傳感器原理與測量電路(2)(已修改)
2025-05-13 18:18 本頁面
【正文】 第 六 章 傳感器 Sensors 2 主要內(nèi)容 1. 傳感器概述 2. 電容式傳感器 3. 電感式傳感器 4. 壓電式傳感器 5. 磁電式傳感器 7. 光柵式傳感器 8. 光纖式傳感器 6. 霍爾 式傳感器 Sensors 3 本章學(xué)習(xí)要求 Sensors 4 正在給主人敬送飲料的機(jī)器人 概 述 傳感器技術(shù) —— 信息采集 —— “ 感官 ” 通信技術(shù) ——— 信息傳輸 —— “ 神經(jīng) ” 計算機(jī)技術(shù) —— 信息處理 —— “ 大腦 ” Sensors 5 傳感器按感官的歸類 概 述 人的感覺 人的感官 信號形態(tài)轉(zhuǎn)換 相關(guān)器件 物理現(xiàn)象 視 覺 眼 光 → 電流 光 → 電阻 光 → 電流 光電池 光敏電阻器 光電晶體管 光電動勢 光導(dǎo)效應(yīng) 聽 覺 耳 位移 → 電壓 位移 → 電阻 位移 → 電壓 位移 → 電容 壓電器件 應(yīng)變計 霍爾元件 壓變電容器 壓電效應(yīng) 壓阻效應(yīng) 霍爾效應(yīng) 壓力引起電容量變化 溫 覺 與 觸 覺 皮 膚 溫度 → 電壓 溫度 → 電阻 壓力 → 電阻 壓力 → 電容 壓力 → 電壓 壓力 → 電壓 熱電偶 熱敏電阻器 應(yīng)變計 壓變電容器 壓電傳感器 電感式傳感器 塞貝克效應(yīng) 溫度引起載流子數(shù)的變化 壓阻效應(yīng) 壓力引起電容量的變化 壓電效應(yīng) 嗅 覺 鼻 氣體 → 電阻 氣體 → 電流 半導(dǎo)體氣敏元件 電化學(xué)氣體傳感器 表面吸附現(xiàn)象 電化學(xué)反應(yīng) 味 覺 舌 化學(xué)變化 → 電 離子電極 酶傳感器 Sensors 6 傳感器是將被測量轉(zhuǎn)換成為與之有確定對應(yīng)關(guān)系的、容易測量、傳輸或處理的另一種形式的量（大多為電量）的裝置。 概 述 傳感器定義 物理量 電量 傳感器 電壓、電流、 頻率、脈沖等 尺寸、位移、溫度、力等 Sensors 7 概 述 傳感器組成 傳感器由 敏感器件 與 輔助器件 組成。敏感元件的作用是感受被測物理量，并對信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換輸出。輔助器件則是對敏感器件輸出的電信號進(jìn)行放大、阻抗匹配，以便于后續(xù)儀表接入。 Sensors 8 —— 按被測物理量分類 概 述 傳感器分類 機(jī)械量： 長度，厚度，位移，速度，加速度，旋轉(zhuǎn)角，轉(zhuǎn)數(shù)，質(zhì)量，重量，力，壓力，真空度，力矩，風(fēng)速，流速，流量； 聲： 聲壓，噪聲； 磁 : 磁通，磁場； 光： 亮度，色彩； 溫度： 溫度，熱量，比熱。 Sensors 9 概 述 —— 按傳感原理分類 傳感器分類 電容式傳感器 電阻式傳感器 壓電式傳感器 磁電式傳感器 電感式傳感器 光電式傳感器 光纖式傳感器 光柵式傳感器 Sensors 10 概 述 —— 按信號變換特征 傳感器分類 能量轉(zhuǎn)換型： 直接由被測對象輸入能量使其工作。例如熱電偶溫度計 ,壓電式加速度計。 能量控制型： 從外部供給能量并由被測量控制外部供給能量的變化。例如電阻應(yīng)變片。 Sensors 11 概 述 基本參數(shù)指標(biāo) 環(huán)境參數(shù)指標(biāo) 可靠性指標(biāo) 其它指標(biāo) 量程指標(biāo)： 量程范圍、過載能力等 靈敏度指標(biāo)： 靈敏度、分辨力、滿量程輸出、輸入輸出阻抗等 精度有關(guān)指標(biāo)： 精度、誤差、線性、滯后、重復(fù)性、靈敏度誤差、穩(wěn)定性 動態(tài)性能指標(biāo)： 固有頻率、阻尼比、時間常數(shù)、頻率響應(yīng)范圍、頻率特性、臨界頻率、臨界速度、穩(wěn)定時間等 溫度指標(biāo)： 工作溫度范圍、溫度誤差、溫度漂移、溫度系數(shù)、熱滯后等 抗沖振指標(biāo)： 容許各項(xiàng)抗沖振的頻率、振幅及加速度、沖振所引入的誤差 其它環(huán)境參數(shù)： 抗潮濕、抗介質(zhì)腐蝕能力、抗電磁場干擾能力等 工作壽命、平均無故障時間、保險期、疲勞性能、絕緣電阻、耐壓及抗飛弧等 使用有關(guān)指標(biāo)：供電方式 （直流、交流、頻率及波形等）、功率、各項(xiàng)分布參數(shù)值、電壓范圍與穩(wěn)定度等 外形尺寸、重量、殼體材質(zhì)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等 安裝方式、饋線電纜等 Sensors 12 概 述 1. 發(fā)展、利用新效應(yīng)； 2. 開發(fā)新材料； 3. 提高傳感器性能和檢測范圍； 4. 微型化與微功耗； 5. 集成化與多功能化； 6. 傳感器的智能化； 7. 傳感器的數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化。 傳感器的發(fā)展趨勢 Sensors 13 電容式傳感器 一、電容傳感器概述、工作原理和類型； 二、電容傳感器輸出特性； 三、電容式傳感器的特點(diǎn)； 四、電容傳感器測量電路； 五、電容式傳感器的應(yīng)用舉例。 主要內(nèi)容 學(xué)習(xí)要求 ； 、及它們各自的特點(diǎn)； 。 Sensor
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