传感器原理及应用PPT教程专用.ppt

2.1 传感器的组成和分类 传感器定义有以下含义 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 3、传感器的组成 2.2 传感器的特性与主要性能指标 4．迟滞 5．重复性(Repeatability) 传感器动态特性可用下列微分方程描述 下面只研究零阶、一阶、二阶系统： 1．零阶传感器动态特性指标 零阶传感器的输出通过下列类型的方程与其输入相联系 y(t)=kx(t) 传感器的传输函数 G(s)=k 传感器的频率特性 G(jω)=k k：静态灵敏度或放大系数。 零阶传感器是比例传感系统，传函恒定不变。因此，传感器的动态误差和延迟两者皆为零。 上式的输入—输出关系要求传感器不包含任何储能元件。例如，用来测量线性位移和旋转位移的电位器型传感器。 2．一阶传感器动态特性指标 在一阶传感器中包含一个储能元件和另一些耗能元件。输入x(t)和输出y(t)由一阶微分方程描述： 相应的传递函数为： K——静态灵敏度(静态增益) ，K= 1/a0 τ—时间常数，τ= a1/a0 对初始状态为零的传感器, 当输入一个单位阶跃信号 过程控制系统与仪表 第2章 * 传感器原理及应用 第2章 * 过程控制系统与仪表 第2章 第2章 传感器概述 2.1 传感器的组成和分类 2.2 传感器的基本特性 2.1 传感器的组成和分类 ? 传感器的作用 ? 传感器的定义 ? 传感器的组成 ? 传感器的分类 人体系统和机器系统比较 眼（视觉） 耳（听觉） 鼻（嗅觉） 皮肤（触觉） 舌（味觉） 感知外界信息 大脑 肌体 1、传感器的地位和作用 传感器是一个汇聚物理、化学、材料、电子、生物工程等多类型交叉学科，涉及传感检测原理、传感器件设计、传感器开发与应用的综合技术。传感器技术是构成现代信息技术三大支柱之一 。 工业生产 智能建筑 降低能耗 提高操作者工作效率 提高楼宇内部舒适程度 提供高效的 设备管理手段 监控软件 缩短投资回收周期 降低培训成本 航空航天宇宙飞船 飞行的速度、加速度、位置、姿态、温度、气压、磁场、振动测量；“阿波罗10”飞船对3295个参数进行检测，其中： 温度传感器559个 压力传感器140个 信号传感器501个 遥控传感器142个 整个宇宙飞船就是高性能传感器的集合体 智能房屋（自动识别主人，太阳能提供能源） 智能衣服（自动调节温度） 智能公路（自动显示、记录公路压力、温度、车流量） 智能汽车（无人驾驶、卫星定位） 未来世界 Human with Sensors 传感器还渗透到海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其广泛的领域。从茫茫的太空到浩瀚的海洋，以至各种复杂的工程系统，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。 血压测定方法和输出的结果 ?广义： 传感器是一种能把特定的信息（物理、化学、生物）按一定规律转换成某种可用信号输出的器件和装置。 ?狭义： 能把外界非电信息转换成电信号输出的器件。 ?国家标准（GB7665-87）： 对传感器（Transducer/Sensor）的定义： 能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。 2、传感器的定义 ?测量仪器一般由信号检测器件和信号处理两部分组成。 这种能感应被测量的变化并将其转换为其他物理量变化 的器件就是传感器。 输入匹配 放大变换 被测信号 输出 检测器件 信号处理 广义传感器 传感器功用：一感二传,即感受被测信息,并传送出去。 辅助电源 敏感元件 转换元件 转换电路 被测量 电量 敏感元件是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件。 转换元件：敏感元件的输出就是它的输入，它把输入转换成电路参量。 基本转换电路：上述电路参数接入基本转换电路（简称转换电路），便可转换成电量输出。 物理、化学、生物信息 实际上，有些传感器很简单，有些则较复杂，大多数是开环系统，也有些是带反馈的闭环系统。 由敏感元件和转换元件组成的传感器 由于空间的限制或者其他原因,转换电路常装入电箱中。然而，因为不少传感器要在通过转换电路后才能输出电信号，从而决定了转换电路是传感器的组成环节之一。 由一个敏感元件组成的最简单的传感器 质量块 压电片 4. 传感器的分类 物理型： 化学