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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,1,同学们好,！,第一章 传感器技术基础,主要内容,1,、传感器的基本概念,2,、传感器的静态数学模型和基本特性指标,3,、传感器的动态数学模型及基本特性指标,4,、改善传感器性能的技术途径,5,、传感器的标定与校准,Technical Foundation,传感器技术,第一章,3,1,、传感器的定义？,2,、阐述传感器定义中的四层含义？,3,、随着光技术的发展，传感器的定义将怎样,变化？,4,、,“,温度变送器,”,是什么含义？,1-1,传感器的基本概念,一、传感器的定义,Definition,Basic Concept,传感器技术,第一章,4,把特定的被测量信息按一定规律转换成某种可用信号输出的器件或装置。,四层含义：,（,1,）传感器是一种测量器件或装置,（,2,）,“,特定的被测量信息,”,：非电量,（,3,）,“,某种可用信号输出,”,：电信号,（,4,）,“,转换,”,：传感器、变换器、变送器、换能器、,转换器、探测器,传感器技术,第一章,5,二、传感器的物理定律,1-1,传感器的基本概念,Physical Laws,（,1,）守恒定律,物理量随着空间和时间的移动，总量保持不变。,能量守恒、动量守恒、电荷守恒,传感器与被测量之间能量转换时必须遵循。,Conversation Laws,（,2,）统计法则,常和传感器的工作状态有关。,运动的微观世界与宏观世界相结合的定律。,如：热力学第二定律,Statistic Principle,传感器技术,第一章,（,3,）场的定律,描述电场、磁场、物质场、重力场等在空间和时间上的变换规律。,Field Laws,利用场的定律构成的传感器,结构型传感器,静电场：电容式传感器；电磁感应：电感式传感器,Geometric-type Sensor,（,4,）物质定律,表示各种物质内在客观性质的定律。,虎克定律,F=k x,、欧姆定律,U=R I,Substantial Laws,基于物质定律构成的传感器,物性型传感器,半导体物质法则：压敏、热敏、光敏、湿敏,Physical Property type Sensor,传感器技术,第一章,7,例：,举例说明结构型传感器和物性型传感器的区别。,（,1,）电容式传感器,结构型传感器,其特性主要由其结构参数决定，与构成传感器的,物质的性质无关。,固定极板,活动极板,L,b,d,L,传感器技术,第一章,化简：,输出灵敏度,8,（,2,）压敏传感器,物性型传感器,其特性与构成传感器的物质的性质密切相关。,电阻率的变化,压力大小,材料性质,压阻效应,半导体材料,压力,P,Piezo-resistance Effect,传感器技术,第一章,9,结构型和物性型传感器的区别？,根据不同的物理定律构成的传感器,传感器的特性取决于不同的因素,性能、成本和应用,传感器的组成,传感器技术,第一章,10,三、传感器的组成,敏感元件,辅助电路,传感元件,被 测非电量,有 用非电量,电 量,信号调节转换电路,有 用电 量,物性型传感器,结构型传感器,传感元件,被测非电量,电量,敏感元件,传感元件,被测非电量,电量,有用非电量,Composition,传感器技术,第一章,11,例：,大吨位电容式称重传感器,弹性体,极板支架,绝缘材料,定极板,动极板,Capacitive Weighing sensor,传感器技术,第一章,被测非电量：,敏感元件,：,有用非电量：,传感元件,：,电量：,电容量,C,弹性体,外界压力,极板间距变化,电容传感器,弹性体,极板支架,绝缘材料,定极板,动极板,半导体材料,压力,P,传感器技术,第一章,13,转换元件,输入,输出,（,1,）自源型,特点：不需要外能源，,输出电量较弱。,能量角度,自源型,带激励源型,外源型,温度场的能量（热量）电量,A,B,T,T,例：,热电偶传感器,Thermocouple,传感器技术,第一章,（,2,）带激励源型,特点：不需要变换电路，,有较大电量输出。,B,I,U,H,b,d,L,x,y,z,例：,霍尔电磁感应式传感器,Hall Electromagnetic Sensor,传感器技术,第一章,被测量：,磁场,辅助能源：,激励电流,转换元件,输入,输出,辅助能源,15,例：,磁电式传感器,Magneto-electric transducer,（,3,）外源型,输入,输出,电源,变换电路,转换元件,特点：,通过带外电源的变换电路，才能获得有用的电量输出,线圈,永久磁铁,动铁芯：衔铁,传感器技术,第一章,电磁感应定律：,16,转换元件,输入,输出,（,1,）自源型,（,2,）带激励源型,转换元件,输入,输出,辅助能源,能量转换型,有源型,能量控制型,无源型,Active Sensor,Passive Sensor,传感器技术,第一章,（,3,）外源型,输入,输出,电源,变换电路,转换元件,17,为消除环境干扰,相同传感器补偿型,不同传感器补偿型,差动结构补偿型,（,1,）相同传感器补偿型,输入,输出,电源,变换电路,转换元件,转换元件,环境影响,传感器技术,第一章,18,（,2,）差动结构补偿型,输入,输出,电源,变换电路,转换元件,转换元件,环境影响,输入量：反向转换,环境干扰量：正向转换,测量电路,输出增大,传感器技术,第一章,19,（,3,）不同传感器补偿型,输入,输出,电源,变换电路,转换元件,2,转换元件,1,环境影响,传感器技术,第一章,20,1,、按输入物理量的性质分类的优缺点？,2,、划分基本物理量和派生物理量的好处？,3,、本书编写的传感器内容按什么分类的？,4,、根据能量关系传感器如何分类的？,5,、根据构成原理传感器如何分类？,四、传感器的分类,传感器技术,第一章,21,传感器技术,第一章,22,电容式、电感式、热电式传感器,位移、速度、温度传感器,能量转换型：有源传感器,能量控制型：无源传感器,模拟式、数字式,结构型、物性型,半导体传感器,集成传感器、智能传感器,仿生传感器、机器人传感器,传感器技术,第一章,分类方法,输入物理量：,工作原理：,能量关系：,输出信号性质：,构成原理：,构成传感器的功能材料：,高新技术：,23,预习第一章的第二节,（,1,）传感器的滞后？,（,3,）传感器的重复性概念？,（,2,）传感器灵敏度的定义？,传感器技术,第一章,1,、举例说明结构型和物性型传感器的区别。,教材,pp.36,习题 第,2,题,