传感器

传感器与检测技术——补充课件任课教师：蔡涛白永强所在单位：自动化学院206教研室模式识别与智能系统研究所电话：68912463,68948971Email:[e-mail]@bit.edu.cn讲课安排——教材与参考书《传感器与检测技术》陈杰、黄鸿编著高等教育出版社《传感器原理》余瑞芬主编航空工业出版社《非电量电测量》郭振芹主编中国计量出版社《传感器原理设计与应用》刘迎春、叶湘滨编著国防科技大学出版社《误差理论与实验数据处理》周秀银编著北京航空航天大学《传感器与测控技术》吴石增、黄鸿编著中国电力出版社讲课安排——课时安排、考试总课时40学时理论课时36学时讲课与自学相结合实验课时4学时问题：随时课程结业考试方式：开卷OR闭卷平时考查：听课情况&作业&实验报告&出勤平时分值为最后成绩的30%概述一、课程介绍专业课[教学计划安排在大四(大三)、在基础课、专业基础课之后]自动控制理论、电子技术（模拟、数字）、计算机技术（硬件+软件）、力学、光学、电磁学、材料学等。二、为什么要开设本课程1、传感器与我们的关系控制科学社会科学自然科学军事民用工业农业家庭服务业2、传感器与自动控制学科自动化技术的雏形：最早的自动调节装置的应用和研究1788年，瓦特蒸汽机工业生产速度控制问题，与蒸汽机的阀门连接的飞球离心调速器当蒸汽机的转速太快时，飞球升高，使阀门开得小些，蒸汽机会减速。维纳与墨西哥生物学家罗森布卢埃特合作，经过从1934年到1947年的十几年研究，最终提出了自动化的理论基础著作——控制论。标志着自动化技术的正式诞生。客观世界的复杂性：未知因素、不确定因素、不可预测因素反馈和适应过程系统环境客观世界反馈分为正反馈和负反馈自动化系统无论结构多么复杂都是由下面几部分组成：第一，检测比较装置，主要是获得反馈。第二，控制器，在系统中相当于人之大脑。第三，执行机构，完成控制器下达的决定。第四，受控对象。+-三、预期目标1、深刻领会传感器在控制系统中的作用；2、学习和掌握常用传感器的特性、标定、原理、应用；3、学习和掌握检测技术的概念、检测系统的建立、检测数据的处理。传感器sensor,transducer（变换器）输出：非标准信号变送器transmitter输出：标准信号（0-10Vdc,±5Vdc,0-10mA，4-20mA）执行器finalcontrollingelement,actuator气动、电动和液动执行器（各种阀门、电机）、螺线管静电执行装置、形状记忆合金执行装置、压电执行装置最小二乘线最小二乘拟合：（LeastSquaresFitting）在具有等精度的多次测量中求最可靠值时，既当各测定值的残差平方和为最小时，所求得的值。设拟合直线方程：kxby222iiiiiiixxnyxxyxb22iiiiiixxnyxyxnk（xi,yi）（xi,zi）niiiyzJ12(y1,y2,…,yn)T(z1,z2,…,zn)T软硬件补偿1、分段线性化；2、软件查表法；3、非线性函数。yi=f(xi)令zi=f-1(yi)理想传感器理想条件下，输出波形无失真地复现输入波形，设传感器输出y(t)和输入x(t)y(t)=A0x(t-t0)00jteAjXjYjH即0AA0t理想幅频特性为常数，相频特性是线性关系动态特性分析——主导极点Dominantpoles对于稳定的高阶系统，其闭环极点和零点在左半s平面上分布。在所有的闭环极点中，距虚轴最近的极点周围没有闭环零点，而其它极点又远离虚轴，那么距离虚轴最近的极点所对应的响应分量，在系统响应中起主导作用，这样的闭环极点称为主导极点。动态特性分析——偶极子dipole如果零点、极点之间的距离比它们本身的模值小一个数量级，则它们构成偶极子。远离原点的偶极子，其影响可以被忽略。一、判断是否需要建立动态模型传感器的稳态建立（过渡过程）时间Ts被测（控）对象的Ts，或者说传感器的带宽被测（控）对象的带宽时。10ωL被测（控）对象的带宽0.1ωH时可以忽略传感器的动态特性。二、当传感器动态特性不满足系统要求时1、重新选择Ts更小的传感器；2、利用主导极点、偶极子进行校正，扩展传感器带宽。