传感器原理及应用第2章 传感技术及基本特性.ppt

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1、第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性传感器原理及应用第2章 传感技术及基本特性 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性2.1 传感器的组成传感器的组成 定义定义:能能感感受受被被测测量量并并按按照照一一定定的的规规律律转换成可用输出信号的器件、装置转换成可用输出信号的器件、装置.由敏感元件敏感元件和传感元件传感元件组成.第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性 敏敏感感元元件件

2、是是直直接接感感受受被被测测非非电电量量，按按一一定定规规律律转转换换成成与与被被测测量量有有确确定定关系的其它量关系的其它量(仍为非电量仍为非电量)的元件。的元件。例例如如 膜膜片片和波波纹纹管管把把被被测测压压力力转转变成位移量等变成位移量等。第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性 传传感感元元件件又又称称变变换换器器，是是能能将将敏敏感感元元件件输输出出的的非非电电量量直直接接转转换换成成所所需需的信号的元件的信号的元件.例例如如 应应变变式式压压力力传传感感器器中中的的弹弹性性膜膜片片就就是是敏敏感感元元件件，而而电电阻阻应应变变片片就就是是传感元件传感元件。第第2 2章

3、章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性 敏敏感感元元件件与与传传感感元元件件也也可可两两者者合合二二为为一，称为一次传感元件，一，称为一次传感元件，它能直接输出电学量，如压电晶体、热电偶、热敏电阻、光学器件，直接感受被测量而输出与之成确定关系的电量。第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性 新型的集集成成电电路路传传感感器器将敏感元件、传感元件以及信号处理电路集成为一个器件。第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性传感器分类传感器分类 分分为为模模拟拟传传感感器器和和数数字字传传感感器器,其中数字传感器便于与计算机联用，且抗干扰性较强.例例如如脉冲盘式角度数字传感器、

4、光栅传感器等。传感器数字化是今后的发展趋势。第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性 按敏感材料不同按敏感材料不同 分分为为半半导导体体传传感感器器、陶陶瓷瓷传传感感器器、石石英英传传感感器器、光光导导纤纤维维传传感感器器、金金属属传传感感器器、有有机机材材料料传传感感器器、高高分分子材料传感器，种类很多。子材料传感器，种类很多。第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性按应用场合不同按应用场合不同 分分为为工工业业用用、农农用用、军军用用、医医用用.科科研用、环保用和家电用传感器等。研用、环保用和家电用传感器等。按按具具体体使使用用场场合合，分分为为汽汽车车用用、船船舰

5、舰用用、飞飞机机用用、宇宇宙宙飞飞船船用用、防防灾灾用传感用传感器等。器等。第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性 使用目的的不同使用目的的不同，分为计测用、监，分为计测用、监视用、检查用、诊断用、控制用和视用、检查用、诊断用、控制用和分析用传感器等。分析用传感器等。第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性按照工作原理分类按照工作原理分类 可可分分为为电电阻阻式式、电电容容式式、电电感感式式、光光电电式式、光光栅栅式式、热热电电式式、压压电电式式、红红外外、光光纤纤、超超声声波波、激激光光传传感感器器等。等。这这种种分分类类有有利利于于对对传传感感器器的的工工作作原原

6、理理的了解。的了解。第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性按被测量分类按被测量分类 可可分分为为力力学学量量、光光学学量量、磁磁学学量量、几几何何学学量量、运运动动学学量量、流流速速与与流流量量、液液面面、热热学学量量、化化学学量量、生生物物量量传传感器等。感器等。这种分类有利于选择和应用这种分类有利于选择和应用传感器。传感器。第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性2.2 2.2 传感器静态特性传感器静态特性 当输入量（当输入量（X X）为静态（常量）或变化）为静态（常量）或变化缓慢的信号时（如温度、压力），的特缓慢的信号时（如温度、压力），的特性称性称静态特性静态

