第一章傳感器基礎(chǔ)知識

1、第一章傳感器基礎(chǔ)知第一章傳感器基礎(chǔ)知識識教師信息教師信息清遠職業(yè)技術(shù)學(xué)院自動化生產(chǎn)線組裝、檢測、調(diào)試，設(shè)備維護與管理崗位自動化生產(chǎn)線組裝、檢測、調(diào)試，設(shè)備維護與管理崗位調(diào)研調(diào)研確定確定設(shè)置設(shè)置專業(yè)學(xué)習(xí)領(lǐng)域課程體系專業(yè)學(xué)習(xí)領(lǐng)域課程體系專業(yè)人才培養(yǎng)目標專業(yè)人才培養(yǎng)目標了解生產(chǎn)線、家電系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)和應(yīng)用特點，掌握自動了解生產(chǎn)線、家電系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)和應(yīng)用特點，掌握自動控制應(yīng)用技術(shù)，控制應(yīng)用技術(shù)，能夠從事自動化上產(chǎn)險、智能電器設(shè)備制能夠從事自動化上產(chǎn)險、智能電器設(shè)備制造、安裝、調(diào)試、操作、管理、維修的生產(chǎn)第一線高素質(zhì)造、安裝、調(diào)試、操作、管理、維修的生產(chǎn)第一線高素質(zhì)技能型人才。技能型人才。本課程在專業(yè)

2、崗位能力培養(yǎng)中起主要支撐作用。本課程在專業(yè)崗位能力培養(yǎng)中起主要支撐作用。專業(yè)學(xué)習(xí)領(lǐng)域課程體系專業(yè)學(xué)習(xí)領(lǐng)域課程體系PLCPLC控制系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試控制系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試 先修課程先修課程 后續(xù)課程后續(xù)課程專業(yè)專業(yè)核心課程核心課程清遠職業(yè)技術(shù)學(xué)院基礎(chǔ)知識基礎(chǔ)知識定義、分類定義、分類發(fā)展趨勢發(fā)展趨勢選用原則選用原則一般特性一般特性傳感器原理傳感器原理檢測技術(shù)檢測技術(shù)溫度傳感器溫度傳感器磁敏傳感器磁敏傳感器光電傳感器光電傳感器應(yīng)變傳感器應(yīng)變傳感器電感傳感器電感傳感器電容傳感器電容傳感器壓電傳感器壓電傳感器其他傳感器其他傳感器多傳感器融合多傳感器融合檢測電路檢測電路現(xiàn)代檢測系統(tǒng)現(xiàn)代檢測系統(tǒng)傳感器的工作原理、結(jié)

3、構(gòu)、主要傳感器的工作原理、結(jié)構(gòu)、主要參數(shù)、檢測電路及其典型應(yīng)用參數(shù)、檢測電路及其典型應(yīng)用課程主要內(nèi)容課程主要內(nèi)容1 1 內(nèi)容選取內(nèi)容選取1.1.電子稱的設(shè)計與制作電子稱的設(shè)計與制作 4 4. .電子溫度計的設(shè)計電子溫度計的設(shè)計與與制作制作6.6.自行車轉(zhuǎn)速表的設(shè)計與制作自行車轉(zhuǎn)速表的設(shè)計與制作5 5. . 遙遙控開關(guān)的設(shè)計控開關(guān)的設(shè)計與與制作制作2.2.物位測量儀的設(shè)計與制作物位測量儀的設(shè)計與制作3.3. 接近開關(guān)的設(shè)計與制作接近開關(guān)的設(shè)計與制作體現(xiàn)針對性體現(xiàn)針對性和適用性和適用性7.7.輪式機器人循跡與避障輪式機器人循跡與避障電路的設(shè)計制作電路的設(shè)計制作七個教學(xué)情境七個教學(xué)情境傳感器的傳感器

4、的常見應(yīng)用常見應(yīng)用壓力壓力溫度溫度物位物位位移位移振動振動速度速度二、二、傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)考核方式考核方式考核分類考核項目分數(shù)比例(%)考核指標考核要求職業(yè)能力平時考核15學(xué)習(xí)主動性與創(chuàng)造性課堂提問、課外答疑期末考試70筆試小計185職業(yè)素質(zhì)實驗準備5預(yù)習(xí)報告預(yù)習(xí)檢查、抽查提問實驗操作5獨立完成情況、數(shù)據(jù)正確性操作過程考核實驗報告5書寫規(guī)范、數(shù)據(jù)分析正確實驗報告小計215清遠職業(yè)技術(shù)學(xué)院該門課程的技術(shù)背景該門課程的技術(shù)背景清遠職業(yè)技術(shù)學(xué)院信息技術(shù)信息技術(shù)信息獲取信息獲取信息傳輸信息傳輸信息處理信息處理（傳感器技術(shù)）（傳感器技術(shù)）（通信技術(shù)）（通信技術(shù)）（計算機技術(shù)）（計算機技術(shù)

