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1、第三章 传感检测系统,机电一体化系统设计,3.2 传感器概述,传感器的定义传感器的组成传感器的分类传感器的性能术语传感器的一般特性传感器的选型原则传感器实例,3.2.1 传感器定义,能感受（或响应）规定的被测量并按一定规律转换成可用信号输出的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。,国家标准传感器通用术语（GB766587）,传感器是一种以一定的精度把被测量转换为与之有确定对应关系的、便于应用的某种物理量的测量装置。,有些教科书：,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；转换元件：把敏感元件的输出作为它的输入，转换成电路参量；测量电路：是将转换元件输出的电信号进行处
2、理，使之便于显示、处理和传输的电信号的电路。,3.2.2 传感器的组成,直接感受被测量,转换成电路参量,3.2.3 传感器的分类,按工作机理分类 可分为物理型、化学型、生物型 按构成原理又分为：结构型、物性型和复合型三大类按能量的转换分类 可分为能量控制型和能量转换型按输入量分类 常用的有机、光、电和化学等传感器按输出信号的性质分类 可分为模拟式传感器和数字式传感器,3.2.4 传感器性能术语,量程：指输入量的变化范围。误差：指测量值与真实输入值之差。 误差=测量值真实值精度：指测量系统测量结果的正确程度（占满量程 输出或满刻度偏差的百分比)。灵敏度：指输出量增量与相应输入量增量之比。,迟滞误
3、差 ： 在正行程和反行程过程中输出量的最大差值。,非线性误差： 传感器的输出与输入的实际曲线与理想直线的最大偏差（占满量程输出的百分比）。,重复性或再现性：对于相同的输入值，传感器能给出的完全相同的输出值的能力(占满量程输出的百分比)。稳定性：传感器的稳定性是指当它在一段时间内测量恒定输入时得到相同输出的能力（术语“漂移” 常用来描述随着时间过去时输出量变化）。死区：指有输入却没有输出时的输入的变化范围。,3.2.5 传感器的一般特性,静态特性：是指被测量的值处于稳定状态时的输出 和输入关系。,线性度灵敏度迟滞重复性精度稳定性测量范围漂移,衡量静态特性的重要指标是线性度、灵敏度、迟滞、和重复性
4、等。,被测信号是一个不随时间变化的量,动态特性： 是指传感器输出对随时间变化的输入激励的响应。,研究传感器的动态特性主要是为了从测量误差角度分析产生动态误差的原因以及提出改善措施。 通常从时域和频域两方面采用瞬态响应法和频率响应法来分析。在时域内研究传感器的响应特性，只能通过几种特殊的输入时间函数，如阶跃函数、脉冲函数和斜坡函数等来研究其响应特性。在频域内通常利用正弦函数研究传感器的频率响应特性。,响应时间：指输出达到稳态输出的95%时所用的时间时间常数：指输出达到稳态输出的63.2%时所用的时间上升时间：指输出上升到稳态输出的某一特定百分比范围时所 用的时间（从10%到95%）。稳定时间：指
5、当输出接近稳态输出的某一范围（如2% 的误差） 时所用的时间。,（1）被测量的选择；（2）测量范围；（3）被测量频带宽度；（4）精度要求；（5）测量所需要的时间；（6）传感器工作方式（接触与非接触测量、破坏 与非破坏性测量、在线与非在线测量等）。,3.2.6 传感器的选型原则,（一）与测量条件有关的因素：,（1）精度；（2）稳定性；（3）响应特性及动态特性要求；（4）输出幅值；（5）对被测物体产生的负载效应（6）校正周期；（7）超标准过大的输入信号保护；（8）接地及噪声干扰情况分析。,（二）与传感器技术有关的指标,(1) 安装现场条件及情况；(2) 环境条件(湿度、温度、振动等)；(3) 信号
6、传输距离；(4) 所需现场提供的功率容量；,（三）与使用环境条件有关的因素：,（四）传感器选型的一般原则：,根据测量对象与测量环境确定传感器类型；灵敏度的选择；频率响应特性；线性范围；稳定性；精度。,3.2.7 传感器技术的发展方向,开发新的敏感、传感材料开发研制新型传感器及组成新型测试系统研究新一代的智能化传感器及测试系统传感器发展集成化多功能与多参数传感器的研究仿生传感器,3.2.8 传感器实例,拉/压双向力传感器两侧法兰连接，安装简单内置TEDS电子数据表结构紧凑结实不锈钢材料电缆适合于拖拽,关键特性：,U93力传感器,约为10,约为5,约为5,约为10,U93力传感器外形尺寸,U93力传感器安装尺寸,
