传感器与检测技术毕业论文.doc

传感器与检测技术 【摘要】： 传感器技术是现代信息技术的重要基础之一。传感器的性能对自动化系统的功能起决定作用，在一般运用场合中传感器测量主要采用开环测量方式，这种方式结构简单，能满足一般精度的需求。但在高精度测量条件下，如电子分析天平，则必需采用闭环控制引入反馈环节，提高测量精度。本论文设计了一种用于高精度测量的反馈式力传感器。通过对位移量的处理输出反馈控制信号，使系统达到平衡状态。系统结构由前向通道和反馈控制两部分组成。本文给出了反馈控制模块设计制作方案，主要完成了单片机控制系统、1602显示模块、PID控制算法设计、系统电源电路的设计，并给出了具体参数、分析过程和调试结果及相应的实物图。整个控制系统设计简洁，集成度较高，控制效果较好，达到了设计要求【关键词】：? 目 录 第1章? 传感器的基本知识? 1.1.传感器的定义 5 1.2.传感器的分类 5 1.3.传感器的特性 5 1.4.传感器的线性度，灵敏度，分辨力 6 1.5.电阻式，电阻应变式，压阻式，热电阻传感器，传感器的迟滞特性介绍 6 第2章 对温度传感器的设计 7 2．1 模拟输出IC传感器和数字输出IC传感器之间有什么差别？ 8 2.2 使用温度传感器时必须考虑哪些因素？ 9 2.3 IC温度传感器与热敏电阻有何不同？ 9 2.4 什么是自动风扇转速控制？ 10 第3章?光纤光栅传感器的应用 11 3.1 光纤光栅传感器的优势 11 3.2 光纤光栅的传感应用 12 3.3 传感器设计方案： 15 第4章?对霍尔传感器的设计 15 参考文献： 24 第1章? ?1.1.传感器的定义 国家标准GB7665-87对传感器下的定义是：“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。 传感器的分类 目前对传感器尚无一个统一的分类方法，但比较常用的有如下三种： 1、按传感器的物理量分类，可分为位移、力、速度、温度、流量、气体成份等传感器 2、按传感器工作原理分类，可分为电阻、电容、电感、电压、霍尔、光电、光栅、热电偶等传感器。 3、按传感器输出信号的性质分类，可分为：输出为开关量（“1”和0”或“开”和“关”）的开关型传感器；输出为模拟型传感器；输出为脉冲或代码的数字型传感器。 传感器的特性 传感器的静态特性是指对静态的输入信号，传感器的输出量与输入量之间所具有相互关系。因为这时输入量和输出量都和时间无关，所以它们之间的关系，即传感器的静态特性可用一个不含时间变量的代数方程，或以输入量作横坐标，把与其对应的输出量作纵坐标而画出的特性曲线来描述。表征传感器静态特性的主要参数有：线性度、灵敏度、分辨力和迟滞等。 所谓动态特性，是指传感器在输入变化时，它的输出的特性。在实际工作中，传感器的动态特性常用它对某些标准输入信号的响应来表示。这是因为传感器对标准输入信号的响应容易用实验方法求得，并且它对标准输入信号的响应与它对任意输入信号的响应之间存在一定的关系，往往知道了前者就能推定后者。最常用的标准输入信号有阶跃信号和正弦信号两种，所以传感器的动态特性也常用阶跃响应和频率响应来表示。 传感器的线性度灵敏度分辨力 通常情况下，传感器的实际静态特性输出是条曲线而非直线。在实际工作中，为使仪表具有均匀刻度的读数，常用一条拟合直线近似地代表实际的特性曲线、线性度（非线性误差）就是这个近似程度的一个性能指标。拟合直线的选取有多种方法。如将零输入和满量程输出点相连的理论直线作为拟合直线；或将与特性曲线上各点偏差的平方和为最小的理论直线作为拟合直线，此拟合直线称为最小二乘法拟合直线。 灵敏度是指传感器在稳态工作情况下输出量变化y对输入量变化x的比值。它是输出一输入特性曲线的斜率。如果传感器的输出和输入之间显线性关系，则灵敏度S是一个常数。否则，它将随输入量的变化而变化。灵敏度的量纲是输出、输入量的量纲之比。例如，某位移传感器，在位移变化1mm时，输出电压变化为200mV，则其灵敏度应表示为200mV/mm。当传感器的输出、输入量的量纲相同时，灵敏度可理解为放大倍数。提高灵敏度，可得到较高的测量精度。但灵敏度愈高，测量范围愈窄，稳定性也往往愈差。 分辨力是指传感器可能感受到的被测量的最小变化的能力。也就是说，如果输入量从某一非零值缓慢地变化。当输入变化值未超过某一数值时，传感器的输出不会发生变化，即传感器对此输入量的变化是分辨不出来的。只有当输入量的变化超过分辨力时，其输出才会发生变化。通常传感器在满量程范围内各点的分辨力并不相同