7、特性。静态特性可以用函数式表示为静态特性可以用函数式表示为 第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性 静态特性包括：静态特性包括：线性度、迟滞、重复性、灵敏度、线性度、迟滞、重复性、灵敏度、稳定性稳定性 2.2 2.2 传感器静态特性传感器静态特性第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性2.2 2.2 传感器静态特性传感器静态特性v 传感器的线性度（非线性误差）通常传感器的线性度（非线性误差）通常用相对误差表示：用相对误差表示：最大非线性绝对误差最大非线性绝对误差最大非线性绝对误差最大非线性绝对误差 满量程输出满量程输出满量程输出满量程输出 线性度线性度线性度线性度 Y

8、XYiXiLmaxY=kx+b（1 1）线性度）线性度第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性（2 2）迟滞）迟滞v 传感器在正、反行程期间输入、输传感器在正、反行程期间输入、输 v 出曲线不重合的现象称迟滞。出曲线不重合的现象称迟滞。2.2 2.2 传感器静态特性传感器静态特性第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性（2 2）迟滞）迟滞v 迟滞误差一般由满量程输出的百分数迟滞误差一般由满量程输出的百分数表示：表示：2.2 2.2 传感器静态特性传感器静态特性为正、反为正、反 行程输出值间的最大差值行程输出值间的最大差值 第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本

9、特性例：电子秤例：电子秤 增加砝码增加砝码10g 50g 100g 200g 10g 50g 100g 200g 电桥输出电桥输出 0.5 mv-2mv-4mv -10mv 0.5 mv-2mv-4mv -10mv 减砝码输出减砝码输出 1 mv-5mv-8mv -10mv1 mv-5mv-8mv -10mv（2 2）迟滞）迟滞2.2 2.2 传感器静态特性传感器静态特性第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性 原因原因:机械部分存在不可避免的缺陷，机械部分存在不可避免的缺陷，如轴承磨损，如轴承磨损，紧固件松动和材料内紧固件松动和材料内 部分子间摩擦等。部分子间摩擦等。（2 2）迟

10、滞）迟滞2.2 2.2 传感器静态特性传感器静态特性第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性（3 3）重复性）重复性2.2 2.2 传感器静态特性传感器静态特性v 传感器输入量按同一方向作多次测量传感器输入量按同一方向作多次测量时，输出特性不一致的程度。时，输出特性不一致的程度。v 用最大重复偏差表示：用最大重复偏差表示：第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性（3 3）重复性）重复性2.2 2.2 传感器静态特性传感器静态特性第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性重复性越好，使用时误差越小重复性越好，使用时误差越小（3 3）重复性）重复性2.2 2.2

11、传感器静态特性传感器静态特性第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性（4 4）灵敏度）灵敏度2.2 2.2 传感器静态特性传感器静态特性v在稳定条件下输出微小增量与输入微在稳定条件下输出微小增量与输入微 v小增量的比值小增量的比值 对线性传感器灵敏度：对线性传感器灵敏度：S=Y/X S=Y/X 对非线性传感器灵敏度为：对非线性传感器灵敏度为：S=dy/dx S=dy/dx第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性（4 4）灵敏度）灵敏度2.2 2.2 传感器静态特性传感器静态特性第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性（4 4）灵敏度）灵敏度2.2 2.2 传

12、感器静态特性传感器静态特性例如例如:位移变化位移变化lmmlmm时，输出电压变时，输出电压变化化 30mV 30mV。K=30mv/1mm=30(mv/mm)K=30mv/1mm=30(mv/mm)灵敏度越高，测量范围愈窄、稳定灵敏度越高，测量范围愈窄、稳定性也愈差、抗干扰能力减弱。性也愈差、抗干扰能力减弱。第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性（5 5）分辨率）分辨率2.2 2.2 传感器静态特性传感器静态特性用来表示仪表装置能够检测被测量最小用来表示仪表装置能够检测被测量最小变化量的能力。变化量的能力。以最小量程的单位值来表示。以最小量程的单位值来表示。当被测量的变化值小于分

