傳感器技術(shù) 第一(上).ppt

1、第一講：基礎(chǔ)概念（上）,傳感器與測(cè)量技術(shù),張鵬 2015-9-20,課程介紹,課程目的,會(huì)用傳感器，而不是造傳感器,課程特點(diǎn),區(qū)別于自動(dòng)控制原理，本課程特點(diǎn)概括為： 簡(jiǎn)單：對(duì)數(shù)學(xué)和理論的要求大幅降低 應(yīng)用：此課程強(qiáng)調(diào)工程應(yīng)用，自動(dòng)控制原理強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)與分析 實(shí)踐：此課程強(qiáng)調(diào)實(shí)踐，按書(shū)本進(jìn)行授課，則是不能完全領(lǐng)悟相關(guān)內(nèi)容的，必須用到，才更清楚,課程宗旨,結(jié)合我們廠實(shí)際使用情況來(lái)講解各類(lèi)傳感器,提供相應(yīng)的傳感器實(shí)物配合講解,重案例分析與理解，輕數(shù)學(xué)與理論,課程提綱,課程提綱,第一講：內(nèi)容簡(jiǎn)介,什么是傳感器 傳感器與變送器的區(qū)別 今天人們常說(shuō)的傳感器指什么？ 典型傳感器舉例 傳感器的組成結(jié)構(gòu) 傳感器的靜

2、態(tài)和動(dòng)態(tài)特性,汽車(chē)上用到的傳感器,豪華轎車(chē)上的傳感器多達(dá)200個(gè)以上,傳感器與變送器,傳感器嚴(yán)格上講只含有“傳感”部分，信號(hào)產(chǎn)生后，經(jīng)過(guò)“變送”后才形成能被其它系統(tǒng)讀取的電信號(hào),傳感器與變送器,舉例： 溫度傳感器：通常指pt100這種熱電阻 溫度變送器：指pt100輸出的電阻信號(hào)，經(jīng)過(guò)變送器之后，形成05V或420mA的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)傳輸 但是，目前工程人員常常把“變送器”與“傳感器”混起來(lái)稱(chēng)呼，都叫做“傳感器”,傳感器與變送器的聯(lián)合,當(dāng)前已經(jīng)有較多產(chǎn)品將傳感器與變送器集成到一起，形成整體來(lái)出售，例如某公司賣(mài)出的溫度傳感器，采用了pt100的熱電阻，配合自己的變送電路，最終輸出為420mA信號(hào) 通常

3、：聯(lián)合型傳感器都屬于低端傳感器，精度差，信號(hào)干擾多，要求較高的傳感器均為分開(kāi)類(lèi)型 例如：進(jìn)口的奇石樂(lè)型壓力傳感器，單獨(dú)配置專(zhuān)用的電荷放大器（變送器），而不集成,典型傳感器舉例,汽車(chē)的油門(mén)踏板：屬于電容型位移傳感器 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速檢測(cè)：屬于磁電式或霍爾式傳感器 燃油溫度檢測(cè)：常用熱電阻式傳感器 滑油壓力檢測(cè)：常用壓阻式壓力傳感器,輸出信號(hào)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),電壓輸出：05V為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào) 電流輸出：420mA為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào) 電阻輸出：NTC負(fù)溫度系數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào) 熱電偶：有國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)分度號(hào)，例如pt100，pt200,傳感器基本概念,測(cè)量范圍：儀器按照規(guī)定的精度進(jìn)行測(cè)量的被測(cè)變量的范圍。 測(cè)量下限：測(cè)量范圍的最小值。

4、測(cè)量上限：測(cè)量范圍的最大值。 量程：量程=測(cè)量上限值-測(cè)量下限值。,基本概念舉例,例：某溫度測(cè)量?jī)x表的下限值是-50，上限值為150， 則其測(cè)量范圍可表示為-50150，量程為200。,基本概念：零點(diǎn)遷移和量程遷移,零點(diǎn)：測(cè)量的下限值。 根據(jù)測(cè)量要求和條件變化對(duì)儀表零點(diǎn)或量程的改變。 X：儀表量程 Y：指針最大偏轉(zhuǎn)值,1：遷移前特性曲線 2：零點(diǎn)遷移特性曲線 3、4：量程遷移特性曲線,零點(diǎn)遷移的作用：克服儀表的死區(qū)，但犧牲了量程。 量程遷移的作用：改變儀表的靈敏度和量程。,基本概念：靈敏度和分辨率,靈敏度：被測(cè)參數(shù)改變時(shí)，經(jīng)過(guò)足夠時(shí)間儀表指示值達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，儀表輸出變化量與引起此變化的輸入變

