传感器基础知识介绍重点

《传感器应用》课程教学资源建设建设院校：主要参与企业：湖南铁道职业技术学院中国四联仪器仪表集团有限公司美的集团有限公司重庆梅安森科技股份有限公司重庆工业自动化仪表研究所应用电子技术专业教学资源建设湖南铁道职业技术传感器基础知识介绍一、传感器的定义和作用任务1认识传感器传感器在卫星中的应用应用电子技术专业教学资源建设湖南铁道职业技术传感器基础知识介绍IC芯片引脚检测示意图传感器在称重中的应用任务1认识传感器一、传感器的定义和作用应用电子技术专业教学资源建设湖南铁道职业技术传感器基础知识介绍测温热电阻传感器电容式液位计任务1认识传感器一、传感器的定义和作用应用电子技术专业教学资源建设湖南铁道职业技术传感器基础知识介绍传感器的定义：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。传感器是接收信号或刺激并反应的器件，以测量为目的，以一定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的装置。任务2理解传感器的定义一、传感器的定义和作用应用电子技术专业教学资源建设湖南铁道职业技术传感器基础知识介绍任务3理解传感器的作用一、传感器的定义和作用人与工业机器人对应关系应用电子技术专业教学资源建设湖南铁道职业技术传感器基础知识介绍任务3理解传感器的作用一、传感器的定义和作用特点：代替人的耳，眼，鼻等器官去感知和获取人不能直接获取的自然界当中的信息和信息量。用途：就是采集信息和信息量。应用电子技术专业教学资源建设湖南铁道职业技术传感器基础知识介绍传感器的作用：用在：工业，农业，医疗，卫生，国防，军事，航天，航空，气象，安检以及日常生活等方面。任务3理解传感器的作用一、传感器的定义和作用应用电子技术专业教学资源建设湖南铁道职业技术传感器基础知识介绍任务3理解传感器的作用一、传感器的定义和作用在流水线上，边加工，边检验，可提高产品的一致性和加工精度。应用电子技术专业教学资源建设湖南铁道职业技术传感器基础知识介绍二、传感器的组成与分类任务1理解传感器的组成举例：测量压力的电位器式压力传感器应用电子技术专业教学资源建设湖南铁道职业技术传感器基础知识介绍二、传感器的组成与分类任务2了解传感器的分类1.按被测对象：可分为物理量传感器、化学量传感器和生物量传感器三大类；2.按测量原理：可分为电阻、电容、电感、光栅、热电耦、超声波、激光、红外、光导纤维等传感器；3.按被测量：可分为位移、力、力矩、转速、振动、加速度、温度、压力、流量、流速等传感器；应用电子技术专业教学资源建设湖南铁道职业技术传感器基础知识介绍二、传感器的组成与分类任务2了解传感器的分类3.按输出信号的形式：可分为开关式、模拟式和数字式；4.按输入和输出的特性：可分为线性和非线性两类；5.按能量转换的方式：可分为有源型和无源型两类；……应用电子技术专业教学资源建设湖南铁道职业技术传感器基础知识介绍传感器的特性一般指输入、输出特性。传感器的特性包括：灵敏度、分辨力、线性度、迟滞、重复性、漂移等。三、传感器的基本特性任务1了解传感器的特性参数有哪些应用电子技术专业教学资源建设湖南铁道职业技术传感器基础知识介绍灵敏度是指传感器在稳态下输出变化值与输入变化值之比，用K来表示：三、传感器的基本特性任务2掌握灵敏度的概念dyyKdxx（3－1）应用电子技术专业教学资源建设湖南铁道职业技术传感器基础知识介绍三、传感器的基本特性任务2掌握灵敏度的概念xyx1Δx0切点传感器特性曲线作图法求灵敏度的方法Δy应用电子技术专业教学资源建设湖南铁道职业技术传感器基础知识介绍灵敏度的量纲是输出、输入量的量纲之比。例如，某位移传感器，在位移变化1mm时，输出电压变化为100mV，则其灵敏度应表示为100mV/mm。当传感器的输出、输入量的量纲相同时，灵敏度可理解为放大倍数。提高灵敏度，可得到较高的测量精度。但灵敏度愈高，测量范围愈窄，稳定性也往往愈差。