13、辨力时，传感当被测量的变化值小于分辨力时，传感器对输入量的变化无任何反应。器对输入量的变化无任何反应。第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性 例例如如电电压压表表的的分分辨辨率率是是10V10V，即即能能测测的的最最小小电电压压为为10V10V，当当增增加加7V7V或或8V8V的的电电压压时时，电电压压表表不不会会作作任任何反应。何反应。（5 5）分辨率）分辨率2.2 2.2 传感器静态特性传感器静态特性第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性 零点漂移零点漂移:在零输入的情况下，输出值的漂移。在零输入的情况下，输出值的漂移。蠕变蠕变 是是指指某某些些测测量量载载荷荷

14、的的仪仪表表，当当加加载载后后随随时时间间变变化化而而使使输输出出发发生生变变化化的的现现象。象。2.2 2.2 传感器静态特性传感器静态特性第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性2.3 2.3 传感器动态特性传感器动态特性 当输入量随时间变化时当输入量随时间变化时,如如:加速度、加速度、振动等，传感器的振动等，传感器的动态特性动态特性。这时被测量是时间的函数，或是频率这时被测量是时间的函数，或是频率的函数。的函数。第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性用时域法表示成：用时域法表示成：2.3 2.3 传感器动态特性传感器动态特性用频域法表示为：用频域法表示为：第第2

15、 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性 动态特性与静态特性动态特性与静态特性的主要区别：的主要区别：动动态态特特性性中中输输出出量量与与输输入入量量的的关关系系不不是是一一个个定定值值，而而是是时时间间的的函函数数，它随输入信号的变化而改变。它随输入信号的变化而改变。2.3 2.3 传感器动态特性传感器动态特性第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性2.3 2.3 传感器动态特性传感器动态特性 例：动态测温例：动态测温 设环境温度为设环境温度为T T0 0,水槽中水的温度为水槽中水的温度为T,T,而且而且 T T T T0 0 传感器突然插入被测介质中；传感器突然插入被测介

16、质中；第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性用热电偶测温用热电偶测温,理想情况测试曲线理想情况测试曲线T T是阶跃变化的；是阶跃变化的；实际热电偶输出值是缓慢变化，存实际热电偶输出值是缓慢变化，存在一个过渡过程在一个过渡过程水温水温T热电偶热电偶环境温度To To T T ToTo2.3 2.3 传感器动态特性传感器动态特性第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性2.3 2.3 传感器动态特性传感器动态特性传感器系统传感器系统输入激励输入激励 X X（t)t)输出响应输出响应 Y Y（t)t)第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性2.3 2.3 传感器动

17、态特性传感器动态特性可用高阶常系数线性微分方程表示：可用高阶常系数线性微分方程表示：式中：式中：YY输出；输出；XX输入；输入；a ai i 、b bi i 为常数为常数第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性2.3 2.3 传感器动态特性传感器动态特性两边取拉氏变换，将实函数变换到两边取拉氏变换，将实函数变换到复变函数复变函数 第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性2.3 2.3 传感器动态特性传感器动态特性传感器的传递函数：传感器的传递函数：第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性 频率特性频率特性:在动态测量中，输出幅值和相位随频率在动态测量中，输出

18、幅值和相位随频率 的变化而改变的变化而改变.幅频特性幅频特性:幅值随频率变化而改变的特性；幅值随频率变化而改变的特性；2.3 2.3 传感器动态特性传感器动态特性第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性 相频特性相频特性:相位随频率的变化而改变的特性。相位随频率的变化而改变的特性。幅幅值值下下降降到到稳稳定定幅幅值值的的0 0707707倍倍时时所对应的频率称为截止频率。所对应的频率称为截止频率。2.3 2.3 传感器动态特性传感器动态特性第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性2.4、性能指标性能指标 基本参数指标基本参数指标 1量程指标量程指标：量程范围、过载能力等

