传感器及测量系统概述课件.pptxVIP

**感測器及測量系統概述在機電一體化產品中，感測器及測量系統是一個十分重要的環節是獲取資訊與處理資訊的手段只有在獲得既準確又可靠的資訊基礎上，才能實現自動化，節省能源和原材料，提高機器效率。資訊採集與處理：模擬量←→數字量。A/D轉換器、D/A轉換器。

**發展趨勢：(1)集成化：集成（感測器、放大器、運算器、補償器等）；組合（不同功能的感測器）；排列（成矩陣）。(2)多功能化：如溫度與濕度、氣敏與濕度、速度與長度等多功能感測器。(3)智能化：不但能對外界信號進行轉換與測量，同時還具有記憶存儲、運算及數據處理等功能。(4)數位化：數字顯示與微處理機的應用，使感測器應用更為方便，可提高穩定性及精度，簡化結構。

*2.2模擬量感測器及測量電路*2.2模擬量感測器及測量電路感測器及測量電路：物理量、化學性能→電信號∝F（U，I，f）模擬量傳感：(1)直接感測器；(2)差動感測器（信號相加，干擾相減）；(3)補償感測器（抗干擾）。模擬量感測器性能指標：精確度、穩定性、輸入/輸出特性。圖2-2-1模擬量感測器及其測量電路結構

*2.3模擬量感測器性能指標*2.3模擬量感測器性能指標2.3.1精確度精確度指標：共有三個：精密度、准確度、精度。在工程上常用精度等級來表示感測器的精度（相對誤差）。感測器的精度等級一般分為：0.001,0.002,0.005,0.02,0.05,…,1.5,2.5,4.0,5.0和6.0。

*2.3模擬量感測器性能指標*2.3.2穩定性感測器的穩定性有兩個方面：(1)穩定度： 感測器的輸出在所有條件恒定的情況下，於規定的時間內，維持其值不變的能力。如：3.454mV/h。(2)影響量： 感測器的輸出在外界條件變化的情況下而引起輸出的變化量。例0.002mV/℃。

*2.3模擬量感測器性能指標*2.3.3輸入／輸出特性分類：靜特性、動特性。1、靜特性定義：靜特性是指輸入量不隨時間而變化，只考慮它們之間的靜態關係靜特性的主要指標：線性度、靈敏度與滯環。(1)線性度：是指感測器輸入/輸出特性曲線用一條直線來近似代替時其準確程度。感測器輸入與輸出的典型特性曲線如圖2-3-1所示。

*2.3模擬量感測器性能指標*(2)靈敏度：感測器輸出量增量與輸入量增量之比，即感測器輸入／輸出特性曲線上各點的斜率。(3)滯環:感測器輸入/輸出靜特性在輸入量上升時和下降時輸出特性的不一致性。圖2-3-1感測器輸入/輸出的曲型特性曲線

*2.3模擬量感測器性能指標*?滯環誤差和滯環率為: 滯環是由於感測器吸收能量所產生，所以滯環效應常伴著死區效應。圖2-3-2滯環與滯環誤差圖2-3-3一階動力學系統

*2.3模擬量感測器性能指標*2、動特性定義：當輸入量隨時間變化很快時，輸入量與輸出量之間的動態關係。感測器輸入／輸出的動態特性是含有時間變數的微分方程。運算式為：bny(n)+bn-1y(n-1)+…+b1y(1)+b0y=bx(t)式中：b0、b1、…、bn——對線性系統來說是常數y、y(1)、…、y(n)——輸出信號的各階導數輸入信號x(t)與輸出信號y(t)具有相同的量綱。

*2.3模擬量感測器性能指標*(1)一階系統的動態回應一階動力學系統可由剛度為ｋ的彈簧和粘性阻尼係數為ｃ的阻尼器並聯組成，見圖2-3-3(a)；也可由品質為ｍ的物體和粘性阻尼係數為ｃ的阻尼器串聯組成，見圖2-3-3(b)，動力學方程分別為：cy(1)+ky=kx(t)和my(2)+cy(1)=cx(1)(t)可以寫成同一個一階慣性公式: T1y(1)+y=x(t)

*2.3模擬量感測器性能指標*正弦信號激勵下其幅頻及相頻回應為:單位階躍函數輸入一階系統時,通過拉氏變換方法可以求得其回應為：(2)二階系統的動態回應二階動力學系統可由品質為ｍ的物體、剛度為ｋ的彈簧和粘性阻尼係數為ｃ的阻尼器串聯組成：其動力學方程為： my(2)+cy(1)+ky=kx(t)

*2.3模擬量感測器性能指標*圖2-3-4動力學系統在正弦輸入信號時的回應曲線

*2.3模擬量感測器性能指標*圖2-3-5對單位階躍輸入信號的回應圖2-3-6二階動力學系統

*2.3模擬量感測器性能指標*正弦信號的激勵下其幅頻回應及相頻回應為:單位階躍函數輸入二階系統時,通過拉氏變換方法可以求得其回應為:

*2.4數字量感測器及其測量電路*2.4數字量感測器及其測量電路數字量感測器有兩種：直接數字量感測器——可直接得到數字量輸出的感測器，如角度數字編碼器。間接數字量感測器——通過A/D轉換器得到數字量輸出的感測器如光柵和感應同步器。按結構可分為三種類型：1、直接式數字量感測器——其解析度決定