5、化量之比。 靈敏度為量綱（無(wú)單位）。由量綱U和Y確定。 分辨率：靈敏度的一種反映，表示儀表輸出能響應(yīng)和分辨的最小輸入量，又稱(chēng)靈敏限。,重要概念：靈敏度,靈敏度表征傳感器對(duì)輸入量變化的反應(yīng)能力,(a) 線性傳感器 (b) 非線性傳感器,兩者關(guān)系,靈敏度高的儀表一定分辨率高（充分條件） 分辨率高的儀表不一定靈敏度高（非必要條件）,原因：分辨率高的儀表，如量程也很小，則靈 敏度也不高。,靈敏度具有可傳遞性，首尾串聯(lián)的多儀表系統(tǒng) 總靈敏度是各儀表靈敏度的乘積。,基本概念：誤差,作用：衡量?jī)x表的精度。 真值：理論值。 約定真值A(chǔ)0：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量機(jī)構(gòu)標(biāo)定過(guò)的標(biāo)準(zhǔn)儀器的測(cè)量值。 1、絕對(duì)誤差： 絕對(duì)誤差 =

6、 示值M約定真值A(chǔ)0 不能確切的反映測(cè)量的準(zhǔn)確程度。,2、相對(duì)誤差： 相對(duì)誤差（%）= 絕對(duì)誤差/約定真值A(chǔ)0 衡量測(cè)量的準(zhǔn)確度，相對(duì)誤差越小，準(zhǔn)確度越高。 3、引用誤差Q： 引用誤差Q（%）= 絕對(duì)誤差/量程L 儀表多應(yīng)用在測(cè)量接近上限值的量。 L通常為儀表滿(mǎn)刻度值.,基本概念：精確度,儀表的精確度通常是用允許的最大引用誤差Qmax去掉百分號(hào)后的數(shù)字來(lái)衡量。 精確度劃分為若干等級(jí)，簡(jiǎn)稱(chēng)精度等級(jí)，精度等級(jí)的數(shù)字越小，精度越高。價(jià)格越貴。,基本概念：滯環(huán),滯環(huán)： 儲(chǔ)能效應(yīng) 例如彈性變形、磁滯。 實(shí)際上升曲線和實(shí)際下降 曲線不重合。 特性曲線形成環(huán)狀。,滯環(huán)效應(yīng)分析,同一輸入，對(duì)應(yīng)多個(gè)輸出值，出現(xiàn)

7、誤差。,基本概念：死區(qū),死區(qū)： 死區(qū)效應(yīng)，例如傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 的摩擦和間隙。 實(shí)際上升曲線和實(shí)際 下降曲線不重合。 儀表輸入小到一定范圍后不 足以引起輸出的任何變化。,死區(qū)效應(yīng)分析,基本概念：回差,各種情況下，實(shí)際上升曲 線和實(shí)際下降曲線間的差 值稱(chēng)為回差或變差。,基本概念：重復(fù)性,重復(fù)性：在同一工作條件下，同方向連續(xù)多次對(duì)同一輸入值進(jìn)行測(cè)量所得的多個(gè)輸出值之間相互一致的程度。,綜合效應(yīng)分析,衡量傳感器不受隨機(jī)因素影響的能力。,選用上升曲線最大離散程度和 下降曲線最大離散程度中的最大 值。,基本概念：再現(xiàn)性,再現(xiàn)性：包括滯環(huán)和死區(qū)，儀表實(shí)際上升曲線和實(shí)際下降曲線之間離散程度的表示，常取兩種曲線之間離

8、散程度最大點(diǎn)的值來(lái)表示。,傳感器性能穩(wěn)定的一種標(biāo)志。,基本概念：可靠性,可靠度：衡量?jī)x表能夠正常工作并發(fā)揮其功能的程度。 體現(xiàn)在儀表正常工作和出現(xiàn)故障兩個(gè)方面： 正常工作方面：平均無(wú)故障工作時(shí)間。 出現(xiàn)故障方面：平均故障修復(fù)時(shí)間。 有效度：（綜合性指標(biāo)）,我廠使用的傳感器介紹,轉(zhuǎn)速傳感器,主要為霍爾式轉(zhuǎn)速傳感器 光電式轉(zhuǎn)速傳感器 編碼器式,壓力傳感器,壓阻式壓力傳感器：產(chǎn)品用、壽命長(zhǎng)、價(jià)格低、靈敏度低、精度低 電荷式壓力傳感器（壓電晶體式）：試驗(yàn)用、壽命短、價(jià)格高、靈敏度高、精度高,溫度傳感器,NTC型：負(fù)溫度系數(shù)熱電阻，常用與水溫傳感器 PT100型：熱電阻 熱電偶：排溫測(cè)量 紅外式：紅外熱像儀、紅外測(cè)溫儀,位移傳感器,磁電式：需要核實(shí)一下，問(wèn)下張紅光銜鐵位移用的 電容式