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1、传感器技术与应用传感器技术与应用清远职业技术学院主讲：罗芳教师信息教师信息清远职业技术学院一、课程的简介一、课程的简介教教教教师师与行与行与行与行业业企企企企业业技技技技术专术专家家家家课课程体系程体系程体系程体系自动化生产线组装、检测、调试，设备维护与管理岗位自动化生产线组装、检测、调试，设备维护与管理岗位调研调研确定确定设置设置专业学习领域课程体系专业学习领域课程体系专业人才培养目标专业人才培养目标了解生产线、家电系统的体系结构和应用特点，掌握自动控了解生产线、家电系统的体系结构和应用特点，掌握自动控制应用技术，制应用技术，能够从事自动化上产险、智能电器设备制造、能够从事自动化上产险、智能
2、电器设备制造、安装、调试、操作、管理、维修的生产第一线高素质技能型安装、调试、操作、管理、维修的生产第一线高素质技能型人才。人才。学生就业岗位群学生就业岗位群学生就业岗位群学生就业岗位群本课程在专业岗位能力培养中起主要支撑作用。本课程在专业岗位能力培养中起主要支撑作用。专业学习领域课程体系专业学习领域课程体系机机机机电电电电产产产产品品品品营营营营销销销销与与与与服服服服务务务务单单单单片片片片机机机机控控控控制制制制系系系系统统统统设设设设计计计计机机机机械械械械零零零零件件件件测测测测绘绘绘绘高高高高等等等等数数数数学学学学电电电电子子子子线线线线路路路路规规规规划划划划与与与与实实实实施
3、施施施自自自自动动动动化化化化生生生生产产产产线线线线安安安安装装装装与与与与调调调调试试试试传传传传感感感感器器器器与与与与检检检检测测测测技技技技术术术术P PL LC C控控制制系系统统设设计计与与调调试试液液液液压压压压与与与与气气气气压压压压系系系系统统统统的的的的安安安安装装装装与与与与调调调调试试试试电电电电子子子子技技技技术术术术 先修课程先修课程 后续课程后续课程专业专业核心课程核心课程一、课程的简介一、课程的简介清远职业技术学院基础知识基础知识定义、分类定义、分类发展趋势发展趋势选用原则选用原则一般特性一般特性传感器原理传感器原理检测技术检测技术温度传感器温度传感器磁敏传感
4、器磁敏传感器光电传感器光电传感器应变传感器应变传感器电感传感器电感传感器电容传感器电容传感器压电传感器压电传感器其他传感器其他传感器多传感器融合多传感器融合检测电路检测电路现代检测系统现代检测系统传感器的工作原理、结构、主要传感器的工作原理、结构、主要参数、检测电路及其典型应用参数、检测电路及其典型应用课程主要内容课程主要内容1 1 内容选取内容选取1.1.电子称的设计与制作电子称的设计与制作 4 4.电子温度计的设计电子温度计的设计与与制作制作6.6.自行车转速表的设计与制作自行车转速表的设计与制作5 5.遥遥控开关的设计控开关的设计与与制作制作2.2.物位测量仪的设计与制作物位测量仪的设计
5、与制作3.3.接近开关的设计与制作接近开关的设计与制作体现针对性体现针对性和适用性和适用性7.7.轮式机器人循迹与避障轮式机器人循迹与避障电路的设计制作电路的设计制作七七个个教教学学情情境境传感器的传感器的常见应用常见应用压力压力温度温度物位物位位移位移振动振动速度速度二、二、传感器与检测技术传感器与检测技术考核方式考核方式考核分类考核项目分数比例(%)考核指标考核要求职业能力平时考核15学习主动性与创造性课堂提问、课外答疑期末考试70笔试小计185职业素质实验准备5预习报告预习检查、抽查提问实验操作5独立完成情况、数据正确性操作过程考核实验报告5书写规范、数据分析正确实验报告小计215清远职
6、业技术学院该门课程的技术背景该门课程的技术背景清远职业技术学院信息技术信息技术信息获取信息获取信息传输信息传输信息处理信息处理（传感器技术）（传感器技术）（通信技术）（通信技术）（计算机技术）（计算机技术）三、蓬勃发展的传感器技术三、蓬勃发展的传感器技术清远职业技术学院1 1、信息社会与传感的关系、信息社会与传感的关系清远职业技术学院传感器几乎渗透到所有的技传感器几乎渗透到所有的技术领域。如术领域。如工业生产、宇宙工业生产、宇宙开发、海洋探索、环境保护、开发、海洋探索、环境保护、资源利用、医学诊断、生物资源利用、医学诊断、生物工程、文物保护工程、文物保护等等广泛领等等广泛领域，并逐渐深入到人们
