传感器及实用检测技术课件第1章.ppt

　　1.1　传感器的概念　　1.传感器　　定义：所谓传感器(sensor),是指将感受到的物理量、化学量等信息,按照一定规律,转换成便于测量和传输的信号的装置。　　组成：传感器一般由敏感元件、转换元件和测量电路三部分组成。 图1－1　传感器的组成示意图 　　（1）敏感元件(预变换器):能够完成预变换的器件称为敏感元件,又称预变换器。 如在传感器中各种类型的弹性元件常被称为敏感元件,并统称为弹性敏感元件。 敏敏感元件与传感器的区别: 传感器不但对被测变量敏感,而且能相应地以电信号,如电压、电流、频率等形式将其传送出去 　　（2）转换元件:将敏感元件输出的非电量直接转换为电量的器件称为转换元件。 例如应变压力传感器中,弹性膜片是敏感元件, 电阻应变片才是转换元件。　 有一些传感器, 合二为一,如压电晶体、热电偶等。　　  　　2.换能器 定义：将信号从一种物理形式变换为另一种不同物理形式的装置称为换能器。 自然界有六种形式的信号：机械、热、电、磁、化学、辐射（包括光、电磁波、微粒辐射）。 换能器与传感器的区别：包括传感器、执行器等。但传感器专用于信息的采集，执行器主要用于功率转换。 　　3.变送器　　定义:是从传感器发展而来的,凡能输出标准信号的传感器都称为变送器。 常用标准信号为0～5V的电压信号或4～20mA的电流信号。  数字变送器:以输出数字量为特征的满足某种传输协议(如现场总线协议)的变送器。　　 　4.转换器　　定义：能将非标准信号转换成标准信号或者能将不同标准的信号实现相互转换的装置称为转换器。  非标准信号变成标准信号的转换。使之与带有标准信号输入电路或接口的仪表配套。　　 不同标准的信号的转换。例如,气/电转换、电/气转换,能把20～100kPa的空气压力与0～10mA的电流相互转换。　　电/电转换。如4～20mA与0～10mA电流之间的转换。 　1.2　传感器的分类 传感器的种类繁多,分类的方法也不尽相同，通常有按用途和按工作原理两种分类思路，具体见表1－1。 表1－1　传感器常用的两种分类方式 　　1.按被测量分类（用途)　　如输入量为温度、压力、位移、速度、加速度、湿度等非电量时,则相应的传感器称为温度传感器、压力传感器、位移传感器、速度传感器、加速度传感器、湿度传感器等。 这种分类方法给使用者提供了方便,容易根据测量对象选择所需要的传感器,也便于初学者应用。 　　2.按测量原理分类（工作原理）　　主要是基于电磁原理和固体物理学理论。如根据变电阻的原理,相应的有电位器式、应变式传感器;根据变磁阻的原理,相应的有电感式、差动变压器式、电涡流式传感器;根据半导体有关理论,相应的有半导体力敏、热敏、光敏、气敏等固态传感器。 这是传感器研究人员所常用的分类方式。这种分类方式有助于减少传感器的类别数,并使传感器的研究与信号调理电路直接相关。 　　3.其他分类 (1)按是否需要激励能源分类有：无源传感器和有源传感器　　有源传感器：其特点在于敏感元件本身能将非电量直接转换成电信号,例如超声波换能器(压/电转换)、热电偶(热/电转换)、光电池(光/电转换)等。  无源传感器：敏感元件本身无能量转换能力, 必须采用外加激励源对其进行激励,才能得到输出信号。如湿敏电容、热敏电阻、压敏电阻等都属于这类传感器。 　　能量控制型传感器：由于被测量仅能在传感器中起能量控制作用,因此无源传感器也称为能量控制型传感器。  提示注意：由于需要为敏感元件提供激励源,无源传感器通常需要比有源传感器用更多的引线。传感器的总体灵敏度也会受到激励信号幅度的影响。此外,激励源的存在可能增加在易燃易爆气体环境中引起爆炸的危险,在某些特殊场合需要引起足够的重视。 　　（2）根据输出信号的类型分类,可以将传感器分为模拟传感器与数字传感器。 准数字传感器：模输出为方波信号,其频率或占空比随被测参量变化而变化的传感器称为准数字传感器。由于这类信号可直接输入到微处理器内,利用微处理器内的计数器即可获得相应的测量值。 1.3　传感器与检测系统　　1.测控系统框图　　　一个检测系统的首要任务就是测量,而测量的目的两个: 其一、是用于客体对象的监测显示。例如对室内环境温 度/湿度的测量、环境中大气压力及空气污染物的测量、院中病人状态的监测等; 其二、则是用于控制。 图1－2　检测控制系统构成示意图 　　2.传感器在系统中的作用　　传感器一般处于测控系