5、）三、蓬勃發(fā)展的傳感器技術(shù)三、蓬勃發(fā)展的傳感器技術(shù)清遠職業(yè)技術(shù)學(xué)院1 1、信息社會與傳感的關(guān)系、信息社會與傳感的關(guān)系清遠職業(yè)技術(shù)學(xué)院傳感器幾乎滲透到所有的技傳感器幾乎滲透到所有的技術(shù)領(lǐng)域。如術(shù)領(lǐng)域。如工業(yè)生產(chǎn)、宇宙工業(yè)生產(chǎn)、宇宙開發(fā)、海洋探索、環(huán)境保護、開發(fā)、海洋探索、環(huán)境保護、資源利用、醫(yī)學(xué)診斷、生物資源利用、醫(yī)學(xué)診斷、生物工程、文物保護工程、文物保護等等廣泛領(lǐng)等等廣泛領(lǐng)域，并逐漸深入到人們的生域，并逐漸深入到人們的生活中。活中。1 1、信息社會與傳感的關(guān)系、信息社會與傳感的關(guān)系清遠職業(yè)技術(shù)學(xué)院1 1）信息傳播的載體：圖片、聲音、信息傳播的載體：圖片、聲音、光、氣味光、氣味2 2）涉及的技術(shù)

6、：電子學(xué)、自動控涉及的技術(shù)：電子學(xué)、自動控制、計算機、通信技術(shù)制、計算機、通信技術(shù)3 3）從烽火臺到現(xiàn)代信息技術(shù)：從烽火臺到現(xiàn)代信息技術(shù)： 70 70年代年代同步衛(wèi)星同步衛(wèi)星 80 80年代年代光釬取代電纜光釬取代電纜 20 20世紀世紀擴頻通信，全方位擴頻通信，全方位的移動通信的移動通信清遠職業(yè)技術(shù)學(xué)院感受感受電量電量被測非電量被測非電量傳感器傳感器電信號電信號將敏感元件感受或?qū)⒚舾性惺芑蝽憫?yīng)的被測量轉(zhuǎn)換響應(yīng)的被測量轉(zhuǎn)換成適于傳輸或測量成適于傳輸或測量的的電信號電信號把轉(zhuǎn)換元件輸出的把轉(zhuǎn)換元件輸出的電信號變換為便于電信號變換為便于處理、顯示、記錄、處理、顯示、記錄、控制和傳輸?shù)目刂坪蛡鬏?/p>

7、的可用可用電信號電信號電源電源圖圖1-1 1-1 早期的傳感裝置早期的傳感裝置提取提取敏感元件敏感元件輸出輸出2 2、傳感器的概念、傳感器的概念清遠職業(yè)技術(shù)學(xué)院 1 1、傳感器的定義、傳感器的定義 1） 傳感器是一個測量器件或裝置； 2）能將非電量轉(zhuǎn)換成電量；（力、液體、溫度） 3）轉(zhuǎn)換后的電量與原來的非電量有一定關(guān)系或規(guī)律。 傳感器名稱：發(fā)送器、傳送器、變送器、檢測器、探頭傳感器名稱：發(fā)送器、傳送器、變送器、檢測器、探頭緊記：緊記：能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置，通常由敏感元件敏感元件和轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換元件組成。2 2、傳感器的概念、傳感器的概念清遠職業(yè)技術(shù)學(xué)院

8、3 3、傳感器的機理、傳感器的機理獲取信息獲取信息檢測非電量檢測非電量傳感器屬于檢測技術(shù)領(lǐng)域（狹義）傳感器屬于檢測技術(shù)領(lǐng)域（狹義）實質(zhì)：非電量電測技術(shù)實質(zhì)：非電量電測技術(shù)五官五官清遠職業(yè)技術(shù)學(xué)院3 3、傳感器的機理、傳感器的機理科學(xué)的進步來源動物界的特征科學(xué)的進步來源動物界的特征1）傳感器與人體機理的關(guān)系傳感器與人體機理的關(guān)系如：電子計算機如：電子計算機人腦人腦電腦電腦 傳感器傳感器人或動物的五官人或動物的五官電五官電五官2）人體五官的機理人體五官的機理3）生物傳感器生物傳感器清遠職業(yè)技術(shù)學(xué)院信息傳送信息傳送信息獲取信息獲取信息處理信息處理感官感官神經(jīng)神經(jīng)大腦大腦肢體肢體執(zhí)執(zhí) 行行通信技術(shù)通信

