传感器的选择优秀PPT.ppt
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1、传感器的选择1第1页,本讲稿共72页传感器选用有哪些注意事项传感器选用有哪些注意事项?传感器传感器信号调理信号调理信号处理、信号处理、显示显示2第2页,本讲稿共72页1 1)测试的对象、目的和要求)测试的对象、目的和要求测量的对象;测量的对象;目的;目的;被测量的选择;被测量的选择;测量范围;输入信号的最大值;测量范围;输入信号的最大值;频带宽度;测试精度要求;频带宽度;测试精度要求;测量所需要的时间等。测量所需要的时间等。2 2)传感器的特性)传感器的特性静、动态特性指标;静、动态特性指标;输出量的类型;输出量的类型;校正周期;校正周期;过载信号保护;过载信号保护;配套仪器等。配套仪器等。3
2、第3页,本讲稿共72页3 3)测试条件)测试条件包括传感器的设置场所;包括传感器的设置场所;环境环境 (温度、湿度、振动等温度、湿度、振动等);测量时间;测量时间;与其它设备的连接距离;与其它设备的连接距离;所需功率等。所需功率等。4 4)与购买和维护有关的事项)与购买和维护有关的事项性价比;性价比;零配件的储备;零配件的储备;售后服务与维修制度、保修时间;售后服务与维修制度、保修时间;交货日期等。交货日期等。4第4页,本讲稿共72页选择传感器时要考虑的事项很多,但无需满足所有选择传感器时要考虑的事项很多,但无需满足所有的事项要求,应根据实际使用的目的、指标、环境的事项要求,应根据实际使用的目
3、的、指标、环境等,有不同的侧重点。等,有不同的侧重点。例如,长时间连续使用的传感器就必须重视经例如,长时间连续使用的传感器就必须重视经得起时间考验等长期稳定性问题;得起时间考验等长期稳定性问题;而对机械加工或化学分析等时间比较短的工序而对机械加工或化学分析等时间比较短的工序过程则需要灵敏度和动态特性较好的传感器。过程则需要灵敏度和动态特性较好的传感器。为了提高测量精度,应注意以平常使用时的显示为了提高测量精度,应注意以平常使用时的显示值要在满刻度的值要在满刻度的5050左右来选择测定范围或刻左右来选择测定范围或刻度范围。度范围。选择传感器的响应速度,目的是适应输入信号选择传感器的响应速度,目的
4、是适应输入信号的频带宽度。的频带宽度。合理选择设置场所,注意安装方法,了解传感器的合理选择设置场所,注意安装方法,了解传感器的外形尺寸、重量等。外形尺寸、重量等。5第5页,本讲稿共72页选用传感器需要注意的几点注意事项中,比较重要的一点就是必须对所选传感器比较重要的一点就是必须对所选传感器的性能特点有足够的了解的性能特点有足够的了解。如果仅仅是简单的应用,则可以通过对传感器的性能指标性能指标的了解来选择传感器;若应用要求较高,环境复杂,则还需要从传感器的原理等方面对传感器的性能进行考察,如从传感器的工作原理工作原理出发,分析被测物体中可能会产生的负载效应等问题,以确定选择哪一种传感器最合适。6
5、第6页,本讲稿共72页传感器的选用有何依据?传感器的选用有何依据?7第7页,本讲稿共72页目的:指导传感器的设计、制造、校准、使用目的:指导传感器的设计、制造、校准、使用描述传感器输入描述传感器输入 输出关系的方法:输出关系的方法:数学模型数学模型 设计、研究设计、研究基本特性指标基本特性指标 制造、使用制造、使用被测输入量被测输入量静态量静态量准静态量准静态量动态量动态量静态静态特性指标特性指标动态动态特性指标特性指标静态静态数学模型数学模型动态动态数学模型数学模型传感器的性能及评价指标传感器的性能及评价指标8第8页,本讲稿共72页产品型号:CLBSB板环式拉压力传感器板环式拉压力传感器品牌
6、:天力产地:安徽主要技术指标测量范围:0-1000Kg输出灵敏度:1.5-2.0V/V非线性:0.0级;0.05级;0.1级迟滞:0.0级;0.05级;0.1级重复性:0.0级;0.05级;0.1级综合精度:0.03级;0.1级零点温度系数:0.05%F.S灵敏度温度系数:0.05%F.S零点不平衡输出:TT T0 038第38页,本讲稿共72页2.2.频率响应频率响应频率响应频率响应输入信号输入信号输入信号输入信号输出信号输出信号输出信号输出信号频率响应特性:输入频率变化、幅值相等的正弦信号,频率响应特性:输入频率变化、幅值相等的正弦信号,频率响应特性:输入频率变化、幅值相等的正弦信号,频率
