傳感器的概念及組成葛君山課件

傳感器的概念及組成主講老師：葛君山傳感器的概念及組成主講老師：葛君山單片機(jī)的并行IO接口傳感器的概念及組成“能感受被測(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?！?---《傳感器通用術(shù)語(yǔ)》GB/T7665—2005）1.傳感器的概念(1)(2)

(3)變送器微傳感器智能傳感器傳感器的其他概念

以輸出數(shù)字量為特征，滿足某種傳輸協(xié)議（如現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議）的變送器，在工業(yè)控制領(lǐng)域大量應(yīng)用。

變送器

--傳感器輸出為規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)常用的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)：0-5V/0-10V，

4-20mA。傳感器的概念及組成

微傳感器

--利用微細(xì)加工工藝，尤其是硅微加工工藝制作的傳感器一般指外形尺寸小于毫米量級(jí)的傳感器。傳感器的概念及組成

智能傳感器

計(jì)算機(jī)化的傳感器，具有自我診斷、數(shù)據(jù)處理和自適應(yīng)等功能。傳感器的概念及組成傳感器組成框圖敏感元件轉(zhuǎn)換元件測(cè)量電路被測(cè)量非電量輸出量電量2.傳感器的組成傳感器的概念及組成

敏感元件：直接感受被測(cè)量，并輸出與被測(cè)量成確定關(guān)系

的某一物理量的元件

如：電阻應(yīng)變片的彈性膜片將壓力轉(zhuǎn)換成膜片的變形（最好有視頻）傳感器組成框圖敏感元件轉(zhuǎn)換元件測(cè)量電路被測(cè)量非電量輸出量電量傳感器的概念及組成

轉(zhuǎn)換元件：將敏感元件的輸出轉(zhuǎn)換成電參量如：電阻應(yīng)變片中將膜片的變形轉(zhuǎn)換為電阻值的變化傳感器組成框圖敏感元件轉(zhuǎn)換元件測(cè)量電路被測(cè)量非電量輸出量電量傳感器的概念及組成

測(cè)量電路：將轉(zhuǎn)換元件得到的電參量進(jìn)一步變換為可直接

利用的電信號(hào)。如：電阻應(yīng)變片中將膜片的變形轉(zhuǎn)換為電阻值的變化。傳感器組成框圖敏感元件轉(zhuǎn)換元件測(cè)量電路被測(cè)量非電量輸出量電量傳感器的概念及組成單片機(jī)的并行IO接口半導(dǎo)體氣體傳感器熱電偶3.檢測(cè)技術(shù)的重要性與發(fā)展趨勢(shì)1）檢測(cè)技術(shù)的重要性2）檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)傳感器的概念及組成1檢測(cè)技術(shù)是產(chǎn)品檢驗(yàn)和質(zhì)量控制的重要手段2檢測(cè)技術(shù)在設(shè)備安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行監(jiān)測(cè)中得到廣泛應(yīng)用3檢測(cè)技術(shù)和檢測(cè)裝置是自動(dòng)化系統(tǒng)中不可缺少的組成部分4檢測(cè)技術(shù)的完善和發(fā)展推動(dòng)著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步檢測(cè)技術(shù)的重要性傳感器的概念及組成傳感器的概念及組成1檢測(cè)范圍不斷拓展，檢測(cè)精度和可靠性不斷提高2傳感器逐漸向集成化、組合式和數(shù)字化方向發(fā)展3重視非接觸式檢測(cè)技術(shù)的研究4檢測(cè)系統(tǒng)智能化檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)傳感器的概念及組成傳感器的概念及組成被測(cè)對(duì)象傳感器信號(hào)調(diào)理傳輸信號(hào)處理顯示記錄激勵(lì)裝置4.檢測(cè)系統(tǒng)的組成檢測(cè)系統(tǒng)組成框圖傳感器的概念及組成傳感器的概念及組成傳感器的分類與選用按被測(cè)量（或傳感器的用途）分類按輸出信號(hào)的性質(zhì)分類傳感器常用分類010203按工作原理分類1.傳感器的分類按用途分類溫度流量液位速度壓力位移傳感器的分類與選用電磁原理