9、技術(shù)傳感器技術(shù)傳感器技術(shù)計算機技術(shù)計算機技術(shù)執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行機構(gòu)清遠職業(yè)技術(shù)學(xué)院4 4、歷史事件的促進歷史事件的促進1 1、19191919年的事件年的事件2 2、第一次世界大戰(zhàn)第一次世界大戰(zhàn)清遠職業(yè)技術(shù)學(xué)院思考題思考題1 1、如何理解傳感器？如何理解傳感器？2 2、舉例說明傳感器在信息技術(shù)中的重要性？舉例說明傳感器在信息技術(shù)中的重要性？清遠職業(yè)技術(shù)學(xué)院傳感器的認知（二）傳感器的認知（二）一、我們周圍的傳感器一、我們周圍的傳感器 工業(yè)控制系統(tǒng)飲料灌裝車間清遠職業(yè)技術(shù)學(xué)院認識傳感器認識傳感器什么是傳感器什么是傳感器 小型電子秤清遠職業(yè)技術(shù)學(xué)院認識傳感器認識傳感器什么是傳感器什么是傳感器 家庭用煤氣報

10、警器清遠職業(yè)技術(shù)學(xué)院清遠職業(yè)技術(shù)學(xué)院1 1、家用傳感器歸類家用傳感器歸類電子控制的目的電子控制的目的有關(guān)家用電器有關(guān)家用電器傳感器傳感器舒適空調(diào)、冷暖設(shè)備濕度、溫度、壓力、霜方便洗衣機、烘干機濕度、溫度、壓力、水位、漂洗度微波爐、電磁爐濕度、溫度、重量、哼調(diào)遙控裝置光、超聲防火、防災(zāi)石油、煤氣、燃燒器具溫度、流量、缺氧、煤氣節(jié)能節(jié)電煤氣、空調(diào)、洗衣機、電視機溫度、流量、壓力、煤氣家用電器家用電器90%用的是溫度傳感器、其用的是溫度傳感器、其次是濕度傳感器。次是濕度傳感器。清遠職業(yè)技術(shù)學(xué)院被測非電量被測非電量電量電量敏感元件敏感元件轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路它是直接感受被測量，并輸出與它是

11、直接感受被測量，并輸出與被測量構(gòu)成有確定關(guān)系、更易于被測量構(gòu)成有確定關(guān)系、更易于轉(zhuǎn)換的某一物理量的元件。轉(zhuǎn)換的某一物理量的元件。 將敏感元件感受或?qū)⒚舾性惺芑蝽憫?yīng)的被測量轉(zhuǎn)換響應(yīng)的被測量轉(zhuǎn)換成適于傳輸或測量成適于傳輸或測量的的電信號電信號把轉(zhuǎn)換元件輸出的把轉(zhuǎn)換元件輸出的電信號變換為便于電信號變換為便于處理、顯示、記錄、處理、顯示、記錄、控制和傳輸?shù)目刂坪蛡鬏數(shù)目捎每捎秒娦盘栯娦盘栯娫措娫磮D圖1-1 1-1 傳感器的組成傳感器的組成2 2、傳感器的組成和重要性傳感器的組成和重要性清遠職業(yè)技術(shù)學(xué)院傳感器的組成：傳感器的組成： 敏感元件敏感元件是指傳感器中能直接感受或響應(yīng)被測量是指傳感器中能直接

12、感受或響應(yīng)被測量的部分；的部分； 轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換元件是指傳感器中能將敏感元件感受或響應(yīng)是指傳感器中能將敏感元件感受或響應(yīng)的被測量轉(zhuǎn)換成適于傳輸或測量的電信號的部的被測量轉(zhuǎn)換成適于傳輸或測量的電信號的部分。分。 是不是所有的傳感器都包含敏感元件和轉(zhuǎn)換元件呢？是不是所有的傳感器都包含敏感元件和轉(zhuǎn)換元件呢？2 2、傳感器的組成和重要性傳感器的組成和重要性清遠職業(yè)技術(shù)學(xué)院敏感敏感元件元件轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換元件元件并并不是不是所有的傳感器必須所有的傳感器必須包包括敏感元件和轉(zhuǎn)換元件括敏感元件和轉(zhuǎn)換元件。如果如果敏感元件敏感元件直接輸出直接輸出的是的是電量電量，它就同時，它就同時兼為轉(zhuǎn)換元件兼為轉(zhuǎn)換元件如果如果轉(zhuǎn)換元

13、件轉(zhuǎn)換元件能直接感受被能直接感受被測量測量而而輸出與之成一定關(guān)系的輸出與之成一定關(guān)系的電量電量，它就同時，它就同時兼為敏感元件兼為敏感元件。例如壓電晶體、熱電偶、熱敏例如壓電晶體、熱電偶、熱敏感電阻及光電器件等。敏感元感電阻及光電器件等。敏感元件與轉(zhuǎn)換元件兩者合二為一的件與轉(zhuǎn)換元件兩者合二為一的傳感器是很多的。傳感器是很多的。圖圖1-2 壓力傳感器結(jié)構(gòu)簡圖壓力傳感器結(jié)構(gòu)簡圖2 2、傳感器的組成和重要性傳感器的組成和重要性清遠職業(yè)技術(shù)學(xué)院機械能機械能光能光能電電磁磁能能化化學(xué)學(xué)能能熱能熱能傳感器的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系傳感器的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系 清遠職業(yè)技術(shù)學(xué)院傳感器在自動化領(lǐng)域、傳感器在自動化領(lǐng)域、計算機領(lǐng)域

