第一章 传感器原理及应用幻灯片.ppt

Academic Seminar 成绩评定 出勤成绩10分； 作业成绩10分； 测试成绩10分； 期末考试70分。 参考网站 传感器课程 仪表技术与传感器 传感器世界 中国传感器 传感器技术 21IC中国电子网 传感技术学报网 传感器资讯网 电子设计应用 超声传感器 使用USB接口的测量硬件及IEEE 1451.4 TEDS智能传感器 第一节传感器的基本概念 第一节传感器的基本概念 第一节传感器的基本概念 第一节传感器的基本概念 第一节传感器的基本概念 第一节 传感器的基本概念 第一节 传感器的基本概念 以上定义表明传感器有以下含义 ①它能完成检测任务，是由敏感元件和转换元件构成检测装置； ②输入量是某一被测量，可能是物理量，也可能是化学量、生物量等； ③能按一定规律将被测量转换成电信号输出，输出量是某种物理量，便于传输、转换、处理、显示等，可以是气、光、电物理量，主要是电物理量； ④传感器的输出与输入之间存在确定的对应关系。 按使用场合不同又称为： 发送器、传送器、变送器、检测器、探头 三、传感器的组成 设拟合直线方程： 即得到k和b的表达式 5．迟滞 7．重复性(Repeatability) 例题：测得某检测装置的一组输入输出数据如下：试用最小二乘法拟合直线，求其线性度和灵敏度 三、传感器的可靠性 传感器只有在规定条件和规定期间无故障工作才是可靠的。可靠性在统计学上被描述为：高可靠性意味着按要求工作的概率接近于1（即在所考虑的期间，该传感器几乎不失效）。目前，用可靠率R(t)、失效率λ(t)、失效率λ随时间变化规律（浴盆曲线）和平均无故障时间MTBF来评价可靠性。 可靠率是指在规定条件下和规定时间内传感器完成所规定任务的成功率。设有N个相同的传感器，使它们同时工作在同样的条件下，从它们开始运行到t时刻的时间内，有F(t)个传感器发生故障，其余S(t)个传感器工作正常，则该传感器的可靠率R(t)可定义为： R(t)= S(t)/N 传感器的不可靠率Q(t)可相应地表示为： Q(t)= F(t)/N 由于一个传感器发生故障和无故障是互斥事件，必然满足R(t)+Q(t)=1。因此可靠率还可写成： R(t) =1-Q(t)=[ N- F(t)] /N 2．失效率(瞬时失效率或称故障率) 是指传感器运行到t时刻后单位时间内发生故障的传感器个数与t时刻完好传感器个数之比。假定N个传感器的可靠率为R(t)，在t时刻到t+Δt时刻的失效率为N[R(t)-R(t+Δt)]，那么单位时间内的失效率为N[R(t)-R(t+Δt)]/Δt。t时刻完好传感器个数为NR(t)=S(t)。于是，失效率λ(t)可表示为： 3．平均无故障时间 一、应用传感器需遵循的原则 二、应用传感器考虑的主要因素 1、与测量条件有关的因素 (1)测量的目的； (2)被测试量的选择； (3)测量范围； (4)输入信号的幅值，频带宽度； (5)精度要求； (6)测量所需要的时间。 2、与传感器有关的技术指标 (1)精度； (2)稳定度； (3)响应特性； (4)模拟量与数字量； (5)输出幅值； (6)对被测物体产生的负载效应； (7)校正周期； (8)超标准过大的输入信号保护。 3、与使用环境条件有关的因素 (1)安装现场条件及情况； (2)环境条件(湿度、温度、振动等)； (3)信号传输距离； (4)所需现场提供的功率容量。 作业 课堂作业 1-1、1-2/1-12 课后作业 1-14、1-16 第五节 传感器的发展趋势 20世纪70年代以来以电量为输出的传感器得到飞速发展，现代传感器已是测量仪器、智能化仪表、自动控制系统等装置必不可少的感知元件。 几十年来传感技术的发展分为两个方面： ●提高与改善传感器的技术性能； ●寻找新原理、新材料、新工艺及新功能等。 一、改善传感器性能的技术途径 1．差动技术 差动技术是传感器中普遍采用的技术。它的应用可显著地减小温度变化、电源波动、外界干扰等对传感器精度的影响，抵消了共模误差，减小非线性误差等。不少传感器由于采用了差动技术，还可使灵敏度增大。 2．平均技术 在传感器中普遍采用平均技术可产生平均效应，其原理是利用若干个传感单元同时感受被测量，其输出则是这些单元输出的平均值，若将每个单元可