7、的生域，并逐渐深入到人们的生活中。活中。1 1、信息社会与传感的关系、信息社会与传感的关系清远职业技术学院1 1）信息传播的载体：图片、声音、信息传播的载体：图片、声音、光、气味光、气味2 2）涉及的技术：电子学、自动控涉及的技术：电子学、自动控制、计算机、通信技术制、计算机、通信技术3 3）从烽火台到现代信息技术：从烽火台到现代信息技术：70 70年代年代同步卫星同步卫星 80 80年代年代光钎取代电缆光钎取代电缆 20 20世纪世纪扩频通信，全方位的扩频通信，全方位的移动通信移动通信清远职业技术学院感受感受电量电量被测非电量被测非电量传感器传感器电信号电信号将敏感元件感受或将敏感元件感受或
8、响应的被测量转换响应的被测量转换成适于传输或测量成适于传输或测量的的电信号电信号把转换元件输出的把转换元件输出的电信号变换为便于电信号变换为便于处理、显示、记录、处理、显示、记录、控制和传输的控制和传输的可用可用电信号电信号电源电源图图1-1 1-1 早期的传感装置早期的传感装置提取提取敏感元件敏感元件输出输出2 2、传感器的概念、传感器的概念清远职业技术学院 1 1、传感器的定义、传感器的定义 1）传感器是一个测量器件或装置；2）能将非电量转换成电量；（力、液体、温度）3）转换后的电量与原来的非电量有一定关系或规律。传感器名称：发送器、传送器、变送器、检测器、探头传感器名称：发送器、传送器、
9、变送器、检测器、探头紧记：紧记：能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件敏感元件和转换元件转换元件组成。2 2、传感器的概念、传感器的概念清远职业技术学院3 3、传感器的机理、传感器的机理获取信息获取信息检测非电量检测非电量传感器属于检测技术领域（狭义）传感器属于检测技术领域（狭义）实质：非电量电测技术实质：非电量电测技术五官五官清远职业技术学院3 3、传感器的机理、传感器的机理科学的进步来源动物界的特征科学的进步来源动物界的特征1）传感器与人体机理的关系传感器与人体机理的关系如：电子计算机如：电子计算机人脑人脑电脑电脑传感器传感器人或动物的五官人或动物
10、的五官电五官电五官2）人体五官的机理人体五官的机理3）生物传感器生物传感器清远职业技术学院信息传送信息传送信息获取信息获取信息处理信息处理感官感官神经神经大脑大脑肢体肢体执执 行行通信技术通信技术传感器技术传感器技术计算机技术计算机技术执行机构执行机构清远职业技术学院4 4、历史事件的促进历史事件的促进1 1、19191919年的事件年的事件2 2、第一次世界大战第一次世界大战清远职业技术学院思考题思考题1 1、如何理解传感器？如何理解传感器？2 2、举例说明传感器在信息技术中的重要性？举例说明传感器在信息技术中的重要性？清远职业技术学院传感器的认知（二）传感器的认知（二）一、我们周围的传感器
11、一、我们周围的传感器工业控制系统饮料灌装车间清远职业技术学院认识传感器认识传感器什么是传感器什么是传感器小型电子秤清远职业技术学院认识传感器认识传感器什么是传感器什么是传感器家庭用煤气报警器清远职业技术学院清远职业技术学院1 1、家用传感器归类家用传感器归类电子控制的目的子控制的目的有关家用有关家用电器器传感器感器舒适空调、冷暖设备湿度、温度、压力、霜方便洗衣机、烘干机湿度、温度、压力、水位、漂洗度微波炉、电磁炉湿度、温度、重量、哼调遥控装置光、超声防火、防灾石油、煤气、燃烧器具温度、流量、缺氧、煤气节能节电煤气、空调、洗衣机、电视机温度、流量、压力、煤气家用电器家用电器90%用的是温度传感器
