版權說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內容提供方,若內容存在侵權,請進行舉報或認領
文檔簡介
傳感器與測試技術數(shù)控工程學院
3
2
4傳感器的基本特性傳感器的命名及代號1手機中的傳感器了解簡易仿生物形機器人本次課內容手機中的傳感器典型的傳感器,重力傳感器、光線傳感器、觸摸傳感器(觸摸屏的典型應用)、磁阻傳感器(電子指南針)、加速傳感器(iphone4的三軸陀螺儀)等。這些傳感器的應用為智能手機增加感知能力,使手機能夠知道自己做什么,甚至怎么做的動作。手機中的傳感器
目前絕大多數(shù)智能手機和平板電腦內置了重力傳感器,如蘋果的系列產(chǎn)品iphone和ipad,Android系列的手機等。重力傳感器在手機橫豎的時候屏幕會自動轉,可以不通過按鍵,將手機平放,左右搖擺就可以代替模擬機游戲的方向左右移動了。重力加速度晶體變形電壓轉換壓電效應重力傳感器通過重力感應操控的游戲在手機中主要應用在翻蓋或滑蓋的控制電路中,通過翻蓋或滑蓋的動作來控制掛掉電話或接聽電話、鎖定鍵盤及解除鍵盤鎖等?;魻杺鞲衅魍庑头庋b很似三極管,但看起來比三極管更胖一些。在手機中,霍爾傳感器的封裝有3個引腳的,也有4個引腳的。霍爾傳感器利用霍爾效應做成的半導體元件就是霍爾傳感器。霍爾傳感器可用多種半導體材料制作,如Ge、Si、InSb、GaAs、InAs、InAsP以及多層半導體異質結構量子材料等等?;魻杺鞲衅骶哂性S多優(yōu)點,它們的結構牢固,體積小,重量輕,壽命長,安裝方便,功耗小,頻率高(可達1MHZ),耐震動,不怕灰塵、油污、水汽及鹽霧等的污染或腐蝕。霍爾傳感器分為線性型霍爾傳感器件和開關型霍爾傳感器兩種。手機中使用的霍爾傳感器是微功耗開關型霍爾傳感器。NOKIAN73滑蓋手機的霍爾傳感器電路光線感應器也叫做亮度感應器,很多平板電腦和手機都配備了該感應器。一般位于手持設備屏幕上方,它能根據(jù)手持設備目前所處的光線亮度,自動調節(jié)手持設備屏幕亮度,來給使用者帶來最佳視的覺效果。例如在黑暗的環(huán)境下,手持設備屏幕背光燈就會自動變暗,否則很刺眼。光線傳感器利用電容式傳感器,手機按鍵無需移動式元件就可以實現(xiàn),這樣會形成平順光滑的接觸表面。手機使用的電容式觸摸屏,屏幕面板和觸摸屏合二為一,透光率高,使用壽命長,適合手機的超薄化設計,加上可以多點觸摸功能,深受用戶喜愛。觸摸傳感器電容式觸摸屏在觸摸屏四邊均鍍上狹長的電極,在導電體內形成一個低電壓交流電場。在觸摸屏幕時,由于人體電場,手指與導體層間會形成一個耦合電容,四邊電極發(fā)出的電流會流向觸點,而電流強弱與手指到電極的距離成正比,位于觸摸屏幕后的控制器便會計算電流的比例及強弱,準確算出觸摸點的位置。陀螺儀(Gyroscope),是一種用來傳感與維持方向的裝置,基于角動量守恒的理論設計出來的。陀螺儀主要是由一個位于軸心且可旋轉的輪子構成。陀螺儀一旦開始旋轉,由于輪子的角動量,陀螺儀有抗拒方向改變的趨向。陀螺儀有單軸陀螺儀和三軸陀螺儀,單軸的只能測量一個方向的量,也就是一個系統(tǒng)需要三個陀螺儀。而三軸陀螺儀可同時測定6個方向的位置,移動軌跡,加速。所以一個三軸陀螺儀就能替代三個單軸陀螺儀。三軸陀螺儀多用于航海、航天等導航、定位系統(tǒng),能夠精確地確定運動物體的方位。如今也多用于智能手機當中。三軸陀螺儀利用三軸陀螺儀進行體感控制的游戲NFC技術主題詞+四級修飾語
傳感器的命名主題詞—————傳感器
第一級修飾語——被測量,一般可后續(xù)以“式”字。第二級修飾語——轉換原理第三級修飾語——特征描述
