传感器绪论与第一章.ppt

参考网站 [1]仪表技术与传感器 [2]传感器世界 [3]中国传感器 [4]传感器技术 [5]21IC中国电子网 [6]传感器资讯网 一 传感器的地位和作用 传感器是人类五官的延长，又称之为电五官。 传感器是获取信息的主要途径与手段。 没有传感器，现代化生产就失去了基础。 传感器是边缘学科开发的先驱。 二、传感器的定义与组成 1.定义 国家标准GB7665-87：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.组成 传感器一般由敏感元件、转换元件、基本转换电路三部分组成，组成框图见图0-1。 三、传感器的分类及对它的一般要求 　传感器的分类 １.按传感器的工作机理： 　　　物理型、化学型、生物型等 ２.按构成原理： 　　　结构型与物性型两大类。 ３.根据传感器的能量转换情况： 　　　能量控制型和能量转换型两大类。 ４.按照物理原理： 　　　电参量式传感器、半导体式传感器、压电式传感器、光电式传感器、气电式传感器、热电式传感器、波式传感器、射线式传感器、磁电式传感器 ５.按传感器的用途： 　位移传感器、压力传感器、振动传感器、温度传感器等等 传感器特性主要是指输出与输入之间的关系。 设拟合直线方程： 2．迟滞 即得到k和b的表达式 3．重复性 1、时域性能指标 2、频域性能 指标 通频带ω：幅值衰减3db（0.707)时所对应的频率范围。 工作频带ωg1或ωg2：幅值误差为±5%或±10%所对应的频率范围。 相位误差：在工作频带范围内，传感器实际输出与输入间的相位误差。 频域的各项动态性能指标 一、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。 二、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。 三、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。 精确度：是精密度与准确度两者的总和，精确度高表示精密度和准确度都比较高。在最简单的情况下，可取两者的代数和。机器的常以测量误差的相对值表示。 （a）准确度高而精密度低 （b）准确度低而精密度高 （c）精确度高 在测量中我们希望得到精确度高的结果。 1.2传感器的动特性 传感器的动特性是指传感器对随时间变化的输入量的响应特性。 1.2.1 传感器的数学模型 要精确地建立传感器(或测试系统)的数学模型是很困难的。在工程上总是采取一些近似的方法；忽略一些影响不大的因素，给数学模型的确立和求解都带来很多方便。从数学上可以用常系数线性微分方程表示传感器输出量y与输入量x的关系，这种方程的通式如下： 线性时不变系统重要性质—叠加性和频率保持性：也就是说，各个输入所引起的输出是互不影响的。这样，在分析常系数线性系统时，总可以将一个复杂的激励信号分解成若干个简单的激励，如利用傅里叶变换，将复杂信号分解成一系列谐波或分解成若干个小的脉冲激励．然后求出这些分量激励的响应之和。 设x(t)、y(t)的初始条件为零，对上式两边进行拉氏变换，得 这一比值W(s)就被定义为传感器的传递函数。 由此可求得初始条件为零的条件下输出信号拉氏变换Y(s)与输入信号拉氏变换X(s)的比值，即 1.2.2 频率响应函数 对于稳定的常系数线性系统，可用傅里叶变换代替拉氏变换，相应地有： 或 即：传感器的频率响应函数，简称为频率响应或频率特性。频率响应函数是一个复数函数，它可以用指数形式表示: 传感器幅频特性 传感器相频特性 1.3传感器的标定 传感器的标定，就是通过试验确立传感器的输入量与输出量之间的关系。同时，也确定出不同使用条件下的误差关系。 传感器标定含义：其一是确定传感器的性能指标；其二是明确这些性能指标所适用的工作环境。本章仅限于讨论第一个问题。 传感器的标定方法：有静态标定和动态标定两种。 标定系统如图所示。 标定 装置 待标定 传感器 标准 传感器 输出量显示 输出量 测量 The end ! 被测量随时间变化的形式可能是各种各样的