第二章--传感器概述.上课讲义
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《传感器及其工作原理》讲义一、传感器的定义与作用在我们生活的这个科技飞速发展的时代,传感器就像是感知世界的“触角”,默默地在各种设备和系统中发挥着至关重要的作用。
那么,究竟什么是传感器呢?简单来说,传感器是一种能够感受被测量的信息,并按照一定的规律将其转换成可用输出信号的器件或装置。
它就像是我们人体的感官器官,比如眼睛能感知光线、耳朵能感知声音一样,传感器能够感知温度、压力、湿度、位置、速度等各种物理量和化学量,并将这些信息转化为电信号或其他易于处理和传输的形式。
传感器的作用不可小觑。
在工业生产中,它可以实时监测生产过程中的各种参数,保证生产的高效、稳定和质量;在医疗领域,它能够精确测量人体的生理指标,为疾病的诊断和治疗提供重要依据;在智能家居中,它让我们的生活更加便捷和舒适,比如自动调节室内温度、湿度的智能空调系统;在交通运输领域,传感器帮助实现自动驾驶、车辆故障诊断等功能,提升交通安全和效率。
二、传感器的分类传感器的种类繁多,为了更好地理解和研究它们,可以根据不同的标准进行分类。
按照被测量的物理量分类,传感器可以分为温度传感器、压力传感器、湿度传感器、位移传感器、速度传感器、加速度传感器、力传感器、流量传感器等。
如果按照工作原理来分,常见的有电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、压电式传感器、磁电式传感器、光电式传感器、热电式传感器等。
此外,还可以按照输出信号的类型分为模拟式传感器和数字式传感器;按照使用的材料分为金属传感器、陶瓷传感器、半导体传感器等。
三、常见传感器的工作原理1、电阻式传感器电阻式传感器是利用电阻元件将被测量的变化转换为电阻值的变化。
例如,电阻应变式传感器,它通常由电阻应变片组成。
当应变片受到外力作用时,其电阻值会发生变化,通过测量电阻的变化就能推算出所受外力的大小。
再比如,热电阻温度传感器,它是利用金属导体或半导体的电阻值随温度变化的特性来测量温度的。
温度升高时,电阻值增大或减小,通过测量电阻值就能知道温度的高低。
《传感器》讲义一、什么是传感器在我们生活的这个科技飞速发展的时代,传感器扮演着至关重要的角色。
简单来说,传感器就是一种能够感知和检测各种物理量、化学量或生物量,并将其转换成可测量和可处理的电信号或其他形式信号的装置。
传感器就像是我们人体的感觉器官,能够“感受”到周围环境的变化。
比如,我们的眼睛能看到光,耳朵能听到声音,皮肤能感受到温度和压力。
而传感器则可以像这些感觉器官一样,感知温度、湿度、光照、声音、压力、位置、速度等各种各样的信息。
传感器的应用范围极其广泛,从我们日常使用的智能手机、智能家居设备,到工业生产中的自动化控制系统、医疗领域的医疗器械,再到航空航天、交通运输等众多领域,都离不开传感器的身影。
二、传感器的工作原理要理解传感器是如何工作的,我们首先需要了解一些基本的物理和化学原理。
大多数传感器都是基于某些特定的物理效应或化学反应来工作的。
比如,温度传感器通常利用热敏电阻、热电偶或半导体材料的温度特性来测量温度。
当温度发生变化时,这些材料的电阻、电势差或其他电学特性也会相应地发生改变,通过测量这些电学特性的变化,就可以确定温度的数值。
压力传感器则常常基于应变片的原理工作。
当受到压力作用时,应变片会发生形变,从而导致其电阻值发生变化。
通过测量电阻的变化,就能够计算出所施加的压力大小。
而在化学传感器中,例如气体传感器,可能会利用某些化学物质与特定气体发生反应时产生的电学、光学或其他性质的变化来检测气体的浓度。
三、传感器的分类由于传感器能够检测的物理量和化学量种类繁多,因此传感器也有许多不同的类型。
按照被测量的物理量分类,传感器可以分为温度传感器、压力传感器、湿度传感器、光照传感器、声音传感器、位置传感器、速度传感器等等。
如果按照工作原理来分类,传感器则可以分为电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、压电式传感器、光电式传感器、磁电式传感器等等。
此外,还有按照输出信号类型分类的,比如模拟式传感器和数字式传感器;按照使用场景分类的,如工业用传感器、家用传感器、医疗用传感器等等。
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 可编辑修改精选全文完整版传感器(传感器教学课件)传感器(传感器教学课件) 1、传感器:(1)广义:能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件和装置,狭义:在本教材中是指一个能将被测的非电量变换成电量的器件。
(2)、通常由敏感元件和转换元件组成。
