传感器技术课件ppt

关系是一条理想的直线，斜率为常数。
2、实际测试系统输入输出之间的关系 实际测试系统是非理想定常线形系统，输入输出之间的关系
是通过实验方法测到的，通常是一条曲线——定度曲线。
3、描述静态特性的参数 （1）非线性度：定度曲线与拟合直线的接近程度。
常用百分数表示 非线性度 ＝ B 100% A
拟合直线的确定，常用的主要有两种：端基直线和独立直线。 （1）端基直线是指通过测量范围的上下限点的直线。 显然用端基直线来代替实际的输入、输出曲线，其求解过程 比较简单，但是其非线性度较差。
6.其它选用原则
6. 传感器技术的应用
1、日常生活
在家电产品和办公自动化产品设计中，人们大量的应用 了传感器和测试技术来提高产品性能和质量。
全自动洗衣机中的传感器： 衣物重量传感器，衣质传 感器，水温传感器，水质 传感器，洗净度传感器, 液位传感器，电阻传感器 (衣物烘干检测)。
透光率传感器 指纹传感器
第一章 传感器技术概述 1. 传感器定义
传感器——将被测量按一定规律转换成便于应用的某种物 理量的装置。
被测量
电量
目前，传感器转换后的信号大多为电信号。因而从 狭义上讲，传感器是把外界输入的非电信号转换成电信 号的装置。
2.传感器的作用
人体系统与机器系统的对应关系 传感器——类似于人的感觉器官，是人类感官的延伸。 作用：将被测量转换成电信号,传送给测试系统中的后续环节。
进一步引起测试系统的灵敏度和零位发生漂移。
y
y
y0
0
x
零点漂移
0
x
灵敏度漂移
二、传感器的动态特性 传感器的动态特征是指在输入量随时间变化时,测试系统
对输入信号的响应特性。
1、动态特性的描述方法
（1）时域微分方程
an
d n y(t) dtn

a n1
d n 1 y( t ) dt n 1

...
（4）回程误差：同一输入量的两条定度曲线之差的最大值 hi max
与标称的输出范围A之比。 即 回程误差 ＝ hi max 100 %
A
5.漂移：指测试系统在输入不变的条件下，输出随时间而变化 的趋势。
产生原因：仪器自身结构参数的变化； 周围环境的变化（如温度、湿度等）对输出的
最常见的漂移是温漂，即由于周围的温度变化而引起输出的变化。

an1
d
n1 y(t) dt n1
...

a1
dy(t) dt

a0Байду номын сангаас
y(t)

bm
d m x(t) dt m

bm1
d m1x(t) dt m1
...b1
dx(t) dt

b0 x(t)
在静态测量时，
y b0 x Sx a0
理想定常线性系统呈单调、线性比例的关系，即输入、输出

a1
dy(t) dt

a 0 y(t)

bm
dmx(t) dtm

b m 1
d m 1x ( t ) dt m 1

...b1
dx(t) dt

b0x(t)
（2）传递函数 H (s)
在初始条件为零的前提下，定义传递函数
H(s)

Y(s) X(s)

bmsm ansn
bm1sm1 b1s b0 an1sn1 a1s a0
激励装置
被测 对象
传 感 器
信号 调理
信号 处理
显示 纪录
观察者
反馈、控制
简单测试系统(红外体温)
复杂测试系统(振动测量)
3. 传感器的构成
（1）组成：振动膜片、刚 性极板、电源和负载电阻
（2）原理 ： 振膜—一次敏感元件 电容器—敏感元件
被测声压
振膜
极距变化
电容变化
输出电压
平板电容
测量电路
4.分类 ：
香港理工AGV自动送货车模型
（4）故障诊断
石化企业输 油管道、储 油罐等压力 容器的破损 和泄露检测。
（5）其他应用
航天
农业
交通
医疗
第二章 传感器的基本特性 一、静态特性：在静态测量情况下描述实际测试系统与理想定
常线性系统的接近程度 。
1、理想定常线性系统输入输出关系：
an
d
n y(t) dt n
分类法 按被测量
种类 按工作原
理分类
按被测量 转换特征 （构成原
理）
按能量传 递方式
按输出量
型式 位移、温度、压力、流量 应变式、电容式、电感式、压电式、
光电式 结构型，如电容式，电阻应变片；
物性型，如压电式，水银温度计，双 金属片
能量控制型，如RLC式
能量转换型，如热电偶温度计 模拟式 数字式
说明
其中s为复变量， s j
特点：
H (s)只反映系统本身的输出特性,与输入和初始状态无关。
（2）独立直线是指使输入与输出曲线上各点的线性误差
Bi2最小的直线。
（2）灵敏度 ☆ S＝ y x
作用：用来描述测试系统对输入信号变化的一种反应能力。 1、对于定常线性系统，其灵敏度恒为常数。 2、实际的测试系统，灵敏度为定度曲线上该点处切线的斜率。
3、量纲：取决于输入和输出量的单位。
（3）分辨力：测试系统所能检测出来的输入量的最小变化量。 通常是以最小单位输出量所对应的输入量来表示。 数字测试系统－－输出显示系统的最后一位 模拟测试系统－－输出指示标尺最小分度值的一半
这种分类便于传感器的 管理
以传感器对信号转换的 原理命名
通过改变传感器元件的 参数实现信号转换。
依靠敏感元件本身物理 性质随被测量变化实现
信号转换。
传感器输出能量由外部 供给，但受被测量控制。
传感器输出量直接由被 测量能量转换而得。
输出量为模拟信号
输出量为数字信号
5 .传感器选用原则 1.灵敏度：传感器的灵敏度越高，可以感知越小的变化量，
温湿度传感器
温度传感器
2、机械行业
（1）产品质量测量
在汽车、机床等设备，电机、发动机等零部件出厂时，必须对其 性能质量进行测量和出厂检验。
机床加工精度测量
汽车扭距测量
（2）新产品开发
广州中鸣数码的机器狗
（3）自动控制
转动/移动位置传感器、力传感器、 视觉传感器、听觉传感器、接近距 离传感器、触觉传感器、热觉传感 器、嗅觉传感器。
即被测量稍有微小变化时，传感器即有 较大的输出。 2.线性范围：线性范围愈宽，则表明传感器的工作量程愈大。
3.响应特性：在所测频率范围内尽量保持不失真。
4.稳定性：经过长期使用以后，其输出特性不发生变化的性能。 影响传感器稳定性的因素是时间与环境。
5.精确度:表示传感器的输出与被测量的对应程度。 传感器精确度愈高，价格越昂贵，因此应从实际出发来选择。