传感器工作原理.ppt

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1、现在学习的是第1页，共41页第第一一章章传传感感器器官。人类依靠这些器官接收来自外界的刺激，再通过大脑进行分析判断，发出命令而动作。随着科学技术发展和人类社会的进步，人类为了进一步认识自然和改造自然，只靠这些感觉器官就显得很不够了。于是，一系列代替、补充、延伸人的感觉器官功能的各种手段就应用而生，从而出现了各种用途的传感器。现在学习的是第2页，共41页1.2 什什么么现在学习的是第3页，共41页现在学习的是第4页，共41页下图为传感器组成方框图此图也说理。现在学习的是第5页，共41页区分敏感元件和转换元件两个部分而是二者合为一体。例如：压电传感器、热电偶等，没有中间环节，直接将被测量转换成电信

2、号。现在学习的是第6页，共41页测量可用不同转换原理实现探测，利用同一种物理法则、化学反应或生物效应可制作出检测不同被测量的传感器，功能大同小异的同一类传感器可用于不同的技术领域，故传感器有不同的分类法。1.3.传传感感现在学习的是第7页，共41页工作的物理传感器；基于化学反应如化学吸附、选择性化学反应等进行工作的化学传感器；基于酶、抗体、激素等分子识别功能的生物传感器。1）.根根据据传传感感感感知知外外界界信信现在学习的是第8页，共41页2）.按工热电式；等等现在学习的是第9页，共41页3）.根据传感器金属传感器高分子材料传感器复合材料传感器；等等现在学习的是第10页，共41页4）.按感器气

3、体成分传感器液体成分传感器离子传感器真空传感器；等等现在学习的是第11页，共41页5）.按能量关界的变化（即传感器输入量的变化）只能起到控制作用。如电桥测量电阻温度变化时，温度变化改变了热敏电阻的阻值，热敏电阻阻值的变化使电桥输出发生变化（注意电桥的输出是由电源供给的）能量转换型，由传感器输入量变化直接引起能量变化。如热效应中的热电偶，当温度变化时，直接引起输出电势变化。再如传声器直接将声信号转化成电信号输出。现在学习的是第12页，共41页6）.按传感器利用场的定感器现在学习的是第13页，共41页现在学习的是第14页，共41页7）.按依靠还是不依无源传感器（不需外加电源）现在学习的是第15页，

4、共41页8）.按输现在学习的是第16页，共41页现在学习的是第17页，共41页现在学习的是第18页，共41页传感器的性能和评价为了更好地掌握和使用传感器，必须事先充分了解传感器的特性。传感器的各种特性一般是根据输入和输出的对应关系来描述的。传感器在稳态（静态或准静态）信号作用下，输入和输出的对应关系为静态特性；传感器在动态（周期或暂态）信号作用下，输入和输出的对应关系为动态特性；现在学习的是第19页，共41页xyxk输入量的变化值输出量的变化值)(可见，传感器的校准曲线的斜率即为灵敏度。对于线性传感器来说灵敏度是一个常 数；非线性传感器的灵敏度则随输入量变化。现在学习的是第20页，共41页%1

5、00maxFSfYe式中，ef为非线性误差（线性度），max为校准曲线与理想拟合直线间的最大偏差， YFS为传感器满量程输出平均值，如图1.2所示现在学习的是第21页，共41页现在学习的是第22页，共41页现在学习的是第23页，共41页%100maxFStYe或者%1002maxFStYe式中max为输出值在正反行程的最大差值。如图1.3所示， max=Y2-Y1图1.3是这种现象稍微夸张了的曲线。一般来说输入增加到某值时的输出要比输入下降到某值时的输出小，正如图1.3所示。如存在迟滞差，则输入和输出的关系就不是一一对应了，因此必须尽量减少这个差值。各种材料的物理性质是产生迟滞现象的原因。如把

6、应力加于某弹性材料时，弹性材料产生变形，应力虽然取消了但材料材料不能完全恢复原状。又如铁磁体、铁电体在外加磁场、电场作用下均有这种现象。迟滞也反映了传感器机械部分不可避免的缺陷，轴承磨擦、间隙、螺丝松动等。各种各样的原因混合在一起导致了迟滞现象的发生。现在学习的是第24页，共41页现在学习的是第25页，共41页化的，这时要求传感器时刻精确的跟踪输入信号，按照输入信号的变化规率输出信号。当传感器输入信号变化缓慢时，是容易跟踪的，但随着输入信号变化加快，传感器随动跟踪性能会逐渐下降。输入信号变化时，引起输出信号也随时间变化，这个过程叫响应。动态特性就是指传感器对于随时间变化的输入量的响应特性。响应

7、特性即动态特性，是传感器的重要特性之一。现在学习的是第26页，共41页第第二二章章应应现在学习的是第27页，共41页现在学习的是第28页，共41页以下是几种应变式测力与称重传感器： 1.柱式传感器。 柱式传感器是称重（或测力）传感器应用较普遍的一种形式。右图画出了传感器的结构示意图。其结构是在圆柱或圆筒上按一定方向贴上应变计。圆筒或圆柱在外力F作用下产生的应变为：AEFET式中E为弹性元件的弹性模量 ，A为圆筒或圆柱的截面积。现在学习的是第29页，共41页UblbhGKFUjjSC)1 (16)1 (322式中U为桥供电压，K为应变计灵敏度系数，lj为应变计长，bj为宽现在学习的是第30页，共41页现在学习的是第31页，共41页第三章电现在学习的是第32页，共41页现在学习的是第33页，共41页现在学习的是第34页，共41页常用接线方式现在学习的是第35页，共41页现在学习的是第36页，共41页现在学习的是第37页，共41页现在学习的是第38页，共41页常用接线方式现在学习的是第39页，共41页现在学习的是第40页，共41页感谢大家观看感谢大家观看现在学习的是第41页，共41页