《传感器原理及应》ppt课件

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1、传感器原理及应用学分：3　总学时：51(其中：授课40，实验8，机动3)教材《传感器原理及应用》黄贤武郑筱霞编箸电子科技大学出版社参考书《传感器原理、设计与应用》（第三版）刘迎春　叶湘滨　编箸国防科技大学出版社《传感器技术》（修订版）贾伯年　俞朴　编东南大学出版社第一章基本概念§1-1传感器的定义与组成§1-2传感器的特性§1-3传感器的误差及信噪比第一章基本概念§1-1传感器的定义与组成§1-2传感器的特性§1-3传感器的误差及信噪比§1-1传感器的定义与组成传感器的定义传感器的分类被测量与能量变换一、传感器的定义1、定义所谓传感器是来自“感觉”一词传

2、感器技术属现代高新技术（电五官）根据GB7665-87，【传感器】（Transducer／Sensor）的定义为：能感受规定的被测量并按一定规律转换成可用信号输出的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。我国往往把“传感器”和“敏感元件”等同使用传感器的定义2、传感器的组成敏感元件（Sensingelement）直接感受或响应被测量的部分。有时也将敏感元件称为传感器。转换元件（Transductionelement）能将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的电信号部分。传感器的定义3、传感器的特征参数被测量传感器输入量，是传感器命名和分类的重

3、要依据。输出量含有原始信号，且为便于接收与处理的信号形式。传感器的定义4、传感器的应用从被检测对象中获取原始信号（1）用于自动检测系统传感器的定义4、传感器的应用－续（2）用于测控系统二、传感器的分类1、按传感器输入量（用途）分类生产厂家往往按输入量分类，以向户提供基本的使用信息。如：位移传感器、速度传感器、加速度传感器、力传感器、压力传感器、流速传感器、温度传感器、光强传感器、湿度传感器、粘度传感器、浓度传感器、…。传感器的分类2、按传感器工作机理分类此种分类方法能表示输入变量和输出变之间的关系。传感器的分类2、按传感器工作机理分类－续1（1）物性型传

4、感器是利用某些功能材料本身所具有的内在特性及效应把被测量直接转换为电量的传感器。如：各种压电晶体传感器。（2）结构型传感器是以结构（如形状、尺寸）为基础，利用某些物理规律实现把被测量转换为电量。如：气隙型电感式传感器。传感器的分类2、按传感器工作机理分类－续2（3）化学传感器是利用化学反应的原理，把无机和有机化学物质的成分、浓度等转换为电信号的传感器。如：离子选择性电极。（4）生物传感器是一种利用生物活性物质选择性的识别和测定生物化学物质的传感器。近年来发展很快。传感器的分类3、按信息能量变换方式分类在传感器内部，信息的传递与变换伴随着能量的流动。（1）

5、能量变换型：传感器从被测对象中获取能量，用于直接输出。如：热电偶、光电池、压电式、电磁感应式、固体电解质气敏传感器等。（2）能量控制型：传感器从被测对象中获取能量，用于控制激励源，故又称有源型传感器。如：电阻式、电感式、电容式、霍尔式、…。三、被测量与能量变换1、示容变量和示强变量(1)示容变量或称为流通变量、扩展量(Extensive)示容变量是与空间分布成比例的量，表示能容纳多少的量。如：长度、面积、体积、质量、位移、速度、电荷、磁力线、电流、热流、熵、…。被测量与能量变换1、示容变量和示强变量(2)示强变量或跨越变量,密集量(Intensive)示

6、强变量是指在某种场合下，表示作用程度的量。如：力、压力、温度、温差、电压、磁通、光通、气体浓度、湿度…。被测量与能量变换1、示容变量和示强变量示容量与示强量组合之积是与某种能量相对应的。如：力与位移之积是功、力与速度之积是功率、压力与体积之积是气体力学能量、温度与熵之积是热能、温差与热流之积是热功率、电压与电荷之积是电能、电压与电流之积是电功率。被测量与能量变换2、传感器能量变换传感器的工作过程可以视为是将示容量与示强量由一种组合变成另一种组合。被测量与能量变换3、能量变换与误差（1）传感器从被测物体拾取能量时对被测物体的状态产生了影响，从而导致了误差。

7、如：热电偶测温时，输入的热流是被测物体传递的，若热电偶的热容量过大，将使被测物体的温度下降，从而产生误差。（2）传感器输出端的负载消耗传感器的能量时，亦对被测物体造成误差。传感器对被测物体的影响越小，负载对传感器输出的影响越小，测量精度就越高。被测量与能量变换4、传感器信号变换根据传感器输出信号是模拟量或是数字量，可将信号变换分为两大类。【模拟变换】输入为模拟量，输出为模拟量。【数字变换】输入为模拟量，输出为数字量。被测量与能量变换5、传感器的输入与输出特性（1）传感器的输入特性（负荷效应）传感器的输入特性是用来衡量传感器对被测对象的影响程度。其主要参数

8、是广义输入阻抗Zi，定义为由于示强变量X与示容变量x的乘积为能量W（或功率），则