7、响应特性:输入频率变化、幅值相等的正弦信号,输出信号幅值与输入频率的关系:输出信号幅值与输入频率的关系:输出信号幅值与输入频率的关系:输出信号幅值与输入频率的关系:幅频特性幅频特性幅频特性幅频特性 输出信号相位与输入频率的关系:输出信号相位与输入频率的关系:输出信号相位与输入频率的关系:输出信号相位与输入频率的关系:相频特性相频特性相频特性相频特性 39第39页,本讲稿共72页相频特性相频特性相频特性相频特性频率响应函数频率响应函数频率响应函数频率响应函数指数形式:指数形式:指数形式:指数形式:幅频特性幅频特性幅频特性幅频特性其中,其中,其中,其中,动态灵敏度、增益动态灵敏度、增益动态灵敏度、
8、增益动态灵敏度、增益正弦正弦/传感器,稳定状态下,输入与输出复数比传感器,稳定状态下,输入与输出复数比40第40页,本讲稿共72页对数幅频特性曲线对数幅频特性曲线对数幅频特性曲线对数幅频特性曲线通频带通频带通频带通频带其中,其中,其中,其中,0dB0dB水平线是理想的零阶系统的幅频特性水平线是理想的零阶系统的幅频特性水平线是理想的零阶系统的幅频特性水平线是理想的零阶系统的幅频特性41第41页,本讲稿共72页3.3.一阶系统的动态响应分析一阶系统的动态响应分析一阶系统的动态响应分析一阶系统的动态响应分析一阶系统微分方程一阶系统微分方程一阶系统微分方程一阶系统微分方程(1 1)频率响应特性分析)频
9、率响应特性分析)频率响应特性分析)频率响应特性分析时间常数时间常数时间常数时间常数静态灵敏度静态灵敏度静态灵敏度静态灵敏度拉氏变换拉氏变换拉氏变换拉氏变换传递函数传递函数传递函数传递函数42第42页,本讲稿共72页频率响应函数频率响应函数频率响应函数频率响应函数幅频特性:幅频特性:幅频特性:幅频特性:相频特性:相频特性:相频特性:相频特性:讨论:讨论:讨论:讨论:越小,频率响应特性越好。越小,频率响应特性越好。越小,频率响应特性越好。越小,频率响应特性越好。线性线性43第43页,本讲稿共72页 越小,阶跃响应特性越好。越小,阶跃响应特性越好。越小,阶跃响应特性越好。越小,阶跃响应特性越好。(2
10、 2)阶跃响应特性分析)阶跃响应特性分析)阶跃响应特性分析)阶跃响应特性分析一阶系统微分方程一阶系统微分方程一阶系统微分方程一阶系统微分方程稳态响应稳态响应稳态响应稳态响应暂态响应暂态响应暂态响应暂态响应阶跃函数阶跃函数阶跃函数阶跃函数44第44页,本讲稿共72页例例 分析温度传感器模型,给出输入量(分析温度传感器模型,给出输入量(分析温度传感器模型,给出输入量(分析温度传感器模型,给出输入量(T0T0)与输出)与输出)与输出)与输出量(量(量(量(T T)间的微分方程,并推导其幅频特性、相频特)间的微分方程,并推导其幅频特性、相频特)间的微分方程,并推导其幅频特性、相频特)间的微分方程,并推
11、导其幅频特性、相频特性及阶跃相应特性。性及阶跃相应特性。性及阶跃相应特性。性及阶跃相应特性。已知:传感器敏感部分质量为已知:传感器敏感部分质量为已知:传感器敏感部分质量为已知:传感器敏感部分质量为mm,比热为,比热为,比热为,比热为c c,表面积,表面积,表面积,表面积 为为为为s s,传热系数为,传热系数为,传热系数为,传热系数为h h(W/mW/m2.2.K K)45第45页,本讲稿共72页频率响应特性分析频率响应特性分析频率响应特性分析频率响应特性分析幅频特性幅频特性幅频特性幅频特性相频特性相频特性相频特性相频特性阶跃响应特性阶跃响应特性阶跃响应特性阶跃响应特性46第46页,本讲稿共72
