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1、传感器原理1第1页，本讲稿共17页国家标准（国家标准（GB7665-87GB7665-87）中传感器（中传感器（Transducer/SensorTransducer/Sensor）的定的定义：义：能够能够感受感受规定的被测量并按照一定规律规定的被测量并按照一定规律转换转换成可用输出信号成可用输出信号的的器件或装置器件或装置。感受感受外界信息（力、热、声、光、磁、气体和湿度等），外界信息（力、热、声、光、磁、气体和湿度等），并按一定的规律将其并按一定的规律将其转换转换成易处理的电信号的成易处理的电信号的装置装置。其它名称：发送器、传送器、变送器、检测器、探头其它名称：发送器、传送器、变送器、检
2、测器、探头辅助电源敏感元件敏感元件转换元件转换元件基本转换电路被测量电量1 传感器定义2第2页，本讲稿共17页2 传感器分类1、按传感器的工作机理，分为物理型、化学型、生物型等 传感器种类繁多，涉及学科与知识广泛传感器种类繁多，涉及学科与知识广泛，可按不同标准进行可按不同标准进行分类分类2、按检测参数及用途分：位移、压力、加速度、温度等3、根据传感器输出信号类别分：模拟式和数字式 4、根据传感器使用电源与否分：有源传感器和无源传感器 5、按照仿人类感觉系统分：视觉、听觉、嗅觉、触觉和味觉 还可以按照其它准则进行分类，在此不一一以列举还可以按照其它准则进行分类，在此不一一以列举3第3页，本讲稿共
3、17页如按照物理原理分类的常见传感器有：如按照物理原理分类的常见传感器有：电参量式传感器：电阻式、电感式、电容式等；电参量式传感器：电阻式、电感式、电容式等；磁电式传感器：磁电感应式、霍尔式、磁栅式等；磁电式传感器：磁电感应式、霍尔式、磁栅式等；压电式传感器：声波传感器、超声波传感器；压电式传感器：声波传感器、超声波传感器；光电式传感器：一般光电式、光栅式、激光式、光电码盘式、光光电式传感器：一般光电式、光栅式、激光式、光电码盘式、光导纤维式、红外式、摄像式等；导纤维式、红外式、摄像式等；热电式传感器：热电偶、热电阻；热电式传感器：热电偶、热电阻；波式传感器：超声波式、微波式等；波式传感器：超
4、声波式、微波式等；射线式传感器：热辐射式、射线式传感器：热辐射式、射线式等射线式等；半导体式传感器：霍尔器件、热敏电阻；半导体式传感器：霍尔器件、热敏电阻；其它原理的传感器：差动变压器、振弦式等。其它原理的传感器：差动变压器、振弦式等。有些传感器的工作原理具有两种以上原理的复合形式有些传感器的工作原理具有两种以上原理的复合形式,如不少半导体如不少半导体式传感器，也可看成电参量式传感器。式传感器，也可看成电参量式传感器。4第4页，本讲稿共17页3 传感器特性指传感器的输出与输入之间关系的特性。静态特性：静态信号 动态特性：动态信号(1)(1)静态特性静态特性(慢变信号慢变信号)及指标及指标零位输
5、出线性常数5第5页，本讲稿共17页1)测量范围 工作能力、测量误差oxy2)线性度 描述传感器特性的实际曲线与拟合 直线之间接近程度。6第6页，本讲稿共17页3)迟滞oyx正行程反行程oxy4)重复性7第7页，本讲稿共17页5)灵敏度oyx6)分辨力7)温度稳定性分辨率分辨率8第8页，本讲稿共17页(2)(2)动态特性及指标动态特性及指标稳态误差1)阶跃响应oXt阶跃信号阶跃信号oYT阶跃响应阶跃响应时间常数上升时间响应时间振荡次数时域指标9第9页，本讲稿共17页n阶传感器的数学模型 2)频率响应零阶传感器的数学模型一阶传感器的数学模型传递函数频率特性(bode图)10第10页，本讲稿共17页
6、带宽频域指标中频区中频区11第11页，本讲稿共17页4 传感器选用（1）与测量条件有关的因素 1)测量的目的；2)被测试量的选择；3)测量范围；4)输入信号的幅值，频带宽度；5)精度要求；6)测量所需要的时间。传感器选用需考虑的因素：选用原则：技术先进、经济合理、安全可靠12第12页，本讲稿共17页（2）与传感器有关的技术指标 1)精度；2)稳定度；3)响应特性；4)模拟量与数字量；5)输出幅值；6)对被测物体产生的负载效应；7)校正周期；8)超标准过大的输入信号保护。13第13页，本讲稿共17页（3）与使用环境条件有关的因素 1)安装现场条件及情况；2)环境条件(湿度、温度、振动等)；3)信
7、号传输距离；4)所需现场提供的功率容量。（4）与采购和售后服务有关的因素 1)价格；2)零配件的储备；3)服务与维修制度，保修时间；4)交货日期。14第14页，本讲稿共17页三、传感器技术发展动态1 1、高精度、微型化、集成化、高精度、微型化、集成化微小型飞行器、微型气象站、“智能尘埃”15第15页，本讲稿共17页2 2、数字化、智能化、网络化、数字化、智能化、网络化16第16页，本讲稿共17页 新材料、新工艺、新效应、新理论新材料、新工艺、新效应、新理论的不断出现使从事新型传感器开发的不断出现使从事新型传感器开发与应用领域的人们充满着激情与应用领域的人们充满着激情本讲结束本讲结束思考题：思考题：1 传感器有哪些主要静、动态性能指标？传感器有哪些主要静、动态性能指标？2 如何根据应用系统的要求合理选用传感器？如何根据应用系统的要求合理选用传感器？17第17页，本讲稿共17页