《传感器与现代检测技术》.pptVIP

世纪学校 巴正文 世纪学校 巴正文 第1章 传感器理论基础 1.1 传感器基础 1.1.1 传感器的概念 传感器（Transducer/Sensor）是一种能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用量的器件和装置。 传感器就是把非电量转换成电量的装置。 * 世纪学校 巴正文 * * 1.1.2 传感器的组成和分类 1．传感器的组成 传感器是由敏感元件、转换元件和测量电路组成，如图1-1所示。 世纪学校 巴正文 1.1.2 传感器的组成与分类 敏感元件(sensing element)： 直接感受被测量的变化，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件，它是传感器的核心。 转换元件(transduction element)： 将敏感元件输出的物理量转换成适于传输或测量电信号的元件。 测量电路(measuring circuit)： 将转换元件输出的电信号进行进一步转换和处理的部分，如放大、滤波、线性化、补偿等，以获得更好的品质特性，便于后续电路实现显示、记录、处理及控制等功能。 * 世纪学校 巴正文 * 1.1.2 传感器的组成和分类 （1）按照其工作原理，传感器可分为电参数式(如电阻式、电感式和电容式)传感器、压电式传感器、光电式传感器及热电式传感器等。 （2）按照其被测量对象，传感器可分为力、位移、速度、加速度传感器等。常见的被测物理量有机械量、声、磁、温度和光等。 （3）按照其结构，传感器可分为结构型、物性型和复合型传感器。物性型传感器是依靠敏感元件材料本身物理性质的变化来实现信号变换，如：水银温度计。结构型传感器是依靠传感器结构参数的变化实现信号变换，如：电容式传感器。 2．传感器的分类 世纪学校 巴正文 1.1.3 传感器基本特性 当传感器的输入信号是常量，不随时间变化时，其输入输出关系特性称为静态特性。 传感器的基本特性是指系统的输入与输出关系特性，即传感器系统的输出信号y(t)和输入信号（被测量）x(t)之间的关系，传感器系统示意图如下图所示。 * 世纪学校 巴正文 1.1.3 传感器基本特性 传感器的静态特性： 1. 测量范围：传感器所能测量到的最小输入量 与最大输入量 之间的范围称为传感器的测量范围。 2. 量程：传感器测量范围的上限值 与下限值 的代数差 - 称为量程。 3. 精度：传感器的精度是指测量结果的可靠程度，是测量中各类误差的综合反映。工程技术中为简化传感器精度的表示方法，引用了精度等级的概念。精度等级以一系列标准百分比数值分档表示，代表传感器测量的最大允许误差，即相对误差。 4. 灵敏度：灵敏度是指传感器输 出的变化量与引起该变化量的输入变 化量之比，即 ，如右图所示。 * 世纪学校 巴正文 1.1.3 传感器基本特性 5. 线性度：指其输出量与输入量之间的关系曲线偏离理想直线的程度。在非线性误差不太大的情况下，通常采用直线拟合的方法来线性化。这样，线性度就用输入-输出关系曲线与拟合直线之间最大偏差与满量程输出的百分比来表示。 　式中， 为非线性最大误差(最大偏差); 为满量程输出值。 　常用的直线拟合方法有理论拟合、端点拟合和端点平移拟合等，如图1-7所示。采取不同的方法选取拟合直线，可以得到不同的线性度。 * 世纪学校 巴正文 1.1.3 传感器基本特性 * 世纪学校 巴正文 1.1.3 传感器基本特性 * 6. 分辨率 : 分辨率是指检测仪表能够精确检测出被测量最小变化值的能力。输入量从某个任意值缓慢增加，直到可以测量到输出的变化为止，此时的输入量就是分辨率。它可以用绝对值，也可以用量程的百分数来表示。该量说明了检测仪表响应与分辨输入量微小变化的能力。灵敏度愈高，分辨率愈好。一般模拟式仪表的分辨率规定为最小刻度分格值的一半。数字式仪表的分辨率是最后一位的一个字。 世纪学校 巴正文 1.1.3 传感器基本特性 * 7. 重复性: 重复性是指传感器在输入量按同一方向作全量程连续多次变动时所得特性曲线间不一致的程度. 世纪学校 巴正文 1.1.3 传感器基本特性 * 8. 迟滞: 迟滞特性表明传感器在正(输入量增大)反(输入量减小)行程中输出特性曲线不重合的程度，如图所示为传感器的迟滞特性特性曲线。 世纪学校 巴正文 1.1.3 传感器基本特性 * 9. 稳定性: 稳定性表示传感器在一个较长的时间内保持其性能参数的能力。 10. 漂移: 漂移是指在外界的干 扰下，在一定时间间隔内， 传感器输出量发生与输入 量无关的或不需要的变化。 漂移包括零点漂移和灵敏 度漂移等，如图所示。 世纪学校 巴正文 1.1.4 传感器的命名、代号和图形符号 * 传感器的命名 传感器的全称应由“