第3讲_传感器构成论.pdf

第三章 传感器构成理论 第三章 传感器构成论 v 3.1 传感器的构成方法 v 3.2 传感器与被测对象的关联 v 3.3 传感器对信号的选择 v 3.7 传感器的性能指标 3.1 传感器的构成方法 1 2 3 敏感元件 转换元件 转换电路 传感器的定义：传感器是以一定的精确度把被测量 （物理量、生 物量、化学量）转换为与之有确定关系的便于处理应用的某种物理 量 （如电量、光学量）的测量部件或装置。通常由敏感元件和转换 元件、转换电路组成。 3.1 传感器的构成方法 v1、敏感元件：直接感受被测量，以确定的关系输出某一物 理量 （包括电学量）。 v2、转换元件：将敏感元件输出的非电量物理量转换为电学 量 （包括电路参数量）。 v3、转换电路：将电路参数 （如电阻、电容、电感）量转换 成便于测量的电学量 （如电压、电流、频率 等）。 3.1 传感器的构成方法 但有些传感器，三部分不一定齐全，如： 热电偶、差动变压式位移传感器 由1组成； 电容式位移传感器、压阻式传感器 由1、3组成； 压电式加速度传感器、差动变压式力传感器 由1、2组成； 电阻应变式力传感器 由1、2、3组成。 根据结构组成可将传感器按其构成方法分为以下几类： 1.通用型、2.参比型、3.差动型、4.反馈型。 每一类型，根据能量变换，一般都可分为： 能量变换型 能量控制型 3.1 传感器的构成方法 v1.通用型 根据组成可分为：能量变换基本型、能量控制基本型、能量变换特殊型 （辅助 能源型）、电路参数型和多级变换型。 v （1）能量变换基本型 物理、化 学、生物 电量 敏感元件 输入 输出 输入量为被测非电量，输出是电流、电压。 3.1 传感器的构成方法 典型例子： v 热电偶 （塞贝克效应） v 光电池 （光生伏特效应） v 压电式传感器 v 压电式超声波探头 特点： v （1）只由敏感元件构成。 （压电效应） v （2）不需外加电源，敏感元件就是能量变换元件，能量从被测对象 获得，输出能量 较弱。 v （3）利用热平衡现象或传输现象中的一次效应制成是可逆的。 v （4）对被测对象有负荷效应 （因输出逆效应而影响输入）。 v （5）输出能量不可能大于被测对象的能量。 3.1 传感器的构成方法 v （2）能量控制基本 输入 敏感元件 输出 电源 典型例子：变压式位移传感器、感应同步器 特点： v （1）也由敏感元件组成，但需外加电源才能将被测非电量转换成电量 输出。 v （2）输出能量可大于被测对象具有的能量。 v （3）无需变换电路即可有较大的电量输出。