14、會給我們的計算機領(lǐng)域會給我們的生產(chǎn)帶來怎樣的影響？生產(chǎn)帶來怎樣的影響？ 清遠職業(yè)技術(shù)學(xué)院液位人工控制液位人工控制操作人員的工作操作人員的工作: :檢測檢測眼眼運算、命令運算、命令腦腦執(zhí)行執(zhí)行手手汽包液位人工控制汽包液位人工控制盯著好累，盯著好累， 有沒有其有沒有其他更方法？他更方法？清遠職業(yè)技術(shù)學(xué)院液位自動控制液位自動控制自動系統(tǒng)自動系統(tǒng)的工作的工作: :檢測檢測傳感器傳感器運算、命令運算、命令控制器控制器執(zhí)行執(zhí)行執(zhí)行器（控制閥）執(zhí)行器（控制閥）汽包液位自動控制汽包液位自動控制清遠職業(yè)技術(shù)學(xué)院傳感器的作用傳感器的作用1、傳感器的作用與地位 作用：作用：是信息采集工具，自動測控系統(tǒng)的“五官”；

15、地位：地位：傳感器技術(shù)、通信技術(shù)、計算機技術(shù)構(gòu)成現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)的三大支柱，分別是“感官”、“神經(jīng)”、“大腦”，構(gòu)成一個完整的自動測控系統(tǒng)。2、傳感器的應(yīng)用和發(fā)展 有控制電路的地方，幾乎就有傳感器！ 清遠職業(yè)技術(shù)學(xué)院一般可按傳感器的輸入量分，按輸出量分或按原理來分。1、按工作原理分類便于研究設(shè)計傳感器 構(gòu)成原理：物性型、結(jié)構(gòu)型 信號轉(zhuǎn)換效應(yīng)：物理型、化學(xué)型和生物型2、按輸入量分類：位移、壓力、速度、溫度、濕度等3、按敏感元件和材料來分類：半導(dǎo)體、功能陶瓷、光釬 和高聚物類4、按應(yīng)用領(lǐng)域分類：醫(yī)用、汽車、自動化生產(chǎn)線、材料等3 3、傳感器的分類傳感器的分類清遠職業(yè)技術(shù)學(xué)院? ? 注意注意: : 傳感

16、器的分類各有什么優(yōu)缺點？考考考考你你清遠職業(yè)技術(shù)學(xué)院4、傳感器命名方式 傳感器常常按工作原理及被測量性質(zhì)兩種分類合二為一進行命名。 如：電感式位移傳感器、光電式傳感器電氣、電子專業(yè)電氣、電子專業(yè)計算機與信計算機與信息技術(shù)息技術(shù)自動控制技術(shù)自動控制技術(shù)傳感檢測技術(shù)傳感檢測技術(shù)伺服傳動技術(shù)伺服傳動技術(shù)機械技術(shù)機械技術(shù)系統(tǒng)技術(shù)系統(tǒng)技術(shù)現(xiàn)代化生產(chǎn)過程自動化程度越高，對傳感器的依賴性越大，傳感檢測技術(shù)在工科學(xué)現(xiàn)代化生產(chǎn)過程自動化程度越高，對傳感器的依賴性越大，傳感檢測技術(shù)在工科學(xué)生人才培養(yǎng)中的地位和作用也就越重要。生人才培養(yǎng)中的地位和作用也就越重要。 5 5、傳感器應(yīng)用和發(fā)展、傳感器應(yīng)用和發(fā)展清遠職業(yè)技

17、術(shù)學(xué)院總結(jié)總結(jié)1 1、認識傳感器、認識傳感器2 2、傳感器的作用：信息采集工具，自動、傳感器的作用：信息采集工具，自動測控系統(tǒng)的測控系統(tǒng)的“五官五官”3 3、應(yīng)用：機械、儀表儀器、應(yīng)用：機械、儀表儀器4 4、傳感器的定義、傳感器的定義5 5、傳感器的組成：敏感元器件和轉(zhuǎn)換元、傳感器的組成：敏感元器件和轉(zhuǎn)換元器件器件簡單說：一感二傳簡單說：一感二傳,即感受被測信息即感受被測信息,并傳送出去。并傳送出去。清遠職業(yè)技術(shù)學(xué)院工業(yè)控制中檢測最多的物理量：工業(yè)控制中檢測最多的物理量：溫度溫度力力光光位移位移清遠職業(yè)技術(shù)學(xué)院4 4、傳感器與物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系傳感器與物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系問題：傳感器與物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的關(guān)系問題：

