传感器总结ppt.doc

检测技术是研究信息的提取、转换及其处理的一门应用技术科学。一个完整的检测系统包括三部分:传感器、信号调理器和输出单元.
传感器:将被测量(非电量)转换成电信号的器件或装置,一般由敏感元件、转换元件及其辅助部分组成。它涉及物理、化学、生物等多学科原理与知识,是检测系统中最重要的环节,决定着检测器的主要特征。
信号调理器:对传感器输出的电信号进行加工处理的单元,目的是使电信号规范化、标准化,便于与后续显示或应用环节衔接。主要有放大、滤波、非线性处理和信号变换等几大功能块,使用的工具主要是电子技术和计算机技术。
输出单元:对经过信号调理后的电信号进行显示、记录,或者传输至数据通信接口、控制执行装置等环节。这些涉及仪表、控制、计算机等学科领域,主要的问题有信号显示、数据采集与接口等。
传感器的定义:能感受规定的被测量并按照一定的规律将其转换成可用输出信号的器件或装置,通常由敏感元件和转换元件组成
传感器的功能和作用:面对各种各样的被测量,如热、光、力、磁、速度、湿度、浓度等,将它们正确地反映出来,并加以量化表述,然后将此信号输出,或显示,或实施,或提供给决策单元。
传感器一般由敏感元件、转换元件及其辅助环节组成。其中,敏感元件直接感受和响应被测量,其输出可能是电量,也可能是另一非电量,但它们与被测量有对应关系;转换元件是将敏感元件输出的非电量转换成电路参数(如电阻、电感等)或者电量;辅助环节主要是支持被测量转换成电量的部分,例如,如果转换元件的结果是电路参数,该环节就将电路参数转换为电量,如电压、频率等形式。
按工作原理分的传感器
传感器静态特性:当被测量的各值处在稳定状态的时候,传感器的输出值与输入值之间的数学表达式、曲线或数表所表述的主要性质。描述传感器的静态特性的基本参数和技术性能指标有:灵敏度、阈值、分辨力、线性度、滞后度、精度等。
灵敏度
定义:传感器在稳定条件下,输出变化量与输入变化量之比。
对于线性传感器,灵敏度为:
这里 K 为常数, 为输入变化量, 为输出变化量。
静态特性曲线(直线)的线斜率越大,其灵敏度越高。
阈值:传感器的输入从零开始缓慢增加时,达到某一最小值才使传感器输出变化,称此最小输入值为阈值,该值为传感器最小可测出的输入量。
分辨力:传感器的输入从非零的任意值缓慢增加,超过某一输入增量后输出才变化,该输入增量称为传感器的分辨力。它说明传感器可测出的最小输入变量。该值除以满量程输入值,然后乘 100% 即为分辨率。
线性度(非线性误差)
定义:在规定条件下,输入-输出特性曲线与理论(拟合)直线间最大偏差与满量程()输出值的百分比,称为线性度。
——校准曲线与拟合直线间的最大偏差;
——系统满量程输出
滞后度
定义:传感器输入量增大行程(正行程)和输入量减小行程(反行程),
输出—输入特性曲线不重合,称为滞后。滞后误差又称回程误差,或者变差:
漂移
定义:是指在一定工作条件下,保持输入信号不变,输出信号随时间或
温度变化而出现的缓慢变化程度。它反映传感器的稳定性。产生原因是传感器结构或者环境。
——系统满量程输出
零漂:输入为零时产生的漂移。
时漂:随时间变化而出现的漂移;
温漂:随环境温度变化而出现的漂移;
精确度精密度:对具有某特点的被测量,由同一人、用同一传感器在短时间内连
续重复测量多次,以检验测量结果的分散程度。它表示随机误差大小。
准确度:传感器输出值与真值的偏离程度。
精确度:简称精度,它是精密度和准确度的综合,即系统误差和随机误差的综合
,表示测量结果与真值的一致程度。精确度涉及真值,由于真值的不可知性,所以
它仅是一个定性的概念。
误差存在的普遍性:
实验方法、实验设备的局限性,周围环境的影响,人为因素,测得的数值和真值之间
总存在一定差异,在数值上表现为误差。
误差存在的必然性:
随着科技的水平的不断进步和人类认识水平的发展,误差被控制得越来越小,但始终
不能完全消除,即误差是不受人们的主观影响而客观存在的。
式中
Δx ———测量误差
x ———测量结果
x0 ———真值
测量结果与被测量真值之差。
测量误差:
测量误差——绝对误差。
绝对误差(测量误差):
相对误差(示值误差、读数误差“R”):测量的绝对误差与被测量的真值之比,
又分实际相对误差和标称(示值)相对误差。
(当绝对误差很小时)
引用误差:(满度误差、额定误差)“FS”
式中:xm——最大刻度与最小刻度之差(量程)
DN50 的浮子流量计的流量测量范围:~16m3/h,%,则测量下限时的读数误差为多少?
解:引用误差:
绝对误差: