传感器工作原理ppt课件.ppt

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1、内部培训基础知识——之传感器及其应用1.第一章传感器的发展和作用人类为了从外界获取信息，必须借助于感觉器官。人类依靠这些器官接收来自外界的刺激，再通过大脑进行分析判断，发出命令而动作。随着科学技术发展和人类社会的进步，人类为了进一步认识自然和改造自然，只靠这些感觉器官就显得很不够了。于是，一系列代替、补充、延伸人的感觉器官功能的各种手段就应用而生，从而出现了各种用途的传感器。2.1.2什么是传感器传感器是与人的感觉器官相对应的元件国家标准GB7665-87对传感器下的定义是：“能够感受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，通常由敏感元件和转换元

2、件组成。”3.敏感元件——传感器中能直接感受或响应被测量（输入量）的部分；转换元件——传感器中能将敏感元件感受的或响应的被测量转换成适于传输和（或）测量的电信号的部分。4.下图为传感器组成方框图此图也说明了传感器的基本组成和工作原理。5.实际上有些传感器并不能明显区分敏感元件和转换元件两个部分而是二者合为一体。例如：压电传感器、热电偶等，没有中间环节，直接将被测量转换成电信号。6.传感器种类繁多，功能各异。由于同一被测量可用不同转换原理实现探测，利用同一种物理法则、化学反应或生物效应可制作出检测不同被测量的传感器，功能大同小异的同一类传感器可用于不同的技术领域，故传

3、感器有不同的分类法。1.3.传感器的分类7.基于物理效应如声、光、电、磁、热等效应进行工作的物理传感器；基于化学反应如化学吸附、选择性化学反应等进行工作的化学传感器；基于酶、抗体、激素等分子识别功能的生物传感器。1）.根据传感感知外界信息所依据的基本效应分为：8.2）.按工作原理分类应变式电容式电感式电磁式压电式热电式；等等9.3）.根据传感器使用的敏感材料：半导体传感器光纤传感器陶瓷传感器金属传感器高分子材料传感器复合材料传感器；等等10.4）.按照被测量：力学量传感器热量传感器磁传感器光传感器放射线传感器气体成分传感器液体成分传感器离子传感器真空传感器；等等11

4、.5）.按能量关系可分为两大类：能量控制型，其变换的能量是由外部电源供给，而外界的变化（即传感器输入量的变化）只能起到控制作用。如电桥测量电阻温度变化时，温度变化改变了热敏电阻的阻值，热敏电阻阻值的变化使电桥输出发生变化（注意电桥的输出是由电源供给的）能量转换型，由传感器输入量变化直接引起能量变化。如热效应中的热电偶，当温度变化时，直接引起输出电势变化。再如传声器直接将声信号转化成电信号输出。12.6）.按传感器利用场的定律还是利用物质的定律可分为：结构型传感器物型传感器复合型传感器13.场的定律是关于物质作用的定律，例如动力场的运动定律、电磁场的感应定律、光的干涉

5、现象等。利用场的定律做成的传感器，如电动式、电容式、激光检测器等。物质的定律是指物质本身内在性质的规律。如弹性尊从虎克定律、晶体的压电性、半导体材料的压阻、热阻、光阻、湿阻、霍尔效应等。利用物质的定律做成的传感器，如压电式传感器、热敏电阻、光敏电阻、光电管等14.7）.按依靠还是不依靠外加电源工作可分为：有源传感器（需外加电源才能工作）无源传感器（不需外加电源）15.8）.按输出量可分为：数字量传感器模拟量传感器16.17.以上所列传感器分类有较大的概括性，但由于传感器的分类不统一，而这种分类很难完备，例如有的学者将传感器作了如下分类：1）压力：2）力/荷重；3）位

6、移（厚度）；4）力矩；5）角度；6）角速度（转速）；7）速度；8）加速度；9）角加速度；10）倾斜角；11）编码器；12）震动；13）气体/烟雾；14）温度；15）热能；16）湿度；17）水分；18）露点；19）液位；20）料位；21）流量；22）流速；23）风速；24）电流；25）电压；26）电功率；27）电频率；28）接近开关；29）磁性开关；30）pH值；31）光电开关；32）电阻率；33）电导率；34）水域氧；35）生物；36）红外线；37）紫外线；38）光纤；39）离子；40）激光；41）超声波；42）声音/噪声；43）触觉；44）图像/颜色；45）密度/

7、粘度；46）混浊度。18.传感器的性能和评价为了更好地掌握和使用传感器，必须事先充分了解传感器的特性。传感器的各种特性一般是根据输入和输出的对应关系来描述的。传感器在稳态（静态或准静态）信号作用下，输入和输出的对应关系为静态特性；传感器在动态（周期或暂态）信号作用下，输入和输出的对应关系为动态特性；19.传感器的静态特性1.灵敏度灵敏度是描述传感器的输出量（一般为电学量）对输入量（一般为非电学量）敏感程度的特性参数。其定义为：传感器输出量的变化值与相应的被测量（输入量）的变化值之比，用公式表示为：可见，传感器的校准曲线的斜率即为灵敏度。对于线性传感器来说灵敏度是