传感器技术第一讲(上).pptx

第一讲：基础概念（上） 传感器与测量技术 讲师：张鹏 2015-9-20 课程介绍 课程共分为5讲 课本7,8,10,11章节不作为讲课内容 重点为3,4,5三个章节 第9章为实验演练章节 课程目的 会用传感器，而不是造传感器 课程特点 区别于《自动控制原理》，本课程特点概括为： 简单：对数学和理论的要求大幅降低 应用：此课程强调工程应用，自动控制原理强调设计与分析 实践：此课程强调实践，按书本进行授课，则是不能完全领悟相关内容的，必须用到，才更清楚 课程宗旨 结合我们厂实际使用情况来讲解各类传感器 提供相应的传感器实物配合讲解 重案例分析与理解，轻数学与理论 课程提纲 课程提纲 第一讲：内容简介 什么是传感器 传感器与变送器的区别 今天人们常说的传感器指什么？ 典型传感器举例 传感器的组成结构 传感器的静态和动态特性 汽车上用到的传感器 豪华轿车上的传感器多达200个以上 传感器与变送器 传感器严格上讲只含有“传感”部分，信号产生后，经过“变送”后才形成能被其它系统读取的电信号 传感器与变送器 举例： 温度传感器：通常指pt100这种热电阻 温度变送器：指pt100输出的电阻信号，经过变送器之后，形成0~5V或4~20mA的标准信号传输 但是，目前工程人员常常把“变送器”与“传感器”混起来称呼，都叫做“传感器” 传感器与变送器的联合 当前已经有较多产品将传感器与变送器集成到一起，形成整体来出售，例如某公司卖出的温度传感器，采用了pt100的热电阻，配合自己的变送电路，最终输出为4~20mA信号 通常：联合型传感器都属于低端传感器，精度差，信号干扰多，要求较高的传感器均为分开类型 例如：进口的奇石乐型压力传感器，单独配置专用的电荷放大器（变送器），而不集成 典型传感器举例 汽车的油门踏板：属于电容型位移传感器 发动机转速检测：属于磁电式或霍尔式传感器 燃油温度检测：常用热电阻式传感器 滑油压力检测：常用压阻式压力传感器 以上各种传感器举例需要提供图片 输出信号的国际标准 电压输出：0~5V为标准信号 电流输出：4~20mA为标准信号 电阻输出：NTC负温度系数为标准信号 热电偶：有国际标准分度号，例如pt100，pt200 传感器基本概念 测量范围：仪器按照规定的精度进行测量的被测变量的范围。 测量下限：测量范围的最小值。 测量上限：测量范围的最大值。 量程：量程=测量上限值-测量下限值。 基本概念举例 例：某温度测量仪表的下限值是-50℃，上限值为150℃， 则其测量范围可表示为-50℃～150℃，量程为200℃。 基本概念：零点迁移和量程迁移 零点：测量的下限值。 根据测量要求和条件变化对仪表零点或量程的改变。 X：仪表量程 Y：指针最大偏转值 1：迁移前特性曲线 2：零点迁移特性曲线 3、4：量程迁移特性曲线 零点迁移的作用：克服仪表的死区，但牺牲了量程。 量程迁移的作用：改变仪表的灵敏度和量程。 基本概念：灵敏度和分辨率 灵敏度：被测参数改变时，经过足够时间仪表指示值达到稳定状态后，仪表输出变化量与引起此变化的输入变化量之比。 灵敏度为量纲（无单位）。由量纲U和Y确定。 分辨率：灵敏度的一种反映，表示仪表输出能响应和分辨的最小输入量，又称灵敏限。 重要概念：灵敏度 灵敏度表征传感器对输入量变化的反应能力 (a) 线性传感器 (b) 非线性传感器 两者关系 灵敏度高的仪表一定分辨率高（充分条件） 分辨率高的仪表不一定灵敏度高（非必要条件） 原因：分辨率高的仪表，如量程也很小，则灵 敏度也不高。 灵敏度具有可传递性，首尾串联的多仪表系统 总灵敏度是各仪表灵敏度的乘积。 基本概念：误差 作用：衡量仪表的精度。 真值：理论值。 约定真值A0：国家标准计量机构标定过的标准仪器的测量值。 1、绝对误差δ： 绝对误差δ = 示值M－约定真值A0 不能确切的反映测量的准确程度。 2、相对误差Υ： 相对误差Υ（%）= 绝对误差δ/约定真值A0 衡量测量的准确度，相对误差越小，准确度越高。 3、引用误差Q： 引用误差Q（%）= 绝对误差δ/量程L 仪表多应用在测量接近上限值的量。 L通常为仪表满刻度值. 基本概念：精确度 仪表的精确度通常是用允许的最大引用误差Qmax去掉百分号后的数字来衡量。 精确度划分为若干等级，简称精度等级，精度等级的数字越小，精度越高。价格越贵。 基本概念：滞环 滞环： 储能效应 例如弹性变形、磁滞。 实际上升曲线和实际下降 曲线不重合。 特性曲线形成环状。 滞环效应分析 同一输入，对应多个输出值，出现误差。 基本概念：死区 死区： 死区效应，例如传动机构 的摩擦和间隙。 实际上升曲线和