传感器的特性课件.ppt

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1、传感器的特性第一节传感器的定义及分类第二节传感器的一般特性本章学习要求：1.了解传感器的定义和分类2.掌握传感器一般特性第一节传感器的定义与分类“能感受（或响应）规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置”。这一定义包含了几个方面的含义：①传感器是测量装置，能完成测量任务；②它的输入量是某一被测量，可能是物理量、也可能是化学量、生物量等；③它的输出量是某一物理量，这种量要便于传输、转换、处理和显示等，这就是所谓的“可用信号”的含义；④输出与输入有一定的对应关系，这种关系要有一定的规律。根据字义可以理解传感器为一感二传，即感受信息并传递出去。1.传感器的定义2.传感器的组成被测

2、非电量电量敏感元件转换元件转换电路它是直接感受被测量，并输出与被测量构成有确定关系、更易于转换的某一物理量的元件。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把转换元件输出的电信号变换为便于处理、显示、记录、控制和传输的可用电信号敏感元件转换元件电源并不是所有的传感器必须包括敏感元件和转换元件。如果敏感元件直接输出的是电量，它就同时兼为转换元件如果转换元件能直接感受被测量而输出与之成一定关系的电量，它就同时兼为敏感元件。例如压电晶体、热电偶、热敏感电阻及光电器件等。敏感元件与转换元件两者合二为一的传感器是很多的。3.传感器的分类（1）根据输入物理量可分为：（2）根据工作原理可分为

3、：（3）根据输出信号的性质可分为：（4）根据能量转换原理可分为：1)按被测物理量分类位移传感器、速度传感器、位移传感器、加速度传感器、温度传感器、压力传感器、气敏传感器等。优点：比较明确地表达了传感器的用途，便于使用者根据其用途选用。缺点：没有区分每种传感器在转换机理上有何共性和差异，不便于使用者掌握其基本原理及分析方法。电阻式、电感式、电容式及电势式等。2)按工作原理分类:铜热电阻这一种分类方法是以工作原理划分，将物理、化学、生物等学科的原理、规律和效应作为分类的依据。这种分类的优点是对传感器的工作原理表达的比较清楚，而且类别少，有利于传感器专业工作者对传感器进行深入的研究分析。缺点是不便

4、于使用者根据用途选用。电参数传感器常用的有:电阻式传感器——利用变阻器将被测非电量转换成电阻信号的原理制成。电容式传感器——利用改变电容的几何尺寸或改变介质的性质和含量，从而使电容量发生变化的原理制成的。电感式传感器——利用改变磁路几何尺寸、磁体位置来改变电感或互感的电感量或压磁效应原理制成的。磁电式传感器——利用电磁感应原理，把被测非电量转换成电量而制成。电涡流式传感器——利用金属在磁场中运动切割磁力线，在金属内形成涡流的原理而制成。模拟式传感器和数字式传感器。（模拟式传感器输出模拟信号，数字式传感器输出数字信号）3）根据输出信号的性质可分为：数字式传感器输出为数字量，便于与计算机联用，且

5、抗干扰性较强，例如盘式角度数字传感器，光栅传感器等。透射式光栅有源传感器将非电量转换为电能量，如电动势、电荷式传感器等；无源传感器不起能量转换作用，只是将被测非电量转换为电参数的量，如电阻式、电感式及电容式传感器等。4）根据能量转换原理可分为：有源传感器和无源传感器传感器的基本特性，即输入—输出特性传感器的动态特性----被测量随时间快速变化时传感器输入与输出间的关系。传感器的静态特性----被测量不随时间变化或随时间变化缓慢时输入与输出间的关系。通常用来描述静态特性的指标有：线性度、迟滞、重复性、灵敏度等。第二节传感器的一般特性一、传感器的静态特性传感器的静态数学模型----静态的数学模型

6、是指在静态信号作用下，传感器输出与输入量之间的一种函数关系。如果不考虑迟滞特性和蠕动效应，传感器的静态数学模型一般可用ｎ次多项式来表示为输入量，即被测量传感器的理论输出量零输入时的输出,也叫零位输出传感器线性项系数也称线性灵敏度，常用k表示非线性项系数，其数值由具体传感器非线性特性决定传感器静态数学模型4种特殊形式理想的线性特性----能准确无误地反映被测的真值线性传感器的特性----不过原点的直线仅有偶次非线性项----线性范围较窄，线性度较差，灵敏度为相应曲线的斜率仅有奇次非线性项----线性范围较宽，且特性曲线相对坐标原点对称，具有这种特性的传感器使用时应采取线性补偿措施传感器典型静态

7、特性曲线（1）线性特性理想线性，在这种情况下因此得到：因为直线上任何点的斜率都相等，所以传感器的灵敏度为线性传感器的特性----不过原点的直线（2）在坐标原点附近相当范围内输出－输入特性基本呈线性。在这种情况下，式（4—1）中除线性项外只存在奇次非线性项，即：对应的曲线为（3）输出一输入特性曲线不对称，这时在式（4—1)）中，除线性项外非线性项只是偶次项，即：（4）普通情况的表达式是式（4—1）所对应的特性。