18、傳感器與物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的關(guān)系一般地講，物聯(lián)網(wǎng)分為三層結(jié)構(gòu)，分別一般地講，物聯(lián)網(wǎng)分為三層結(jié)構(gòu)，分別是感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層；是感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層；清遠職業(yè)技術(shù)學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)三層構(gòu)架根據(jù)底層采集的數(shù)據(jù)，形成與業(yè)務(wù)需求相根據(jù)底層采集的數(shù)據(jù)，形成與業(yè)務(wù)需求相適應(yīng)、實時更新的動態(tài)數(shù)據(jù)資源庫，為各適應(yīng)、實時更新的動態(tài)數(shù)據(jù)資源庫，為各類業(yè)務(wù)提供統(tǒng)一的信息資源支撐，從而最類業(yè)務(wù)提供統(tǒng)一的信息資源支撐，從而最終實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)各個行業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用。終實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)各個行業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用。 實現(xiàn)更加廣闊的互聯(lián)網(wǎng)功能，需要傳實現(xiàn)更加廣闊的互聯(lián)網(wǎng)功能，需要傳感器網(wǎng)絡(luò)與移動通信技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)感器網(wǎng)絡(luò)與移動通信技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相融合。相融合。

19、完成數(shù)據(jù)采集、通信和協(xié)同信息處理。完成數(shù)據(jù)采集、通信和協(xié)同信息處理。涉及傳感器、涉及傳感器、RFID、多媒體信息采集、多媒體信息采集二維碼和實時定位等技術(shù)。二維碼和實時定位等技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層 感知層感知層清遠職業(yè)技術(shù)學(xué)院認識傳感器認識傳感器什么是傳感器什么是傳感器傳感器是感知層的重要組成部分，是物傳感器是感知層的重要組成部分，是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)。聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)。清遠職業(yè)技術(shù)學(xué)院清遠職業(yè)技術(shù)學(xué)院清遠職業(yè)技術(shù)學(xué)院清遠職業(yè)技術(shù)學(xué)院總結(jié)總結(jié)1 1、認識傳感器、認識傳感器2 2、傳感器的作用：信息采集工具，自動、傳感器的作用：信息采集工具，自動測控系統(tǒng)的測控系統(tǒng)的“五官

20、五官”3 3、傳感器的應(yīng)用、傳感器的應(yīng)用簡單說：一感二傳簡單說：一感二傳,即感受被測信息即感受被測信息,并傳送出去。并傳送出去。清遠職業(yè)技術(shù)學(xué)院清遠職業(yè)技術(shù)學(xué)院傳感器的基本知識（二）傳感器的基本知識（二）清遠職業(yè)技術(shù)學(xué)院一、預(yù)習(xí)一、預(yù)習(xí)1 1、傳感器的作用：信息采集工具，自動、傳感器的作用：信息采集工具，自動測控系統(tǒng)的測控系統(tǒng)的“五官五官”。2 2、傳感器與自動控制系統(tǒng)有什么關(guān)系？、傳感器與自動控制系統(tǒng)有什么關(guān)系？清遠職業(yè)技術(shù)學(xué)院傳感器的傳感器的定義定義 “能感受（或響應(yīng)）能感受（或響應(yīng)）規(guī)定的被測量規(guī)定的被測量并按照并按照一定的規(guī)律一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換成可用輸出信號可用輸出信號的器件或裝置的

21、器件或裝置”。 這一定義包含了幾個方面的含義：這一定義包含了幾個方面的含義：傳感器是測量裝置，能完成測量任務(wù)；傳感器是測量裝置，能完成測量任務(wù)；輸入量：非電量輸入量：非電量輸出量：電量，這種量要便于傳輸、轉(zhuǎn)換、處理和顯示輸出量：電量，這種量要便于傳輸、轉(zhuǎn)換、處理和顯示等，這就是所謂的等，這就是所謂的“可用信號可用信號”的含義；的含義；輸出與輸入有一定的對應(yīng)關(guān)系，這種關(guān)系要有一定的規(guī)輸出與輸入有一定的對應(yīng)關(guān)系，這種關(guān)系要有一定的規(guī)律。根據(jù)字義可以理解傳感器為律。根據(jù)字義可以理解傳感器為一感二傳一感二傳，即感受信息，即感受信息并傳遞出去。并傳遞出去。二、傳感器的定義二、傳感器的定義清遠職業(yè)技術(shù)學(xué)院

