認識傳感器課件

技能訓(xùn)練一認知傳感器

技能訓(xùn)練一認知傳感器

1目的要求掌握傳感器的定義、組成和應(yīng)用。了解傳感器的分類。掌握自動控制系統(tǒng)的組成。了解傳感器的特性。了解傳感器的發(fā)展方向。

目的要求掌握傳感器的定義、組成和應(yīng)用。2一、認識傳感器傳感器是人類通過儀器探知自然界的觸角，它的作用與人的感官相類似。如果將計算機視為識別和處理信息的“大腦”，將通信系統(tǒng)比作傳遞信息的“神經(jīng)系統(tǒng)”，將執(zhí)行器比作人的肌體的話，那么傳感器就相當(dāng)于人的五官。一、認識傳感器傳感器是人類通過儀器探知自然界的觸角，它的作3“感”——傳感器對被測量的對象敏感?！皞鳌薄獋魉蛡鞲衅鞲惺鼙粶y量的信息?！案小薄獋鞲衅鲗Ρ粶y量的對象敏感。41．日常生活中使用的傳感器圖1-1

家電中使用的傳感器1．日常生活中使用的傳感器圖1-1

家電中使用的傳感器5圖1-3自動水龍頭圖1-2自動門圖1-3自動水龍頭圖1-2自動門62．工業(yè)生產(chǎn)中使用的傳感器液位傳感器光電傳感器位置傳感器圖1-4食用油的自動化生產(chǎn)線2．工業(yè)生產(chǎn)中使用的傳感器液位傳感器光電傳感器位置傳感器圖17圖1-5光電計數(shù)機光電傳感器圖1-5光電計數(shù)機光電傳感器83．地震救助中使用的傳感器

（a）雷達波探測器（b）視頻探測器（c）音頻探測器（d）紅外熱成像生命探測儀圖1-6生命探測設(shè)備3．地震救助中使用的傳感器（a）雷達波探測器94．農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用的傳感器圖1-7塑料大棚4．農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用的傳感器圖1-7塑料大棚105．汽車中使用的傳感器圖1-8汽車中使用的部分傳感器5．汽車中使用的傳感器圖1-8汽車中使用的部分傳感器11二、傳感器的概念與定義1．傳感器的概念

傳感器是一種能把特定被測量的信息按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成某種可用信號并輸出的器件或裝置，以滿足信息的傳輸、處理、記錄、顯示和控制等要求。

二、傳感器的概念與定義1．傳感器的概念12在傳感器中包含兩個必不可少的概念，一是檢測信號；二是能把檢測的信息變換成一種與被測量有確定函數(shù)關(guān)系，而且便于傳輸和處理的量。例如，傳聲器（話筒）就是這種傳感器，它感受聲音的強弱并將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號；又如，電感式位移傳感器能感受位移量的變化，并把它轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號。在傳感器中包含兩個必不可少的概念，一是檢測信號；二是能把檢測132．傳感器的定義根據(jù)國家標準（GB/T7665－1987），《傳感器通用術(shù)語》中對傳感器的定義：“能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。其中，敏感元件是指傳感器中能直接感受或響應(yīng)被測量的部分；轉(zhuǎn)換元件是指傳感器中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部分?！?．傳感器的定義14傳感器的定義中包含以下信息。

（1）它是由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件構(gòu)成的一種檢測裝置，能感受到被測的量的信息，并能檢測感受到的信息。（2）能按一定規(guī)律將被測的量轉(zhuǎn)換成電信號輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。（3）傳感器的輸出與輸入之間存在確定的關(guān)系。對傳感器的要求：高精度；信號（或能量）無失真轉(zhuǎn)換；反映被測的量的原始特征。傳感器的定義中包含以下信息。

