《机电一体化系统设计》课程教学资源（PPT课件讲稿）第二章 检测与传感器

第二章检测与传感器 ·2.1概述 2.2线位移检测传感器 2.3角位移检测传感器 ■ 2.4速度、加速度传感器 2.5测力传感器 2.6传感器的正确选择和使用 2.7检测信号的采集与处理

第二章 检测与传感器 ◼ 2.1 概述 ◼ 2.2 线位移检测传感器 ◼ 2.3 角位移检测传感器 ◼ 2.4 速度、加速度传感器 ◼ 2.5 测力传感器 ◼ 2.6 传感器的正确选择和使用 ◼ 2.7 检测信号的采集与处理

2.1概述 ■一、定义及分类： ■ 1、定义：传感器是将力、温度、位移、速 度等量转换成电信号的元件。“传感器技 术是机电一体化的第一基础” ·2、分类 物理传感器 按能量变换的功能分： 化学传感器 按输出的信号分：

2.1 概述 ◼ 一、定义及分类： ◼ 1、定义：传感器是将力、温度、位移、速 度等量转换成电信号的元件。“传感器技 术是机电一体化的第一基础” ◼ 2、分类 ◼ 按能量变换的功能分： ◼ 按输出的信号分： 物理传感器 化学传感器

非电量型 有接点型（微动开关，接触开关， 行程开关) 传感器 二值型 无接点型（光电开关，接近开关） 电阻型（电位器，电阻应变片） 电量 模拟型 电压，电流型（热电偶，Cds电池） 电感，电容型（可变电容） 计数型（二次型+计数型） 数字型 代码型（旋转编码器，磁尺）

计数型（二次型+计数型） 电压，电流型（热电偶,Cds电池） 电感，电容型（可变电容） 有接点型(微动开关，接触开关， 行程开关) 传感器 电阻型（电位器，电阻应变片） 非电量型 二值型 电量 无接点型(光电开关，接近开关) 模拟型 数字型 代码型（旋转编码器，磁尺）

二、 传感器的基本特性 1.传感器的静特性 传感器的静态特性是指当被测量处于稳定状态 下，传感器的输入与输出值之间的关系。传感器 静态特性的主要技术指标有：线性度、灵敏度、 迟滞和重复性等。 (1).线性度 传感器的线性度是指传感器实际输出一输入特 性曲线与理论直线之间的最大偏差与输出满度值 之比，即 Y=±A×100% yFS

二、传感器的基本特性 ◼ 1. 传感器的静特性 ◼ 传感器的静态特性是指当被测量处于稳定状态 下，传感器的输入与输出值之间的关系。传感器 静态特性的主要技术指标有：线性度、灵敏度、 迟滞和重复性等。 ◼ (1).线性度 ◼ 传感器的线性度是指传感器实际输出—输入特 性曲线与理论直线之间的最大偏差与输出满度值 之比，即 γ =  Δmax 100% yFS L

二、传感器的基本特性 (2).灵敏度 传感器的灵敏度是指传感器在稳定标准条件下， 输出量的变化量与输入量的变化量之比，即 (3).迟滯 △x 传感器在正（输入量增大）反（输入量减小）行 程中，输出一输入特性曲线不重合的程度称为迟滞， 迟滞误差一般以满量程输出的百分数表示 ya=±△m×100% VFS

二、传感器的基本特性 (2).灵敏度 传感器的灵敏度是指传感器在稳定标准条件下， 输出量的变化量与输入量的变化量之比，即 (3).迟滞 传感器在正（输入量增大）反（输入量减小）行 程中，输出——输入特性曲线不重合的程度称为迟滞， 迟滞误差一般以满量程输出的百分数表示 x y S   0 = 100%  =  FS m y H  H

二、传感器的基本特性 (4).重复性 传感器在同一条件下，被测输入量按同一方向作全 量程连续多次重复测量时，所得输出一输入曲线的 不一致程度，称重复性。重复性误差用满量程输出的 百分数表示，即 近似计算 yR=t ARm ×100% VES 精确计算 =±230-旷a-

二、传感器的基本特性 (4).重复性 传感器在同一条件下，被测输入量按同一方向作全 量程连续多次重复测量时，所得输出——输入曲线的 不一致程度，称重复性。重复性误差用满量程输出的 百分数表示，即 近似计算 100%  =  FS m R y γ R 精确计算 ( ) ( 1) 2 ~ 3 2 =   y − y n − y i F S R 

二、传感器的基本特性 5.分辨力 传感器能检测到的最小输入增量称分辨力，在输入 零点附近的分辨力称为阈值。 6.零漂 传感器在零输入状态下，输出值的变化称为零漂， 零漂可用相对误差表示，也可用绝对误差表示

二、传感器的基本特性 5.分辨力 传感器能检测到的最小输入增量称分辨力，在输入 零点附近的分辨力称为阈值。 6.零漂 传感器在零输入状态下，输出值的变化称为零漂， 零漂可用相对误差表示，也可用绝对误差表示

二、传感器的基本特性 2.传感器的动态特性 传感器能测量动态信号的能力用动态特性表示。 动态特性是指传感器测量动态信号时，输出对输 入的响应特性。传感器动态特性的性能指标可以 通过时域、频域以及试验分析的方法确定，其动 态特性参数如：最大超调量、上升时间、调整时 间、频率响应范围、临界频率等

◼ 2. 传感器的动态特性 ◼ 传感器能测量动态信号的能力用动态特性表示。 动态特性是指传感器测量动态信号时，输出对输 入的响应特性。传感器动态特性的性能指标可以 通过时域、频域以及试验分析的方法确定，其动 态特性参数如：最大超调量、上升时间、调整时 间、频率响应范围、临界频率等。 二、传感器的基本特性

三、传感器的发展方向 1.新型传感器的开发 鉴于传感器的工作机理是基于各种效应和定律， 由此启发人们进一步发现新现象、采用新原理、 开发新材料、采用新工艺，并以此研制出具有新 原理的新型物性型传感器，这是发展高性能、多 功能、低成本和小型化传感器的重要途径。总之 传感器正经历着从以结构型为主转向以物性型为 主的过程

◼ 1. 新型传感器的开发 ◼ 鉴于传感器的工作机理是基于各种效应和定律， 由此启发人们进一步发现新现象、采用新原理、 开发新材料、采用新工艺，并以此研制出具有新 原理的新型物性型传感器，这是发展高性能、多 功能、低成本和小型化传感器的重要途径。总之， 传感器正经历着从以结构型为主转向以物性型为 主的过程。 三、传感器的发展方向

三、传感器的发展方向 2.传感器的集成化和多功能化 随着微电子学、微细加工技术和集成化工艺等 方面的发展，出现了多种集成化传感器。这类传 感器，或是同一功能的多个敏感元件排列成线性、 面型的阵列型传感器；或是多种不同功能的敏感 元件集成一体，成为可同时进行多种参数测量的 传感器；或是传感器与放大、运算、温度补偿等 电路集成一体具有多种功能—实现了横向和纵 向的多功能

◼ 2. 传感器的集成化和多功能化 ◼ 随着微电子学、微细加工技术和集成化工艺等 方面的发展，出现了多种集成化传感器。这类传 感器，或是同一功能的多个敏感元件排列成线性、 面型的阵列型传感器；或是多种不同功能的敏感 元件集成一体，成为可同时进行多种参数测量的 传感器；或是传感器与放大、运算、温度补偿等 电路集成一体具有多种功能——实现了横向和纵 向的多功能。 三、传感器的发展方向