《传感器基础》ppt课件

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1、目录1.1基本概念（一）1.2基本概念（二）2.1温度传感器：热电偶和热敏电阻2.2温度传感器：测温电阻体3.1湿度传感器:高分子3.2湿度传感器:陶瓷和氯化锂3.3露点传感器4.1压力/压差传感器:半导体震荡器和硅片1.1基本概念（一）1)时间常数(timeconstant)当给传感器逐步输入时，输出达到整个变化的63.2%时所需要的时间。必须注意的是，温度传感器的场合，随所设置场所的气流不同，时间常数值有很大不同。2)滞后时间(deadtime)从输入变化开始的瞬间至该变化引起温度开始变化的瞬间为止的时间。滞后时间是妨

2、碍控制精度、稳定性的因素。1.2基本概念（二）3)范围(range)输入或输出的最大值和最小值的范围。4）量程(span)某范围的最大值和最小值的差例：范围＝－50～150°C量程＝200°C5）灵敏度(sensitiveness)标示测量仪器可以是否可以感知微小测定量变化的程度，即可以检测到的最小测定量的大小。将测量仪器可以检测到的最小测定量，与测定范围相比较，用百分比表示。（例：感度0.05%FS）6）精度（precision）精度是指在一定的条件下，所决定的输出误差的容许限度。精度有两种表示方式，即对量程的百分比(%

3、FS)及对显示值或读数的百分比(%Reading)。[例]读数值为50°C时范围=0～100°C±1%FS=±1.0°C±1%Reading=±0.5°C范围2.1温度传感器：热电偶和热敏电阻热电偶原理：2种不同的金属丝做成闭合回路时，当给两端的接点温度差(设2点的温度分别为t1和t2)时，则会产生与t1和t2的温差成正比的热电动势。(塞贝克效应)热电动势的大小只取决于匀质导体中的温差大小，与导体的长度、粗细以及两端以外的温度等无关。因此，只要将一端的温度保持在一定的温度(0°C),则只要测定热电动势即可知道另一端的温度。

4、缺陷：0℃难以保证热敏电阻的原理热敏电阻是利用铁、镍、锰、铜等金属氧化物的粉末，按照一定的比例混合加压成形后高温烧结而成的随温度变化其电阻值大幅变化的一种半导体。利用这种电阻值的变化进行温度测量。缺陷：输出是非线性，因此温度变化范围大时不适用2.2温度传感器：测温电阻体测温电阻体的原理：当温度上升时，铂(Pt)、镍(Ni)、铜(Cu)等金属丝电阻值增大。R实际检测回路：采用惠斯登电桥(单臂电桥)且3线式，接线电阻RL产生的电压下降为相反方向而绝对值相等，因此相互抵消，不影响电桥平衡条件。根据BC间的电流值的大小即可知道温度

5、变化大小。精度：±(0.15＋0.002

6、t

7、)°C一般在低温领域(特别是100°C以下)，热电偶的电动势较小，难以保证测量精度，因此大多采用测温电阻体。另外，与热电偶相比，测温电阻体不需要冷接点补偿，具有中途接线时不使用补偿导线均可的优点。即使在测温电阻体中，采用铂测温电阻体作为电阻温度计用传感器也是主流。3.1湿度传感器:高分子H2O下侧电极高分子膜上侧电极(透湿)基板原理:感湿性高分子膜中的含水量随其直接接触的空气环境中的水蒸气量而变化。感湿性高分子膜含水量的变化引起其电容率发生变化。由此而使得上侧电极·下侧电极间电

8、容量的变化,而此电容量的变化与被测空气环境的相对湿度成比例。3.2湿度传感器:陶瓷和氯化锂氯化锂原理:在金电极上是一层浓度为1%左右的氯化锂溶液所成的构造，氯化锂溶液的电导率具有随周围空气中的水分含量而变化的特性。利用这一特性所导致的电极间的电阻变化进行湿度检测。陶瓷原理:随着从周围空气中吸取水分或脱水，其电阻值随之变化，根据这种变化检测空气的湿度。使用陶瓷元件的传感器，每隔一定的时间通过加热使元件吸附的水分或污物挥发而对其进行清洁。这样，即使对元件有恶劣影响的高湿环境，也可耐其适用性，可长时间使用也不会降低其性能。种类原

9、理检测范围精度高分子静电量变化湿度=0～100%RH±3～5%RH陶瓷电阻变化湿度=15～95%RH±3～5%RH氯化锂电阻变化湿度=20～95%RH±3%RH3.3露点传感器原理：将湿度和温度的检测结果通过微处理器进行运算后，输出露点温度。4压力/压差传感器压力传感器原理：基本都是利用半导体振荡器的压电效果，检测出压力大小。所谓压电效果，是指给振荡器施加机械外力时，电阻会发生变化的现象。由硅材料隔膜制成的半导体振荡器，当隔膜受到压力弯曲时，其电阻随之变化。通过电桥回路将这种电阻变化转化为电压的变化，并进行增幅，然后输出信

10、号。压差传感器原理一种是使用与压力发送器相同的半导体振荡器；另一种是根据超薄型小型硅片与电极之间的位移测出静电容量的变化，然后增幅并输出信号。国际电工协会对金属热敏电阻的测温范围及精度等级的定义热电阻类型测温范围（℃）分度号允许误差（℃）（t为实测温度℃）W100=R100/R0WZP-200～800P