22、清遠職業(yè)技術(shù)學(xué)院傳感器的基本知識（三）傳感器的基本知識（三）清遠職業(yè)技術(shù)學(xué)院一、知識回顧一、知識回顧1 1、什么是傳感器？、什么是傳感器？2 2、傳感器的組成是哪些？、傳感器的組成是哪些？清遠職業(yè)技術(shù)學(xué)院 當(dāng)被測量不隨時間變化或變化很慢時，可以認為檢測系統(tǒng)的輸入量和輸出量都和時間無關(guān)，表示它們之間關(guān)系的是一個不含時間變量的代數(shù)方程，在這種關(guān)系基礎(chǔ)上，確定的檢測裝置性能參數(shù)稱為靜態(tài)特性。二、傳感器系統(tǒng)靜態(tài)特性二、傳感器系統(tǒng)靜態(tài)特性什么是靜態(tài)特性？什么是靜態(tài)特性？清遠職業(yè)技術(shù)學(xué)院 1 1 傳感器的靜態(tài)數(shù)學(xué)模型傳感器的靜態(tài)數(shù)學(xué)模型傳感器的靜態(tài)數(shù)學(xué)模型： 式中 x 為輸入量；y為輸出量； a0為零輸入

23、時的輸出，也叫零位輸出； a1為傳感器線性項系數(shù)也稱線性靈敏度，常用K或S表示；注意：注意：a1決定傳感器的靈敏度，相當(dāng)于函數(shù)y=y=a0+a1x的一次函數(shù)的斜率nnxaxaxaxaay332210二、傳感器系統(tǒng)靜態(tài)特性二、傳感器系統(tǒng)靜態(tài)特性清遠職業(yè)技術(shù)學(xué)院2 2、傳感器的靜態(tài)性能指標、傳感器的靜態(tài)性能指標（1 1）線性度）線性度 在規(guī)定條件下，傳感器校準曲線與擬合直線間的最大偏差（Ymax）與滿量程輸出（Y）的百分比，稱為線性度（線性度又稱為“非線性誤差”），其靜態(tài)特性可由下列方程式表示： max100%LFSLY 注意：注意：該值越小，表明線性特性越好 線性誤差：實測曲線與理想直線之間的偏

24、差二、傳感器系統(tǒng)靜態(tài)特性二、傳感器系統(tǒng)靜態(tài)特性作圖法求線性度演示 （ 1 1擬合曲線擬合曲線 2 2實際特性曲線實際特性曲線 ）為實測直線與為實測直線與擬合曲線的最擬合曲線的最大偏差。大偏差。 為輸出滿量程為輸出滿量程值。值。 %YEFSmf100 線性度定義：線性度定義： mFSY清遠職業(yè)技術(shù)學(xué)院(2)(2)遲滯遲滯 遲滯特性表明檢測系統(tǒng)在正向（輸入量增大）正向（輸入量增大）和反向（輸入量減?。┓聪颍ㄝ斎肓繙p小）行程期間，輸入-輸出特性曲線不一致的程度。max1100%2HFSHY 二、傳感器系統(tǒng)靜態(tài)特性二、傳感器系統(tǒng)靜態(tài)特性面積越小越好清遠職業(yè)技術(shù)學(xué)院(3)(3)靈敏度靈敏度 傳感器或檢測

25、系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)下輸出量變化傳感器或檢測系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)下輸出量變化和引起此變化的輸入量變化的比值。和引起此變化的輸入量變化的比值。xysdxdys輸入輸入-輸出特性曲線斜率輸出特性曲線斜率二、傳感器系統(tǒng)靜態(tài)特性二、傳感器系統(tǒng)靜態(tài)特性清遠職業(yè)技術(shù)學(xué)院(3)(3)靈敏度靈敏度 二、傳感器系統(tǒng)靜態(tài)特性二、傳感器系統(tǒng)靜態(tài)特性在天平的指針上，有個很不顯眼的小滑塊感量砣，用來在天平的指針上，有個很不顯眼的小滑塊感量砣，用來調(diào)節(jié)天平的靈敏度。感量砣向上移動，天平的靈敏度提高；調(diào)節(jié)天平的靈敏度。感量砣向上移動，天平的靈敏度提高；感量砣向下移動，天平的靈敏度降低。感量砣向下移動，天平的靈敏度降低。 靈敏度指示器的相對于被

26、測量變化的位移率，靈靈敏度指示器的相對于被測量變化的位移率，靈敏度是衡量物理儀器的一個標志，特別是電學(xué)儀敏度是衡量物理儀器的一個標志，特別是電學(xué)儀器注重儀器靈敏度的提高。通過靈敏度的研究可器注重儀器靈敏度的提高。通過靈敏度的研究可加深對儀表的構(gòu)造和原理的理解加深對儀表的構(gòu)造和原理的理解。作圖法求靈敏度過程xyx1xy0切點切點傳感器傳感器 特性曲線特性曲線xmaxyKx清遠職業(yè)技術(shù)學(xué)院 若檢測系統(tǒng)由多個環(huán)節(jié)組成，各環(huán)節(jié)靈敏度分別為S1、S2、S3，且以串聯(lián)方式連接，則整個系統(tǒng)靈敏度為： y2y1S1S2S3xy0s1s2s3s二、傳感器系統(tǒng)靜態(tài)特性二、傳感器系統(tǒng)靜態(tài)特性清遠職業(yè)技術(shù)學(xué)院 例題例

