机电控制技术第二章ppt课件.ppt

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1、第2章传感与检测技术2.1传感器的组成及分类2.2传感器的一般特性2.3常用传感器及应用2.4检测技术※本章重点与难点高职高专规划教材第2章传感与检测技术重点和难点本章重点：1．传感器的一般特性2．常用传感器的种类3.检测技术中测量误差和相对误差的概念本章难点：1．常用传感器的应用2.1传感器的组成及分类传感器的电路组成框图：图中虚线框内是把输出的电信号转换成便于处理、控制、记录和显示的有用电信号所涉及的有关电路。2.1传感器的组成及分类物理量传感器：力学量传感器(如力传感器、速度传感器、位移传感器等)光学量传感器(如图像传感器、红外线传感器等)量传感器(如

2、温度传感器)电学量传感器(如电流传感器、电压传感器、电阻传感器)声学量传感器磁学量传感器分类:物理量传感器、化学量传感器、生物量传感器2.2传感器的一般特性1.线性度：标定曲线与拟合直线的接近程度称为线性度，线性度的好坏通常用线性度误差表示。e——线性度误差；△——标定值偏离拟合直线的最大偏差；Yn——满量程值。线性度与拟合直线2.2传感器的一般特性2.灵敏度：当输入信号变化△x后，输出信号稳定后也相应变化△y，输出变化量与输入变化量的比值称为灵敏度，用S表示。例如：若差动变压器式位移传感器的输入位移信号变化为lmm，其输出电压信号的变化量相应为2mV，则其

3、灵敏度为S＝2mV／mm。3.分辨力：分辨力是指传感器能检出被测信号的最小变化量。数字仪表的最后一位所表示的数值一般视作该仪表的分辨力。2.2传感器的一般特性4.迟滞：迟滞是指传感器正向特性和反向特性不一致的程度。1为正向特性曲线2为反向特性曲线迟滞特性曲线迟滞越小越好2.3常用传感器及应用2.3.1力敏传感器2.3.2光敏传感器2.3.3磁敏传感器2.3.4电容传感器2.3.4电感式传感器2.3.1力敏传感器---弹性敏感元件变换力的弹性敏感元件所谓变换力的弹性敏感元件是指输入量为力F，输出量为应变或位移的弹性敏感元件2.3.1力敏传感器---弹性敏感元件

4、变换压力的弹性敏感元件变换压力的弹性敏感元件通常用来测量气体或液体的压力2.3.1力敏传感器---电阻应变式传感器当电阻丝受到拉伸时，电阻值增大，受压缩时，电阻值减小金属应变片：把电阻丝夹在薄纸或薄膜中间制成应变片(亦称应变计)。工作中把应变片贴在产生应力变形的被测物表面，以实现应力和变形的测量。将应变片黏合在试件或传感器的弹性元件上，然后构成半桥或全桥电路。当弹性元件(或试件)受力后，产生应变，敏感栅的电阻发生变化，产生正比于力(或应变)的电压信号，测定电压就可确定力(或应变)的大小。应变片不仅可对试件进行测量，而且与不同弹性元件结合可制成力、压力、称重、

5、扭矩、加速度等多种力学量传感器。电阻应变式传感器占称重(电子秤)传感器的绝大多数。2.3.1力敏传感器---力敏Z元件Z元件是一种N区被重掺杂补偿的特种PN结。该元件的最大优点就是无需前置放大和A/D转换器就可以直接输出开关信号或频率信号，并可与计算机直接通讯。（1）工作原理当力敏Z元件受力发生弯曲变形时，内部应力作用于载流子，电子和空穴上使载流子偏离原来的运动方向。如果在P区加力，使Z元件的导电能力减小。如果在N区加力，使Z元件的导电能力增强。在电路中Z元件作为PN结处于正向偏置状态，在负载电阻R上获得输出信号。2.3.1力敏传感器---力敏Z元件（2）伏

6、安特性M1---高阻区M2---负阻区M3---低阻区Ith---为阈值电流If为---导通电流Vth---为阈值电压Vf---为导通电压若静态工作点设定在M1区,Z元件处于稳定的高阻状态,作为开关元件在电路中相当于“阻断”。若静态工作点设定在M3区,Z2元件将处于稳定的低阻状态,作为开关元件在电路中相当于“导通”。2.3.1力敏传感器---力敏Z元件（3）输出电路Z元件作为PN结处于正向偏置状态,在负载电阻R上可得到电压输出。2.3.1力敏传感器---典型应用（1）测物体加速度敏感元件由弹簧连接并架在光滑支架上，支架与待测系统固定在一起，敏感元件下端的滑动

7、臂可在滑动变阻器R上自由滑动，当系统加速运动时，敏感元件发生位移，并转化为电信号输出。2.3.1力敏传感器---典型应用（2）数字压力计当受到压力时，一对电桥上阻值发生变化，将之通过恒流源时可将压力信号变化为电压信号。但传感器有非线性，所以每台仪器要根据实际测量数据，将实际测量数据存入CPU，将测量信号通过查表程序算得压力值。数字压力计电路基本结构2.3.1力敏传感器---典型应用（3）力敏Z元件在触觉传感器中的应用当机器人手爪抓住物体时，传感器的探头受力，弹性体变形，探头向下剂压Z元件，这样探头所受的较大的力就变成较小的力传递给力敏Z元件，就实现了机器人触

8、觉的传感。2.3.2光敏传感器第二类：在光的作用下使