《传感器检测技术》教学课件合集（共10章）非AI生成.pptx

传感器与检测技术;教材

传感器原理与应用黄贤武电子科技大学出版社

参考教材

传感器技术贾伯年东南大学出版社

传感器与检测技术彭军西安电子科技大学出版社

传感器与检测技术宋文绪高等教育出版社;“没有传感器就没有现代科学技术”的观点已为全世界所公认。以传感器为核心的检测系统就像神经和感官一样，源源不断地向人类提供宏观与微观世界的种种信息，成为人们认识自然、改造自然的有利工具。;;课堂教学+实验教学;第一章传感器的基本概念;;;光电三极管是烟雾火警报警器中的光传感器。平时，发光二极管发出的光被不透明挡板挡住。当有烟雾时，烟雾对光有散射作用，光电三极管接收到散射光，电阻变小，使报警电路工作。;温度传感器;人体秤;气敏传感器

用金属氧化物半导体材料制成，当气味吸附在半导体表面时会导致材料的电阻率变化。;第一节传感器的定义与组成;;例：应变式力传感器;应变式压力传感器;第二节传感器的分类;3)按能量的关系分类：;第三节传感器的数学模型概述;1）微分方程;第四节传感器的基本特性;4种典型情况;实际特性曲线与拟合直线之间的偏差称为传感器的非线性误差

—输出量和输入量实际曲线与拟合直线之间的最大偏差；

—输出满量程值。(FS是FullScale的缩写）;2．灵敏度

灵敏度S是指传感器的输出量增量Δy与引起输出量增量Δy的输入量增量Δx的比值，即:

;灵敏度表示单位输入量的变化所引起传感器输出量的变化，很显然，灵敏度值越大，表示传感器越灵敏。;3．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化时，所得特性曲线不一致的程度。;4．迟滞

传感器在正（输入量增大）反（输入量减小）行程期间其输出-输入特性曲线不重合的现象称为迟滞。;5．分辨率;7.漂移

传感器的漂移是指在输入量不变的情况下，传感器输出量随着时间变化，此现象称为漂移。产生漂移的原因有两个方面：一是传感器自身结构参数；二是周围环境（如温度、湿度等）。最常见的漂移是温度漂移，即周围环境温度变化而引起输出的变化，温度漂移主要表现为温度零点漂移和温度灵敏度漂移。;传感器的动态特性是指其输出对随时间变化的输入量的响应特性。

动态特性好的传感器，其输出将再现输入量的变化规律，即具有相同的时间函数。

实际上除了具有理想的比例特性外，输出信号将不会与输入信号具有相同的时间函数，这种输出与输入间的差异就是所谓的动态误差。

最常用的方法为阶跃响应法和频率响应法。;31;32;33;34;第2章电阻式传感器;

利用材料电阻（阻抗）特性实现对非电量（力、位移、形变、速度和加速度）进行测量。;电阻式传感器是将被测非电量的变化转换为电阻量变化的一种传感器。

;

电阻式传感器主要分为两大类：电位计(器)式电阻传感器以及应变式电阻传感器。

电位计(器)式电阻传感器主要用于位移变化较大的测量场合；应变式电阻传感器分为金属应变片和半导体应变片，它们用于测量位移相对较小的情况，其灵敏度较高。;第一节电位器式电阻传感器;线绕式电位器结构和工作原理;若电位器为空载时，根据分压原理得：;第二节应变式电阻传感器;;应变式电子秤结构示意图;实验演示：

?取一根细电阻丝，两端接上一台数字式欧姆表（分辨率为1/2000），记下其初始阻值（图中为10.01?）。当我们用力将该电阻丝拉长时，会发现其阻值略有增加（图中增加到为10.05?）。测量应力、应变、力的传感器就是利用类似的原理制作的。;46;一、应变效应;金属应变片由敏感栅、基片、覆盖层和引线等部分组成，如图所示:;49;对于一长为L、横截面积为A、电阻率为ρ的金属丝，其电阻值R为：;电阻相对变化量为：;由材料力学的知识：在弹性范围内，金属丝受拉力时，沿轴向伸长，沿径向缩短，则轴向应变和径向应变的关系为：;或;;压阻效应：沿一块半导体的某一轴向施加压力使其变形时，它的电阻率会发生显著变化，这种现象称为半导体的压阻效应。利用压阻效应制成的传感器称为压阻传感器或半导体应变片。;π——半导体材料的压阻系数;

σ——半导体材料的所受应变力;

E——半导体材料的弹性模量;

εx——半导体材料的应变。;实验证明πE比1+2μ大近百倍，所以1+2μ可以忽略，因而半导体应变片的灵敏系数为：;半导体应变片特点

优点：灵敏系数比金属丝式高50～80倍

缺点：材料的温度系数大，应变时非线性比较严重，

应用范围受到限制。;金属-半导体应变片区别;金属-半导体应变片特性