《傳感器測量原理》課件

傳感器測量原理本課程將深入探討傳感器測量原理，涵蓋傳感器類型、特性、應用及未來發(fā)展趨勢。課程簡介目標深入理解傳感器的工作原理、特性和應用。掌握傳感器測量系統(tǒng)的構(gòu)建方法。內(nèi)容涵蓋傳感器類型、特性分析、信號處理、應用案例以及未來發(fā)展方向。傳感器概述定義傳感器是一種將非電量轉(zhuǎn)換成電量的器件，用于測量物理量。作用將物理量信息轉(zhuǎn)化為可測量的電信號，為自動化控制提供基礎(chǔ)。分類按照測量物理量分類，包括溫度、壓力、流量、位移等傳感器。傳感器的基本功能感知接收來自被測對象的物理量信息。轉(zhuǎn)換將物理量信息轉(zhuǎn)換為可測量的電信號。輸出輸出電信號，傳遞給后續(xù)的信號處理和控制系統(tǒng)。傳感器的靜態(tài)特性1靈敏度：指輸出信號變化量與輸入量變化量之比。2線性度：指傳感器輸出信號與輸入信號之間的線性程度。3遲滯：指傳感器在正反方向變化時輸出信號之間的差異。4重復性：指傳感器在相同條件下多次測量同一輸入量時的輸出信號一致性。5穩(wěn)定性：指傳感器在一定時間內(nèi)輸出信號的穩(wěn)定程度。傳感器的動態(tài)特性響應時間：傳感器對輸入信號變化做出反應所需的時間。頻率響應：指傳感器對不同頻率的輸入信號的響應能力。動態(tài)范圍：指傳感器能夠正常工作和測量的輸入信號范圍。電阻傳感器1工作原理基于電阻變化與被測物理量變化之間的關(guān)系。2類型應變片、熱敏電阻、光敏電阻等。3應用測量應力、溫度、光照強度等。電容傳感器1工作原理利用電容變化與被測物理量變化之間的關(guān)系。2類型平行板電容、可變電容等。3應用測量位移、液位、壓力等。電感傳感器1原理基于電感變化與被測物理量變化之間的關(guān)系。2類型可變電感、差動電感等。3應用測量位移、流量、振動等。熱電偶傳感器原理基于兩種不同金屬導體連接形成回路，溫度差產(chǎn)生電動勢的原理。類型K型、S型、E型等。應用測量高溫環(huán)境的溫度，如工業(yè)爐窯、金屬加工等。熱敏電阻傳感器壓電傳感器原理基于某些材料在受到壓力或拉伸時產(chǎn)生電荷的壓電效應。應用測量壓力、加速度、振動等?；魻栃獋鞲衅髟砘陔娏髟诖艌鲋羞\動時產(chǎn)生的霍爾電壓。類型線性霍爾傳感器、數(shù)字霍爾傳感器等。應用測量磁場強度、角度、速度等。光電傳感器1光電管傳感器：利用光電管的光電效應。2光電耦合傳感器：利用光電耦合器。3光纖傳感器：利用光纖傳輸光信號。傳感器的選擇原則測量對象和測量范圍精度要求和靈敏度響應速度和動態(tài)特性工作環(huán)境和可靠性成本和性價比傳感器信號調(diào)理電路1放大提高傳感器輸出信號的幅值。2濾波去除噪聲和干擾信號。3線性化改善傳感器輸出信號的線性度。4轉(zhuǎn)換將信號轉(zhuǎn)換為所需的格式，如模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。模擬量測量電路1A/D轉(zhuǎn)換將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，便于計算機處理。2放大器放大傳感器輸出的微弱信號。3濾波器去除噪聲和干擾信號。數(shù)字量測量電路1計數(shù)器用于計數(shù)脈沖信號，測量頻率和時間。2邏輯門用于實現(xiàn)邏輯運算，進行信號判斷和控制。3數(shù)字濾波器用于去除數(shù)字信號中的噪聲和干擾。傳感器故障診斷自診斷傳感器自身具備故障檢測功能。外部測試利用專門的測試儀器對傳感器進行測試。故障分析分析故障原因，制定維修方案。傳感器標定方法靜態(tài)標定在靜態(tài)條件下進行標定，建立傳感器輸出與輸入之間的關(guān)系。動態(tài)標定在動態(tài)條件下進行標定，驗證傳感器對動態(tài)信號的響應能力?，F(xiàn)場標定在實際應用環(huán)境中進行標定，確保傳感器在實際應用中的準確性。傳感器可靠性分析1MTBF：平均故障間隔時間，反映傳感器的平均無故障工作時間。2可靠度：指傳感器在規(guī)定的條件下，在規(guī)定的時間內(nèi)完成預定功能的概率。3失效模式分析：分析傳感器可能出現(xiàn)的失效模式及其原因。傳感器在工業(yè)測控中的應用過程控制：用于測量溫度、壓力、流量等參數(shù)，實現(xiàn)過程控制。質(zhì)量檢測：用于測量產(chǎn)品尺寸、重量、成分等參數(shù)，保證產(chǎn)品質(zhì)量。安全監(jiān)測：用于檢測環(huán)境參數(shù)，如溫度、濕度、氣體濃度等，保障安全生產(chǎn)。自動化設(shè)備：用于測量各種物理量，實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。壓力傳感器1原理利用壓力變化引起傳感器內(nèi)部應變或電容變化。2類型應變式、電容式、壓阻式等。3應用測量液體或氣體的壓力，如液壓系統(tǒng)、氣動系統(tǒng)等。流量傳感器1原理利用流體的流速或流量變化引起傳感器內(nèi)部物理量的變化。2類型渦街式、電磁式、超聲波式等。3應用測量流體的流量，如管道輸送、工業(yè)生產(chǎn)等。位移傳感器1原理利用物體的位置變化引起傳感器內(nèi)部物理量的變化。2類型電位器式、電容式、磁電式等。3應用測量物體的位移，如機械加工、自動化控制等。加速度傳感器原理利用慣性質(zhì)量在加速運動時產(chǎn)生的慣性力。類型壓電式、電容式、MEMS式等。應用測量物體的加速度，如汽車安全系統(tǒng)、運動檢測等。溫度傳感器原理利用溫度變化引起傳感器內(nèi)部物理量的變化。類型熱電偶、熱敏電阻、鉑電阻等。應用測量環(huán)境溫度、人體溫度、工業(yè)設(shè)備溫度等。濕度傳感器1電容式濕度傳感器：利用濕度變化改變電容值。2電阻式濕度傳感器：利用濕度變化改變電阻值。3重量式濕度傳感器：利用濕度變化改變重量。光電傳感器應用光電開關(guān)：用于檢測物體的存在或移動。光電編碼器：用于測量角度或位移。光電測距儀：用于測量距離。光電掃描儀：用于圖像掃描。