传感器工作原理ppt课件.ppt

内部培训基础知识——之传感器及其应用第一章传感器的发展和作用1.2什么是传感器敏感元件——传感器中能直接感受或响应被测量（输入量）的部分；
转换元件——传感器中能将敏感元件感受的或响应的被测量转换成适于传输和（或）测量的电信号的部分。
下图为传感器组成方框图此图也说明了传感器的基本组成和工作原理。实际上有些传感器并不能明显区分敏感元件和转换元件两个部分而是二者合为一体。例如：压电传感器、热电偶等，没有中间环节，直接将被测量转换成电信号。传感器种类繁多，功能各异。由于同一被测量可用不同转换原理实现探测，利用同一种物理法则、化学反应或生物效应可制作出检测不同被测量的传感器，功能大同小异的同一类传感器可用于不同的技术领域，故传感器有不同的分类法。基于物理效应如声、光、电、磁、热等效应进行工作的物理传感器；
基于化学反应如化学吸附、选择性化学反应等进行工作的化学传感器；
基于酶、抗体、激素等分子识别功能的生物传感器。
2）.按工作原理分类3）.根据传感器使用的敏感材料：4）.按照被测量：5）.按能量关系可分为两大类：6）.按传感器利用场的定律还是利用物质的定律可分为：场的定律是关于物质作用的定律，例如动力场的运动定律、电磁场的感应定律、光的干涉现象等。利用场的定律做成的传感器，如电动式、电容式、激光检测器等。
物质的定律是指物质本身内在性质的规律。如弹性尊从虎克定律、晶体的压电性、半导体材料的压阻、热阻、光阻、湿阻、霍尔效应等。利用物质的定律做成的传感器，如压电式传感器、热敏电阻、光敏电阻、光电管等
7）.按依靠还是不依靠外加电源工作可分为：8）.按输出量可分为：以上所列传感器分类有较大的概括性，但由于传感器的分类不统一，而这种分类很难完备，例如有的学者将传感器作了如下分类：1）压力：2）力/荷重；3）位移（厚度）；4）力矩；5）角度；6）角速度（转速）；7）速度；8）加速度；9）角加速度；10）倾斜角；11）编码器；12）震动；13）气体/烟雾；14）温度；15）热能；16）湿度；17）水分；18）露点；19）液位；20）料位；21）流量；22）流速；23）风速；24）电流；25）电压；26）电功率；27）电频率；28）接近开关；29）磁性开关；30）pH值；31）光电开关；32）电阻率；33）电导率；34）水域氧；35）生物；36）红外线；37）紫外线；38）光纤；39）离子；40）激光；41）超声波；42）声音/噪声；43）触觉；44）图像/颜色；45）密度/粘度；46）混浊度。传感器的静态特性2.线性度
理想的传感器输出与输入呈线性关系。然而，输出与输入的线性关系严格来说也是不成立的，总存在一定的非线性。线性度是评价非线性程度的参数。。其定义为：传感器的输出——输入校准曲线与理论拟合直线之间的最大偏差与传感器满量程之比，称作该传感器的“非线性误差”或称“线性度”，也称“非线性度”。通常用相对误差表示其大小：非线性误差大小是以一拟合直线或理想直线作为基准计算出来的，基准直线不同，所得的线性度就不一样。因而不能笼统地提线性度或非线性误差，必须说明其所依据的基准直线。按照所依据的基准直线不同，有理论线性度、端基线性度、独立线性度等。
理论线性度：拟合直线为理论直线，通常以0%作为直线起始点，满量程输出100%作为终止点。
端基线性度：以校准曲线的零点和满量程输出值连成的直线为拟合直线。
独立线性度：作两条与端基直线平行的直线，使之恰好包围所有的标定点，以与二直线等距离的直线作为拟合直线。

3.灵敏度界限（阈值）
输入改变Δx时，输出变化Δy，Δx变小，Δy也变小。但是一般来说，Δx变小到某种程度，输出就不再变化了，这时的Δx叫做灵敏度界限。
存在灵敏度界限的原因有两个：一个是输入的变化量通过传感器内部被吸收，以而反映不到输出端上去。典型的例子是螺丝或齿轮的松动。螺丝和螺帽，齿条和齿轮之间多少有空隙，如果Δx相当于这个空隙的话，那么Δx是无法传递出去的。又例如，装有轴承的旋转轴，如果不加上能克服轴与轴之间的摩擦力的话，周是不会转动的。第二个原因是传感器输出存在噪声。如果传感器输出值比噪声电平小，就无法把有用信号和噪声分开。如果不加上最起码的输入值（这个输入值所产生的输出值与噪音的电平大小相当）始得不到有用的输出值的，该输入值即灵敏度界限。灵敏度界限也叫灵敏阈，门槛灵敏度，或阈值。4.迟滞差
输入逐渐增加到某一值，与输出逐渐减小到同一输入值时的输出值不相等，叫迟滞现象。迟滞差表示这种不相等的程度。其值以满量程的输出值YFS的百分数表示。
5.稳定性
稳定性表示传感器在一个较长时间内保持其性能参数的能力。
理想的情况是，不管什么时候传感器的灵敏度等特性参数不随时间变化。但是实际上，随着时间的推移，大多数传感器的特性会改变。这是因为传感元