19、量程范围、过载能力等2灵灵敏敏度度指指标标：灵灵敏敏度度、满满量量程程输输出出、分辨力、输入输出阻抗等分辨力、输入输出阻抗等第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性 3 3精度指标：精度指标：精精度度(误误差差)、重重复复性性、线线性性、滞滞后后、灵灵敏敏度度误误差差、阀阀值值、稳稳定定性性、漂漂移移等等第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性 4动态性能指标：动态性能指标：固固有有频频率率、阻阻尼尼系系数数、频频响响范范围围、频频率率特特性性、时时间间常常数数、上上升升时时间间、响响应应时时间间、过过冲冲量量、衰衰减减率率、稳稳态态误误差差、临临界界速度、临界频率等速

20、度、临界频率等第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性五、特性的应用特性的应用 系统标定系统标定:通通过过输输入入、输输出出推推断断系系统统的的传传输输或或转换特性转换特性.检测检测:系系统统特特性性已已知知，输输出出可可测测，通通过过该该特特性性和和输输出出推推断断导导致致该该输输出出的的相相应应输入量输入量；第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性 干扰的查找干扰的查找:输入和系统特性已知，推断和估计输入和系统特性已知，推断和估计系统的输出。系统的输出。第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性第二节第二节 命名方法及代号命名方法及代号一、命名方法一、命名

21、方法1 1构成构成由主题词加四级修饰语构成由主题词加四级修饰语构成.(1)(1)主题词主题词传感器。传感器。(2)(2)第一级第一级被测量，被测量，(3)(3)第二级第二级转换原理，转换原理，第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性(4)(4)第第三三级级特特征征描描述述，强强调调传传感感器器结结构、性能、材料特征构、性能、材料特征(5)(5)第第四四级级主主要要技技术术指指标标(量量程程、精精确确度、灵敏度范围等等度、灵敏度范围等等)。第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性2 2命名法范例命名法范例 例例1 1：传感器传感器.位侈位侈.应变应变 计计 式式.100m

22、m.100mm：例例2 2：传感器传感器.差压差压.电位器式电位器式.0.0至至70kPa70kPa：第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性例例3 3：传感器传感器.声压声压.电容式电容式.100.100至至160dB160dB；例例4 4：传传感感器器.绝绝压压.应应变变 计计 式式.放放大大 型型，0 03500kPa3500kPa：作为产品名称采用与上述相反的顺序。作为产品名称采用与上述相反的顺序。第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性例例1 1：100mm100mm应变式位移传感器；应变式位移传感器；例例2 2：0 0至至70kPa70kPa电位器式差压传感

23、器：电位器式差压传感器：第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性例例3 3：100100至至160dB160dB电容式声压传感器：电容式声压传感器：例例4 4：0 0至至3500KPa3500KPa放放大大 型型 应应变变 计计 式式绝绝压压传传感器：感器：第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性3 3代号标记示例代号标记示例(1)(1)光纤压力传感器光纤压力传感器C Y -GO-1C Y -GO-1 序号序号 转换原理（光纤式）转换原理（光纤式）被测量（压力）被测量（压力）主称（传感器）主称（传感器）第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性(2)(2)温度

24、传感器温度传感器C W -01AC W -01A 序号序号 被测量（温度）被测量（温度）主称（传感器）主称（传感器）第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性第三节第三节 材料材料 按按材材料料所所起起的的作作用用分分为为敏敏感感材材料料和和辅辅助材料助材料。敏敏感感材材料料是是传传感感器器材材料料的的核核心心，决决定定传传感感器器的的固固有有特特性性或或开开发发的的二二次次功功能特性能特性.第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性 敏敏感感材材料料的的品品种种多多，有有半半导导体体材材料料、石英敏感材料、高分子敏感材料等。石英敏感材料、高分子敏感材料等。第第2 2章章

