1-2 第3节.ppt

第一章、第三节 传感器及基本特性 一、传感器的组成 举例：测量压力的电位器式压力传感器 弹性敏感元件（弹簧管） 弹性敏感元件（弹簧管） 在下图中，弹簧管将压力转换为角位移α 弹簧管放大图 其他各种弹性敏感元件 压力传感器的外形及内部结构 被测量通过敏感元件转换后，再经传感元件转换成电参量 在右图中， 电位器为传感元件，它将角位移转换为电参量-----电阻的变化（ΔR） 360度圆盘形电位器 右图所示的360度圆盘形电位器的中间焊片为滑动片，右边焊片接地，左边焊片接电源。 测量转换电路的作用是将传感元件输出的电参量转换成易于处理的电压、电流或频率量。 在左图中，当电位器的两端加上电源后，电位器就组成分压比电路，它的输出量是与压力成一定关系的电压Uo 。 分压比电路的计算公式如下： 直滑电位器式传感器的输出电压Uo与滑动触点C的位移量x成正比： 二、传感器分类 传感器的种类名目繁多，分类不尽相同。常用的分类方法有： １）按被测量分类：可分为位移、力、力矩、转速、振动、加速度、温度、压力、流量、流速等传感器。 2）按测量原理分类：可分为电阻、电容、电感、光栅、热电耦、超声波、激光、红外、光导纤维等传感器。 本教材采用第二种分类法。 三、传感器基本特性 传感器的特性一般指输入、输出特性， 包括：灵敏度、分辨力、线性度、稳定度、 电磁兼容性、可靠性等。 灵敏度 ： 灵敏度是指传感器在稳态下输出变化值与输入变化值之比，用K 来表示： 作图法求灵敏度过程 分辨力：指传感器能检出被测信号的最小变化量。当被测量的变化小于分辨力时，传感器对输入量的变化无任何反应。对数字仪表而言，如果没有其他附加说明，可以认为该表的最后一位所表示的数值就是它的分辨力。一般地说，分辨力的数值小于仪表的最大绝对误差。 线性度： 作图法求线性度演示 （ 1—拟合曲线 2—实际特性曲线 ） 可靠性 ：可靠性是反映检测系统在规定的条件下，在规定的时间内是否耐用的一种综合性的质量指标。 “老化”试验：在检测设备通电的情况下，将之放置于高温环境? 低温环境? 高温环境……反复循环。老化之后的系统在现场使用时，故障率大为降低 。 老化 试验台 休 息 一 下 * * 1-弹簧管 2-电位器 图1-4 传感器 组成框图 敏感元件在传感器中直接感受被测量，并转换成与被测量有确定关系、更易于转换的非电量。 当被测压力p增大时，弹簧管撑直，通过齿条带动齿轮转动，从而带动电位器的电刷产生角位移。 在上图中的各种弹性元件也能将压力转换为角位移或直线位移。 接地 对圆盘式电位器来说，Uo与滑动臂的旋转角度成正比： （1－6） x y x1 Δx Δy 0 切点 传感器 特性曲线 xmax 线性度又称非线性误差，是指传感器实际特性曲线与拟合直线（有时也称理论直线）之间的最大偏差与传感器量程范围内的输出之百分比。将传感器输出起始点与满量程点连接起来的直线作为拟合直线，这条直线称为端基理论直线，按上述方法得出的线性度称为端基线性度，非线性误差越小越好 。线性度的计算公式如下： （1－7） 浴盆 曲线