12、页四改善传感器性能的技术途径四改善传感器性能的技术途径47第47页,本讲稿共72页、结构、材料与参数的合理选择、结构、材料与参数的合理选择、结构、材料与参数的合理选择、结构、材料与参数的合理选择确保主要指标,放宽次要指标,以求高性价比确保主要指标,放宽次要指标,以求高性价比确保主要指标,放宽次要指标,以求高性价比确保主要指标,放宽次要指标,以求高性价比、差动技术、差动技术目的:改善非线性目的:改善非线性目的:改善非线性目的:改善非线性研究生产部门:系列产品研究生产部门:系列产品研究生产部门:系列产品研究生产部门:系列产品用户:合理选择用户:合理选择用户:合理选择用户:合理选择思路:思路:思路:
13、思路:48第48页,本讲稿共72页三个技术环节:三个技术环节:三个技术环节:三个技术环节:(1 1)两个完全相同的传感器)两个完全相同的传感器)两个完全相同的传感器)两个完全相同的传感器 (2 2)接受输入量:大小相等,方向相反)接受输入量:大小相等,方向相反)接受输入量:大小相等,方向相反)接受输入量:大小相等,方向相反 (3 3)输出相减)输出相减)输出相减)输出相减方法:方法:方法:方法:传感器传感器传感器传感器1 1:非线性改善,输出灵敏度提高一倍。非线性改善,输出灵敏度提高一倍。非线性改善,输出灵敏度提高一倍。非线性改善,输出灵敏度提高一倍。完全相同传感器完全相同传感器完全相同传感器
14、完全相同传感器2 2,输入量反号:,输入量反号:,输入量反号:,输入量反号:二者输出相减:二者输出相减:二者输出相减:二者输出相减:49第49页,本讲稿共72页例例例例 变面积式差动电容传感器。变面积式差动电容传感器。变面积式差动电容传感器。变面积式差动电容传感器。输出:输出:输出:输出:灵敏度:灵敏度:灵敏度:灵敏度:输出灵敏度提高一倍,消除了零位输出项输出灵敏度提高一倍,消除了零位输出项输出灵敏度提高一倍,消除了零位输出项输出灵敏度提高一倍,消除了零位输出项 l l。50第50页,本讲稿共72页例例例例 超声波流速计。超声波流速计。超声波流速计。超声波流速计。介质性质介质性质介质性质介质性
15、质温度温度温度温度传播速度传播速度传播速度传播速度c c可逆性可逆性可逆性可逆性超声波发生器超声波发生器超声波发生器超声波发生器电能电能电能电能 机械能机械能机械能机械能超声波接收器超声波接收器超声波接收器超声波接收器机械能机械能机械能机械能 电能电能电能电能发射超声波发射超声波发射超声波发射超声波:接收超声波接收超声波接收超声波接收超声波:超声波换能器:压电式超声波换能器:压电式超声波换能器:压电式超声波换能器:压电式超声波传感器:声超声波传感器:声超声波传感器:声超声波传感器:声-电转换电转换电转换电转换传播时间内计脉冲51第51页,本讲稿共72页、平均技术、平均技术、平均技术、平均技术目
16、的:减小随机误差目的:减小随机误差目的:减小随机误差目的:减小随机误差误差平均效应误差平均效应误差平均效应误差平均效应数据平均处理数据平均处理数据平均处理数据平均处理消除了声速变化的影响消除了声速变化的影响消除了声速变化的影响消除了声速变化的影响52第52页,本讲稿共72页1 1).误差平均效应误差平均效应误差平均效应误差平均效应n n 个完全相同个完全相同个完全相同个完全相同的电容传感器的电容传感器的电容传感器的电容传感器并联并联并联并联容栅传感器中的误差平均效应容栅传感器中的误差平均效应容栅传感器中的误差平均效应容栅传感器中的误差平均效应53第53页,本讲稿共72页2 2).数据平均处理数
17、据平均处理数据平均处理数据平均处理方法:将相同条件下的测量重复方法:将相同条件下的测量重复方法:将相同条件下的测量重复方法:将相同条件下的测量重复n n次,或次,或次,或次,或n n次采样,然后次采样,然后次采样,然后次采样,然后 将数据进行平均处理,随机误差减小将数据进行平均处理,随机误差减小将数据进行平均处理,随机误差减小将数据进行平均处理,随机误差减小 倍。倍。倍。倍。、稳定性处理、稳定性处理、稳定性处理、稳定性处理造成传感器性能不稳定原因:材料、元器件性能变化造成传感器性能不稳定原因:材料、元器件性能变化造成传感器性能不稳定原因:材料、元器件性能变化造成传感器性能不稳定原因:材料、元器
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