27、題1 1 某測溫系統(tǒng)由四個環(huán)節(jié)組成，各自靈敏度如下： 鉑電阻溫度傳感器： 0.35/ 電橋： 放大器： 100（放大倍數(shù)） 筆式記錄儀： 求：（1）測溫系統(tǒng)的總靈敏度 （2）記錄儀筆尖位移4cm時，所對應(yīng)的溫度變化值二、傳感器系統(tǒng)靜態(tài)特性二、傳感器系統(tǒng)靜態(tài)特性清遠職業(yè)技術(shù)學(xué)院(4)(4)重復(fù)性重復(fù)性 重復(fù)性指傳感器在輸入量按同一方向做全量程內(nèi)連續(xù)重重復(fù)性指傳感器在輸入量按同一方向做全量程內(nèi)連續(xù)重復(fù)測量時，所得特性曲線不一致的程度。復(fù)測量時，所得特性曲線不一致的程度。max100%xFSmY 二、傳感器系統(tǒng)靜態(tài)特性二、傳感器系統(tǒng)靜態(tài)特性注意：注意：本方法在正常和正確操作情況下，由同一操作人員，在

28、同一實驗室內(nèi)，使用同一儀器，并在短期內(nèi)，對相同試樣所作多個單次測試結(jié)果，在95%概率水平兩個獨立測試結(jié)果的最大差值。清遠職業(yè)技術(shù)學(xué)院（5 5）分辨力與分辨率）分辨力與分辨率1 1）分辨率：分辨率：分辨力用絕對值表示，用與滿量程的百分數(shù)表示時稱為分辨率。閾值：閾值：在傳感器輸入零點附近的分辨力稱為閾值。分辨率：分辨率：以最大量程的百分數(shù)表示，即： 最小輸入量/輸入最大量程100%二、傳感器系統(tǒng)靜態(tài)特性二、傳感器系統(tǒng)靜態(tài)特性清遠職業(yè)技術(shù)學(xué)院分辨力：分辨力：指傳感器能檢測到的最小的輸入增量。 指傳感器能檢出被測信號的最小指傳感器能檢出被測信號的最小變化量，是有量綱的數(shù)。當(dāng)被測量變化量，是有量綱的數(shù)。

29、當(dāng)被測量的變化小于分辨力時，傳感器對輸?shù)淖兓∮诜直媪r，傳感器對輸入量的變化無任何反應(yīng)。入量的變化無任何反應(yīng)。對數(shù)字儀對數(shù)字儀表而言，如果沒有其他附加說明，表而言，如果沒有其他附加說明，可以認為該表的最后一位所表示的可以認為該表的最后一位所表示的數(shù)值就是它的分辨力數(shù)值就是它的分辨力。一般地說，。一般地說，分辨力的數(shù)值分辨力的數(shù)值小于等于小于等于儀表的最大儀表的最大絕對誤差。絕對誤差。2 2）分辨力：）分辨力：清遠職業(yè)技術(shù)學(xué)院（6 6）穩(wěn)定性）穩(wěn)定性 穩(wěn)定性是指短期穩(wěn)定性和長期穩(wěn)定性之分。穩(wěn)定性是指短期穩(wěn)定性和長期穩(wěn)定性之分。（7 7）漂移）漂移漂移（漂移（driftingdrifting）是

30、賽車術(shù)語，指讓車頭的指向與車身實際運）是賽車術(shù)語，指讓車頭的指向與車身實際運動方向之間產(chǎn)生較大的夾角，使車身側(cè)滑過彎的系列操作。動方向之間產(chǎn)生較大的夾角，使車身側(cè)滑過彎的系列操作。漂移是指在外界干擾下，輸出量發(fā)生了與輸入量無關(guān)的不需要漂移是指在外界干擾下，輸出量發(fā)生了與輸入量無關(guān)的不需要的變化。包括零點漂移、靈敏度漂移，可分為時間漂移和的變化。包括零點漂移、靈敏度漂移，可分為時間漂移和溫度漂移。溫度漂移。零點漂移零點漂移: :由于溫度或其他原因會導(dǎo)致傳感器在檢測的基準零由于溫度或其他原因會導(dǎo)致傳感器在檢測的基準零點發(fā)生變化，偏離零點位置，叫零點漂移點發(fā)生變化，偏離零點位置，叫零點漂移二、傳感器