12、、其用的是温度传感器、其次是湿度传感器。次是湿度传感器。清远职业技术学院被测非电量被测非电量电量电量敏感元件敏感元件转换元件转换元件转换电路转换电路它是直接感受被测量，并输出与它是直接感受被测量，并输出与被测量构成有确定关系、更易于被测量构成有确定关系、更易于转换的某一物理量的元件。转换的某一物理量的元件。将敏感元件感受或将敏感元件感受或响应的被测量转换响应的被测量转换成适于传输或测量成适于传输或测量的的电信号电信号把转换元件输出的把转换元件输出的电信号变换为便于电信号变换为便于处理、显示、记录、处理、显示、记录、控制和传输的控制和传输的可用可用电信号电信号电源电源图图1-1 1-1 传感器的
13、组成传感器的组成2 2、传感器的组成和重要性传感器的组成和重要性清远职业技术学院传感器的组成：传感器的组成：敏感元件敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分；的部分；转换元件转换元件是指传感器中能将敏感元件感受或响应是指传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的电信号的部的被测量转换成适于传输或测量的电信号的部分。分。是不是所有的传感器都包含敏感元件和转换元件呢？是不是所有的传感器都包含敏感元件和转换元件呢？2 2、传感器的组成和重要性传感器的组成和重要性清远职业技术学院敏感敏感元件元件转换转换元件元件并并不是不是所有的传感器必须所有
14、的传感器必须包包括敏感元件和转换元件括敏感元件和转换元件。如果如果敏感元件敏感元件直接输出直接输出的是的是电量电量，它就同时，它就同时兼为转换元件兼为转换元件如果如果转换元件转换元件能直接感受被能直接感受被测量测量而而输出与之成一定关系的输出与之成一定关系的电量电量，它就同时，它就同时兼为敏感元件兼为敏感元件。例如压电晶体、热电偶、热敏例如压电晶体、热电偶、热敏感电阻及光电器件等。敏感元感电阻及光电器件等。敏感元件与转换元件两者合二为一的件与转换元件两者合二为一的传感器是很多的。传感器是很多的。图图1-2压力传感器结构简图压力传感器结构简图2 2、传感器的组成和重要性传感器的组成和重要性清远职
15、业技术学院机械能机械能光能光能电电磁磁能能化化学学能能热能热能传感器的能量转换关系传感器的能量转换关系 清远职业技术学院传感器在自动化领域、计传感器在自动化领域、计算机领域会给我们的生产算机领域会给我们的生产带来怎样的影响？带来怎样的影响？清远职业技术学院液位人工控制液位人工控制操作人员的工作操作人员的工作:检测检测眼眼运算、命令运算、命令脑脑执行执行手手汽包液位人工控制汽包液位人工控制盯着好累，盯着好累，有没有其有没有其他更方法他更方法？清远职业技术学院液位自动控制液位自动控制自动系统自动系统的工作的工作:检测检测传感器传感器运算、命令运算、命令控制器控制器执行执行执行器（控制阀）执行器（控
16、制阀）汽包液位自动控制汽包液位自动控制清远职业技术学院传感器的作用传感器的作用1、传感器的作用与地位 作用：作用：是信息采集工具，自动测控系统的“五官”；地位：地位：传感器技术、通信技术、计算机技术构成现代信息产业的三大支柱，分别是“感官”、“神经”、“大脑”，构成一个完整的自动测控系统。2、传感器的应用和发展 有控制电路的地方，几乎就有传感器！清远职业技术学院一般可按传感器的输入量分，按输出量分或按原理来分。1、按工作原理分类便于研究设计传感器 构成原理：物性型、结构型 信号转换效应：物理型、化学型和生物型2、按输入量分类：位移、压力、速度、温度、湿度等3、按敏感元件和材料来分类：半导体、功
17、能陶瓷、光钎 和高聚物类4、按应用领域分类：医用、汽车、自动化生产线、材料等3 3、传感器的分类传感器的分类清远职业技术学院?注意注意:传感器的分类各有什么优缺点？考考考考你你清远职业技术学院4、传感器命名方式传感器常常按工作原理及被测量性质两种分类合二为一进行命名。如：电感式位移传感器、光电式传感器电气、电子专业电气、电子专业计算机与信计算机与信息技术息技术自动控制技术自动控制技术传感检测技术传感检测技术伺服传动技术伺服传动技术机械技机械技术系系统技技术现代化生产过程自动化程度越高，对传感器的依赖性越大，传感检测技术在工科学现代化生产过程自动化程度越高，对传感器的依赖性越大，传感检测技术在工