第四級修飾語——技術指標命名法的構成傳感器的命名與代號傳感器的命名在技術文件、產(chǎn)品樣書、學術論文和教材等較實用的場合,比如:放大型應變式絕對壓力傳感器壓電式加速度傳感器應變式位移傳感器經(jīng)常會縮寫為只采用第2級或第1級修飾語,比如:
壓變式傳感器壓力傳感器壓電式傳感器溫度傳感器光電式傳感器傳感器的命名與代號傳感器的命名傳感器的命名及代號代號的標記方法序號轉換原理被測量主稱C速度、加速度、沖擊、振動、力、重量(稱重)、壓力、聲壓、力矩、姿態(tài)、位移、液位、流量、溫度、可見光、照度、濕度、粘度、濁度、離子活[濃]度、磁電電位器[式]、電阻[式]、電流[式]、電感[式]、電容[式]、電渦流[式]、電熱[式]、電磁[式]、電化學[式]、電離[式]、壓電[式]、壓阻[式]、應變計[式]、諧振[式]、伺服[式]、磁阻[式]、光電[式]在被測量、轉換原理、序號三部分代號之間有連字符“-”連接。例1:應變式位移傳感器,代號為:CWY-YB-10;例2:光纖壓力傳感器,代號為:CY-GQ-1;例3:溫度傳感器,代號為:CW-01A;例4:電容式加速度傳感器,代號為:CA-DR-2。傳感器的命名與代號傳感器的基本特性根據(jù)傳感器的被測量是否隨時間快速變化分類靜態(tài)特性:被測量不隨時間變化或者變化緩慢時傳感器的輸入與輸出的關系。動態(tài)特性:被測量隨時間快速變化時傳感器的輸入與輸出的關系。傳感器的基本特性,即輸入——輸出特性傳感器的靜態(tài)特性傳感器的靜態(tài)數(shù)學模型----靜態(tài)的數(shù)學模型是指在靜態(tài)信號作用下,傳感器輸出量y與輸入量x之間的一種函數(shù)關系。如果不考慮遲滯特性和蠕動效應,傳感器的靜態(tài)數(shù)學模型一般可用n次多項式來表示為(1-1)輸入量,即被測量傳感器的理論輸出量零輸入時的輸出,也叫零位輸出傳感器線性項系數(shù)也稱線性靈敏度,常用K或S表示非線性項系數(shù),其數(shù)值由具體傳感器非線性特性決定傳感器靜態(tài)數(shù)學模型4種特殊形式理想的線性特性----能準確無誤地反映被測的真值,線性度最好(a)。線性特性----不過原點的直線(b)僅有偶次非線性項----線性范圍較窄,線性度較差,靈敏度為相應曲線的斜率(c)
僅有奇次非線性項----線性范圍較寬,且特性曲線相對坐標原點對稱,具有這種特性的傳感器使用時應采取線性補償措施(d)
傳感器典型靜態(tài)特性曲線
n=0,1,2,……
傳感器的靜態(tài)性能指標傳感器的靜態(tài)特性主要由性能指標來描述量程范圍線性度靈敏度重復性遲滯分辨力和閾值穩(wěn)定性漂移1.線性度線性度----傳感器輸出量與輸入量之間的實際關系曲線偏離理論擬合直線的程度,又稱非線性誤差。線性度可用下式表示為
………(1-6)實際曲線與擬合直線之間的最大偏差滿量程輸出平均值最大輸出平均值最小輸出平均值線性度是以擬合直線作為基準來確定的,
擬合方法不同,線性度的大小也不同常用的擬合方法有理論直線法、端點連線法、割線法、最小二乘法等。端點連線法簡單直觀,應用比較廣泛,但沒有考慮所有測量數(shù)據(jù)的分布,擬合精度較低。最小二乘法擬合精度最高,但計算繁瑣,需要借助計算機來完成。2.靈敏度靈敏度是傳感器在穩(wěn)態(tài)下輸出增量與輸入增量的比值。線性傳感器,其靈敏度就是它的靜態(tài)特性的斜率,如圖1-5a所示.圖1-5傳感器的靈敏度非線性傳感器的靈敏度是一個隨工作點而變的變量,如圖1-5b所示.3.重復性不重復性主要由傳感器的機械部分的磨損、間隙、松動、部件的內摩擦、積塵、電路老化、工作點漂移等原因產(chǎn)生。多次測試的不重復誤差,
多次測試的曲線越重合,
