第一章传感器技术基础09287.ppt

传 感 器 技 术 及 其 应 用 授课人：李彬 系部：机电工程学院 教研室：机电一体化教研室 模块一 传感器技术基础 主要内容： 自动测控系统 传感器技术 3.作用和地位 机械制造业 化工、电力 交通 国防 家用电器 检测技术在海啸预报中的应用 检测技术在飞行器中的应用 敏感元件：直接感受被测量并以确定关系输出某一物理量。 转换元件：将敏感元件输出的非典物理量（如位移、应变、光强等）转换成电路参数（如电阻、电感等）或电量。 接口电路：又称为基本转换电路，将电路参数转换成便于测量的电量如电压、电流、频率等。 静态测量对缓慢变化的对象进行测量亦属于静态测量。 动态测量 地震测量（振动波形） 作图法求线性度演示（ 1—拟合曲线 2—实际特性曲线 ） （5）分辨力指传感器能检出被测信号的最小变化量。当被测量的变化小于分辨力时，传感器对输入量的变化无任何反应。对数字仪表而言，如果没有其他附加说明，可以认为该表的最后一位所表示的数值就是它的分辨力。一般地说，分辨力的数值小于仪表的最大绝对误差。“老化”试验：在检测设备通电的情况下，将之放置于高温环境? 低温环境? 高温环境……反复循环。老化之后的系统在现场使用时，故障率大为降低 。 老化试验台 传感器在智能楼宇中的应用自1984年美国建成第一 座智能楼宇以来，智能楼宇在世界各国建筑物中的比例越来越大。智能楼宇或智能建筑（缩写IB）是信息时代的产物，是计算机及传感器应用的重要方面。主要包括五大特征：楼宇自动化(BA)、防火自动化(FA)、通信自动化(CA)、办公自动化(OA)、信息管理自动化(MA)。人们对智能化建筑的要求包括以下几个方面：1）高度安全性要求包括防火、防盗、防爆、防泄漏等；2）舒适的物质环境与物理环境；3）先进的通信设施与完备的信息处理终端设备；4）电器与设备的自动化及智能化控制。智能楼宇采用网络化技术，把通信、消防、安防、门禁、能源、照明、空调、电梯等各个子系统统一到设备监控站（IP网络平台）上。集成的楼宇管理系统能够使用网络化、智能化、多功能化的传感器和执行器，传感器和执行器通过数据网和控制网连接起来，与通信系统一起形成整体的楼宇网络，并通过宽带网与外界沟通。 智能家居结构图 家居防盗 休 息 一 下 作图法求灵敏度过程 x y x1 Δx Δy 0 切点 xmax 传感器 特性曲线 正反行程期间输出-输入特性曲线不重合的程度 ?Hmax：正反行程间输出的最大差值Hmax =Y2-Y1 （3）迟滞（回差） X Y FS Y 2 Y 1 Y O FS X 原因：传感器机械部分不可避免存在间隙、摩擦及松动等。 在输入量按同一方向做全量程多次测试时，所得到的特性曲线不一致性的程度。 （4）重复性传感器内部原因：机械部分的磨损、间隙、松动、部件的内摩擦、积尘以及辅助电路老化、磁性材料磁滞；外部原因：环境温度、湿度、气压改变等原因引起。 不重复性极限误差 （6）稳定性、可靠性 稳定性:在室温条件下经过一定的时间间隔，传感器的输出与起始标定时的输出之间的差异。 可靠性 ：反映检测系统在规定的条件下，在规定的时间内是否耐用的一种综合性的质量指标。 浴盆曲线 （7）漂移是指在外界的干扰下，输出量发生与输入量无关的不需要的变化。A.温漂温度变化时，传感器输出值的偏离程度。一般以温度变化1度时输出最大偏差与满量程百分比来表示。消除方法：一般认为，具有相同规格的传感器的漂移量是基本相同的。同样以刚才举的电容传感器为例，假设采用差动技术之前，存在一个漂移量；那么，由于采用了差动技术，通过减法计算之后，这个漂移量就为零了。 B.零点漂移指当外界环境因素如温度、湿度、气压、电源电压、电源频率发生变化时，引起的零点变化量。消除方法：可以采用差动消除其不利的影响。利用材料压阻、湿敏、热敏、光敏、磁敏及气敏等反应，可以把温度、湿度、光量、气体成分等物理量变换成电量来测量，由此研制出的传感器称为物性传感器。这种传感器具有结构简单、体积小、重量轻、反应灵敏、易于集成化、微型化等优点，引起了传感器学术科技界的重视。 三、传感器发展及应用 1.现状随着微电子和微处理机技术进入传感器领域，传感器技术出现了线的突破，测量不再仅仅是实时的处理，而是把测量从时间的限制中解放出来，传感器与微电脑的“硬件”和“软件”集合在了一起，特别是与“软件”的结合，可以把获得的信息进行存储、处理、控制及打印。扩展了功能，提高了精度，而在对环境条件的适应性，对信息的识别等方面大大优于传统传感器，此类传感器称为智能传感器。利用新原理制作的各种新型传感器不断涌现出来，如一种响应速度极快的红外探测器，就是根据超导体量子力学的隧道效应（也叫约瑟夫效应）制成的。以仿生学为基础的研究也促进了传感器领域的发展。例如德国