三、传感器的基本特性任务2掌握灵敏度的概念应用电子技术专业教学资源建设湖南铁道职业技术传感器基础知识介绍分辨力：指传感器能检出被测信号的最小变化量。当被测量的变化小于分辨力时，传感器对输入量的变化无任何反应。三、传感器的基本特性任务3理解分辨力的概念应用电子技术专业教学资源建设湖南铁道职业技术传感器基础知识介绍模拟式传感器以最小刻度的一半所代表的输入量表示它的分辨力；数字式传感器以显示的最后一位所代表的输入量表示它的分辨力。一般地说，分辨力的数值小于仪表的最大绝对误差。三、传感器的基本特性任务3理解分辨力的概念应用电子技术专业教学资源建设湖南铁道职业技术传感器基础知识介绍线性度又称非线性误差，是指传感器实际特性曲线与拟合直线（有时也称理论直线）之间的最大偏差与传感器量程范围内的输出之百分比。三、传感器的基本特性任务4掌握线性度的概念应用电子技术专业教学资源建设湖南铁道职业技术传感器基础知识介绍将传感器输出起始点与满量程点连接起来的直线作为拟合直线，这条直线称为端基理论直线，按上述方法得出的线性度称为端基线性度，非线性误差越小越好。线性度的计算公式如下：三、传感器的基本特性任务4掌握线性度的概念LmaxLmaxmin100%yy（3－2）应用电子技术专业教学资源建设湖南铁道职业技术传感器基础知识介绍三、传感器的基本特性任务4掌握线性度的概念作图法求线性度演示（1—拟合曲线2—实际特曲线）应用电子技术专业教学资源建设湖南铁道职业技术传感器基础知识介绍迟滞：传感器在输入量由小到大（正行程）及输入量由大到小（反行程）变化期间其输入输出特性曲线不重合的现象成为迟滞。对于同一大小的输入信号，传感器的正反行程输出信号大小不相等，这个差值称为迟滞差值。三、传感器的基本特性任务5理解迟滞、重复性、漂移的概念应用电子技术专业教学资源建设湖南铁道职业技术传感器基础知识介绍重复性：重复性是指传感器在输入量按同一方向作全量程连续多次变化时，所得特性曲线不一致的程度。漂移：传感器的漂移是指在输入量不变的情况下，传感器输出量随着时间变化，此现象称为漂移。产生漂移的原因有两个方面：一是传感器自身结构参数；二是周围环境（如温度、湿度等）。三、传感器的基本特性任务5理解迟滞、重复性、漂移的概念应用电子技术专业教学资源建设湖南铁道职业技术传感器基础知识介绍按误差的性质分类：可分为系统误差、随机误差和粗大误差。按误差的表示方法分类：可分为绝对误差和相对误差。四、传感器的测量误差与准确度任务1理解传感器的测量误差的分类应用电子技术专业教学资源建设湖南铁道职业技术传感器基础知识介绍相对误差的分类：四、传感器的测量误差与准确度任务1理解传感器的测量误差的分类实际相对误差：示值（标称）相对误差：满度（引用）相对误差：（3－3）（3－4）（3－5）应用电子技术专业教学资源建设湖南铁道职业技术传感器基础知识介绍四、传感器的测量误差与准确度任务1理解传感器的测量误差的分类例：用指针式万用表的10V量程测量一只1.5V干电池的电压，示值如图所示，问：选择该量程合理吗？应用电子技术专业教学资源建设湖南铁道职业技术传感器基础知识介绍四、传感器的测量误差与准确度任务1理解传感器的测量误差的分类用2.5V量程测量同一只1.5V干电池的电压，与上图比较，问示值相对误差哪一个大？应用电子技术专业教学资源建设湖南铁道职业技术传感器基础知识介绍准确度常用最大引用误差来定义：四、传感器的测量误差与准确度任务2理解传感器的准确度的含义（3－6）准确度表示传感器的最大相对误差为。应用电子技术专业教学资源建设湖南铁道职业技术传感器基础知识介绍四、传感器的测量误差与准确度任务2理解传感器的准确度的含义仪表的准确度等级和基本误差例如：某指针式电压表的准确度为2.5级，用它来测量电压时可能产生的满度相对误差为。应用电子技术专业教学资源建设湖南铁道职业技术传感器基础知识介绍四、传感器的测量误差与准确度任务2理解传感器的准确度的含义例：某指针式万用表的面板如图所示，请问：用它来测量直流、交流电压时，可能产生的满度相对误差分别为多少？