精细抓取操作
ppt课件12来自仿生控制（EEG）ppt课件
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§5-1 概述
❖ 传感器：获取信息（视觉、力觉、触觉、听觉、嗅 觉、味觉等），实现机器人自动化
物理信息 化学信息 生物信息
被测量 敏感 中间量 转换
元件
元件
基本转 输出电量 换电路
敏感元件：它是直接感受被测量，并输出与被测量成确 定关系的某一物理量的元件。
转换元件：将敏感元件的输出转换成一定的电路参数。 有时敏感元件和转换元件的功能是由一个元 件（敏感元件）实现的。
基本转换电路：将敏感元件或转换元件输出的电路参数 转换、调理成p一pt课定件 形式的电量输出。如电压、16 电流等
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§5-3 传感器的静态特性和动态特性
传感器的基本特性：传感器的输入－输出关系特
性。是传感器内部结构参数作用关系的外部表现。
输入信号分为：稳态、动态
对应传感器特性：静态特性、动态特性
对传感器的要求：高精度－＞信号（或能量）无
失真转换－＞反映被测量的原始特征
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一、传感器的静态特性
机器人传 感技术
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参考书籍
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本章内容概要
5.1 绪论
5.2 感知系统实例
5.3 传感器的静态特性和动态特性
5.4 内部传感器
5.5 外部传感器
5.6 机器人感知技术研究热点
5.7 思考题
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你了解自己的手机吗？
❖ 手机横/竖屏幕切换
❖ 微信摇一摇
❖ 自动调整屏幕亮度
传感器按照原理分类
电位器式传感器 应变式传感器 压阻式传感器 热电式传感器 电容式传感器 变磁路传感器 压电式传感器
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机器人用传感器的类型（相对的）：
❖ 内部传感器:
❖ 检测机器人内部状态信息的传感器—位置、速 度、力/力矩传感器。
❖ 外部传感器 ❖ 检测外部对象和外部环境。 ❖ 触觉传感器、听觉传感器、视觉传感器等。
在研究传感器时域动态特性时，为表征传感器的 动态特性常用上升时间trs、响应时间tst、超调量c等 参数来综合描述。
上升时间trs─ 输出从稳定值的5％ 95％的时间；
ymax
ΔLmax
1 2
L
Lmax YFS
100%
0
xmax
式中：YFS＝ymax－ympipnt课件—— 满量程输出电压21
2．迟滞
迟滞特性说明传感器加载（输入量增大）和卸 载（输入量减小）输入—输出特性曲线不重合的程 度。
y
YFS Hmax
H=2Hym FSax 100%
o x
❖ 产生原因：图3.传4 迟感滞器特性机械部分pp存t课件在摩擦、间隙、松动、积尘等22
学量、生物量等。 ③ 它的输出量是某种物理量，这种量应便于传输、转换、处
理、显示等等，这种量不一定是电量，还可以是气压、光 强等物理量，但主要是电物理量； ④ 输出与输入之间有确定的pp对t课件应关系，且能达到一定的精 15 度。
输出量为电量的传感器，一般由敏感元件、转换元 件、基本转换电路三部分组成。
分辨力是指传感器可能检测出被测信号的最小增量。
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6. 漂移
输出量随时间变化的现象，又称时漂； 反映传感器的稳定性指标；
时间范围：1小时、1天、1个月、半年或1年等。
7. 温漂
输出量随温度变化的现象
反映传感器的稳定性指标；
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二、传感器的动态特性
1. 概述
传感器的动态特性是指传感器对激励（输入）
敏感元件 转换电路
传感器
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电信号 光信号
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传感器的定义
传感器（Transducer/Sensor）的定义是：“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或装
置定”。义包含的意思：
① 传感器是测量装置，能完成检测任务； ② 它的输入量是某一种被测量，可能是物理量，也可能是化
肉眼看不见
电视机的遥控器
中就是使用着光
学传感器。
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唱卡拉OK时使用的麦克风， 也是一种传感器。
这种麦克
风是一种将声 音信号转换为 电信号的传感 器。
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自动门
感应水龙头
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传感器在机器人上的应用
触觉能力：
主要指确定工作对象是否存在，以及它的尺寸大小和形状等。
接近觉：
主要用于探测机器人自身与周围物体之间相对位置或距离的传感器。 接近觉界于触觉与视觉之间。
视觉：
孔、边、拐角的检测及工作对象形状的检测等。
压觉：
主要用于检测机器人与作业对象之间接触面的法向压力值的大小。
滑觉：
主要用于检测物体因自重相对于机器人手爪的滑移量的大小。
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多指灵巧手——手指传感器系统
3．重复性
重复性是指传感器输入按同一方向作全量程连 续多次变动时所得特性曲线不一致的程度。
y YFS
Rmax2
R
Rmax YFS
100%
Rmax1
o
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x
4．灵敏度
传感器输出变化量 y 与引起该变化量的输入变化量 x 之比即为静态灵敏度。 k y/x （拟合直线即为斜率）
5．分辨力