25、传感技术及基本特性传感技术及基本特性 辅助材料辅助材料是传感器不可缺少的组成部分。是传感器不可缺少的组成部分。直直接接影影响响传传感感器器的的静静态态、动动态态特特性性及及稳稳定定性、可靠性和寿命。性、可靠性和寿命。第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性 按按材材料料的的特特性性可可将将传传感感器器材材料料分分为为半半导导体体材材料料，敏敏感感陶陶瓷瓷材材料料，石石英英敏敏感感材材料料，金金属属及及合合金金材材料料，无无机机材材料料，有有机机材材料料，生生化材料，高分子敏感材料、超晶格等化材料，高分子敏感材料、超晶格等。第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性第四节第

26、四节 制作技术制作技术 主主要要是是微微系系统统技技术术(或或称称微微机机械械加加工工技技术术)。集微微机机械械、微微电电子子、微微光光学学和数数据据处处理理软件等为一体的一门综合技术。等为一体的一门综合技术。第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性1 1系统的主要工艺系统的主要工艺(1)(1)半导体工艺。半导体工艺。(2)(2)硅微机械加工技术。硅微机械加工技术。(3)(3)集成光学技术。集成光学技术。第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性(4)(4)厚膜厚膜薄膜技术。薄膜技术。(5)(5)毫微技术。毫微技术。(6)X(6)X射线深层光刻电铸成型技术。射线深层光刻电

27、铸成型技术。(7)(7)激光加工技术。激光加工技术。第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性2、纳米技术、纳米技术(毫微技术毫微技术)纳纳米米(即即毫毫微微米米)是是1m1m的的十十亿亿分分之之一一，相相当于氢原子直径的当于氢原子直径的1010倍。倍。第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性 纳米技术纳米技术(毫微技术毫微技术):):一种能控制分子及结构的技术。一种能控制分子及结构的技术。纳纳米米材材料料的的最最小小直直径径20nm20nm，含含有有大大约约100100个个原原子子，内内部部排排列列很很整整齐齐象象典典型晶体。型晶体。第第2 2章章 传感技术及基本特性传

28、感技术及基本特性 利利用用纳纳米米技技术术可可以以制制造造性性能能优优异异的的传传感感器器材材料料，发发现现制制造造传传感感器器的的新新效效应应，使使传传感器结构微型化。感器结构微型化。第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性第五节 设计方法设计方法 一、建模一、建模 模模型型在在原原理理分分析析、结结构构设设计计、样样机机研研制制中中起起着重要的作用。着重要的作用。建模时，可分以下三个过程：建模时，可分以下三个过程：(1)(1)由由实实际际问问题题的的本本质质特特征征建建立立传传感感器器的的机机理模型理模型。第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性 它它既既依依赖赖于

29、于设设计计者者对对传传感感器器工工作作机机理理的的理理解解，依依赖赖于于设设计计者者已已有有的的实实际际工工作作经经验。验。第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性(2)(2)由由机机理理模模型型建建立立传传感感器器的的数数学学模模型型。根根据据传传感感器器的的基基本本工工作作原原理理，针针对对传感器的敏感元件进行。传感器的敏感元件进行。考考虑虑传传感感器器的的机机理理定定量量描描述述、结结构构参数、边界条件及其它参数、边界条件及其它约束条件等。约束条件等。(3)(3)求解数学模型。求解数学模型。第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性二、应用到的各种定理、法则、效应应

30、用到的各种定理、法则、效应基本定律有以下四种类型。基本定律有以下四种类型。守守恒恒定定律律：能能量量、动动量量、电电荷荷量量等等守守恒恒定律。定律。场场与与波波动动的的规规律律：动动力力场场定定律律、电电磁磁场场的感应定律、光的干涉现象等。的感应定律、光的干涉现象等。第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性 物质定律物质定律：物物理理、化化学学、生生物物、物物质质所所固固有有的的特性等。特性等。统计法则：统计法则：它它是是把把微微观观系系统统与与宏宏观观系系统统联联系系起起来的物理法则。来的物理法则。第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性四、信号转换方式四、信号转换方

