传感器技术的发展与应用(毕业论文).doc

北京工业大学毕业设计（论文）题目: 特殊传感器技术的发展与应用姓名： 班级：学号：指导教师： 日期：2011年6月毕业论文（设计）任务书学生姓名： 机电系 系 机电一体化技术 专业 机电082班毕业课题： 特殊类型传感器的应用 教学时间： 2011年 2月28日 至 2011年 6月10日毕业课题内容及要求：课题内容： 1、完成特殊类型传感器的工作原理及结构分析。 2、完成特殊类型传感器应用的工艺过程、特点及控制过程分析。 3、掌握岗位操作要点及常见故障处理方法。 课题要求： 1、根据所学知识及岗位培训、调研，确定总体方案并撰写总论部分，文字约20003000字。 2、根据相关设备的特点，完成特殊类型传感器的工作原理、结构特点分析、其应用的工艺流程及控制过程等特点分析。 3、根据岗位操作要点及常见故障，阐述常规处理方法要点。 4、根据相关分析，完成教师指定的工程图或工艺流程图。 5、撰写毕业设计论文，约1万字左右。 进度安排： 1、2011-02-28至2011-03-25（第1周第4周）：毕业设计调研，确定毕业设计课题。 2、2011-03-28至2011-05-27（第5周第13周）： 撰写毕业设计课题总论部分，文字约20003000字。 确定毕业设计课题方案，进行相关的理论分析、结构分析、工艺分析及加工过程分析。完成相应的控制原理图、设备结构工程图、工艺流程图、控制方案图及相关的控制程序等。 撰写毕业设计课题部分论文，文字约8000字左右。论文初稿应在5月中旬完成并送交指导教师审阅修改。经指导教师审阅合格后，方可按学校规定的论文格式编辑、打印、装订成册，上交指导教师存档。 编辑制作答辩演讲用幻灯片，约20张，上交指导教师。 3、2011-05-30至2011-06-10（第14第15周）： 毕业设计答辩准备及答辩。 参考资料： 1、机电一体化设计手册 指导教师： 教研室主任： 2011 年4 月 13 日目 录目 录第 1 章 传感器的基本知识 4第1.1节 传感器的意义及类型4第1.2节 传感器的分类 4第1.3节 传感器的特性 4第 2 章 霍尔传感器的原理和应用 7第2.1节 霍尔传感器的简介 7第2.2节 霍尔传感器的基本原理与使用 7第 3 章 压阻效应的厚膜力敏材料及传感器 10第3.1节 厚膜压阻效应简介 10第3.2节 厚膜电阻的压阻效应 10第3.3节 钌基厚膜力敏材料及特性 11第3.4节 厚膜力敏传感器现状 12第 4 章 湿度传感器 14第4.1节 性能及设备选择 14第4.2节 考虑时漂和温漂 15第4.3节 与传统测湿方法的关系及其他注意事项16第4.4节 湿度传感器的发展16第 5 章 转速传感器 21第5.1节 转速传感器的主要功能和特点21第5.2节 S12、S14、S16、S18、S20、S22齿轮转速传感器22第5.3节 T20专用齿轮转速传感器24第5.4节 T23汽车发动机转速传感器26致谢29参考文献30 传感器技术的发展与应用 第一章 传感器的基本知识一、传感器的意义及类型什么叫传感器？从广义上讲，传感器就是能感知外界信息并能按一定规律将这些信息转换成可用信号的装置；简单说传感器是将外界信号转换为电信号的装置。所以它由敏感元器件（感知元件）和转换器件两部分组成，有的半导体敏感元器件可以直接输出电信号，本身就构成传感器。敏感元器件品种繁多，就其感知外界信息的原理来讲，可分为物理类，基于力、热、光、电、磁和声等物理效应。化学类，基于化学反应的原理。生物类，基于酶、抗体、和激素等分子识别功能。通常据其基本感知功能可分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类（还有人曾将传感器分46类）。二、传感器的分类 目前对传感器尚无一个统一的分类方法，但比较常用的有如下三种： 、按传感器的物理量分类，可分为位移、力、速度、温度、流量、气体成份等传感器 、按传感器工作原理分类，可分为电阻、电容、电感、电压、霍尔、光电、光栅、热电偶等传感器。 