傳感器應(yīng)用ppt課件(已修改)
2024-12-20 03:15 本頁面
【正文】 電子設(shè)計專題 傳感器技術(shù)與應(yīng)用 電子基礎(chǔ)教學(xué)實踐中心 楊明欣 0、傳感器的概念 定義： 人類為了從外界獲取信息 , 必須借助于感覺器官。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。 一系列代替、 補充、 延伸人的感覺器官功能的各種手段就應(yīng)運而生 , 從而出現(xiàn)了各種用途的傳感器。 傳感器是與人的感覺器官相對應(yīng)的元件 。 國家標(biāo)準(zhǔn) GB766587對傳感器下的定義 “傳感器是能夠感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置 , 通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成 ” 。 敏感元件 ： 是指傳感器中能直接感受或響應(yīng)被測量（ 輸入量 ） 的部分 。 轉(zhuǎn)換元件： 是指傳感器中能將敏感元件感受的或響應(yīng)的被探測量轉(zhuǎn)換成適于傳輸和 （ 或 ） 測量的電信號的部分 。 傳感器組成方塊圖， 說明了傳感器的基本組成和工作原理。 敏感元件 轉(zhuǎn)換元件 信號調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換電路測量電路電 源電量輸出量被測量輸入量傳感器的分類 傳感器種類繁多 , 功能各異 ,有不同的分類法 。 ? 按照被測量大類分 , 可分為力學(xué)量傳感器、熱量傳感器、 磁傳感器、光傳感器、放射線傳感器、氣體成分傳感器、 液體成分傳感器、離子傳感器和真空傳感器等等 傳感器作用可細分如下 : ? (1)壓力 。 (2） 力 /荷重 。 (3） 位移 （ 厚度 ） 。 (4）力矩 。 (5） 角度 。 (6） 角速度 （ 轉(zhuǎn)速 ） 。 (7）速度 。 (8） 加速度 。 (9） 角加速度 。 (10） 傾斜角 。 (11） 編碼器 。 (12） 振動 。 (13） 氣體 /煙霧 。 (14） 溫度 。 (15） 熱能 。 (16） 濕度 。 (17）水份 。 (18） 露點 。 (19） 液位 。 (20） 料位 。 (21） 流量 。 (22） 流速 (23）風(fēng)速 。 (24)電流 。 (25）電壓 。 (26）電功率 。 (27）電頻率 。 相位、 Q值等 (28）接近開關(guān) 。 (29）磁性開關(guān) 。 (30）光電開關(guān) 。 (31）pH值 。 (32）電阻率 。 (33）電導(dǎo)率 。 (34）水溶氧 。 (35）生物 。 (36） 紅外線 。 (37）紫外線 。 (38）光纖 。 (39)離子 。 (40）激光 。 (41）超聲波 。 (42） 聲音 /噪聲 。 (43）觸覺 。 (44）圖像 /顏色 。 (45）密度 /粘度 。 (46）混濁度。 信號形式及處理 ? 開關(guān)量電平。脈沖信號。 ? 電阻。 ? 模擬電壓電流（交直流） ? 電荷（一般要交變采集） ? 電容及電感（交流電橋或振蕩器） ? 時間差。 ? 直接與間接測量。 ? 在了解傳感器原理的基礎(chǔ)上：明確要求，選用傳感器設(shè)計合適信號轉(zhuǎn)換電路，確定單片機信號處理方法。 傳感器的性能和評價 ? 傳感器的靜態(tài)特性 ? （ 1. ? 靈敏度是描述傳感器的輸出量（一般為電學(xué)量）對輸入量（一般為非電學(xué)量）敏感程度的特性參數(shù)。 其定義為 : 傳感器輸出量的變化值與相應(yīng)的被測量（輸入量）的變化值之比 , （ 2.） 線性度 理想的傳感器輸出與輸入呈線性關(guān)系。 然而 , 實際的傳感器即使在量程范圍內(nèi) , 輸出與輸入的線性關(guān)系嚴(yán)格來說也是不成立的 , 總存在一定的非線性。 線性度是評價非線性程度的。 應(yīng)用中線性化處理。 校準(zhǔn)曲線 擬合直線YYm ax?m ax( X0, Y0)YFSXm axXO（ 3.） 遲滯差 ? 輸入逐漸增加到某一值 , 與輸入逐漸減小到同一輸入值時的輸出值不相等 , 叫遲滯現(xiàn)象。 XYFSY2Y1YO（ 4. ）穩(wěn)定性 穩(wěn)定性表示傳感器在一個較長的時間內(nèi)保持其性能參數(shù)的能力 。 ? 理想的情況是 , 不管什么時候傳感器的靈敏度等特性參數(shù)不隨時間變化 。 但實際上 , 隨著時間的推移 , 大多數(shù)傳感器的特性會改變 。 這是因為傳感元件或構(gòu)成傳感器的部件的特性隨時間發(fā)生變化 , 產(chǎn)生一種經(jīng)時變化的現(xiàn)象 。 ? 溫飄 常用傳感器 ? 傳感器品種繁多，使用有些方便，有些應(yīng)用非常復(fù)雜。 ? 針對電子競賽而言，可能用到的傳感器應(yīng)該是必須滿足一個基本原則： 相對容易購買，在系統(tǒng)應(yīng)用中容易實現(xiàn)。 主要原因是電子競賽從主要器件清單公布到競賽開始只有一周時間，不易購買傳感器一般不會出現(xiàn)，另一角度來說，實際運行環(huán)境不易組成的傳感器應(yīng)用也不易出現(xiàn)，如流體壓力類傳感器或高溫傳感器，核輻射類傳感器也不易出現(xiàn)。 現(xiàn)電子競賽中已出現(xiàn)的常用傳感器 ? 測中低溫（ 150℃ ）的溫度傳感器 ? 超聲傳感器（測距等） ? 紅外傳感器（光電對管） ? 霍爾 (電渦流 )接近開關(guān)（用于金屬探測） ? 點滴流量測量。重量測量。 ? 轉(zhuǎn)速，速度，位移（長度）測量。（電動小車）。 ? 電流、電壓測量（互感器）。 一、電流、電壓測量 ? 直接提取。應(yīng)采用取樣電阻，并盡量用精密電阻，可采用錳銅絲（溫度系數(shù)好）做，電流取樣電阻適當(dāng)小好。電壓輸入阻抗高好。 ? 隔離提取。交流測量可采用電流電壓互感器（簡單理解可認為和變壓器相似）。 ? 應(yīng)用（帶感性容性負載）。功率因數(shù)計算 電流電壓相位差。（有功無功功率計算）。 互感器原理 ? 簡單地說電壓互感器 (PT)和電流互感器 (CT)的作用就是把高電壓大電流隔離轉(zhuǎn)換為低電壓小電流 ,能夠用表計安全方便地來測量與監(jiān)控。 ? 電流互感器的作用是測量交流電路的電流。 原理：將被測電纜或銅排穿過互感器的中心，導(dǎo)體中將產(chǎn) 生交變磁場，于是在互感器的線圈中感應(yīng)出電流，可以測出電路中電流 。 ? 電壓互感器的作用是測量交流電路中的電壓 原理：與變壓器相同 二、電阻、電感、電容三參數(shù)處理 如圖所示，是電阻應(yīng)變片（測力及位移）的結(jié)構(gòu)示意圖，它由基體材料、金屬應(yīng)變絲或應(yīng)變箔、絕緣保護片和引出線等部分組成。一般均為幾十歐至幾十千歐左右。（重量測量、電子秤）。 電位器式角度
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