15三、傳感器的作用、組成及分類1．傳感器的作用圖1-9自動控制系統(tǒng)的組成框圖三、傳感器的作用、組成及分類1．傳感器的作用圖1-9自162．傳感器組成圖1-10傳感器的組成框圖直接感受非電量，并按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成與被測的量有確定關(guān)系的其他量（一般仍為非電量）將敏感元件輸出的量轉(zhuǎn)換成為電量輸出將電信號放大，并轉(zhuǎn)換成為便于顯示、記錄、處理和控制的有用電信號2．傳感器組成圖1-10傳感器的組成框圖直接感受非電量，173．傳感器的分類分類方法傳感器的種類說明按工作原理分類應(yīng)變式、電容式、電感式、電磁式、壓電式、熱電式、光電式等傳感器按工作原理，將物理和化學(xué)等學(xué)科的原理、規(guī)律和效應(yīng)作為分類依據(jù)按被測量分類壓力式、位移式、溫度式、速度式、加速度式、負荷式、扭矩式、光式、放射線式、氣體成分式、液體成分式、離子式和真空式等傳感器以輸入物理量的性質(zhì)命名按能量關(guān)系分類能量轉(zhuǎn)換型（有源傳感器）壓電式、熱電式（熱電偶）、電磁式、電動式、壓阻式等傳感器直接將被測量的能量轉(zhuǎn)換為輸出量的能量，通常配合有電壓測量電路和放大器，用于動態(tài)測量能量控制型（無源傳感器）電阻式、電容式、電感式、微波式、激光式等傳感器本身不是換能器，被測非電量僅對傳感器中的能量起控制或調(diào)節(jié)作用，必須有輔助電源供給傳感器能量，而由被測量來控制輸出的能量，用于靜態(tài)和動態(tài)測量及非接觸的測量場合按輸出信號分類模擬式傳感器的輸出為模擬量，要通過A/D轉(zhuǎn)換器才能運用電子計算機進行信號分析加工與處理數(shù)字式傳感器的輸出為數(shù)字量，可直接送到計算機進行處理3．傳感器的分類分類方法傳感器的種類說明按工作原理分類應(yīng)18四、傳感器的基本特性1．傳感器的靜態(tài)特性靜態(tài)特性是指輸入的被測量不隨時間變化或隨時間緩慢變化時表現(xiàn)的特性。表征傳感器靜態(tài)特性的主要參數(shù)有線性度、靈敏度、分辨力和遲滯、重復(fù)性。四、傳感器的基本特性1．傳感器的靜態(tài)特性19（1）線性度線性度是傳感器的輸出與輸入之間成線性關(guān)系的程度。圖1-11線性度（1）線性度圖1-11線性度20（2）靈敏度靈敏度是指傳感器在穩(wěn)態(tài)下的輸出變化值與輸入變化值之比，用S來表示：DX——在穩(wěn)態(tài)下傳感器的輸入變化量。DY——在穩(wěn)態(tài)下傳感器的輸出變化量；（2）靈敏度21（3）分辨力分辨力是指傳感器在規(guī)定測量的范圍內(nèi)能檢出被測的量的最小變化量的能力。當(dāng)被測的量的變化小于分辨力時，傳感器對輸入量的變化無任何反應(yīng)；只有當(dāng)輸入量的變化超過了分辨力的量值時，輸出才有可能準確表現(xiàn)出來，因而，傳感器就存在分辨力的問題。分辨力越小，表明傳感器檢測非電量的能力越強，分辨力的高低從某個側(cè)面反映了傳感器的精度。（3）分辨力22（4）遲滯遲滯反映傳感器正向特性與反向特性不一致的程度。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是由于傳感器的機械部分不可避免地存在間隙、摩擦及松動。圖1-12遲滯特性（4）遲滯圖1-12遲滯特性23（5）重復(fù)性重復(fù)性是指傳感器輸入量按同一方向作全量程連續(xù)多次測量時所得輸出-輸入特性曲線不重合的程度。它是反映傳感器精密度的一個指標，產(chǎn)生的原因與遲滯性基本相同，重復(fù)性越好，誤差越小。（5）重復(fù)性242．傳感器的動態(tài)特性傳感器要檢測的輸入信號是隨時間而變化的。傳感器應(yīng)能跟蹤輸入信號的變化，這樣才能獲得正確的輸出信號；如果輸入信號變化太快，傳感器就可能跟蹤不上，這種跟蹤輸入信號的特性就是傳感器的響應(yīng)特性，即為動態(tài)特性。表征傳感器動態(tài)特性的主要參數(shù)有響應(yīng)速度、頻率響應(yīng)。2．傳感器的動態(tài)特性25（1）響應(yīng)速度響應(yīng)速度是反映傳感器動態(tài)特性的一項重要參數(shù)，是傳感器在階躍信號作用下的輸出特性。它主要包括上升時間、峰值時間及響應(yīng)時間等，反映了傳感器的穩(wěn)定輸出信號（在規(guī)定誤差范圍內(nèi)）隨輸入信號變化的快慢。（1）響應(yīng)速度26（2）頻率響應(yīng)頻率響應(yīng)是指傳感器的輸出特性曲線與輸入信號頻率之間的關(guān)系，包括幅頻特性和相頻特性。在實際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)輸入信號的頻率范圍來選用適合的傳感器。（2）頻率響應(yīng)27五、傳感器的發(fā)展方向1．新材料的開發(fā)與應(yīng)用2．新制造技術(shù)的應(yīng)用3．新型傳感器的開發(fā)4．傳感器的集成化5．傳感器的智能化6．新一代航天傳感器的研究7．仿生傳感器的研究五、傳感器的發(fā)展方向1．新材料的開發(fā)與應(yīng)用28復(fù)習(xí)總結(jié)傳感器是能感受規(guī)定的被測的量，并按一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置，它通常由

和

組成。

是傳感器中能直接感知或響應(yīng)被測的量的元件；

是將感受的被測的量轉(zhuǎn)換成電信號的部分。

將電信號轉(zhuǎn)換為便于顯示、記錄、處理和控制的有用電信號。有用電信號有很多形式，如電壓、電流、頻率等。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，輸出信號將來也可能是光信號或其他的