18、科学生人才培养中的地位和作用也就越重要。生人才培养中的地位和作用也就越重要。5 5、传感器应用和发展、传感器应用和发展清远职业技术学院总结总结1 1、认识传感器、认识传感器2 2、传感器的作用：信息采集工具，自动、传感器的作用：信息采集工具，自动测控系统的测控系统的“五官五官”3 3、应用：机械、仪表仪器、应用：机械、仪表仪器4 4、传感器的定义、传感器的定义5 5、传感器的组成：敏感元器件和转换元、传感器的组成：敏感元器件和转换元器件器件简单说：一感二传简单说：一感二传,即感受被测信息即感受被测信息,并传送出去。并传送出去。清远职业技术学院工业控制中检测最多的物理量：工业控制中检测最多的物理
19、量：温度温度力力光光位移位移清远职业技术学院4 4、传感器与物联网的关系传感器与物联网的关系问题：传感器与物联网应用的关系问题：传感器与物联网应用的关系一般地讲，物联网分为三层结构，分别一般地讲，物联网分为三层结构，分别是感知层、网络层、应用层；是感知层、网络层、应用层；清远职业技术学院物联网三层构架根据底层采集的数据，形成与业务需求相根据底层采集的数据，形成与业务需求相适应、实时更新的动态数据资源库，为各适应、实时更新的动态数据资源库，为各类业务提供统一的信息资源支撑，从而最类业务提供统一的信息资源支撑，从而最终实现物联网各个行业领域应用。终实现物联网各个行业领域应用。实现更加广阔的互联网功
20、能，需要传实现更加广阔的互联网功能，需要传感器网络与移动通信技术、互联网技术感器网络与移动通信技术、互联网技术相融合。相融合。完成数据采集、通信和协同信息处理。完成数据采集、通信和协同信息处理。涉及传感器、涉及传感器、RFID、多媒体信息采集、多媒体信息采集二维码和实时定位等技术。二维码和实时定位等技术。物联网物联网应用层应用层网络层网络层感知层感知层清远职业技术学院认识传感器认识传感器什么是传感器什么是传感器传感器是感知层的重要组成部分，是物传感器是感知层的重要组成部分，是物联网技术应用的基础。联网技术应用的基础。清远职业技术学院清远职业技术学院清远职业技术学院清远职业技术学院总结总结1 1
21、、认识传感器、认识传感器2 2、传感器的作用：信息采集工具，自动、传感器的作用：信息采集工具，自动测控系统的测控系统的“五官五官”3 3、传感器的应用、传感器的应用简单说：一感二传简单说：一感二传,即感受被测信息即感受被测信息,并传送出去。并传送出去。清远职业技术学院Any Any QuestionQuestion清远职业技术学院传感器的基本知识（二）传感器的基本知识（二）清远职业技术学院一、预习一、预习1 1、传感器的作用：信息采集工具，自动、传感器的作用：信息采集工具，自动测控系统的测控系统的“五官五官”。2 2、传感器与自动控制系统有什么关系？、传感器与自动控制系统有什么关系？清远职业技
22、术学院传感器的传感器的定义定义 “能感受（或响应）能感受（或响应）规定的被测量规定的被测量并按照并按照一定的规律一定的规律转换成转换成可用输出信号可用输出信号的器件或装置的器件或装置”。这一定义包含了几个方面的含义：这一定义包含了几个方面的含义：传感器是测量装置，能完成测量任务；传感器是测量装置，能完成测量任务；输入量：非电量输入量：非电量输出量：电量，这种量要便于传输、转换、处理和显示输出量：电量，这种量要便于传输、转换、处理和显示等，这就是所谓的等，这就是所谓的“可用信号可用信号”的含义；的含义；输出与输入有一定的对应关系，这种关系要有一定的规输出与输入有一定的对应关系，这种关系要有一定的