理論固體物理

學(xué)理論按工作原

理分類傳感器的分類與選用電阻式壓電式電感式電容式12354按工作原理分類磁電式傳感器的分類與選用模擬信號(hào)模擬傳感器

數(shù)字信號(hào)數(shù)字傳感器按輸出信號(hào)分類輸出輸出模擬轉(zhuǎn)換元件計(jì)算機(jī)抗干擾性強(qiáng)傳感器的分類與選用在線測(cè)試/離線測(cè)試傳感器輸出信號(hào)和輸入信號(hào)隨時(shí)間變化的曲線是否一致或基本接近反應(yīng)傳感器能否真實(shí)反應(yīng)被測(cè)量一定測(cè)量范圍內(nèi)保持線性關(guān)系穩(wěn)態(tài)下輸出變化量與輸入變化之比穩(wěn)定性：檢測(cè)裝置保持其檢測(cè)特性恒定不變的能力漂移：檢測(cè)裝置隨時(shí)間的緩慢變化

傳感器

選用精度靈敏度線性范圍測(cè)試方式穩(wěn)定性和漂移響應(yīng)特性2.傳感器的選用傳感器的分類與選用傳感器的測(cè)量誤差與處理絕對(duì)誤差儀表量程選擇儀表精度等級(jí)滿度相對(duì)誤差相對(duì)誤差測(cè)量誤差絕對(duì)誤差1.測(cè)量誤差設(shè)被測(cè)量的真實(shí)值（真正的大?。閍，檢測(cè)

定義：檢測(cè)值與真實(shí)值之差稱為絕對(duì)誤差x-a=ε

誤差值多由統(tǒng)計(jì)估計(jì)值和實(shí)際檢測(cè)值的差表示一般的估計(jì)值選用平均值值為x，誤差為ε，則有

絕對(duì)誤差儀表量程選擇儀表精度等級(jí)滿度相對(duì)誤差相對(duì)誤差測(cè)量誤差相對(duì)誤差定義：絕對(duì)誤差與真實(shí)值的比值稱為相對(duì)誤差設(shè)被測(cè)量的真實(shí)值（真正的大?。閍，檢測(cè)值為x，絕對(duì)誤差為ε，則有相對(duì)誤差比絕對(duì)誤差能更好地說(shuō)明測(cè)量的精確程度傳感器的測(cè)量誤差與處理絕對(duì)誤差儀表量程選擇儀表精度等級(jí)滿度相對(duì)誤差相對(duì)誤差測(cè)量誤差滿度相對(duì)誤差同一臺(tái)儀器在整個(gè)測(cè)量范圍內(nèi)的相對(duì)誤差不是定值，為了更合理地評(píng)儀表質(zhì)量，采用了引用誤差。定義：采用儀表的絕對(duì)誤差與儀表量程之比的百分?jǐn)?shù)表示傳感器的測(cè)量誤差與處理絕對(duì)誤差儀表量程選擇儀表精度等級(jí)滿度相對(duì)誤差相對(duì)誤差測(cè)量誤差儀表精度等級(jí)通常用最大引用誤差來(lái)定義測(cè)量?jī)x表的精度等級(jí)工業(yè)儀表常見(jiàn)的精度等級(jí)：

0.1級(jí)、0.2級(jí)、0.5級(jí)、1.0級(jí)、1.5級(jí)、2.0級(jí)、2.5級(jí)、5.0級(jí)1.0級(jí)儀表，在整個(gè)量程內(nèi)它的絕對(duì)誤差最大值

不會(huì)超過(guò)其量程的±1.0%傳感器的測(cè)量誤差與處理絕對(duì)誤差儀表量程選擇儀表精度等級(jí)滿度相對(duì)誤差相對(duì)誤差測(cè)量誤差儀表量程選擇傳感器的測(cè)量誤差與處理系統(tǒng)誤差隨機(jī)誤差粗大誤差誤差按性質(zhì)分類32112.誤差按性質(zhì)分類相同條件下，多次重復(fù)測(cè)量時(shí)，其絕對(duì)值和符號(hào)保持不變或按一定規(guī)律變化的誤差相同條件下，多次重復(fù)測(cè)量時(shí)，其絕對(duì)值和符號(hào)以不可預(yù)定的方式變化的誤差1.測(cè)量者主觀上的疏忽大意2.客觀條件的劇變3.使用有缺陷的計(jì)算器由隨機(jī)因數(shù)造成（溫濕度的微量變化、電源電壓波動(dòng)、地面的微振等）通常服從一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，最常見(jiàn)的是正態(tài)分布規(guī)律如：標(biāo)準(zhǔn)量的不準(zhǔn)確、儀器刻度的不準(zhǔn)確等傳感器的測(cè)量誤差與處理超出在規(guī)定條件下預(yù)期的誤差（1