传感器与检测技术第一章1讲述.ppt

弹簧管放大图 * * 当被测压力p增大时，弹簧管撑直，通过齿条带动齿轮转动，从而带动电位器的电刷产生角位移。 被测量通过敏感元件转换后，再经传感元件转换成电参量 在右图中， 电位器为传感元件，它将角位移转换为电参量--电阻的变化（ΔR） * * 测量转换电路的作用是将传感元件输出的电参量转换成易于处理的电压、电流或频率量。 在左图中，当电位器的两端加上电源后，电位器就组成分压比电路，它的输出量是与压力成一定关系的电压Uo 。 * * 分压比电路的计算公式如下： 直滑电位器式传感器的输出电压Uo与滑动触点C的位移量x成正比： 对圆盘式电位器来说，Uo与滑动臂的旋转角度成正比： * 1.3.3传感器分类 传感器的种类名目繁多，分类不尽相同。常用的分类方法有： １）按被测量分类：可分为位移、力、力矩、转速、振动、加速度、温度、压力、流量、流速等传感器。 2）按测量原理分类：可分为电阻、电容、电感、光栅、热电耦、超声波、激光、红外、光导纤维等传感器。 本教材采用第二种分类法。 * 3)按能量的传递方式分:传感器按能量的传递方式可分为有源传感器和无源传感器。 2）无源传感器 无源传感器不进行能量的转换，被测非电量仅对传感器中的能量起着控制或调节的作用，所以它必须具有辅助能源(电源)，如电阻传感器、电容传感器和电感式传感器等 1）有源传感器 有源传感器可视为一台微型发电机，能将非电量转换为电量，它所配用的测量转换电路通常是信号放大器。所以有源传感器是一种能量变换器，如压电式传感器、热电式传感器(热电偶)、电磁式传感器和电动式传感器等。 4)按输出信号的性质分 传感器按输出信号的性质可分为模拟传感器与数字传感器。模拟传感器要通过A／D转换器才能用计算机进行信号分析、加工与处理。数字传感器则可直接送到计算机进行处理。 * * 测量误差的分类二（按出现的规律） （1）系统误差 （2）随机误差 （3）粗大误差 装置、原理 偶然因素 人为、干扰 有规律、可修正 随即、多次测量求平均 剔除 回顾 * * （1）基本误差 （2）附加误差 测量误差的分类三：按使用条件分 测量误差的分类四：按被测量随时间变化 的速度分 （1）静态误差 （2）动态误差 一、传感器的组成 * 1.3.4 传感器的特性 传感器的特性一般指输入、输出特性. 传感器的基本特性可用静态特性和动态特性来描述。 * 1.静态特性 传感器的静态特性是指当被测量的值处于稳定状态时输入量与输出量的关系。只有传感器处于稳定状态时，输入量与输出量之间的关系式中才不含有时间变量。衡量静态特性的重要指标包括线性度、灵敏度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、漂移和可靠性等。 1）线性度 线性度是指传感器输入量与输出量之间的静态特性曲线偏离直线的程度，其又称为非线性误差。在实际使用中，大多数传感器的静态特性曲线是非线性的。可用一条直线(切线或割线)近似地代表实际曲线的一段，使输入输出特性线性化，这条直线称为拟合直线。 图1-5 几种拟合直线 1）线性度 线性度又称非线性误差，是指传感器实际特性曲线与拟合直线（有时也称理论直线）之间的最大偏差与传感器量程范围内的输出之百分比。非线性误差越小越好 。线性度的计算公式如下： （1－7） * 作图法求线性度演示 （ 1—拟合曲线 2—实际特性曲线 ） * 2）灵敏度 灵敏度是指传感器在稳态下输出变化值与输入变化值之比，用K 来表示： （1－6） 表征传感器对输入量变化的反应能力 式中， Δy为输出量的增量； Δx为引起输出量增量的输入量的增量。 * * 3）迟滞 迟滞是指传感器在输入量由小到大(正行程)及输入量由大到小(反行程)变化期间其输入—输出特性曲线不重合的程度，对于同一大小的输入量，传感器正反行程的输出量的大小不等。 迟滞误差是指对应同一输入量的正反行程输出值间的最大差值与满量程输出值的百分比，通常用γH表示，即 （1-9） 式中，ΔHmax为正反行程输出值间的最大差值。 主要原因是传感器中敏感元件材料的物理性质和机械零部件有缺陷 4）重复性 重复性是指传感器在输入量按同一方向做全量程多次测试时，所得输入—输出特性曲线不一致的程度。多次按相同输入条件测试的输出特性曲线越重合，其重复性越好，误差越小。 图1-8 传感器的重复性 重复性误差是指