、按传感器输出信号的性质分类，可分为：输出为开关量（“”和"”或“开”和“关”）的开关型传感器；输出为模拟型传感器；输出为脉冲或代码的数字型传感器。 关于传感器的分类： 1.按被测物理量分：如：力，压力，位移，温度，角度传感器等； 2.按照传感器的工作原理分：如：应变式传感器、压电式传感器、压阻式传感器、电感式传感器、电容式传感器、光电式传感器等； 3.按照传感器转换能量的方式分： （1）能量转换型：如：压电式、热电偶、光电式传感器等； （2）能量控制型：如：电阻式、电感式、霍尔式等传感器以及热敏电阻、光敏电阻、湿敏电阻等； 4.按照传感器工作机理分： （1）结构型：如：电感式、电容式传感器等； （2）物性型：如：压电式、光电式、各种半导体式传感器等； 5.按照传感器输出信号的形式分： （1）模拟式：传感器输出为模拟电压量； （2）数字式：传感器输出为数字量，如：编码器式传感器。三、传感器的特性传感器的静态特性 传感器的静态特性是指对静态的输入信号，传感器的输出量与输入量之间所具有相互关系。因为这时输入量和输出量都和时间无关，所以它们之间的关系，即传感器的静态特性可用一个不含时间变量的代数方程，或以输入量作横坐标，把与其对应的输出量作纵坐标而画出的特性曲线来描述。表征传感器静态特性的主要参数有：线性度、灵敏度、分辨力和迟滞等。 传感器的动态特性 所谓动态特性，是指传感器在输入变化时，它的输出的特性。在实际工作中，传感器的动态特性常用它对某些标准输入信号的响应来表示。这是因为传感器对标准输入信号的响应容易用实验方法求得，并且它对标准输入信号的响应与它对任意输入信号的响应之间存在一定的关系，往往知道了前者就能推定后者。最常用的标准输入信号有阶跃信号和正弦信号两种，所以传感器的动态特性也常用阶跃响应和频率响应来表示。传感器的线性度 通常情况下，传感器的实际静态特性输出是条曲线而非直线。在实际工作中，为使仪表具有均匀刻度的读数，常用一条拟合直线近似地代表实际的特性曲线、线性度（非线性误差）就是这个近似程度的一个性能指标。拟合直线的选取有多种方法。如将零输入和满量程输出点相连的理论直线作为拟合直线；或将与特性曲线上各点偏差的平方和为最小的理论直线作为拟合直线，此拟合直线称为最小二乘法拟合直线。 传感器的灵敏度 灵敏度是指传感器在稳态工作情况下输出量变化 y 对输入量变化 x 的比值。它是输出一输入特性曲线的斜率。如果传感器的输出和输入之间显线性关系，则灵敏度 S 是一个常数。否则，它将随输入量的变化而变化。 灵敏度的量纲是输出、输入量的量纲之比。例如，某位移传感器，在位移变化 1mm 时，输出电压变化为 200mV ，则其灵敏度应表示为 200mV/mm 。 当传感器的输出、输入量的量纲相同时，灵敏度可理解为放大倍数。 提高灵敏度，可得到较高的测量精度。但灵敏度愈高，测量范围愈窄，稳定性也往往愈差。传感器的分辨力 分辨力是指传感器可能感受到的被测量的最小变化的能力。也就是说，如果输入量从某一非零值缓慢地变化。当输入变化值未超过某一数值时，传感器的输出不会发生变化，即传感器对此输入量的变化是分辨不出来的。只有当输入量的变化超过分辨力时，其输出才会发生变化。 通常传感器在满量程范围内各点的分辨力并不相同，因此常用满量程中能使输出量产生阶跃变化的输入量中的最大变化值作为衡量分辨力的指标。上述指标若用满量程的百分比表示，则称为分辨率。 传感器的迟滞特性 迟滞特性表征传感器在正向（输入量增大）和反向（输入量减小）行程间输出 - 一输入特性曲线不一致的程度，通常用这两条曲线之间的最大差值 MAX 与满量程输出 F·S的百分比表示，迟滞可由传感器内部元件存在能量的吸收造成。6.参考文献：1.集成温度传感器AD590及其应用2.传感器工程3.伺服控制系统中的传感器4.传感器与信号处理5.传感器应用技术第 4 页 共 22 页