機(jī)電系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)ppt課件(已修改)
2025-01-26 21:25 本頁(yè)面
【正文】 第三章 機(jī)電系統(tǒng)中的傳感技術(shù) 機(jī)電系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì) 北京理工大學(xué) 傳感器概述 ? 傳感器 ?英文名稱： transducer/sensor ?是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的信息，并能將檢測(cè)感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。 ? GB766587的定義：能感受規(guī)定的被測(cè)量件并按照一定的規(guī)律 (數(shù)學(xué)函數(shù)法則 )轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。 北京理工大學(xué) 傳感器概述 ? 常見傳感器 ?在信號(hào)采集和控制系統(tǒng)中需要測(cè)量的典型變量有：位移、速度、加速度，力、轉(zhuǎn)矩、張力、壓強(qiáng)，溫度，流量，濕度，等等。 完備的測(cè)量系統(tǒng)組成示意 感測(cè)頭、放大器、電源、顯示或處理單元 北京理工大學(xué) 傳感器基礎(chǔ) ? 精度 ?在任何一個(gè)測(cè)量系統(tǒng)中，精度是一個(gè)主要的指標(biāo)。 ?精度與重復(fù)性 （ a）精確 （ b）重復(fù)，但不精確 （ c）不重復(fù)，不精確 北京理工大學(xué) 傳感器基礎(chǔ) ? 傳感器的輸入與輸出 ?傳感器有動(dòng)態(tài)響應(yīng)帶寬，也有靜態(tài)輸入輸出特征。 ?傳感器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)用它的頻率響應(yīng)或是帶寬指標(biāo)來表示。傳感器的帶寬決定了傳感器能所測(cè)物理信號(hào)的最大頻率。 ?對(duì)于精確的動(dòng)態(tài)信號(hào)測(cè)量，傳感器的帶寬最少比測(cè)量變量最大頻率高一個(gè)數(shù)量級(jí)。 北京理工大學(xué) 傳感器基礎(chǔ) ? 傳感器的輸入與輸出 ?傳感器能被看做一個(gè)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(cè)物理變量 (輸入 )和輸出信號(hào)之間是線性關(guān)系，實(shí)際上并非如此。 北京理工大學(xué) 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(diǎn)漂移）變化， 靈敏 度， 遲 滯，死區(qū) （閾值） ，時(shí)間漂移 …… 北京理工大學(xué) 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(yīng)特定的應(yīng)用。 ?如果傳感器顯示有時(shí)間漂移，那么它必須被定期校準(zhǔn)。 ?傳感器校正涉及調(diào)整傳感器放大補(bǔ)償上述變量，目的是使得輸入（被測(cè)信號(hào)）和輸出（傳感器的輸出信號(hào)）關(guān)系保持不變。 ?校正過程涉及到為補(bǔ)償增益、 靈敏 度、 遲 滯、死區(qū)和時(shí)間漂移變化而做出的調(diào)整。 北京理工大學(xué) 傳感器基礎(chǔ) ? 典型的傳感器應(yīng)用實(shí)例 ?應(yīng)用電阻型傳感器和運(yùn)算放大器進(jìn)行信號(hào)測(cè)量和放大的電路。傳感器原理是基于傳感器的電阻隨著測(cè)量變量（如溫度，張力，壓強(qiáng)）變化而按一定的函數(shù)變化。 北京理工大學(xué) 傳感器負(fù)載誤差 ? 負(fù)載誤差 ?傳感器的負(fù)載誤差是由于引入傳感器和相關(guān)聯(lián)的信號(hào)處理系統(tǒng)而產(chǎn)生的誤差。 ?有兩種典型的負(fù)載誤差：機(jī)械負(fù)載誤差，電氣負(fù)載誤差。 北京理工大學(xué) 傳感器負(fù)載誤差 ? 機(jī)械負(fù)載誤差實(shí)例 ?考慮測(cè)量容器中液體的溫度。如果在容器中插入一個(gè)玻璃水銀溫度計(jì)，將有一定熱量在液體和溫度計(jì)之間傳遞。當(dāng)液體和溫度計(jì)之間的溫度相同時(shí)，測(cè)量達(dá)到平穩(wěn)狀態(tài)。事實(shí)是溫度計(jì)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(jì)來說很小的話，那機(jī)械測(cè)量的誤差將會(huì)很大；如果液體的體積相較于溫度計(jì)來說很大的話，誤差就可以忽略不計(jì)。 ?嚴(yán)格的說，無偏差測(cè)量一個(gè)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(gè)傳感器都存在一些機(jī)械負(fù)載誤差。關(guān)鍵是使誤差盡可能的小。 北京理工大學(xué) 傳感器負(fù)載誤差 ? 電氣負(fù)載誤差實(shí)例 ? 假如測(cè)量裝置有內(nèi)部電阻 ， 不考慮測(cè)量裝置 ， 我們想要測(cè)得電壓的理想值是 mRmR* 11
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