传感器复习提纲选读.docx

传感器复习 绪论： 传感器的概念： 能感受规定的被测量并按一定规律转换成可用信号输出的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。 传感器的组成： 传感器由敏感器件与辅助器件组成。敏感元件的作用是感受被测物理量，并对信号进行转换输出。辅助器件则是对敏感器件输出的电信号进行放大、阻抗匹配，以便于后续仪表接入。 传感器的特征参数： 被测量 　　　传感器输入量，是传感器命名和分类的重要依据。 输出量 　　　含有原始信号，且为便于接收与处理的信号形式 传感器的分类： 按传感器输入量（用途）分类 如：位移传感器、速度传感器、加速度传感器、力传感器、压力传感器、流速传感器、温度传感器、光强传感器、湿度传感器、粘度传感器、浓度传感器、…。 按传感器工作机理分类 （1）物性型传感器 是利用某些功能材料本身所具有的内在特性及效应把被测量直接转换为电量的传感器。如：各种压电晶体传感器。 （2）结构型传感器 是以结构（如形状、尺寸）为基础，利用某些物理规律实现把被测量转换为电量。如：气隙型电感式传感器 （3）化学传感器 是利用化学反应的原理，把无机和有机化学物质的成分、浓度等转换为电信号的传感器。 （4）生物传感器 是一种利用生物活性物质选择性的识别和测定生物化学物质的传感器。近年来发展很快。 按传感器信号变换方式分类 根据传感器输出信号是模拟量或是数字量，可将信号变换分为两大类。 模拟变换：输入为模拟量，输出为模拟量。 数字变换：输入为模拟量，输出为数字量。 按信息能量变换方式分类 （1）能量变换型：传感器从被测对象中获取能量，用于直接输出。如：热电偶、光电池、压电式、电磁感应式、固体电解质气敏传感器等。 （2）能量控制型：传感器从被测对象中获取能量，用于控制激励源，故又称有源型传感器。如：电阻式、电感式、电容式、霍尔式、…。 传感器的基本特性： 传感器的静态特性 线性度（静态特性的一般数学模型）：指输入输出的数量关系的线性程度。输入输出课分为线性特性和非线性特性。可用一个多项式表示： 拟合方法：理论拟合、过零旋转拟合、端点连线拟合、端点平移拟合、最小二乘拟合 灵敏度（静态灵敏度）：传感器在稳定工作时输出量与输入量的比值。 滞后性：在相同工作条件下进行全测量范围时正行程和反行程输出的不重合程度。 重复性：用于描述在统一工作条件下输入量按同一方向在全量程内连续多次重复测量所得特性曲线的不一致性（波动性） 分辨率：描述传感器可以感受到的被测量最小变化的能力。 △XmaxYFS×100% 温度漂移：温漂表示温度变化时，传感器输出值的偏离程度。 零点漂移：传感器无输入（或某一输入值不变）时，每隔一段时间进行读数，其输出偏离零值（或原指示值），即为零点飘移，用百分比表示： 传感器的动态特性 阶跃响应 一阶传感器的阶跃响应 其中，，为时间常数。 二阶传感器的阶跃响应 二阶系统分欠阻尼系统（ξ1）、过阻尼系统（ξ＞1）和临界阻尼系统（ξ＝1），一般传感器为欠阻尼系统，ξ值一般在0.7左右，其响应为 频率响应：指在一系列不同频率的正弦信号的作用下，传感器的输出特性，分幅频特性和相频特性。 一阶系统的频率响应函数 幅频特性 相频特性 二阶系统的频率响应函数 幅频特性 相频特性 频域不失真测试条件是：幅频特性为一条与横坐标平行的水平直线，相频特性为一条过原点的具有负斜率的斜直线 传感器的标定： 传感器的标定，是通过试验建立传感器输入量与输出量之间的关系。同时确定出不同使用条件下的误差关系。 传感器的标定分静态标定和动态标定两种。 静态标定主要于检验、测试传感器的静态特性指标，如静态灵敏度、线性度、迟滞、重复性等； 动态标定主要用于检验、测试传感器的动态特性指标，如动态灵敏度、频率响应等。 温敏传感器： 基本概念： 温度是表征物体冷热程度的物理量。温度不能直接加以测量, 只能借助于冷热不同的物体之间的热交换, 以及物体的某些物理性质随着冷热程度不同而变化的特性间接测量。 用来度量物体温度数值的温度标尺称为温标。温标就是温度的数值表示。 温敏传感器的分类： 接触式测量是通过测温元件与被测物体接触而感知物体的温度。技术成熟，传感器种类多，选择余地大，测量系统简单，测量精度高；缺点是测量温度不很高，对被测温度场有影响。 非接触式测量是接收被测物体发出的辐射来得知物体的温度。测量温度上限不受感温元件耐热程度的限制，因而测量最高温度原则上没有限制。测温时不需与被测物体进行导热交换，因此不会对被测物体的温度场受到影响，测量快；可对运动物体进行温度测量。缺点是测量误差较大。 热电偶传感器：利用热电效应将温度变化转换为电势 1) 结构简单(两根焊接在一起不同金属丝)； 2) 精度高(铂铑10─铂，t≤600度时，误差为±2.4度)； 3) 有一定热惯性(惰性级别为