(3)分类从应用目的角度(被测量性质):机械量传感器:位移、速度、加速度、振动、力、尺寸热工量传感器:温度、压力、流量、物位化学量传感器:浓度、化学成分状态量传感器:颜色、透明度、磨损量、裂纹从研究目的角度(输出量性质/工作原理):参量型传感器:电阻式、电容式、电感式(无源电参量)发电型传感器:热电偶、光电、磁电、压电等(输出电压或电流)三、检测系统组成 2、灵敏度传感器或检测系统在稳态下输出量变化和引起此变化的输入量变化的比值。
1/ 6若系统的输出和输入间有线性关系,则灵敏度 k 是一个常数。
3、测量过程:比较、示差、平衡、读数四个步骤 4、测量误差:检测结果和被测量的客观真值之间存在的差别。
(1)绝对误差仪表的指示值(测量值)与被测量真值之间的差值。
x x0 (2)相对误差仪表指示值的绝对误差与被测量真值(实际值)的比值。
我国电工仪表的准确度等级就是按照满度误差分级的。
仪表的准确度等级和基本误差实际测量时,为防止测量值超量程太多而损坏仪表,应先在大量程下测得被测量大致数值,然后选择合适的量程测量,以尽可能减小相对误差。
实际测量中,若真值未知,或测量误差不大,可用指示值代替真值计算相对误差,即示值相对误差例:现有一重约 15g 的物体待测,请从下列几个称重仪中选出最合适的一台,并做必要的计算和说明。
可编辑修改精选全文完整版第一章 传感器的概述1.传感器的定义能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置叫做传感器。
2.传感器的共性:利用物理定律或物质的物理、化学、生物等特性,将非电量(位移、速度、加速度、力等)转换成 电量(电压、电流、电容、电阻等)输出。
3.传感器的组成:传感器由有敏感元件、转换元件、信号调理电路、辅助电源组成。
传感器基本组成有敏感元件和 转换元件两部分,分别完成检测和转换两个基本功能。
第二章 传感器的基本特性1.传感器的基本特性:静态特性、动态特性。
2.衡量传感器静态特性的主要指标有:线性度 、灵敏度 、分辨率迟滞 、重复性 、漂移。
3.迟滞产生原因:传感器机械部分存在摩擦、间隙、松动、积尘等。
4.产生漂移的原因:①传感器自身结构参数老化;②测试过程中环境发生变化。
5.例题:1.用某一阶环节传感器测量100Hz 的正弦信号,如要求幅值误差限制在±5%以内,时间常数应取多少?如果用该传感器测量50Hz 的正弦信号,其幅值误差和相位误差各为多少? 解:一阶传感器的频率响应特性: 幅频特性:2.在某二阶传感器的频率特性测试中发现,谐振发生在频率为216Hz 处,并得到最大福祉比为1.4比1,试估算该传感器的阻尼比和固有频率的大小。
1)(1)(+=ωτωj j H )(11)(ωτω+=A srad f n n /135********.014.121)(A )(4)(1)(A n max n 21222=⨯=======⎭⎬⎫⎩⎨⎧+⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=-ππωωξξωωωωωξωωω所以,时共振,则当解:二阶系统3.玻璃水银温度计通过玻璃温包将热量传给水银,可用一阶微分方程来表示。
现已知某玻璃水银温度计特性的微分方程是x y dtdy310224-⨯=+ ,y 代表水银柱的高度,x 代表输入温度(℃)。
求该温度计的时间常数及灵敏度。
解:原微分方程等价于:x y dt dy3102-=+所以:时间常数T=2S, 灵敏度Sn=10-3第三章 电阻式传感1.应变式电阻传感器的特点: 1)优点:①结构简单,尺寸小,质量小,使用方便,性能稳定可靠;②分辨力高,能测出极微小的应变;③灵敏度 高,测量范围广,测量速度快,适合静、动态测量;④易于实现测试过程自动化和多点同步测量、远距离 测量和遥测;⑤价格便宜,品种多样,工艺较成熟,便于选择和使用,可以测量多种物理量。
《认识传感器》讲义一、什么是传感器在我们的日常生活和现代科技的各个领域中,传感器扮演着极其重要的角色。
那么,究竟什么是传感器呢?简单来说,传感器就是一种能够感知和检测外界环境中各种物理量、化学量或生物量,并将其转换为电信号或其他易于处理和传输的信号的装置。
传感器就像是我们的“感觉器官”,但它的感知能力远远超过了人类自身。
它能够感知到我们肉眼无法看到的微小变化,听到我们耳朵无法分辨的细微声音,感受到我们皮肤无法察觉的温度差异等等。
例如,在智能手机中,有光线传感器可以根据周围环境的亮度自动调节屏幕的亮度;在汽车中,有速度传感器来监测车速;在智能家居中,有温度传感器来控制空调的运行。
二、传感器的工作原理要理解传感器是如何工作的,我们首先需要了解一些基本的物理和化学原理。
大多数传感器的工作基于某种物理效应或化学反应。
比如,电阻式传感器利用电阻值随被测量的变化而变化的原理;电容式传感器则是基于电容值随被测量的改变而改变;而光电传感器则是依靠光电效应,将光信号转换为电信号。