其重復性越好。輸出最大不重復誤差滿量程輸出平均值圖1-6重復性重復性----傳感器在輸入量按同一方向(輸入量增大或輸入量減少)作全量程多次測試時,所得特性曲線不一致性的程度,如圖1-6所示。標準偏差重復性誤差反映的是校準數(shù)據(jù)的離散程度,屬隨機誤差,按上述方法計算就不太合理。由于測量次數(shù)不同,其最大偏差也不一樣。因此一般按標準偏差來計算重復性誤差,其表達式為:
標準偏差常用貝塞爾公式計算全部校準點正、反行程輸出值的標準偏差中最大值某校準點i的輸出值在第i個校準點上輸出量的平均值測量次數(shù)4.遲滯現(xiàn)象遲滯現(xiàn)象----傳感器在正向行程(輸入量增大)和反向行程(輸入量減小)期間,輸出—輸入特性曲線不一致的程度,如圖1—7所示。(1-12)遲滯反映了傳感器機械部分不可避免的缺陷,如軸承摩擦、間隙、螺釘松動、元件腐蝕或碎裂、材料內摩擦、積塵等。最大滯環(huán)誤差
圖1-7遲滯特性圖1-8分辨力和閾值5.分辨力和閾值傳感器的分辨力----實際測量時,傳感器的輸入輸出關系不可能保持絕對連續(xù)。有時輸入量開始變化,但輸出量并不立刻隨之變化,而是輸入量變化到某一程度時輸出才突然產(chǎn)生一小的階躍變化。實際上傳感器的特性曲線并不是十分平滑,而是呈階梯形變化的,如圖1-8所示。在規(guī)定測量范圍內所能檢測的輸入量的最小變化量△Xmin(有量綱)。有時也用該值相對滿量程輸入值的百分數(shù)表示(分辨率-無量綱)。閾值通常又稱為死區(qū)、失靈區(qū)、靈敏限、靈敏閾、鈍感區(qū),是輸入量由零變化到使輸出量開始發(fā)生可觀變化的輸入量的值,圖中的值。6.穩(wěn)定性穩(wěn)定性有短期穩(wěn)定性和長期穩(wěn)定性之分。傳感器常用長期穩(wěn)定性表示,它是指在室溫條件下,經(jīng)過相當長的時間間隔,如一天、一月或一年,傳感器的輸出與起始標定時的輸出之間的差異。通常又用其不穩(wěn)定度來表征其輸出的穩(wěn)定度。7.漂移傳感器的漂移----外界的干擾下,輸出量發(fā)生與輸入量無關的不需要的變化。零點漂移靈敏度漂移漂移時間漂移----指在規(guī)定的條件下,零點
或靈敏度隨時間的緩慢變化溫度漂移----環(huán)境溫度變化而引起的零點或靈敏度的變化溫度漂移時間漂移8.測量范圍和量程傳感器所能測量的最大被測量(輸入量)的數(shù)值稱為測量上限,最小被測量稱為測量下限,上限與下限之間的區(qū)間,則稱為測量范圍。量程---測量上限與下限的代數(shù)差。例如:測量范圍為0~+10N,量程為10N;測量范圍為-20~+20℃,量程為40℃;測量范圍為-5~+10g,量程為15g;測量范圍為100~1000Pa,量程為900Pa;通過測量范圍,可以知道傳感器的測量上限與下限,以便正確使用傳感器;通過量程,可以知道傳感器的滿量程輸入值,而其對應的滿量程輸出值,乃是決定傳感器性能的一個重要數(shù)據(jù)。穩(wěn)定性(零漂)傳感器溫度供電各種干擾穩(wěn)定性溫漂分辨力沖擊與振動電磁場線性滯后重復性靈敏度輸入誤差因素外界影響
傳感器輸入輸出作用圖輸出取決于傳感器本身,可通過傳感器本身的改善來加以抑制,有時也可以對外界條件加以限制。衡量傳感器特性的主要技術指標傳感器的動態(tài)特性傳感器的動態(tài)數(shù)學模型----指在隨時間變化的動態(tài)輸入信號作用下,傳感器輸出與輸入量間的函數(shù)關系,它通常稱為響應特性。動態(tài)數(shù)學模型一般采用微分方程和傳遞函數(shù)描述。傳感器的動態(tài)數(shù)學模型微分方程表達式
