传感器 教案

传感器及应用授课题目第一章传感器的基本概念授课方式理论课R讨论课实验课习题课其他课时2教学要求分掌握熟悉了解三个层次掌握传感器原理及其静态特性和动态特性的定义掌握传感器中敏感元件传感元件弹性元件及灵敏度的定义掌握传感器测量系统的组成及各部分的功能教学重点难点及关键知识点重点传感器定义静态特性动态特性意义传感器测量系统的组成及各部分的功能难点传感器选择分析方法及手段板书与多媒体辅助教学教学基本内容教学过程改进设想信息检测技术作为信息科学的一个重要分支与计算机技术自动控制技术和通信技术等一起构成了信息技术的完整学科在人类进入信息时代的今天人们的一切社会活动都是以信息获取与信息转换为中心传感器作为信息获取与信息转换的重要手段是信息科学最前端的一个阵地是实现信息化的基础技术之一没有传感器就没有现代科学技术的观点已为全世界所公认以传感器为核心的检测系统就像神经和感官一样源源不断地向人类提供宏观与微观世界的种种信息成为人们认识自然改造自然的有利工具一传感器的定义国家标准GB766587中传感器TransducerSensor的定义能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置传感器功用一感二传即感受被测信息并传送出去二传感器测量系统的组成系统由若干相互作用和相互依赖的事物组合而成的具有特定功能的整体从工程应用的角度来看系统是指用来完成一个或多个功能所需两个或多个元件子系统和部件的组合测量系统的作用就是以客观和实验的方式对客体或事件的特性品质加以定量描述测量的目的一般有两个一是用于客体对象的监测例如对室内环境温度湿度的测量环境中大气压力及空气污染物的测量医院中病人状态的监测等另一个目的就是用于控制1典型测控系统2信号调理信号调理大致可分为四种类型即电平调整线性化信号形式变换滤波阻抗匹配3传感器的组成敏感元件是直接感受被测量并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件转换元件敏感元件的输出就是它的输入它把输入转换成电路参量基本转换电路上述电路参数接入基本转换电路简称转换电路便可转换成电量输出三传感器的分类1按传感器的工作机理分为物理型化学型生物型等2按构成原理结构型与物性型两大类3根据传感器的能量转换情况可分为能量控制型传感器和能量转换型传感器被控对象传感器信号调理信号转换与处理显示存储传输执行器控制信号电信号辅助电源敏感元件转换元件基本转换电路被测量电量传感器特性主要是指输出与输入之间的关系当输入量为常量或变化极慢时这一关系称为静态特性当输入量随时间较快地变化时这一关系称为动态特性一静态特性技术指标这时传感器的输入量与输出量之间在数值上一般具有一定的对应关系关系式中不含有时间变量对静态特性而言传感器的输入量x与输出量y之间的关系通常可用一个如下的多项式表示式中输入量为零时的输出量非线性项系数1灵敏度灵敏度是传感器静态特性的一个重要指标其定义是输出量增量y与引起输出量增量y的相应输入量增量x之比用S表示灵敏度即它表示单位输入量的变化所引起传感器输出量的变化很显然稳定性零漂传感器温度供电各种干扰稳定性温漂分辨力冲击与振动电磁场线性滞后重复性灵敏度输入误差因素外界影响传感器输入输出作用图输出取决于传感器本身可通过传感器本身的改善来加以抑制有时也可以对外界条件加以限制衡量传感器特性的主要技术指标2线性度传感器的线性度是指在全量程范围内实际特性曲线与拟合直线之间的最大偏差值Lmax与满量程输出值YFS之比线性度也称为非线性误差用L表示即式中最大非线性绝对误差满量程输出值3迟滞传感器在正输入量增大反输入量减小行程中输出输入曲线不重合程度为迟滞4重复性重复性是指传感器在输入量按同一方向作全量程连续多次变化时所得特性曲线不一致的程度yx0HmaxyFS迟滞特性yx0Rmax2Rmax15分辨力与阈值分辨力是指传感器能检测到的最小的输入增量有些传感器当输入量连续变化时输出量只作阶梯变化则分辨力就是输出量的每个阶梯所代表的输入量的大小分辨力用绝对值表示用与满量程的百分数表示时称为分辨率在传感器输入零点附近的分辨力称为阈值二传感器的动态特性传感器的动态特性是指输入量随时间变化时传感器的响应特性它们的动态特性一般都可以用下述的微分方程来描述式中是与传感器的结构特性有关的常系数当传感器的数学模型初值为0时对其进行拉氏变换即可得出系统的传递函数五课程主要内容作业和思考题什么是传感器的静态特性和动态特性差别何在自述传感器的应用领域基础知识定义分类原理应用一般特性传感器原理温度传感器磁敏传感器光电传感器应变传感器电感传感器电容传感器压电传感器光电式传感器核辐射传感器其他传感器检测系统传感器的工作原理结构主要参数检测电路及其典型应用