31、式 把把输输入入压压力力非非电电量量直直接接变变换换为为电电量量，需需进行两级变换进行两级变换:把把压压力力首首先先变变换换成成弹弹性性元元件件的的形形变变或或应应变变，然然后后把把弹弹性性元元件件的的形形变变或或应应变变再再变变换成电量换成电量(二级变换二级变换)。第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性五、标定与校准五、标定与校准 新新研研制制或或生生产产的的传传感感器器需需对对其其技技术术性能进行全面的检定：性能进行全面的检定：经经过过一一段段时时间间储储存存或或使使用用的的传传感感器器也需对其性能进行复测。也需对其性能进行复测。第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基

32、本特性 标定标定:在在明明确确输输入入和和输输出出的的对对应应关关系系的的前前提提下下，利利用用标标准准或或标标准准器器具具对对传传感感器器的的静静态态特特性性指标或动态特性指标等进行标度。指标或动态特性指标等进行标度。校准校准:传感器在使用中或储存后进行的性能复测。传感器在使用中或储存后进行的性能复测。第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性 标定的基本方法是标定的基本方法是:利利用用标标准准设设备备产产生生已已知知的的非非电电量量(如如标标准准力力、压压力力、位位移移等等)作作为为输输入入量量，输输入入待待标标定定的的传传感感器器，然然后后将将输输出出量量与与输输入入的的标准量

33、作比较，获得标准数据或曲线。标准量作比较，获得标准数据或曲线。第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性 标定系统由以下几个部分组成标定系统由以下几个部分组成：(1)被测非电量的标准发生器被测非电量的标准发生器。如活塞式压力计、测力机、恒温源等。如活塞式压力计、测力机、恒温源等。第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性 (2)被测非电量的标准测试系统。被测非电量的标准测试系统。如如标标准准压压力力传传感感器器、标标准准力力传传感感器、标准温度计等。器、标准温度计等。(3)待待标标定定传传感感器器所所配配接接的的信信号号调调节器和显示、记录器等节器和显示、记录器等。第第2

34、2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性2.4 检测技术及仪表的发展检测技术及仪表的发展2.4.1 检测技术及仪表的发展方向检测技术及仪表的发展方向 在线实时检测是主攻方向在线实时检测是主攻方向 向宏观、微观两极发展向宏观、微观两极发展 环境检测是个重要领域环境检测是个重要领域 新技术、新原理、新材料的应用，促进新技术、新原理、新材料的应用，促进 了检测技术的发展了检测技术的发展传感器原理及应用传感器原理及应用第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性2.4.2 检测技术的最新发展检测技术的最新发展 虚拟仪器、软测量技术、模糊传感器和虚拟仪器、软测量技术、模糊传感器和多传感器数据

35、融合多传感器数据融合 虚拟仪器虚拟仪器 通常是经过信号调理的数据采集系统、通常是经过信号调理的数据采集系统、带有通用仪器总线（带有通用仪器总线（GPIB）的测试系统、）的测试系统、VXI仪器测试系统以及它们三者的任意组仪器测试系统以及它们三者的任意组合。合。传感器原理及应用传感器原理及应用第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性 软测量技术软测量技术。软测量技术主要包括三个部分内容：软测量技术主要包括三个部分内容：一是根据某种一是根据某种最优原则最优原则，研究建立软测，研究建立软测量数学模型的方法；量数学模型的方法；二是模型实时运算的二是模型实时运算的工程化实施技术工程化实施技术；

36、三是三是模型自校正（模型维护）技术模型自校正（模型维护）技术，通常有两种软测量的建模方法：机理建通常有两种软测量的建模方法：机理建模方法和辨识建模方法。模方法和辨识建模方法。传感器原理及应用传感器原理及应用第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性 模糊传感器模糊传感器 通过运用模糊理论进行模糊推理与知识通过运用模糊理论进行模糊推理与知识集成，以自然语言符号描述形式输出的集成，以自然语言符号描述形式输出的一种传感器。一种传感器。传感器原理及应用传感器原理及应用第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性 多传感器数据融合多传感器数据融合 将来自多传感器或多源的信息和数据，将来

