《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》課件 第6次課第三章 第一節(jié)傳感器

溫故知新?lián)尨穑簷C械系統(tǒng)理想的特性是什么？希望：轉(zhuǎn)動慣量小，摩擦小，阻尼合適，剛度大，抗振性能好，間隙小，機電動態(tài)特性相匹配。齒輪總傳動比的確定是根據(jù)什么原則確定的？齒輪傳動間隙的消隙方法都有哪些？舉例說明。滾珠絲杠副中滾珠的循環(huán)方式有哪兩種？新課導(dǎo)入我們的工業(yè)生活離不開傳感器！4第3章傳感器檢測及其接口電路3.1傳感器3.2位移測量傳感器

3.3速度、加速度傳感器3.4位置傳感器3.5傳感器前期信號處理3.6傳感器接口技術(shù)傳感器的性能指標，位移傳感器的分類，電容式位移傳感器的分類及其工作原理。重點傳感器的性能指標，電容式位移傳感器的工作原理。難點6知識點1：機械量傳感器分類傳感器通常是非電物理量轉(zhuǎn)換為與之有確定對應(yīng)關(guān)系的電量輸出的器件或裝置。

3.1傳感器的分類及特性7按被測物理量分為：位移傳感器、速度傳感器、加速度傳感、力傳感器、力矩傳感器等。壓力傳感器扭矩傳感器角位移傳感器位移傳感器一、機械量傳感器分類光柵位移傳感器8按傳感器工作的物理原理分為：電阻式、電感式、電容式、光電式、超聲波式等等。壓電式加速度傳感器激光位移傳感器光纖式位移傳感器超聲波位移傳感器傳感器電感式位移傳感器9

計數(shù)型（二次型+計數(shù)型）

電壓，電流型（熱電偶,Cds電池）電感，電容型（可變電容）有接點型(微動開關(guān)，接觸開關(guān)，行程開關(guān))

傳感器

電阻型（電位器，電阻應(yīng)變片）非電量型二值型電量無接點型(光電開關(guān)，接近開關(guān))模擬型數(shù)字型代碼型（旋轉(zhuǎn)編碼器，磁尺）101、靜態(tài)響應(yīng)特性當被測量的數(shù)值處在穩(wěn)定狀態(tài)時，傳感器的輸出－輸入特性。包括：非線性度、遲滯、靈敏度、精度、分辨力、測量范圍、量程、零漂。非線性度遲滯靈敏度知識點2：傳感器特性1.線性度理想的傳感器輸入輸出應(yīng)該呈線性關(guān)系，靜態(tài)特性曲線是一條直線，如右圖3-1所示：而實際上傳感器的輸入輸出不可能是理想的線性關(guān)系，傳感器4中典型的靜態(tài)特性曲線如右圖所示：1.線性度傳感器的校準曲線與選定的擬合直線的偏離程度稱為傳感器的線性度，又稱非線性誤差。yF.S.——傳感器的滿量程輸出值（F.S.是fullscale的縮寫）；Dymax——校準曲線與擬合直線的最大偏差。

2.靈敏度靈敏度是指傳感器在穩(wěn)態(tài)工作情況下輸出改變量與引起此變化的輸入改變量之比。常用Sn表示靈敏度，其表達式為對線性傳感器，可表示為一般希望測試系統(tǒng)的靈敏度在滿量程范圍內(nèi)恒定，這樣才便于讀數(shù)。也希望靈敏度較高，因為S越大，同樣的輸入對應(yīng)的輸出越大。3.遲滯（遲環(huán)）在相同工作條件下做全量程范圍校準時，正行程（輸入量由小到大）和反行程（輸入量由大到?。┧幂敵鲚斎胩匦郧€不重合。遲滯是由于磁性材料的磁化和材料受力變形，機械部分存在（軸承）間隙、摩擦、（緊固件）松動、材料內(nèi)摩擦、積塵等造成的。4.重復(fù)性

重復(fù)性是指傳感器在輸入量按同一方向作全量程連續(xù)多次測試時,所得特性曲線不一致的程度?！鱵max為△ymax1和△ymax2這兩個偏差中的較大者。遲滯和重復(fù)性的區(qū)別：遲滯反映傳感器機械結(jié)構(gòu)和制造工藝上的缺陷，如軸承摩擦、間隙、螺絲松動。元件腐蝕或碎裂及積塵等。重復(fù)性反映測量結(jié)果偶然誤差的大小，而不表示與真值之間的差別。有時重復(fù)性很好，但可能遠離真值。185.精度傳感器的精度是指測量結(jié)果的可靠程度，是測量中各類誤差的綜合反映。工程技術(shù)中為簡化傳感器精度的表示方法，引用了精度等級的概念。精度等級以一系列標準百分比數(shù)值分檔表示，代表傳感器測量的最大允許誤差，即相對誤差。6.分辨力傳感器能檢測到的最小輸入增量稱分辨力，在輸入零點附近的分辨力稱為閾值。7.測量范圍傳感器所能測量到的最小輸入量

與最大輸入量

之間的范圍稱為傳感器的測量范圍。8.量程傳感器測量范圍的上限值

與下限值

的代數(shù)差

-稱為量程。9.零漂傳感器在零輸入狀態(tài)下，輸出值的變化稱為零漂，零漂可用相對誤差表示，也可用絕對誤差表示。19知識鏈接2：動態(tài)特性動態(tài)特性反映了被測量快速變化的性能，可以利用系統(tǒng)的時域指標內(nèi)的參數(shù)，頻域指標內(nèi)的傳遞函數(shù)、頻率響應(yīng)來描述。調(diào)整時間峰值時間最大超調(diào)量振蕩次數(shù)延遲時間Ts上升時間Tr1）時域指標時域指標是描述系統(tǒng)輸出信號隨時間變化的一些特征參數(shù)。包括穩(wěn)態(tài)指標和動態(tài)指標。這些參數(shù)存在的前提是系統(tǒng)是穩(wěn)定的，一般情況下，穩(wěn)態(tài)指標指系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，動態(tài)指標包括：延遲時間、上升時間、超調(diào)量和調(diào)節(jié)時間等。212）頻域指標可以用幅頻特性和相頻特性描述二、傳感器的特性22二階系統(tǒng)的脈沖輸入和響應(yīng)

二階系統(tǒng)的階躍輸入和響應(yīng)

兩種典型的輸入響應(yīng)：二、傳感器的特性23

快速、準確、可靠、經(jīng)濟的獲取信號。傳感器的選擇所要考慮的問題主要包括： 1）足夠的量程；2）與測量或控制系統(tǒng)匹配、轉(zhuǎn)換靈敏度