傳感器與檢測(cè)技術(shù)(第3版)[謝志萍]02

1、第第2章章 傳感器的基本概念傳感器的基本概念電子工業(yè)出版社電子工業(yè)出版社傳感器與檢測(cè)技術(shù)傳感器與檢測(cè)技術(shù)2.1 傳感器的定義與組成傳感器的定義與組成傳感器是一種能感受規(guī)定的被測(cè)量，并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置。常用傳感器的輸出信號(hào)多為易于處理的電量，如電壓、電流和頻率等。傳感器與檢測(cè)技術(shù)傳感器與檢測(cè)技術(shù)2.2 傳感器的分類傳感器的分類傳感器的工作原理各種各樣，其種類十分繁多，分類方法也很多。按被測(cè)量的性質(zhì)不同，主要分為位移傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器等。按傳感器的工作原理，主要分為電阻應(yīng)變式、電感式、電容式、壓電式、磁電式傳感器等。習(xí)慣上常把兩者結(jié)合起來命名傳感器，比如電阻

2、應(yīng)變式壓力傳感器、電感式位移傳感器等。傳感器與檢測(cè)技術(shù)傳感器與檢測(cè)技術(shù)2.3 傳感器的基本特性傳感器的基本特性2.3.1 傳感器的靜態(tài)特性傳感器的靜態(tài)特性1線性度傳感器的線性度是指其輸出量與輸入量之間的實(shí)際關(guān)系曲線（即靜特性曲線）偏離直線的程度，又稱非線性誤差。%100FSmaxLYL傳感器與檢測(cè)技術(shù)傳感器與檢測(cè)技術(shù)2.3 傳感器的基本特性傳感器的基本特性即使是同類傳感器，擬合直線不同，其線性度也是不同的。選取擬合直線的方法很多，常用的有端點(diǎn)法、割線法、切線法、理論直線法、最小二乘法和計(jì)算機(jī)程序法等，用最小二乘法求取的擬合直線的擬合精度最高。傳感器與檢測(cè)技術(shù)傳感器與檢測(cè)技術(shù)2.3 傳感器的基本

3、特性傳感器的基本特性2靈敏度傳感器與檢測(cè)技術(shù)傳感器與檢測(cè)技術(shù)2.3 傳感器的基本特性傳感器的基本特性3遲滯（回差滯環(huán)現(xiàn)象）傳感器在正向（輸入量增大）行程和反向（輸入量減小）行程期間，輸出-輸入特性曲線不重合的現(xiàn)象稱為遲滯maxHFS100%HY 傳感器與檢測(cè)技術(shù)傳感器與檢測(cè)技術(shù)2.3 傳感器的基本特性傳感器的基本特性4重復(fù)性重復(fù)性是指?jìng)鞲衅髟谳斎肓堪赐环较蜃鋈砍潭啻螠y(cè)試時(shí)，所得特性曲線不一致性的程度，如圖RFS2 3100%Y maxRFS100%RY 傳感器與檢測(cè)技術(shù)傳感器與檢測(cè)技術(shù)2.3 傳感器的基本特性傳感器的基本特性傳感器與檢測(cè)技術(shù)傳感器與檢測(cè)技術(shù)2.3 傳感器的基本特性傳感器的基

4、本特性2.3.2 傳感器的動(dòng)態(tài)特性傳感器的動(dòng)態(tài)特性傳感器與檢測(cè)技術(shù)傳感器與檢測(cè)技術(shù)2.3 傳感器的基本特性傳感器的基本特性1瞬態(tài)響應(yīng)法當(dāng)給靜止的傳感器輸入一個(gè)單位階躍函數(shù)信號(hào)：0 0( )1 0tu tt其輸出特性稱為階躍響應(yīng)或瞬態(tài)響應(yīng)特性。瞬態(tài)響應(yīng)特性曲線如圖傳感器與檢測(cè)技術(shù)傳感器與檢測(cè)技術(shù)2.3 傳感器的基本特性傳感器的基本特性傳感器與檢測(cè)技術(shù)傳感器與檢測(cè)技術(shù)2.3 傳感器的基本特性傳感器的基本特性2頻率響應(yīng)法頻率響應(yīng)法是從傳感器的頻率特性出發(fā)研究傳感器的動(dòng)態(tài)特性。1(j )(j )1H2nn1(j )12jH傳感器與檢測(cè)技術(shù)傳感器與檢測(cè)技術(shù)2.3 傳感器的基本特性傳感器的基本特性研究傳感

5、器的頻域特性時(shí)，主要用幅頻特性。傳感器頻率響應(yīng)特性指標(biāo)主要如下。（1）頻帶：傳感器增益保持在一定值內(nèi)的頻率范圍稱為傳感器的頻帶或通頻帶，對(duì)應(yīng)有上、下截止頻率。（2）時(shí)間常數(shù) ：用時(shí)間常數(shù) 來表征一階傳感器的動(dòng)態(tài)特性。 越小，頻帶越寬。（3）固有頻率n ：二階傳感器的固有頻率n表征了其動(dòng)態(tài)特性。傳感器與檢測(cè)技術(shù)傳感器與檢測(cè)技術(shù)2.4 傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域及其發(fā)展傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域及其發(fā)展2.4.1 傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域1生產(chǎn)過程的測(cè)量與控制2安全報(bào)警與環(huán)境保護(hù)3自動(dòng)化設(shè)備和機(jī)器人4交通運(yùn)輸和資源探測(cè)5醫(yī)療衛(wèi)生和家用電器傳感器與檢測(cè)技術(shù)傳感器與檢測(cè)技術(shù)2.4 傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域及其發(fā)展傳感器的

6、應(yīng)用領(lǐng)域及其發(fā)展2.4.2 傳感器的發(fā)展傳感器的發(fā)展1微型傳感器（Micro Sensor）2智能化傳感器（Smart Sensor）3多功能傳感器（Multifunction Sensor）傳感器與檢測(cè)技術(shù)傳感器與檢測(cè)技術(shù)2.5 傳感器的正確選用傳感器的正確選用現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)與自動(dòng)控制系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)為核心，以傳感器為基礎(chǔ)組成的。傳感器是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和控制的首要環(huán)節(jié)，沒有精確可靠的傳感器，就沒有精確可靠的自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)。近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種類型的傳感器已應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)與控制的各個(gè)領(lǐng)域。要利用傳感器設(shè)計(jì)開發(fā)高性能的測(cè)量或控制系統(tǒng)，必須了解傳感器的性能，根據(jù)系統(tǒng)要求，選擇合適的傳感器，并設(shè)計(jì)精確可靠的信號(hào)處理電路。傳感器與檢測(cè)