23、规律。根据字义可以理解传感器为律。根据字义可以理解传感器为一感二传一感二传，即感受信息，即感受信息并传递出去。并传递出去。二、传感器的定义二、传感器的定义清远职业技术学院Any Any QuestionQuestion清远职业技术学院传感器的基本知识（三）传感器的基本知识（三）清远职业技术学院一、知识回顾一、知识回顾1 1、什么是传感器？、什么是传感器？2 2、传感器的组成是哪些？、传感器的组成是哪些？清远职业技术学院 当被测量不随时间变化或变化很慢时，可以认为检测系统的输入量和输出量都和时间无关，表示它们之间关系的是一个不含时间变量的代数方程，在这种关系基础上，确定的检测装置性能参数称为静态
24、特性。二、传感器系统静态特性二、传感器系统静态特性什么是静态特性？什么是静态特性？清远职业技术学院 1 1 传感器的静态数学模型传感器的静态数学模型传感器的静态数学模型：式中 x 为输入量；y为输出量；a0为零输入时的输出，也叫零位输出；a1为传感器线性项系数也称线性灵敏度，常用K或S表示；注意：注意：a1决定传感器的灵敏度，相当于函数y=y=a0+a1x的一次函数的斜率二、传感器系统静态特性二、传感器系统静态特性清远职业技术学院2 2、传感器的静态性能指标、传感器的静态性能指标（1 1）线性度）线性度 在规定条件下，传感器校准曲线与拟合直线间的最大偏差（Ymax）与满量程输出（Y）的百分比，
25、称为线性度（线性度又称为“非线性误差”），其静态特性可由下列方程式表示：注意：注意：该值越小，表明线性特性越好 线性误差：实测曲线与理想直线之间的偏差二、传感器系统静态特性二、传感器系统静态特性作图法求线性度演示 （1 1拟合曲线拟合曲线 2 2实际特性曲线实际特性曲线）为实测直线与为实测直线与拟合曲线的最拟合曲线的最大偏差。大偏差。为输出满量程为输出满量程值。值。线性度定义：线性度定义：清远职业技术学院(2)(2)迟滞迟滞 迟滞特性表明检测系统在正向（输入量增大）正向（输入量增大）和反向（输入量减小）反向（输入量减小）行程期间，输入-输出特性曲线不一致的程度。二、传感器系统静态特性二、传感器
26、系统静态特性面积越小越好清远职业技术学院(3)(3)灵敏度灵敏度 传感器或检测系统在稳态下输出量变化传感器或检测系统在稳态下输出量变化和引起此变化的输入量变化的比值。和引起此变化的输入量变化的比值。输入输入-输出特性曲线斜率输出特性曲线斜率二、传感器系统静态特性二、传感器系统静态特性清远职业技术学院(3)(3)灵敏度灵敏度 二、传感器系统静态特性二、传感器系统静态特性在在天平天平的指针上，有个很不显眼的小滑块感量砣，用来的指针上，有个很不显眼的小滑块感量砣，用来调节天平的灵敏度。感量砣向上移动，天平的灵敏度提高；调节天平的灵敏度。感量砣向上移动，天平的灵敏度提高；感量砣向下移动，天平的灵敏度降
27、低。感量砣向下移动，天平的灵敏度降低。灵敏灵敏度度指示指示器的相对于被器的相对于被测量测量变化的变化的位移位移率，灵率，灵敏度是敏度是衡量衡量物理仪器的一个标志，特别是电学仪物理仪器的一个标志，特别是电学仪器注重仪器灵敏度的提高。通过器注重仪器灵敏度的提高。通过灵敏灵敏度的研究可度的研究可加深对仪表的构造和原理的加深对仪表的构造和原理的理解理解。作图法求灵敏度过程xyx1xy0切点切点传感器传感器 特性曲线特性曲线xmax清远职业技术学院 若检测系统由多个环节组成，各环节灵敏度分别为S1、S2、S3，且以串联方式连接，则整个系统灵敏度为：y2y1S1S2S3xy0二、传感器系统静态特性二、传感
28、器系统静态特性清远职业技术学院 例题例题1 1 某测温系统由四个环节组成，各自灵敏度如下：铂电阻温度传感器：0.35/电桥：0.01V/放大器：100（放大倍数）笔式记录仪：0.1cm/V 求：（1）测温系统的总灵敏度 （2）记录仪笔尖位移4cm时，所对应的温度变化值二、传感器系统静态特性二、传感器系统静态特性清远职业技术学院(4)(4)重复性重复性 重复性指传感器在输入量按同一方向做全量程内连续重重复性指传感器在输入量按同一方向做全量程内连续重复测量时，所得特性曲线不一致的程度。复测量时，所得特性曲线不一致的程度。二、传感器系统静态特性二、传感器系统静态特性注意：注意：本方法在正常和正确操作