37、自多传感器或多源的信息和数据，利用人类专家的综合信息处理能力进行利用人类专家的综合信息处理能力进行智能化处理，从而获得更为广泛全面的、智能化处理，从而获得更为广泛全面的、准确可信的结论。准确可信的结论。传感器原理及应用传感器原理及应用第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性传感器应用电路组成传感器应用电路组成1.显示器显示器2.执行机构执行机构3.信号放大比较信号放大比较4.系统信息处理系统信息处理 a.温度补偿技术温度补偿技术 b.抗干扰技术抗干扰技术 c.线性化处理线性化处理 d.数字化处理数字化处理微机在测控系统中的应用微机在测控系统中的应用传感器原理及应用传感器原理及应用传

38、感器原理及应用传感器原理及应用第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用传感器应用电路组成传感器应用电路组成导弹发射角度控制系统导弹发射角度控制系统 第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用隧道窑计算机检测控制系统框图隧道窑计算机检测控制系统框图 第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用模糊洗衣机的模糊推理模糊洗衣机的模糊推理第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基

39、本特性传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用模糊洗衣机结构示意图模糊洗衣机结构示意图 1-脱水缸脱水缸(内缸内缸)2-外缸外缸 3-外壳外壳4-悬吊弹簧悬吊弹簧(共四根共四根)5-水位传感器水位传感器 6-布量传感器布量传感器7-变速电动机变速电动机 8-皮带轮皮带轮 9-减速、离合、刹车装置减速、离合、刹车装置 10-排水阀排水阀 11-光电传感器光电传感器第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用智能楼宇的管理、监控、通信系统智能楼宇的管理、监控、通信系统 第第2 2章章 传感技术及基本特性

40、传感技术及基本特性传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用空调系统监控原理框图空调系统监控原理框图 第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用给排水系统监控原理框图给排水系统监控原理框图第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用停车监控原理框图停车监控原理框图 第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用升降式电梯组成升降式电梯组成 1-对重导轨对重导轨

41、 2-对重对重 3-导向轮导向轮 4-曳引轮曳引轮5-曳引电动机曳引电动机 6-控制柜控制柜 7-曳引钢丝绳曳引钢丝绳 8-开关门机构开关门机构 9-轿厢轿厢 10-轿向导轨轿向导轨 11-轿厢上轿厢上(下下)减速开关减速开关 12-平层开关平层开关 13-缓冲器缓冲器第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用 轿门开关机构示意图轿门开关机构示意图 1-带轮带轮1 2-曲柄曲柄1 3-摇杆摇杆1 4-轿门轿门 5-摇杆摇杆2 6-曲柄曲柄2 7-带轮带轮2 8-开关门电动机开关门电动机 9-轿门移动导轨轿门移动导轨 光电

42、式保护装置光电式保护装置 1-轿门轿门 2-红外发射装置红外发射装置 3-红外接收装置红外接收装置 4-防夹条防夹条 第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性 超声波保护装置超声波保护装置 1-层门层门 2-轿门轿门 3-超声波传感器超声波传感器安装在曳引电动机上的光电编码器安装在曳引电动机上的光电编码器1.光电编码器光电编码器 2-曳引电动机曳引电动机 3-电磁制动器电磁制动器4-底座底座 5-蜗轮蜗轮-蜗杆减速箱蜗杆减速箱 6-曳引轮曳引轮传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性 主要介绍主要介绍 传传

43、感感技技术术、传传感感器器的的概概念念、分分类类与与特特性性、命名方法、材料、制作技术、设计方法、命名方法、材料、制作技术、设计方法、传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性 重点是传感技术、传感器概念：重点是传感技术、传感器概念：传感器的静态特性与动态特性，传感器的静态特性与动态特性，静态特性指标的含义和求解方法：静态特性指标的含义和求解方法：传感器代号的构成；传感器代号的构成；传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用传感器原理及应用第第2 2章章 传感技术及基本特性传感技术及基本特性传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第2 2 2 2章章章章 传感器基本特性传感器基本特性传感器基本特性传感器基本特性