传感器应用培训(精)

传感器应用培训前沿技术培训学校：江门市技师学院培训内容：一、传感器的简介二、传感器的分类三、传感器的应用1.传感器的定义最广义地来说，传感器是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件。国际电工委员会的定义为：“传感器是测量系统中的一种前置部件，它将输入变量转换成可供测量的信号”。传感器系统则是组合有某种信息处理(模拟或数字)能力的传感器”。传感器是传感器系统的一个组成部分，它是被测量信号输入的第一道关口。一、传感器的简介（1）额定载荷：是指在设计传感器时，在规定技术指标范围内能够测量的最大轴向负荷。但实际使用时，一般只用额定量程的2/3~1/3。（2）允许使用负荷（或称安全过载）：传感器允许施加的最大轴向负荷。允许在一定范围内超负荷工作。一般为120%~150%。（3）极限负荷（或称极限过载）：传感器能承受的不使其丧失工作能力的最大轴向负荷。即当工作超过此值时，传感器将会受到损坏。2.传感器的主要参数一、传感器的简介（4）灵敏度：输出增量与所加的负荷增量之比。通常每输入1V电压时额定输出多少mV。（5）非线性：这是表征此传感器输出的电压信号与负荷之间对应关系的精确程度的参数。（6）重复性：表征传感器在同一负荷在同样条件下反复施加时，其输出值是否能重复一致，这项特性更重要，更能反映传感器的品质。国标对重复性的误差的表述：重复性误差可与非线性同时测定。传感器的重复性误差（R）按下式计算：R=ΔθR/θn×100%。ΔθR--同一试验点上3次测量的实际输出信号值之间的最大差值（mV）。2.传感器的主要参数一、传感器的简介1）高灵敏度、抗干扰的稳定性(对噪声不敏感)、宽测量范围和线性容易调节(校准简易)；2）高精度、高可靠性、无迟滞性，工作寿命长(耐用性)和宽工作温度范围；3）选择性、安全性(传感器应是无污染的)和互换性强；4）小尺寸、重量轻、高强度和低成本。3.传感器的设计要求一、传感器的简介传感器的功能与人类5大感觉器官相比拟：光敏传感器——声敏传感器——听觉气敏传感器——嗅觉——味觉压敏、温敏、流体传感器——触觉传感器比人的感觉功能优越的：人类没有能力感知紫外或红外线辐射，感觉不到电磁场、无色无味的气体等。二、传感器的分类1.传感器与人类感觉的区别传感器有许多分类方法，但常用的分类方法有两种：1）按被测物理量来分例如：温度传感器、湿度传感器、压力传感器、位移传感器、流量传感器、液位传感器、力传感器、加速度传感器、转矩传感器等。2）按传感器的工作原理来分a.电学式传感器----电学式传感器是非电量电测技术中应用范围较广的一种传感器，常用的有电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、磁电式传感器及电涡流式传感器等。二、传感器的分类2.传感器的分类b．磁学式传感器----磁学式传感器是利用铁磁物质的一些物理效应而制成的，主要用于位移、转矩等参数的测量。c．光电式传感器----光电式传感器在非电量电测及自动控制技术中占有重要的地位。它是利用光电器件的光电效应和光学原理制成的，主要用于光强、光通量、位移、浓度等参数的测量。二、传感器的分类2.传感器的分类d．电势型传感器----电势型传感器是利用热电效应、光电效应、霍尔效应等原理制成，主要用于温度、磁通、电流、速度、光强、热辐射等参数的测量。e．电荷传感器----电荷传感器是利用压电效应原理制成的，主要用于力及加速度的测量。f．半导体传感器----半导体传感器是利用半导体的压阻效应、内光电效应、磁电效应、半导体与气体接触产生物质变化等原理制成，主要用于温度、湿度、压力、加速度、磁场和有害气体的测量。二、传感器的分类2.传感器的分类g．谐振式传感器----谐振式传感器是利用改变电或机械的固有参数来改变谐振频率的原理制成，主要用来测量压力。h．电化学式传感器----电化学式传感器是以离子导电为基础制成，根据其电特性的形成不同，电化学传感器可分为电位式传感器、电导式传感器、电量式传感器、极谱式传感器和电解式传感器等。电化学式传感器主要用于分析气体、液体或溶于液体的固体成分、液体的酸碱度、电导率及氧化还原电位等参数的测量。二、传感器的分类2.传感器的分类三、传感器的应用1.温度传感器温度传感器，使用范围广，数量多，居各种传感器之首。温度传感器的发展大致经历了以下3个阶段：1）传统的分立式温度传感器（含敏感元件），主要是能够进行非电量和电量之间转换。2）模拟集成温度传感器/控制器。3）智能温度传感器。目前，国际上新型温度传感器正从模拟式想数字式、集成化向智能化及网络化的方向发展。温度传感器按传感器与被测介质的接触方式可分为两大类：一类是接触式温度传感器，（热电阻、热电偶）一类是非接触式温度传感器。（辐射式、光纤式）接触式温度传感器的测温元件与被测对象要有良好的热接触，通过热传导及对流原理达到热平衡，这是的示值即为被测对象的温度。这种测温方法精度比较高，并可测量物体内部的温度分布。但对于运动的、热容量比较小的及对感温元件有腐蚀作用的对象，这种方法将会产生很大的误差。三、传感器的应用1.温度传感器非接触测温的测温元件与被测对象互不接触。常用的是辐射热交换原理。此种测稳方法的主要特点是可测量运动状态的小目标及热容量小或变化迅速的对象，也可测量温度场的温度分布，但受环境的影响比较大。三、传感器的应用1.温度传感器2.压力传感器压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，其广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。工作原理：光敏传感器是利用光敏元件将光信号转换为电信号的传感器。光敏传感器种类很多主要有：光电管、光电倍增管、光敏电阻、光敏二极管，光敏三极管、太阳能电池、红外线传感器、紫外线传感器、光纤式光电传感器等。三、传感器的应用3.光敏传感器1）光敏电阻：它是基于半导体光电效应工作的。光敏电阻无极性，纯粹是一个电阻元件。使用时可以加直流电压，也可以加交流电压。光敏电阻的工作原理：光照时，电阻很小；无光照时，电阻很大。光照越强，电阻越小；光照停止，电阻又恢复原值。缺点:光照特性是非线性的，不适宜做成线性的敏感器件。只做开关量的光电传感器。三、传感器的应用3.光敏传感器2)光敏二极管:光敏二极管与半导体二极管在结构上是类似的,其管芯是一个具有光敏特征的PN结，具有单向导电性，因此工作时需加上反向电压。使用说明：无光照时,有很小的饱和反向漏电流,即暗电流，此时光敏二极管截止。当受到光照时,饱和反向漏电流大大增加，形成光电流,它随入射光强度的变化而变化。当光线照射PN结时，可以使PN结中产生电子一空穴对，使少数载流子的密度增加。这些载流子在反向电压下漂移，使反向电流增加。三、传感器的应用3.光敏传感器谢谢！