测试技术和信号处理(第四章 信号获取) 合工大工程硕士.ppt

第四章 信号的获取 第一节 概 述 第二节 参数式传感器 第三节 发电式传感器 第四节 半导体传感器 第五节 智能传感器（集成传感器） 第六节 传感器的选用原则 第七节 应用实例 房此泻赫脉寂介带释坛谦粕萝碑吊娃溃狈孩抒升凛糜级舰矢郭辅吾妆公乐测试技术和信号处理(第四章 信号获取) 合工大工程硕士测试技术和信号处理(第四章 信号获取) 合工大工程硕士 第一节 概 述 测试过程是信号在测试装置中不断转化和传递的过程。信号的获取是被测信号转化和 传递过程中的第一个环节，一般将获取信号的装置称传感器，它的性能优劣将直接影响测 试系统的整体测试性能。 传感器作为测试系统的第一个环节，它的任务是将需要观测的信息转化成为人们所熟 悉的各种信号。这种信息转化包括各种物理形式，内容及其广泛；这些信息转化的技术称 为传感技术；实现这种信息技术的元件称为传感元件。 将传感元件通过机械结构支承固定，并通过机械电气或其他方法连接起来，并将所获 信号传输出去的装置称为传感器。在动态测试中最常用的传感技术是将被测物理量转换成 电的输出信号，因此主要介绍转换为电信号的传感器。 一、传感器的技术性能 传感器是测试系统中获取信息过程中的最前沿的一个环节，它造成的测量误差一般是 无法弥补的，因此其技术性能将影响整体的测试精度，所以传感器具备以下的技术性能： (1) 线性度好；(2) 灵敏度高与灵敏度误差小；(3) 有较好的重复性和稳定性； (4) 滞后误差小、漂移小；(5) 具有效高的分辨力；(6) 动态性能好； (7) 被测对象的影响小，即“负载效应”较低。 上述的这些要求只是从测量角度出发提出的，从使用角度：对于在各种介质中工作的传 感器就需要提出抗腐蚀的要求；对于在不同强度环境下工作的传感器就需提出 如抗震、抗干扰、耐高温等某些特殊要求。 愤谆腕受玄瀑锁征柬协雇劳轩弥巴靡岂骂脾锰舰练口理艇忧蓟间盒秒开攘测试技术和信号处理(第四章 信号获取) 合工大工程硕士测试技术和信号处理(第四章 信号获取) 合工大工程硕士 第一节 概 述 二、传感器的分类 常用的分类方法有两种。一是按传感器的输入量来分类，另一种是按其输出量来分类。 1. 按传感器的输入量分类 按传感器的输入量分类就是用它所测量的物理量来分类。例如，用来测量力的则称测力 传感器；测量位移的则称为位移传感器；测量温度的则称温度传感器；测量压力、湿度、速 度等传感器等。这种分类方法便于实际使用者选用。 2. 按传感器的输出量分类 按输出量分类就是按传感器输送出何种参量来分。如果输出量是电量则还可分为参数式 传感器和发电式传感器。 1）将输入的工程参数变化转变为电参数变化的传感器被称为参数式传感器，常用的电 路参数型传感器有电阻式、电容式、电感式传感器。这种传感器由于在工作时其本身没有内 在的能量转换，因而不能产生电信号输出，故常常也称为无源传感器。又称为被动型或能量 控制型传感器。 2）将输入的工程参数信号直接转变为电信号输出的传感器称为发电式传感器，常用的 有压电式、磁电式、光电式、霍尔式以及热电式等基本类型。发电式传感器在工作时其本身 就有内在的能量转换，且能够产生电信号输出，故其常被称为有源传感器。 又可称为主动型或能量型转换型传感器。 膜鳖矛炯嚼隙北炒胚喧千富沛痞赔撤廓塘亲桔套雏茅栓篮逛贿嗡墟绘凭诬测试技术和信号处理(第四章 信号获取) 合工大工程硕士测试技术和信号处理(第四章 信号获取) 合工大工程硕士 第一节 概 述 3. 按工作机理分类 应用较广的还有完全按工作机理分类的，主要有两类；一是结构型，一是物性型。 1）结构型传感器是依靠传感器的结构参数变化而实现信号变换的。例如变极距式电容 传感器是依靠改变电容极板间距的结构参数来实现传感功能的。 2）物性型传感器是在实现信号变换过程中传感器的结构参数基本不变，而仅依靠器内部 的物理、化学性质变化实现传感功能的。例如光电或热电传感器在受光、受热情况下其结构 参数基本不变，主要靠接受这些外界刺激后材料内部电参数变化而有输出。 由于数字技术的发展，出现的以数字量输出的传感器属于数字式传感器一类，而传统的 是以连续变化信号作输出量的则称为模拟式传感器。 随着计算机技术的发展，近年来出现的智能传感器是一种带有微处理器并兼有监测和 信息处理功能的传感器，虽然它是在传统传感器的基础上发展起来的，但与传统传感器相比 其各项性能指标要高得多，是传感器的发展趋势。 赫样羚甥匠埂追纤参珊谅宙胶棚假财咽贴烘蛇苫咯伶