29、情况下，由同一操作人员，在同一实验室内，使用同一仪器，并在短期内，对相同试样所作多个单次测试结果，在95%概率水平两个独立测试结果的最大差值。清远职业技术学院（5 5）分辨力与分辨率）分辨力与分辨率1 1）分辨率：分辨率：分辨力用绝对值表示，用与满量程的百分数表示时称为分辨率。阈值：阈值：在传感器输入零点附近的分辨力称为阈值。分辨率：分辨率：以最大量程的百分数表示，即：最小输入量/输入最大量程100%二、传感器系统静态特性二、传感器系统静态特性清远职业技术学院分辨力：分辨力：指传感器能检测到的最小的输入增量。指传感器能检出被测信号的最小指传感器能检出被测信号的最小变化量，是有量纲的数。当被测量
30、变化量，是有量纲的数。当被测量的变化小于分辨力时，传感器对输的变化小于分辨力时，传感器对输入量的变化无任何反应。入量的变化无任何反应。对数字仪对数字仪表而言，如果没有其他附加说明，表而言，如果没有其他附加说明，可以认为该表的最后一位所表示的可以认为该表的最后一位所表示的数值就是它的分辨力数值就是它的分辨力。一般地说，。一般地说，分辨力的数值分辨力的数值小于等于小于等于仪表的最大仪表的最大绝对误差。绝对误差。2 2）分辨力：）分辨力：清远职业技术学院（6 6）稳定性）稳定性 稳定性是指短期稳定性和长期稳定性之分。稳定性是指短期稳定性和长期稳定性之分。（7 7）漂移）漂移漂移（漂移（driftin
31、gdrifting）是赛车术语，指让车头的指向与车身实际运）是赛车术语，指让车头的指向与车身实际运动方向之间产生较大的夹角，使车身侧滑过弯的系列操作。动方向之间产生较大的夹角，使车身侧滑过弯的系列操作。漂移是指在外界干扰下，输出量发生了与输入量无关的不需要漂移是指在外界干扰下，输出量发生了与输入量无关的不需要的变化。包括零点漂移、灵敏度漂移，可分为时间漂移和的变化。包括零点漂移、灵敏度漂移，可分为时间漂移和温度漂移。温度漂移。零点漂移零点漂移:由于温度或其他原因会导致传感器在检测的基准零由于温度或其他原因会导致传感器在检测的基准零点发生变化，偏离零点位置，叫零点漂移点发生变化，偏离零点位置，叫
32、零点漂移二、传感器系统基本特性清远职业技术学院7、漂移漂移 型 号RJ23RJ24RJ2570在不同温度下的额定功率（W）1/61/41/2最大工作电压（V）150250350阻值范围（）10-2M00.1-3M00.1-10M精度范围5.0%,2.0%,1.0%,0.5%,0.25%,0.1%温度系数范围（PPM/）100PPM/,50PPM/,25PPM/,20PPM/,15PPM/RJ系列半精密金属膜电阻器系列半精密金属膜电阻器符合国家军用标准：符合国家军用标准：GJB1929-94温度范围：温度范围：-65150稳定度：稳定度：1.0701000h二、传感器系统静态特性二、传感器系统静
33、态特性清远职业技术学院概念：测量范围与量程概念：测量范围与量程测量范围：测量范围：正常工作条件下，检测系统或仪表能够测量的被测量值的总范围。通常以测量范围的下限值和上限值表示。测量量程：测量量程：测量范围上限值与下限值的代数差。给出测量范围即知被测量的上、下限和量程，但仅知道量程，却无法判断测量范围。输出量程：输出量程：测量系统输出的上限值与下限值的代数差零点（零点（ZEROZERO）：一般指量程下限值的状态满量程（满量程（FSFS）：）：一般指量程上限值的状态，又叫满刻度、满标二、传感器系统静态特性二、传感器系统静态特性清远职业技术学院传传感感器器的的动动态态特特性性是是指指其其输输出出对对
34、随随时时间间变变化化的的输输入入量量的的响响应应特性。特性。当当被被测测量量随随时时间间变变化化,是是时时间间的的函函数数时时,则则传传感感器器的的输输出出量量也也是是时时间间的的函函数数,其其间间的的关关系系要要用用动动特特性性来来表表示示。一一个个动动态态特特性性好好的的传传感感器器,其其输输出出将将再再现现输输入入量量的的变变化化规规律律,即即具具有有相相同同的的时时间间函函数数。实实际际上上除除了了具具有有理理想想的的比比例例特特性性外外,输输出出信信号号将将不不会会与与输输入入信信号号具具有有相相同同的的时时间间函函数数,这这种种输输出出与与输输入间的差异就是所谓的动态误差。入间的差
