传感器的定义和分类.ppt

传感技术及应用2022/10/271-3 传感器的定义和分类1.3.1.传感器的定义1.3.2 传感器的分类传感技术及应用2022/10/271.3.1.传感器的定义 传感器的定义传感器的定义 能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。(1)(1)敏感元件敏感元件 直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的其他量。直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的其他量。如压力膜盒：将压力转换为位移量。如压力膜盒：将压力转换为位移量。(2)(2)转转换换元元件件 也也称称传传感感元元件件，它它将将敏敏感感元元件件的的输输出出量量转转换换成成电电参参量量再再输输出出。如电容式、电感式、应变式、光纤式。如电容式、电感式、应变式、光纤式。(3)(3)转换电路转换电路 将转换元件输出的电参量转换为电流、电压、频率量将转换元件输出的电参量转换为电流、电压、频率量。敏感元件敏感元件转换元件转换元件转换电路转换电路辅助电源辅助电源传感器组成框图传感器组成框图被测量被测量 非电量非电量电参量电参量电量电量传感技术及应用2022/10/271.3.2 传感器的分类 1.按物理量分类：位移、力、速度、温度、流量、气体成分等。2.按工作原理分类：电阻、电容、电感、压电、霍尔、光电、热电偶等。3.按输出信号的性质分类：开关量（开/关、高电平/低电平）、模拟量（020mA、420mA、5V、10V）、数字量（代码）等。传感技术及应用2022/10/271.4 传感器的静态特性传感器的静态特性传感器的静态特性是指被测传感器的静态特性是指被测量的值处于稳定状态时的输量的值处于稳定状态时的输出与输入的关系。出与输入的关系。传感器的静态特性传感器的静态特性:测量范围测量范围(量程量程)灵敏度灵敏度分辩力分辩力线性度线性度迟滞迟滞重复性重复性漂移漂移 传感技术及应用2022/10/27测量范围（量程）测量范围是指在正常的工作条件下，传感器能够测量的被测量量值的总范围。通常以测量范围的下限值和上限值来表示。如测温计的测量范围是-50+300。传感技术及应用2022/10/271.4.2 灵敏度与分辩力灵敏度 传感器输出变化量 y与引起该变化的输入变化量 x之比用S表示。S=y/x它表示单位输入量的变化所引起传感器输出量的变化，灵敏度S值越大，表示传感器越灵敏。分辨力 传感器能检测到的最小的输入增量。可以用绝对变量值表示，也可用与满量程的相对值表示（）。在输入零点附近的分辨力称为阈值。图 传感器的灵敏度 传感技术及应用2022/10/27线性度 线性度用来表示实际特性曲线与拟合曲线之间的最大偏差ym与满量程输出Yfs的百分比来表示，即传感器的输入输出关系一般可表示为Yfsymyxy-输出量 x-输入量a0-零点输出a1-灵敏度a2、a3an-非线性系数传感技术及应用2022/10/27理论拟合拟合曲线是传感器的理论特性，满量程时误差最大。Yfsymyxl非线性误差较小。yYfsymxl过零旋转拟合l较简单，误差较大。Yfsymyxl过端点拟合l误差平方和最小。Yfsymyxl最小二乘法拟合传感技术及应用2022/10/27最小二乘法拟合 由校准数据xi,yi，计算最小二乘法的直线拟合系数a、k，y=a+k x使各点误差的平方和：为最小，得到：传感技术及应用2022/10/271.4.4 迟滞（回程误差）传感器在正行程传感器在正行程(输入量增大输入量增大)和反行程和反行程(输入量输入量减小减小)中，输入输出曲线不重合称为迟滞。中，输入输出曲线不重合称为迟滞。一般以满量程输出的百分数表示，即：一般以满量程输出的百分数表示，即：Yfsy Hmaxyx传感技术及应用2022/10/271.4.5 重复性传感器在输入按同一方向作全量程多次变动时，所得传感器在输入按同一方向作全量程多次变动时，所得特性曲线不一致的程度。特性曲线不一致的程度。一般以满量程输出的百分数表示，即：一般以满量程输出的百分数表示，即：xYFSy Rmaxy传感技术及应用2022/10/271.4.6 稳定性及环境影响稳定性与输出漂移 传感器在长时间工作情况下，输入量不变而输出量却在发生变化。也称为输出漂移。在零点附近的输出漂移被称为零点漂移零点漂移。测试时，将传感器的输出调到某一特定点读取其输出值，间隔一定的时间再读取其输出值，两次输出值差即为稳定性误差。温度稳定性温度稳定性（温度漂移温度漂移）影响传感器稳定性的主要因素是温度。由外界温度变化引起的输出变化称为温度漂移温度漂移，每产生的输出变化量又称为温度漂移系数温度漂移系数。其他影响稳定性的因素 传感器的输出还可能受到电源电压、机械振动和冲击、潮湿、电磁干扰等影响。传感技术及应用2022/10/27可靠性与平均无故障时间可靠性可靠性 传感器只有在规定的条件和规定的期间内才是可靠的。传感器只有在规定的条件和规定的期间内才是可靠的。失效率是指某一产品每单位时间或周期的失效数与保持完好的产品数之比失效率是指某一产品每单位时间或周期的失效数与保持完好的产品数之比。平均无故障时间（平均无故障时间（MTBF）可靠性可以用平均无故障时间（可靠性可以用平均无故障时间（MTBF)表示，失效率表示，失效率的倒数值就是平均无故的倒数值就是平均无故障时间（障时间（MTBF),MTBF=m=1/例如：在例如：在1000小时内对小时内对50台传感器进行测试，有台传感器进行测试，有2台失效，假定失效率不变，台失效，假定失效率不变，试计算失效率和试计算失效率和MTBF。2(台）台）/50(台台)/1000(小时小时)40（次故障）（次故障）/1000000（小时）（小时）MTBF=1000000（小时）（小时）/40（次故障）（次故障）=25000(小时小时)随机随机失效失效损耗损耗失效失效早期早期失效失效时时间间失效失效率率产品寿命期内不同失效产品寿命期内不同失效原因的三个阶段原因的三个阶段