精品中职 《传感器与检测技术 》教学课件项目01 认识传感器及其信号调理电路

传感器与检测技术 1 任务一 认识传感器 任务二 传感器的信号调理电路 项目一 认识传感器及其信号调理电路 目 录 　　1.掌握传感器的定义和作用。 2.掌握传感器的组成。 　　3.了解传感器的分类和主要性能指标。 　　4.初步熟悉传感器的一般应用场合。 学习重点 任务一 认识传感器 传感器(Sensor/Transducer)是一种以一定的精确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。它的输入量是某一被测量，可能是物理量，也可能是化学量、生物量等。它的输出量是某种物理量，这种量要便于传输、转换、处理、显示等，主要是电量。传感器输入输出的转换规律（对应关系）已知，转换精度要满足测控系统的应用要求。 一、传感器的定义 任务一 认识传感器 　　生活中的传感器 一、传感器的定义 任务一 认识传感器 　　传感器通常由敏感元件、传感元件及测量转换电路三部分组成，如图所示。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，电路参量接入测量转换电路，便可转换成电量输出。 二、传感器的组成 任务一 认识传感器 传感器的组成 　　1.敏感元件 　　敏感元件是传感器中能够直接感受或者感应被测量的部分。 不同的传感器有不同的敏感元件。例如测量温度的传感器就必须要有对温度敏感的材料做成的敏感元件，如图就列举两种对温度敏感的材料，热敏油墨和在医疗方面应用广泛的记忆合金。 二、传感器的组成 任务一 认识传感器 　 如图所示的是对压力敏感的弹性元件波纹管、弹簧管，以及对力敏感的悬臂梁。 二、传感器的组成 任务一 认识传感器 　　2. 转换元件 　　转换元件能将敏感元件感受或者响应的被测量转换成电路参量。如图所示，将电阻应变片贴在悬臂梁上，当悬臂梁受力发生形变时，电阻应变片也随之发生形变，引起电阻应变片电阻的变化，即电阻应变片将力的变化转换成电阻的变化，是力变化的转换元件。 二、传感器的组成 任务一 认识传感器 　　要注意的是，不是所有的传感器都有敏感元件和传感元件，如果某传感器的敏感元件直接输出的是电量，说明该敏感元件同时兼做传感元件。或者某传感元件能够直接感受被测量的变化并输出与之成一定关系的电量，则该传感元件同时也是敏感元件，所以有些传感器的敏感元件和传感元件是合二为一的，如图所示的压电晶体、热电偶、光电池等。 二、传感器的组成 任务一 认识传感器 10 　　3. 测量转换电路 测量转换电路是把转换元件转换后的电路参量变换成易于处理、显示、记录、控制和传输的电信号。常见的测量转换电路有直流电桥、调频电路等，如图所示。 　　直流电桥可以将电阻的微小变化转换成输出电压的变化，可以作为如所示电阻应变片的测量转换电路。 二、传感器的组成 任务一 认识传感器 11 　　基于某种原理制作的传感器可以测量不同的物理量，同一个物理量可以使用不同的传感器来测量，所以传感器有多种分类方法。常见的有以下三类：　 　　1.按被测物理量性质（输入量）分类 如位移传感器、速度传感器、负荷传感器、压力传感器、流量传感器、温度传感器……适合于根据被测量选择相对应的传感器。 三、 传感器的分类和命名 任务一 认识传感器 12 　　按被测物理量性质分类的各种传感器 三、 传感器的分类和命名 任务一 认识传感器 13 　　2.按工作原理（转换原理）分类 　　如电阻式传感器、电感式传感器、电容式传感器、磁电式传感器、压电传感器……能够从基本原理上归纳传感器的共性和特性。 　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　按工作原理分类的各种传感器 三、传感器的分类和命名 任务一 认识传感器 14 　　3.按能量的传递方式分类 　　将非电量转换成电量的转换元件均可分为两类——有源元件和无源元件。 　　①有源元件是一种能量转换器，可将非电能量转换成电能量。如图（a）中热电偶可将热能转换成热电动势，（b）图中的光电池可将光能转换成光电动势等。有些具有可逆特性，当输入机械能时,通过它可转换成电能；反之，可将电能转换成机械能,如压电传感器、磁电式传感器等。 三、传感器的分类和命名 任务一 认识传感器 15 　　有源元件 三、传感器的分类和命名 任务一 认识传感器 16 　　②无源元件本身不是一个换能器。被测量直接或间接的作用引起该元件的某一电参数（电阻、电容、电感、电阻率、介电常数……）的变化，要想获得电压和电流的变化值，必须匹配测量电路和辅助电源。由于它不进行能量转换，因此一般是不可逆的。 无源元件 三、传感器的分类和命名 任务一 认识传感器 17 　　传感器的特性一般指输入、输出特性，有静态和动态之分。下面仅介绍传感器的静态特性的一些指标。传感器的静态特性是指被测量处于稳定状态下的输入输