傳感器資料課件

1.2傳感器與檢測的基本概念測量：以確定被測對象屬性和量值為目的的，也就是將被測量與同性質的標準量比較,從而確定被測量對標準量的倍數(shù)。它可由下式表示:

或：

式中：x——被測量值；

q——

n——比值（純數(shù)），含有測量誤差。

檢測(detection)技術：含檢和測兩個內容。檢是力圖發(fā)現(xiàn)對象中的某些待測量并以信號的形式表現(xiàn)出來，是回答有無待測量的操作；測是量化待測量的信號。工程中，檢測和測量被視為同義詞或近義詞。測試技術：帶試驗性質的測量，泛指測量和試驗兩方面的技術，包含測試過程中所涉及的測試理論、方法、設備等。1例：空調機測量控制室溫1.2傳感器與檢測的基本概念空氣被測對象：被測信息：檢測器具：操作過程：室內空氣溫度溫度傳感器---熱電阻、熱電偶熱敏電阻電信號處理顯示空調機傳感器、檢測儀器、檢測裝置、檢測系統(tǒng)檢測過程：信號采集、信號處理、信號顯示、信號輸出檢測器具：

被測信息：(對象的屬性、量值)物理量（光、電、力、熱、磁、聲、…）化學量（PH、成份…）生物量（酶、葡萄糖、…）……被測對象：宇宙萬物（固液氣體、動物、植物、天體……）21.2傳感器與檢測的基本概念傳感器是什么？國家標準GB7665—2005(1987)的定義：傳感器(Sensor/Transducer)是指能感受規(guī)定的被測量并按一定規(guī)律轉換成可用輸出信號的器件或裝置(通常由敏感元件和轉換元件組成)。定義內涵：①傳感器是測量裝置，能完成測量/檢測任務。②輸入量是某一被測量，可能是物理量或化學量、生物量等。③輸出量是某種物理量，這種量要便于傳輸、轉換、處理、顯示等，這種量可以是氣、光、電物理量，但主要是電信號。④輸出輸入有對應關系，且應有一定的精確程度。31.3傳感器的組成與分類1.傳感器的基本組成系統(tǒng)組成：敏感元件+轉換元件+信號條調理與轉換電路。（有時還包括供電的輔助電源）傳感器是功能器件（FunctionDevice）。敏感元件(SensingElement)：直接感受(響應)外部信息的部分;轉換元件(TransductionElement)：能將感受到的被測非電量轉換為電量的部分;當傳感器的輸出為標準信號時稱為變送器(Transmitter)。圖傳感器的基本組成輔助電源轉換元件信號調理與轉換電路被測量電量敏感元件51.3

傳感器的組成與分類1.傳感器的基本組成1)轉換/信號調理(signalconditioning)電路的作用(1)將敏感或轉換元件的輸出電信號轉為適于傳送、顯示或記錄的信號，滿足后續(xù)電路或裝置的輸入要求。(2)實現(xiàn)標準化的重要環(huán)節(jié)與基礎，也是應用難點。常用電路：信號放大、電平調整、線性化、濾波、阻抗匹配、調制/解調、形式變換等構成特點：可簡單、可復雜，視要求而定。最簡傳感器僅由一個敏感元件(兼轉換元件)，如熱電偶；有些則由敏感元件和轉換元件組成，無需轉換電路，如壓電加速度傳感器；有些需經(jīng)過若干轉換元件的轉換。系統(tǒng)結構上，傳感器大多是開環(huán)，也有些是閉環(huán).注：信號調理電路與檢測電路的界限并不很清楚，有時合二為一，如將電阻—電壓轉換電路，電阻、電感的檢測電路歸為信號調理電路。61.3傳感器的組成與分類2.傳感器的分類原因：實際要測的量(變量)與其他量總存在一定的相關性(物理的、化學的）。一種被測量可用不同傳感器測量；同一原理的傳感器通?？蓽y量多種非電量。益處：有助于從總體認識和掌握傳感器的原理、性能、特點。例如：按可變電參量大類中的阻抗形式分類有電阻型…；按產(chǎn)生變化量綱分類有電壓型、電荷型或電流型。益處：類別減少，能直接研究設計相關信號轉換調節(jié)器。常見物理量的分類71.3傳感器的組成與分類分類法型式說明按基本效應分物理型、化學型、生物型以轉換中的物理效應、化學效應等命名按構成原理或信號變換特征分類結構型以其轉換元件結構參數(shù)變化實現(xiàn)信號轉換物性型以其轉換元件物理特性變化實現(xiàn)信號轉換混合型結構性與物性型傳感器組合而成的按能量關系分能量轉換型（自源型）傳感器輸出量直接由被測量能量轉換而得能量控制型（外源型）輸出量的能量由外源供給，但受被測量控制按作用原理分應變式、電容式、壓電式、熱電式等以傳感器對信號轉換的作用原理命名按被測量分位移、壓力、溫度、流量等以被測量命名（即按用途分類法）按輸出量分模擬式輸出量為模擬信號數(shù)字式輸出量為數(shù)字信號8力位移

速度

加速度

壓力流量溫度電阻式電容式電感式壓電式熱電式光電式磁電式電橋

放大器濾波器調制器解調器運算器

阻抗變換器

筆式記錄儀光線示波器磁帶記錄儀電子示波器半導體存儲器顯示器磁卡數(shù)據(jù)處理器

頻譜分析儀

FFT

實時信號分析儀

電子計算機

被測對象

傳感器

中間變換測量裝置

顯示及記錄裝置

實驗結果處理裝置

激發(fā)裝置

1.4檢測系統(tǒng)的一般構成檢測系統(tǒng)組成結構與對應的內容、型式、部件、裝置、設備示意圖101.6檢測方法分類1)直接測量–絕對測量、相對測量間接測量2)開環(huán)測量與閉環(huán)測量3)偏差法、零位法、微差法121.6

檢測方法分類--絕對測量：采用儀器、設備手段測量被測量，直接得到測量值測量結果：20.1mm--相對測量：將被測量直接與基準量比較，得到偏差值特點：簡單、直觀、明了；測量精度不高基準量：20.00mm測量值：+0.08mm結果：20.08mm特點：精度高；復雜、成本高、要求高1)直接測量與間接測量141.6檢測方法分類

間接測量:如測導線的導電率：測量與被測量有一定函數(shù)關系的參量，被測量由計算獲得。1)直接測量與間接測量151.6檢測方法分類2)開環(huán)測量與閉環(huán)測量開環(huán)測量：反饋測量：特點：簡單、直觀、明了；測量精度不高特點：精度高；復雜、成本高、要求高傳感器輸入量x輸出量y傳感器輸入量x輸出量y放大反向傳感器161.6檢測方法分類3)偏差法、零位法和微差法偏差法：零位法：利用測量儀表的指針相對于刻度的偏差位移直接表示測量數(shù)值利用指零機構的作用，使用被測量和已知標準量兩者達到平衡，根據(jù)指零機構示值為零來確定被測量等于標準量值微差法：偏差法和零位法的結合測量被測量余數(shù)被測量值與標準量大體平衡思考：桿秤、磅秤和天平分別屬于何種檢測方法？！171.7

傳感器與檢測技術的發(fā)展狀況1.傳感器技術的發(fā)展狀況(1)新材料、新功能的開發(fā)與應用

敏感材料是基礎，新材料或新工藝帶來新的功能或特點！(2)多功能、集成化和微型化多功能化：單個傳感器實現(xiàn)多參數(shù)測量，例：“電子鼻”集成化：將