第1章传感器技术基础--传感器与检测技术.ppt

重庆信息学院 科 技 学 院 科 技 学 院 科 技 学 院 第1章 传感器技术基础 1.1 传感器简介 传感器的定义 国家标准（GB7665-87）中传感器（Transducer/Sensor）的定义：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。 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。 1.1 1.1 传感器简介 1.1 传感器简介 传感器的组成 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；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；上述电路参数接入基本转换电路，便可转换成电量输出。 1.1 传感器简介 1.1 传感器简介 传感器的作用 一感二传,即感受被测信息,并传送出去。 传感器是人类五官的延长，又称之为电五官。 传感器是获取信息的主要途径与手段。 没有传感器，现代化生产就失去了基础。 传感器是边缘学科开发的先驱。 传感器已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其广泛的领域。从茫茫的太空到浩瀚的海洋，以至各种复杂的工程系统，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。 可见，传感器技术在发展经济、推动社会进步等方面起着重要作用。 应用实例 电动转向助力系统的部件有方向盘、转向柱、方向盘转角传感器、转向力矩传感器、转向齿轮、转向助力电动机及转向助力控制单元组成 应用实例 传感器的应用 传感器的应用领域涉及机械制造、工业过程控制、汽车电子产品、通信电子产品、消费电子产品和专用设备等。就世界范围而言，传感器市场上增长最快的是汽车市场的需求，占第二位的是过程控制市场，前景看好是通讯市场。 传感器的应用 传感器的应用 传感器的应用 传感器的应用 传感器的应用 传感器的应用 传感器的应用 传感器的应用 传感器的应用 传感器的应用 传感器的应用 传感器的应用 传感器的应用 思考？？？？？？？？ 注意学习理解各种传感器的数学模型 掌握各种传感器的应用范围 多看应用性的文章 养成讨论习惯 1.2 传感器的分类 按工作原理分类 可分为：电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、压电式传感器、霍尔式传感器、光电式传感器、光栅式传感器、热电偶式传感器。 按被测量（或传感器的用途）分类 可分为：位移传感器、力传感器、速度传感器、温度传感器、流量传感器、气体传感器、物位传感器、成分传感器。 按输入量分类 常用的有机、光、电和化学等传感器 按输出信号的性质分类 可分为：开关型传感器、模拟式传感器、数字式传感器 补充 传感器技术的发展方向 开发新的敏感、传感材料 开发研制新型传感器及组成新型测试系统 研究新一代的智能化传感器及测试系统 传感器发展集成化 多功能与多参数传感器的研究 1.3 传感器的特性及主要技术指标 传感器的静态特性 传感器的静态特性定义：被测量处于稳定状态下的输入输出关系。 1．线性度 传感器的线性度是指传感器的输出与输入之间数量关系的线性程度。 输出与输入关系可分为线性特性和非线性特性。 传感器的输出与输入关系: 1.3 传感器的特性及主要技术指标 实际使用中，为了标定和数据处理的方便，希望得到线性关系，因此引入了非线性补偿电路或者计算机软件法等补偿环节。 非线性的方次不高，输入量变化范围较小时，可用一条直线（切线或割线）近似地代表实际曲线的一段。 使传感器输出—输入特性线性化，所采用的直线称为拟合直线。 1.3 传感器的特性及主要技术指标 理论拟合 1.3 传感器的特性及主要技术指标 实际特性曲线与拟合直线之间的偏差称为传感器的非线性误差（或线性度），通常用相对误差 表示 ——最大非线性绝对误差； ——满量程输出。 1.3 传感器的特性及主要技术指标 2．灵敏度 灵敏度S（K）是指传感器的输出量增量 Δy与引起输出量增量 Δy的输入量增量 Δx的比值，即: 对于线性传感器，它的灵敏度就是它的静态特性的斜率。 而非线性传感器的灵敏度为一变量，用S=dy/dx表示。传感器的灵敏度如图1-3所示。 1.3 传感器的特性及主要技术指标 1