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传感器基础知识 13机电一班 一、认识传感器 1、传感器定义： 能够感受（或响应）规定的被测量，并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。 2、含义： （1）传感器是测量装置，能完成测量任务。 （2）它的输入被测量可以是物理量，也可以是化学量，生物量。 （3）它的输出量是某种便于传输、转换、处理和显示的物理量，主要是电物理量，因为电物理量是物理量中最容易传输，转换和处理的量。 （4）输出与输入有一定的对应关系，而且这种关系要有一定的规律和精度。 3、传感器的作用： （1）对非电量进行测量。 （2）把非电量转化成与其有一定关系的电量。 4、传感器的组成： 5、分类： （1）按被测量物理量来分： 压力传感器、温度传感器、位移传感器、加速度传感器、流量传感器、气体传感器、湿度传感器、转矩传感器。 （2）按传感器工作原理来分： 电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、压电式传感器、霍尔式传感器、光电式传感器、 （3）按传感器输出信号的性质来分： 开关型传感器、模拟量传感器、脉冲或代码数字型传感器 二、传感器的技术指标 1、误差与准确度等级： （1）绝对误差： （2）相对误差： （3）准确度等级 实际相对误差： 示值相对误差： 满度相对误差： 2、基本特性（输入-输出特性） （1）静态特性：（处于稳定状态下的输入-输出特性） 线性度 传感器输入量与输出量之间的实际关系曲线偏离拟合直线的程度（非线性度误差） 灵敏度 传感器在稳态工作下，输出增量与输入增量的比值 迟滞 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现象 重复性 在同一条件下，被测输入量按同一方向作全量程连续多次重复测量时，所得传感器特性曲线不一致的程度。 分辨力 指规定测量范围内传感器所能检测到的输出量的最小变化量。 漂移 指由于传感器内部因素或存在外界干扰时，传感器的输出量发生于输入量无关的变化的现象。 漂移 零点漂移 灵敏度漂移 3、动态特性 被测量随时间快速变化时传感器的输出特性。 固有频率 时间常数 频率范围 临界速度 基本要求： （1）传感器的工作范围或量程足够大，且具有一定的过载能力。 （2）与检测系统的匹配性好，转换灵敏度高，在其测量范围内的输出信号与被测输入信号成线性关系。 （3）传感器的准确度能满足要求，并能长期稳定的工作。 （4）反应速度快，工作可靠性好。 （5）抗干扰能力强，适应性好。 三、力传感器： 1、压电式传感器： （1）压电材料的特点： 具有较大的压电常数。 机械强度高，刚度大，获得较高的固有振动频率。 具有较高的居里点。 压电特性的稳定性好，不随时间发生变化。 （2）压电材料： 压电陶瓷 压电晶体 有机高分子材料 2、电阻应变式传感器： （1）应变效应： 金属或半导体电阻在外力的作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化的现象。 （2）分类及结构 金属电阻应变片 半导体应变片 （3）主要参数： 应变片电阻值 绝缘电阻 灵敏度系数 最大工作电流 应变极限 机械滞后 零漂和蠕变 （4）测量电路： 单臂电桥输出电压： 差动双臂电桥输出电压： 差动全桥输出电压为： （5）测量原理： 力 弹性元件 应变片 测量电路 显示电路 金属或半导体电阻 1、按材料分：金属式和半导体式。 2、按结构分：单片，双片、特殊形状。 3、使用环境分：高温、低温、高压、磁场、水下。 （6）分类： 电子秤、应变式加速度传感器 （7）应用： 四、电容式传感器 1、工作原理： 2、分类：变间隙式、变面积式、变介电常数式 五、温度传感器 1、电阻式温度传感器： （1）热电阻效应： 导体或半导体材料的电阻值随温度变化而变化的现象。 （2）热电阻： （3）材料： 铂热电阻、铜热电阻。 2、热敏电阻： （1）分类： 受热方式：直热式，旁热式 温度系数不同：负温度系数热敏传感器，正温度系数热敏传感器，临界温度系数传感器 六、光电式传感器 1、光电效应： （1）外光电效应 （2）内光电效应： （3）光生伏特效应： 2、光电器件： （1）光敏电阻： 技术指标：暗电阻、暗电流、亮电阻、亮电流、光电流。 基本特性：伏安特性， 光照特性： 光谱特性： （2）光电二极管和光电三极管 光电池： 六、红外传感器 红外线基本知识： 七、气体传感器 八、湿敏传感器