式中:——與傳感器的結構有關的常數(shù)t——時間;y——輸出量y(t);x——輸入量x(t)。(1-13)數(shù)學上常采用拉普拉斯變換將實數(shù)域的微分方程變成復數(shù)域(S域)的代數(shù)方程,求解代數(shù)方程就容易多了。傳遞函數(shù)動態(tài)特性的傳遞函數(shù)在線性定常系統(tǒng)中是初始條件為0時,系統(tǒng)輸出量的拉氏變換與輸入量的拉氏變換之比。由數(shù)學理論知,如果當t≤0時,y(t)=0,則y(t)的拉普拉斯變換可定義為
式中s=σ+jω,σ>0。對式(1—13)現(xiàn)兩邊取拉普拉斯變換,則得(1-14)則系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為(1—13)動態(tài)特性在動態(tài)(快速變化)的輸入信號作用下,要求傳感器不僅能精確地測量信號的幅值大小,而且能測量出信號變化的過程。這就要求傳感器能迅速準確地響應和再現(xiàn)被測信號的變化。也就是說,傳感器要有良好的動態(tài)特性。動態(tài)特性時域----階躍響應法(研究系統(tǒng)輸出波形)----輸入階躍信號頻域----頻率響應法來(研究系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)響應)----輸入正弦信號階躍響應特性(時域)給傳感器輸入一個單位階躍函數(shù)信號其輸出特性稱為階躍響應特性。表征階躍響應特性的主要技術指標有:時間常數(shù)、延遲時間、上升時間、峰值時間、最大超調量、響應時間等。如圖1-9、1-10所示。x(t)=
(1-16)圖1-10二階傳感器階躍響應特性圖1-9一階傳感器階躍響應特性如圖1-11所示。將代
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內容里面會有圖紙預覽,若沒有圖紙預覽就沒有圖紙。
- 4. 未經(jīng)權益所有人同意不得將文件中的內容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內容負責。
- 6. 下載文件中如有侵權或不適當內容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 英文微課程設計講解
- 物流行業(yè)設計師工作總結
- 全球石油庫存數(shù)據(jù)透明度報告(英文版)
- 美食店服務員的服務感悟
- 服裝定制行業(yè)裁板師培訓心得
- 【八年級下冊歷史】單元測試 第五、六單元測試題
- 2024年設備監(jiān)理師考試題庫附參考答案【基礎題】
- 2024年計算機網(wǎng)絡實習心得體會
- 2024年給圖形做標記教案
- 2024年煤礦安全質量標準化標準
- 2024年中國干粉涂料市場調查研究報告
- 2024年副班主任工作總結(3篇)
- 課題申報書:古滇青銅文化基因圖譜構建及活態(tài)深化研究
- 2024年城鄉(xiāng)學校結對幫扶工作總結范例(3篇)
- 房地產(chǎn)法律風險防范手冊
- 《監(jiān)考人員培訓》課件
- 期末綜合測試卷(試題)-2024-2025學年四年級上冊數(shù)學人教版
- 分布式光伏發(fā)電項目計劃書
- 2024-2025學年廣東省肇慶鼎湖中學高三上學期9月考試英語試題(含答案)
- 專題3-6 雙曲線的離心率與常用二級結論【12類題型】(原卷版)-A4
- 黑龍江省哈爾濱市2023-2024學年七年級上學期期末統(tǒng)考學業(yè)水平調研測試語文試卷(解析版)
評論
0/150
提交評論