以温度传感器为例,常见的热电偶温度传感器是利用两种不同金属在温度变化时产生的热电势差来测量温度的。
当温度发生变化时,两种金属之间的热电势差也会相应地改变,这个变化的电势差被测量并转换为对应的温度值。
再比如,压力传感器通常采用应变片的原理。
当压力作用在应变片上时,应变片会发生微小的形变,从而导致其电阻值发生变化。
通过测量电阻值的变化,就可以推算出所施加的压力大小。
三、传感器的分类传感器的种类繁多,为了更好地理解和研究它们,可以根据不同的标准进行分类。
1、按照被测量的物理量分类物理量传感器:如温度传感器、压力传感器、位移传感器、速度传感器、加速度传感器等。
化学量传感器:例如气体传感器、湿度传感器、水质传感器等。
生物量传感器:像血糖传感器、生物芯片等。
2、按照工作原理分类电阻式传感器电容式传感器电感式传感器压电式传感器光电式传感器磁电式传感器等3、按照输出信号的类型分类模拟量传感器:输出连续变化的模拟信号,如电压、电流等。
《传感器》讲义一、什么是传感器在我们生活的这个科技飞速发展的时代,传感器就像是我们的“电子眼”“电子耳”“电子鼻”,它们默默地工作,将各种各样的信息转化为电信号,让我们能够更清晰地了解周围的世界。
简单来说,传感器就是一种能够感知物理量、化学量或生物量等,并将其转换成可测量的电信号的装置。
它就像是一个信息的收集者和传递者,把我们所需要了解的各种情况,如实、准确地告诉我们。
比如,我们每天使用的手机,里面就有很多传感器。
像光线传感器,能够根据周围环境的光线强弱自动调节屏幕亮度;还有重力传感器,当我们翻转手机时,它能感知到并相应地改变屏幕显示方向。
再比如,汽车上的各种传感器,像温度传感器可以监测发动机的温度,防止过热;压力传感器能够检测轮胎的气压,保障行车安全。
二、传感器的分类传感器的种类繁多,按照不同的分类方式,可以分为以下几大类:1、按照被测量的物理量分类(1)温度传感器:这是大家比较熟悉的一种传感器,常见的有热电偶、热电阻等。
它们可以用于测量各种环境和设备的温度,从工业生产中的熔炉温度到我们家里的空调温度控制,都离不开它们。
(2)压力传感器:能感受压力并转换成可用输出信号。
在工业自动化、航空航天、医疗设备等领域都有广泛应用。
比如,测量血压的仪器中就有压力传感器。
(3)位移传感器:用于测量物体的位置变化,常见的有光栅尺、电感式位移传感器等。
在数控机床、机器人等设备中发挥着重要作用。
(4)速度传感器:用来测量物体的运动速度,比如汽车上的车速传感器。
(5)湿度传感器:能够检测环境中的湿度,常用于气象观测、农业生产和智能家居等方面。
2、按照工作原理分类(1)电阻式传感器:其基本原理是通过电阻值的变化来反映被测量的变化。
(2)电容式传感器:利用电容的变化来测量物理量。
(3)电感式传感器:基于电感的变化进行测量。
(4)压电式传感器:依靠压电材料的压电效应,将压力、加速度等转化为电信号。
(5)光电式传感器:通过光电转换元件,将光信号转换为电信号。
《认识传感器》讲义一、什么是传感器在我们生活的这个科技飞速发展的时代,传感器就像是无处不在的“小精灵”,默默地为我们感知和传递着各种信息。
那到底什么是传感器呢?简单来说,传感器就是一种能够检测、测量并将物理量、化学量或生物量等转换成电信号或其他易于处理和传输的信号的装置。
它就像是我们人体的感觉器官,比如眼睛能看到光、耳朵能听到声音、皮肤能感受到温度和压力。
而传感器则可以“感受”到温度的变化、光线的强弱、声音的大小、物体的位置、速度等等各种物理现象,并将这些信息转化为电信号,让我们的电子设备能够理解和处理。
二、传感器的工作原理要了解传感器是如何工作的,我们先来看看它的基本组成部分。
一般来说,传感器由敏感元件、转换元件和信号调理电路组成。
敏感元件是传感器中直接感受被测量的部分,它就像是传感器的“触角”,能够敏锐地捕捉到外界的变化。
比如,在温度传感器中,热敏电阻就是敏感元件,它的电阻值会随着温度的变化而改变。
转换元件则负责将敏感元件感受到的变化转换成电信号。
还是以温度传感器为例,热敏电阻的电阻值变化通过一定的电路转换为电压或电流的变化,这就是转换的过程。
信号调理电路则对转换后的电信号进行放大、滤波、线性化等处理,使其成为更适合后续处理和传输的信号。
传感器的工作原理可以用一个简单的例子来说明。
比如压力传感器,当有物体施加压力在传感器上时,敏感元件会发生形变,这种形变通过转换元件被转换成电信号,经过信号调理电路的处理后,我们就能得到与压力大小相对应的电信号。
三、传感器的分类传感器的种类繁多,按照不同的分类方式,可以分为以下几类:1、按照被测量的物理量分类温度传感器:用于测量温度,常见的有热电偶、热敏电阻等。
压力传感器:测量压力,如应变式压力传感器、电容式压力传感器等。
位移传感器:检测物体的位置变化,像光栅位移传感器、电感式位移传感器等。
速度传感器:测量物体的运动速度,比如光电式速度传感器、霍尔速度传感器。