31、系統(tǒng)基本特性清遠職業(yè)技術(shù)學(xué)院7、漂移漂移 型 號RJ23RJ24RJ2570在不同溫度下的額定功率（W）1/61/41/2最大工作電壓（V）150250350阻值范圍（）10-2M00.1-3M00.1-10M精度范圍5.0%,2.0%,1.0%,0.5%,0.25%,0.1%溫度系數(shù)范圍（PPM/）100PPM/,50PPM/,25PPM/,20PPM/,15PPM/RJ 系列半精密金屬膜電阻器系列半精密金屬膜電阻器 符合國家軍用標準：符合國家軍用標準：GJB1929-94 溫度范圍：溫度范圍：-65150 穩(wěn)定度：穩(wěn)定度： 70 1000h二、傳感器系統(tǒng)靜態(tài)特性二、傳感器系統(tǒng)靜態(tài)特性清遠職

32、業(yè)技術(shù)學(xué)院概念：測量范圍與量程概念：測量范圍與量程測量范圍：測量范圍：正常工作條件下，檢測系統(tǒng)或儀表能夠測量的被測量值的總范圍。通常以測量范圍的下限值和上限值表示。測量量程：測量量程：測量范圍上限值與下限值的代數(shù)差。 給出測量范圍即知被測量的上、下限和量程，但僅知道量程，卻無法判斷測量范圍。輸出量程：輸出量程：測量系統(tǒng)輸出的上限值與下限值的代數(shù)差零點（零點（ZEROZERO）：一般指量程下限值的狀態(tài)滿量程（滿量程（FSFS）：）：一般指量程上限值的狀態(tài)，又叫滿刻度、滿標二、傳感器系統(tǒng)靜態(tài)特性二、傳感器系統(tǒng)靜態(tài)特性清遠職業(yè)技術(shù)學(xué)院 傳感器的動態(tài)特性是指其傳感器的動態(tài)特性是指其輸出對隨時間變化的輸

33、入量的響應(yīng)輸出對隨時間變化的輸入量的響應(yīng)特性。特性。 當(dāng)被測量隨時間變化當(dāng)被測量隨時間變化, ,是時間的函數(shù)時是時間的函數(shù)時, , 則傳感器的輸出量則傳感器的輸出量也是時間的函數(shù)也是時間的函數(shù), ,其間的關(guān)系要用動特性來表示。其間的關(guān)系要用動特性來表示。 一個動態(tài)一個動態(tài)特性好的傳感器特性好的傳感器, , 其輸出將再現(xiàn)輸入量的變化規(guī)律其輸出將再現(xiàn)輸入量的變化規(guī)律, , 即具有即具有相同的時間函數(shù)相同的時間函數(shù)。實際上除了具有理想的比例特性外。實際上除了具有理想的比例特性外, , 輸出輸出信號將不會與輸入信號具有相同的時間函數(shù)信號將不會與輸入信號具有相同的時間函數(shù), ,這種輸出與輸這種輸出與輸入

34、間的差異就是所謂的動態(tài)誤差。入間的差異就是所謂的動態(tài)誤差。三、三、動態(tài)特性動態(tài)特性清遠職業(yè)技術(shù)學(xué)院三、三、動態(tài)特性動態(tài)特性 動態(tài)誤差動態(tài)誤差 為了說明傳感器的動態(tài)特性為了說明傳感器的動態(tài)特性, , 下面簡要介紹動態(tài)測溫下面簡要介紹動態(tài)測溫的問題。的問題。 在被測溫度隨時間變化或傳感器突然插入被測介在被測溫度隨時間變化或傳感器突然插入被測介質(zhì)中以及傳感器以掃描方式測量某溫度場的溫度分布等情質(zhì)中以及傳感器以掃描方式測量某溫度場的溫度分布等情況下況下, , 都存在動態(tài)測溫問題。如把一支熱電偶從溫度為都存在動態(tài)測溫問題。如把一支熱電偶從溫度為0 0環(huán)境中迅速插入一個溫度為環(huán)境中迅速插入一個溫度為tt的恒溫水槽中（插入時間的恒溫水槽中（插入時間忽略不計）忽略不計）, , 這時熱電偶測量的介質(zhì)溫度從這時熱電偶測量的介質(zhì)溫度從0 0突然上升到突然上升到t, t, 而熱電偶反映出來的溫度從而熱電偶反映出來的溫度從t0t0變化到變化到t t 需要經(jīng)歷一段需要經(jīng)歷一段時間時間, , 即有一段過渡過程即有一段過渡過程, , 如圖所示。熱電偶反映出來的如圖所示。熱電偶反映出來的溫度與介質(zhì)溫度的差值就稱為溫度與介質(zhì)溫度的差值就稱為動態(tài)誤差動態(tài)誤差。 清遠職業(yè)技術(shù)學(xué)院三、三、動態(tài)特性動態(tài)特性清遠職業(yè)技