传感器技术基础解读.ppt

频率特性 一阶传感器的频率特性、幅频特性、相频特性为： ， ， 幅频特性和相频特性曲线如图（伯德图） 第一章 传感器技术基础 幅频特性 相频特性 二阶传感器的动态特性 微分方程 传递函数 其中 是静态灵敏度； 是传感器无阻尼时的固有频率； 是传感器的阻尼系数。 第一章 传感器技术基础 阶跃响应特性 二阶传感器的阶跃响应为 欠阻尼情况（ ） 其中 ， 临界阻尼（ ） 过阻尼（ ） 其中 第一章 传感器技术基础 二阶系统阶跃响应曲线如图所示 零阻尼，超调量为100％，产生等幅振荡，达不到稳态； 欠阻尼，衰减振荡，达到稳态所需的时间随着ξ减少而加长； 临界阻尼，响应时间最短； 过阻尼，无超调无振荡，反应迟钝，达到稳态所需的时间较长。 第一章 传感器技术基础 二阶系统阶跃响应曲线图（响应指标） 超调量σ 延迟时间td 上升时间tr 峰值时间tp 响应时间ts 第一章 传感器技术基础 二阶传感器阶跃响应指标 超调量σ：响应偏离阶跃曲线的最大值，超调量能说明传感器的相对稳定性； 延迟时间td ：阶跃响应达到稳态值50％所需要的时间； 上升时间tr ：响应从稳态值10％上升到90％所需要的时间；是系统响应速度的度量； 峰值时间tp：响应曲线到第一个峰值所需的时间 ； 响应时间ts ：响应曲线衰减到稳态值之差不超过±5％或±2％时所需要的时间，有时称为过渡过程时间。 第一章 传感器技术基础 频率特性 二阶传感器的频率特性、幅频特性、相频特性分别为： 第一章 传感器技术基础 二阶传感器的频率特性曲线如图所示： 第一章 传感器技术基础 幅频特性 相频特性 二阶传感器的频率响应特性指标 频带：传感器增益保持在一定值内的频率范围，即对数幅频特性曲线上幅值衰减3dB时所对应的频率范围，称为传感器的频带或通频带，对应有上、下截止频率。 时间常数 τ：用时间常数τ表征一阶传感器的动态特性，τ 越小，频带越宽。 固有频率 。二阶传感器的固有频率 表征了其动态特性。 第一章 传感器技术基础 1.4 改善传感器性能的技术途径 结构、材料与参数的合理选择； 差动技术； 平均技术； 稳定性处理； 屏蔽、隔离与干扰抑制； 零示法、微差法与闭环技术； 补偿、校正等。 第一章 传感器技术基础 传感器原理与应用 为什么学 作用无可替代：获取信息的首要环节，俗称“电五官”。现代信息产业的三大支柱之一。 应用极为广泛：航空航天、国防、工业生产、日常生活等。 课程目标 掌握传感器的基本概念，数学模型，特性指标； 掌握常用传感器的工作原理，结构，测量电路； 了解常用传感器的应用技术。 引言 课程特点 从属与自动测控技术； 以物理学，电子技术为基础，与机械、控制学科联系紧密； 各种传感器技术相互独立，互不关联。 学习方法 每种传感器均可以按照结构、原理、性能、电路、应用的顺序来学习； 理论学习与实践相结合。 引言 本课程主要内容 第一章 传感器技术基础 第二章 电阻应变式传感器 第三章 电感式传感器 第四章 电容式传感器 第五章 压电式传感器 第六章 热电式传感器 第七章 光电式传感器 第八章 气敏湿敏式传感器 第九章 磁敏式传感器 第十章 数字式传感器 引言 基本要求 掌握传感器静态、动态数学模型； 掌握传感器静态、动态特性的分析方法； 了解传感器的分类； 了解改善传感器性能的技术途径。 重点、难点 传感器静、动态特性的分析方法。 第一章 传感器技术基础 主要内容 1.1 传感器的定义和组成; 1.2 传感器分类; 1.3 传感器的基本特性; 1.4 改善传感器性能的技术途径; 1.5 传感器标定。 第一章 传感器技术基础 1.1 传感器的定义和组成 定义：能够感受一定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。 组成：由敏感元件和转换元件组成。 第一章 传感器技术基础 传感器组成框图 1.2 传感器分类 传感器是一门知识密集型技术，传感器原理各异，学科广泛，种类繁多，分类方法如下: 按工作机理分：物理型、化学型、生物型等； 按构成原理分：结构型，物性型和复合型； 按