工程测试第二版西北工业大学出版社.pptxVIP

第1页/共96页本章学习要求：1.掌握传感器的基本概念，组成，传感器的分类2.掌握电阻式传感器的工作原理和性能特点3.掌握测量电路及其补偿方法4.了解电阻式传感器的应用第2页/共96页 4.1 传感器概述一、什么是传感器？1、什么是传感器？是能够感受规定的被测量，并按照一定的规律转换成可用的输出信号的器件或装置。2、传感器的功能：有二：1）、对规定的被测量的敏感作用，以完成对被测量的拾取；2）、变换作用：将被测量转换成与之有严格（一、一）对应关系的，容易检测，传输或处理的电信号。3、应用广泛传感器的作用类似人的五官（感觉器官）：视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉。人类依靠五种感官从外界获取信息。又是五官的延伸。主要用于检测机电一体化系统①自身、②作业对象、③作业环境的状态，为有效地控制机电一体化系统的运动状态提供信息。应用极为广泛，无论是经典的闭环控制，还是今天的CNC（数控机床）、MC(加工中心）、CIMS（计算机集成制造技术）FMS(柔性制造）。科学研究，军事、航空、航天、航海、工业、农业（温度、湿度，土壤成分的监测与控制，设施农业……）、医疗卫生，环保、资源普查，地质、采矿、……人们的生活……。机器人，头脑尚较发达，感官迟钝……第3页/共96页二、传感器的组成：一般由：敏感元件，转换元件，及基本转换电路三部分组成。作用：1、敏感元件：直接感受被测物理量，并以确定（一、一对应）关系输出转换元件敏感的另一物理量；2、转换元件：将敏感元件输出的非电量转换成电路参数（R.L,C)，或电压，电流，频率等电信号；开环3、基本转换电路：把转换元件输出的电信号规范化，放大到一定的功率，或转换成便于传输，处理的电量。一次、二次传感器……开环，闭环……基本转换电路一般不与敏感元件状在一个壳体内，由于空间限制和技术等原因……热电偶压电F→Q(V）一次传感器：磁电v→E电容 位移→⊿C二次传感器第4页/共96页差动电感式传感器第5页/共96页第6页/共96页三、传感器的分类：由于实际的需要，新材料，新理论，新工艺及CPU,传感器的种类、数量与日俱增，因此应对其进行合理分类；用于检测机电一体化系统内部的位置，速度，加速度，M,n……内部信息传感器：视觉1、听觉按被测量对象非接触式接近觉味觉接触觉外部信息传感器：环境状态：压觉触觉滑动觉接触式重量觉力传感器软硬觉第7页/共96页1）、物性型：是利用某些物质（材料）的某些物理性质随被测参数的变化而变化的原理制成的。主要是以半导体（ρ），电介质（ε）、磁性体（μ）、热电、压电材料。以光电、热电、压磁、压电效应为基础。2、按工作机理分类（机理，机制：某些自然现象的物理、化学规律）2）、结构型：利用传感器本身的结构或参数变化来实现对被测量的检测或转换。如滑线电阻，电感，电容式、光栅，磁栅，感应同步器等传感器。有运动部件。3、按被测物理量分类：此方法明确地表明了传感器的用途，便于使用者选择。如：机械参数：力、力矩、位置、位移、速度，加速度，长度，厚度、角度； 热工参数：压力，压差，流量、流速，温度，液位……； 物理、化学量：密度，湿度，粘度，浓度，比重，盐度，PH值……；生物医学量：血压，眼压，脑压，血液，……4、按工作原理：此法清楚地表示了传感器的工作原理，有利于传感器的设计和使用。表1—1，列出了28种工作原理：第8页/共96页第9页/共96页第10页/共96页第11页/共96页1）、无源型：不需要外加电源、而是将被测量的相关能量转换为电量（电压，电流，电荷）输出，故又称为能量转换型，发电型。光电，热电、压电、磁电。5、按传感器的能量源分类：2）、有源型：需外接电源才能输出电量，故又称为能量控制型、参量型。如：电阻，电感，电容等开关型（二值型）接触型（如微动开关、行程开关……有触点的开关非接触型：（光电开关、声控开关、接近开关、磁控开关……）电阻型（电位器，电阻应变片，湿敏电阻）模拟型电压，电流型（热电偶，光电池）6、按输出信号的性质分类电感、电容型（电感、电容式位置传感器等）计数型（脉冲或方波信号+计数器）数字型二进制码盘代码型（增量码盘、绝对码盘格雷码盘第12页/共96页无源型、发电型按能量源有源型、能量控制型第13页/共96页1）、开关型：输出只有ON或OFF(“1”或“0”）两种状态，非此及彼，两者必居其一；可直接送入微机进行处理，使用方便：如：压力、温度、流量、速度……继电器类。３）、数字型①、计数型：输出的脉冲数与输入量成正比，加上计数器，即可对输入量进行计数。如：增量码盘：脉冲数与转角成正比：光电检测输送带上的产品个数……２）、模拟型传感器传感器的输出是与输入相对应的连续变化量②、代码型（数字编码器）：如绝对码盘，直接输出数字代码，如二进制码、格雷码（循环码）各码道随输入量变化，如４码道线性非线