35、异就是所谓的动态误差。三、三、动态特性动态特性清远职业技术学院三、三、动态特性动态特性动态误差动态误差 为为了了说说明明传传感感器器的的动动态态特特性性,下下面面简简要要介介绍绍动动态态测测温温的的问问题题。在在被被测测温温度度随随时时间间变变化化或或传传感感器器突突然然插插入入被被测测介介质质中中以以及及传传感感器器以以扫扫描描方方式式测测量量某某温温度度场场的的温温度度分分布布等等情情况况下下,都都存存在在动动态态测测温温问问题题。如如把把一一支支热热电电偶偶从从温温度度为为0 0环环境境中中迅迅速速插插入入一一个个温温度度为为tt的的恒恒温温水水槽槽中中（插插入入时时间间忽忽略略不不计计
36、）,这这时时热热电电偶偶测测量量的的介介质质温温度度从从0 0突突然然上上升升到到t,t,而而热热电电偶偶反反映映出出来来的的温温度度从从t0t0变变化化到到t t 需需要要经经历历一一段段时时间间,即即有有一一段段过过渡渡过过程程,如如图图所所示示。热热电电偶偶反反映映出出来来的的温度与介质温度的差值就称为温度与介质温度的差值就称为动态误差动态误差。清远职业技术学院三、三、动态特性动态特性清远职业技术学院三、三、动态特性动态特性造成热电偶输出波形失真和产生动态误差的原因造成热电偶输出波形失真和产生动态误差的原因,是因为温是因为温度传感器有热惯性（由传感器的比热容和质量大小决定）和度传感器有热
37、惯性（由传感器的比热容和质量大小决定）和传热热阻传热热阻,使得在动态测温时传感器输出总是滞后于被测介使得在动态测温时传感器输出总是滞后于被测介质的温度变化。如带有套管的热电偶的热惯性要比裸热电偶质的温度变化。如带有套管的热电偶的热惯性要比裸热电偶大得多。大得多。这种热惯性是热电偶固有的这种热惯性是热电偶固有的,这种热惯性决定了这种热惯性决定了热电偶测量快速温度变化时会产生动态误差。影响动态特性热电偶测量快速温度变化时会产生动态误差。影响动态特性的的“固有因素固有因素”任何传感器都有任何传感器都有,只不过它们的表现形式和只不过它们的表现形式和作用程度不同而已。作用程度不同而已。动态特性除了与传感
38、器的固有因素有关之外动态特性除了与传感器的固有因素有关之外,还与还与传感器输入量的变化形式有关。也就是说传感器输入量的变化形式有关。也就是说,我们在我们在研究传感研究传感器动特性器动特性时时,通常是通常是根据不同输入变化规律来考察传感器的根据不同输入变化规律来考察传感器的响应响应的。的。清远职业技术学院三、三、动态特性动态特性清远职业技术学院 测量范围等同于量程吗？测量范围等同于量程吗？测量范围:1.由被测量或供给量的两个值限定的范围。在该范围内规定了测量仪器仪表的不确定度限。一个仪器仪表可以有几个测量范围。2.满足规定准确度的测量区间 是范围.量程:测量范围上限值与下限值之差。是数值.如某个
39、温度计的量程为100摄氏度。而测量范围是具体到多少到多少：如某个温度计的测量范围是0摄氏度到100摄氏度。二、传感器系统静态特性二、传感器系统静态特性清远职业技术学院三、传感器的动态特性三、传感器的动态特性请仔细阅读请仔细阅读1.2.2(P7-8),1.2.2(P7-8),讨论并回答以下问题：讨论并回答以下问题：1 1、研究传感器动态特性与静态特性，不同之处在于时间参、研究传感器动态特性与静态特性，不同之处在于时间参数，对吗？为什么？数，对吗？为什么？2 2、研究动态特性，常采用两种分析方法是什么？并且一般、研究动态特性，常采用两种分析方法是什么？并且一般采用哪两种函数作为输入？采用哪两种函数作为输入？3 3、什么是时间常数、上升时间、响应时间？、什么是时间常数、上升时间、响应时间？清远职业技术学院1、传感器的定义与组成2、传感器的基本特性a）线性度b）稳定度c）灵敏度1、线性度2、稳定度3、灵敏度4、重复性重点重点难点难点四、总结四、总结