精选课件第1章传感器概论08.ppt

现代传感器技术 课程内容与学习方法 课程内容:传感器的基本概论，电阻传感器、电容传感器、电感传感器、压电传感器、温度传感器、光电传感器、固态图像传感器、半导体气敏传感器、超声波传感器、数字光栅传感器等 涉及的学科内容：检测物理、化学原理、电子技术 学习方法与要求：1原理、2特性、3选用 教材（特色）内容：部分突出、减少重复 课程学习资料 参考资料： 检索相关主题的资料，网络资料 应用：中国传感器网等 学习：东南大学等高校课程网站 课程学习注意 实验（4学时）课地点：机电楼2层 学习纪律： 考试要求：笔试＋实验＋平时作业 教师答疑：机电楼B204，每周三下午 联系方式：蒋玉强，cumtjyq@163.com 第1章 传 感 器 概 述 1.1 传感器的组成和分类 1.2 传感器的重要性 1.3　传感器技术的发展 传感器的作用 传感器的作用：把外界输入的非电信号转换成电信号 传感器又称为敏感元件、检测器、转换器等 1.2 传感器的重要性 处于信息采集系统的前端，其性能会影响整个系统的工作状态和质量 传感器组成 传感器的分类 1.3　传感器技术的发展 基础研究的促进：新现象、新材料、新加工技术 集成化、智能化、网络化 * * 本课程的任务 ? 具体参考书： 传感器与应用电路设计 ,科学出版社2002 必威体育精装版传感器实用手册 ,人民邮电出版社 2004 传感器实用电路设计与制作 ,科学出版社 2005 1.1 传感器的组成和分类 数据传输环节 数据处理环节 　敏感器件是传感器的核心 随着半导体器件与集成技术在传感器中的应用，传感器的信号调理转换电路与敏感元件一起集成在同一芯片上，安装在传感器的壳体里 按工作原理分类：如应变式、电容式、压电式、等 按检测量分：如温度、压力、位移、速度等 按物理现象分：结构型，物性型。 按外部供电方式分： 有源、无源。(一体化) 按输出信号分：模拟与数字。 传感器的发展趋势 传感技术的发展分为两个方面： ●提高与改善传感器的技术性能； ●寻找新原理、新材料、新工艺及新功能等。 一、改善传感器的性能的技术途径 1．差动技术 差动技术是传感器中普遍采用的技术。它的应用可显著地减小温度变化、电源波动、外界干扰等对传感器精度的影响，抵消了共模误差，减小非线性误差等。不少传感器由于采用了差动技术，还可使灵敏度增大。 2．平均技术 在传感器中普遍采用平均技术可产生平均效应，其原理是利用若干个传感单元同时感受被测量，其输出则是这些单元输出的平均值，若将每个单元可能带来的误差均可看作随机误差且服从正态分布，根据误差理论，总的误差将减小为 δΣ=±δ/√n 式中 n—传感单元数。 可见，在传感器中利用平均技术不仅可使传感器误差减小，且可增大信号量，即增大传感器灵敏度。 3．补偿与修正技术 补偿与修正技术的运用大致针对两种情况： ★ 针对传感器本身特性 ★ 针对传感器的工作条件或外界环境 对于传感器特性，找出误差的变化规律，或者测出其大小和方向，采用适当的方法加以补偿或修正。 针对传感器工作条件或外界环境进行误差补偿，也是提高传感器精度的有力技术措施。不少传感器对温度敏感，由于温度变化引起的误差十分可观。为了解决这个问题，必要时可以控制温度，搞恒温装置，但往往费用太高，或使用现场不允许。而在传感器内引入温度误差补偿又常常是可行的。这时应找出温度对测量值影响的规律，然后引入温度补偿措施。 补偿与修正，可以利用电子线路（硬件）来解决，也可以采用微型计算机通过软件来实现。 4．屏蔽、隔离与干扰抑制 传感器大都要在现场工作，现场的条件往往是难以充分预料的，有时是极其恶劣的。各种外界因素要影响传感器的精度与各有关性能。为了减小测量误差，保证其原有性能，就应设法削弱或消除外界因素对传感器的影响。其方法有： 减小传感器对影响因素的灵敏度 降低外界因素对传感器实际作用的程度 对于电磁干扰，可以采用屏蔽、隔离措施，也可用滤波等方法抑制。对于如温度、湿度、机械振动、气压、声压、辐射、甚至气流等，可采用相应的隔离措施，如隔热、密封、隔振等，或者在变换成为电量后对干扰信号进行分离或抑制，减小其影响。 5．稳定性处理 在使用传感器时，若测量要求较高，必要时也应对附加的调整元件、后续电路的关键元器件进行老化处理。 提高传感器性能的稳定性措施：对材料、元器件或传感器整体进行必要的稳定性处理。如永磁材料的时间老化、温度老化、机械老化及交流稳磁处理、电气元件的老化筛选等。 造成传感器性能不稳定的原因是：随着时间的推移和环境条件的变化，构成传感器的各种材料与元器件性能将发生变化。 传感器作为长期测量