传感器的基础概念.ppt

传感器与信号处理电路;第一章 传感器的基本概念;学习本课程所需的预备知识 电路基础、电子测量技术、电子线路。 教学提要（重难点）、课程内容、教学要求、实验指导 传感器的概念以及传感器的基本特性是本章重点。从传感器的作用开始，逐一介绍了传感器的概念、组成以及分类，对传感器的基本特性作了详细阐述。;1.1 传感器的定义; 对于一个测量系统，它所测量的各种物理量，其形式是不一样的，可以是机械量、电磁量、热工量、光学量…，但不论是哪种物理量，它们都可以分为模拟量和数字量两大类。 传感器是一种以测量为目的，以一定的精度把被测量转换为与之有确定关系的、易于处理的电量信号输出，如电压、电流、频率等信号。这一定义包含以下方面:;(1)传感器是一种测量装置，能够完成一定的检测任务； (2)它的输入量种类很多，且多为模拟信号的非电量； (3)它的输出量是经转换后的电量信号，且有一定的对应关系和转换精度。 ;传感器的组成;A型结构传感器：被测量→敏感元件 B型结构：敏感元件与转换元件是同一元件 被测量→敏感元件→测量电路 （热敏电阻式传感器、电容式传感器、感应同步器、角度编码器） C型结构传感器: 被测量→敏感元件+转换元件+测量电路 （电位器传感器、电感式传感器、压磁式传感器） D型结构传感器:将两个传感器构造成一个人测量正增益变化，一个测量负增益变化，他们的输出经差动电路处理后在输出。差动结构型传感器;举例：测量压力的应变式压力传感器;;;;;;;1.3 传感器的分类;按被测量分类? ——物理量传感器?? ——化学量传感器?? ——生物量传感器 物理量传感器??：按照被测量的物理性质（位移、速度、温度、压力、流量。。。） 位移传感器、速度传感器、负荷传感器、压力传感器、温度传感器、流量传感器。。。 ;按工作原理分类? 电容式传感器 谐振式传感器 电位器式传感器 应变（计）式传感器 电阻式传感器? 压电式传感器? 电磁式传感器? 压阻式??感器 电感式传感器? 磁阻式传感器 电离式传感器 差动变压器式传感器 电化学式传感器 霍耳式传感器 光导式传感器 激光传感器 光伏式传感器 辐射传感器 光纤传感器 超声（波）传感器 热电式传感器 声表面波传感器 伺服式传感器? ; 按能量的传递方式分类? 有源传感器 ：一种能量转换器，非电能量转化成电能量。 热电偶：热能→热电势 光电池: 光能→光电势 可逆的传感器:压电材料(电能←→机械能) 无源传感器:不进行能量转换,一般不可逆;传感器的基本特性;;非线性程度不一样。几种输出曲线： 图(b)为理想线性特性，几乎每一种传感器都不具备如此特性，即都存在非线性，因此在使用非线性传感器时，必须对传感器输出特性进行线性处理。常用的拟合方法有理论直线法（理论线性度）、端点线法（端基线性度）、割线法和切线法、最小二乘法和计算程序法等。（平均选点线性度、独立线性度）;(1).灵敏度;线性传感器：k为一常数，输出---输入关系：y=a0+kx; y---输出量；x---输入量；a0---零位输出； 非线性传感器： a2,a3,..,an------非线性项的待定系数。 由于传感器的输出--输入特性是非线性的，所以，经常用一条直线来近似地表达实际的曲线。 --------非线性化特性的线性化 被采用的直线称为拟合直线。 ;3）迟滞（滞环）;4).重复性;;用分辨率表示传感器的分辨质量，有平均分辨率和最大分辨率： 平均分辨率： （满量程） 最大分辨率: ;;;7).静态响应特性的其他描述;动态特性;阶跃响应;;衡量阶跃响应特性的几项指标如图所示。 (1)响应时间ts：响应曲线开始进入静态误差带，