機電系統(tǒng)綜合設(shè)計ppt課件(已修改)
2025-01-26 21:25 本頁面
【正文】 第三章 機電系統(tǒng)中的傳感技術(shù) 機電系統(tǒng)綜合設(shè)計 北京理工大學 傳感器概述 ? 傳感器 ?英文名稱： transducer/sensor ?是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。 ? GB766587的定義：能感受規(guī)定的被測量件并按照一定的規(guī)律 (數(shù)學函數(shù)法則 )轉(zhuǎn)換成可用信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。 ?傳感器 是實現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。 北京理工大學 傳感器概述 ? 常見傳感器 ?在信號采集和控制系統(tǒng)中需要測量的典型變量有：位移、速度、加速度，力、轉(zhuǎn)矩、張力、壓強，溫度，流量，濕度，等等。 完備的測量系統(tǒng)組成示意 感測頭、放大器、電源、顯示或處理單元 北京理工大學 傳感器基礎(chǔ) ? 精度 ?在任何一個測量系統(tǒng)中，精度是一個主要的指標。 ?精度與重復性 （ a）精確 （ b）重復，但不精確 （ c）不重復，不精確 北京理工大學 傳感器基礎(chǔ) ? 傳感器的輸入與輸出 ?傳感器有動態(tài)響應帶寬，也有靜態(tài)輸入輸出特征。 ?傳感器的動態(tài)響應用它的頻率響應或是帶寬指標來表示。傳感器的帶寬決定了傳感器能所測物理信號的最大頻率。 ?對于精確的動態(tài)信號測量，傳感器的帶寬最少比測量變量最大頻率高一個數(shù)量級。 北京理工大學 傳感器基礎(chǔ) ? 傳感器的輸入與輸出 ?傳感器能被看做一個具有確定帶寬和靜態(tài)輸入輸出特征的濾波器。理想濾波器的所測物理變量 (輸入 )和輸出信號之間是線性關(guān)系，實際上并非如此。 北京理工大學 傳感器基礎(chǔ) ? 傳感器的非理想特性 ?增益變化，偏 移 （偏置或零點漂移）變化， 靈敏 度， 遲 滯，死區(qū) （閾值） ，時間漂移 …… 北京理工大學 傳感器基礎(chǔ) ? 傳感器的校正 ?一般來說，傳感器需要調(diào)整來適應特定的應用。 ?如果傳感器顯示有時間漂移，那么它必須被定期校準。 ?傳感器校正涉及調(diào)整傳感器放大補償上述變量，目的是使得輸入（被測信號）和輸出（傳感器的輸出信號）關(guān)系保持不變。 ?校正過程涉及到為補償增益、 靈敏 度、 遲 滯、死區(qū)和時間漂移變化而做出的調(diào)整。 北京理工大學 傳感器基礎(chǔ) ? 典型的傳感器應用實例 ?應用電阻型傳感器和運算放大器進行信號測量和放大的電路。傳感器原理是基于傳感器的電阻隨著測量變量（如溫度，張力，壓強）變化而按一定的函數(shù)變化。 北京理工大學 傳感器負載誤差 ? 負載誤差 ?傳感器的負載誤差是由于引入傳感器和相關(guān)聯(lián)的信號處理系統(tǒng)而產(chǎn)生的誤差。 ?有兩種典型的負載誤差：機械負載誤差，電氣負載誤差。 北京理工大學 傳感器負載誤差 ? 機械負載誤差實例 ?考慮測量容器中液體的溫度。如果在容器中插入一個玻璃水銀溫度計，將有一定熱量在液體和溫度計之間傳遞。當液體和溫度計之間的溫度相同時，測量達到平穩(wěn)狀態(tài)。事實是溫度計與液體之間的熱傳遞必然改變液體的溫度。如果液體的體積相比于溫度計來說很小的話，那機械測量的誤差將會很大；如果液體的體積相較于溫度計來說很大的話，誤差就可以忽略不計。 ?嚴格的說，無偏差測量一個物理數(shù)量是不可能的，引入傳感器的這一行為改變了原始的物理環(huán)境。因此每一個傳感器都存在一些機械負載誤差。關(guān)鍵是使誤差盡可能的小。 北京理工大學 傳感器負載誤差 ? 電氣負載誤差實例 ? 假如測量裝置有內(nèi)部電阻 ， 不考慮測量裝置 ， 我們想要測得電壓的理想值是 mRmR* 11
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