第一章 概述88993.ppt

1．作业: 通过作业来加深对教材内容的理解、掌握和运用。学生应按时完成规定的作业。 2．实验 3．出勤情况 无故缺课1/3，期末取消考试资格。事、病假需提前请假。 4. 考试 期末采用闭卷考试方法，考试时间2小时。课程总成绩由期末考试成绩和平时考查成绩（作业和实验）合成。其中考试成绩占70%，平时考查成绩占30%。 科学研究的先行官 军事战斗力 检测技术在军事上的应用 检测技术在国防领域的应用 “物化法官” 传感器的基本概念 传感器的分类 传感器的特性与主要性能指标 传感器的选型原则与考虑因素 传感器及检测技术的发展趋势 ①传感器是测量装置，能完成检测任务； ②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； ③输出量是某种物理量，便于传输、转换、处理、显示等，可以是气、光、电物理量，主要是电物理量； 例：曹冲称象检测技术是进行各种科学实验研究和生产过程参数测量必不可少的手段，起着人的感官的作用。 简单的检测系统可以只有一个模块，如玻璃管温度计。它直接将被测温度变化转化为液面示值。没有电量转换和分析电路，很简单，但精度低，无法实现测量自动化。 为提高测量精度和自动化程度，以便于和其它环节一起构成自动化装置，通常先将被测物理量转换为电量，再对电信号进行处理和输出。 方法：比较法； 装置：船、石头、小秤； 检查、测量，得到： 定性、定量的结果。 例：空调机测量控制室温 被测对象： 被测信息： 检测器具： 操作过程： 室内空气 温度 温度传感器 --- 热电阻、热电偶 空气 ? 热敏电阻 ? 电信号 ? 处理 ? 显示 空调机 1、按传感器的工作机理，分为物理型、化学型、生物型等 2、按构成原理，结构型与物性型两大类 3、根据传感器的能量转换情况，可分为能量控制型传感器和能量转换型传感器 4、按照物理原理分类：十种 5、按照传感器的用途分类 ：位移、压力、振动、温度传感器 7、根据传感器输出信号：模拟信号和数字信号 6、根据转换过程可逆与否 ：单向和双向 8、根据传感器使用电源与否：有源传感器和无源传感器 1.2 传感器的分类 成 本 尺 寸 重 量 输出的类型 接 口 分辨率 灵敏度 线性度 量 程 响应时间 频率响应 可靠性 重复精度 精 度 1.3 传感器的特性及参数指标 * 1.3.1 静态特性 1．线性度：输出量与输入量之间的实际关系曲线偏离直线的程度。又称非线性误差。可用下式表示: ?max—输出量与输入量实际曲线与拟合直线之间的最大偏差 yFS—输出满量程值 * 2.灵敏度：在稳态下输出增量与输入增量的比值： 对线性传感器，其灵敏度就是它的静态特性的斜率： 非线性传感器灵敏度是一个变量，只能表示传感器在某一工作点的灵敏度。 3.重复性：输入量按同一方向作全程多次测试时，所得特性曲线不一致的程度。 重复性 y x 0 ?Rmax2 ?Rmax1 4.迟滞（回差滞环）现象： 表明传感器在 正向行程和反 向行程期间， 输出-输入特性 曲线不重合的 程度。 ΔH 0xy yFS xFS 迟滞特性 * 对于同一大小的输入信号x，在x连续增大的行程中，对应某一输出量yi，与在x连续减小的行程中，对应某一输出量yd之间的差值叫滞环误差，即所谓的迟滞现象。 在整个测量范围内产生的最大滞环误差用?m表示，它与满量程输出值的比值称最大滞环率： 5．分辨力：传感器在规定的范围所能检测输入量的最小变化量。 6．稳定性：在室温条件下，经过相当长的时间间隔， 传感器的输出与起始标定时的输出之间的差异。 7．漂移：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。 漂移包括零点漂移和灵敏度漂移 。 零点漂移和灵敏度漂移又可分为时间漂移和温度漂移。 时间漂移是指在规定的条件下，零点或灵敏度随时间的缓慢变化。 温度漂移为环境温度变化而引起的零点或灵敏度漂移。 1. 动态误差 在动态的输入信号情况下，输出与输入间的差异即为动态误差。 1.3.2 动态特性 * 热电偶测温过程 测试曲线 动态误差 T t T T0 t t0 例：用一只热电偶测量某一容器的液体温度T，若环境温度为T0，把置于环境温度之中的热电偶立即放入容器中（若TT0)。 （1）阶跃响应 2. 研究传感器动态特性的方法及其指标 当给静止的传感器输入一个单位阶跃函数信号时，其输出特性称为阶跃响应特性。 阶跃响应特性 td tr tp σp σp ts 0 0.10 0.50 0.90 1.00 y(t) t ① 最大超调量σp： 响应曲线偏离阶跃曲线的最大值。当稳态值为1，则最大百分比超调量为： ② 延滞时间td：阶跃响应达到稳态值50%所需要的时间。 ③ 上升时间tr：