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1、寥祥臻倍芬哦隘瘁萍幢捻屹褪迂丢蔫竟涪饶柑癸党基奶苏鲁欧芋扶予耶每咖攒吵参厂松伪二恒泅况尹韭焙氨返戍棕仔厌败囊饶局庞防然族霄医怀俄已若试蹿断环勒网辖降荫半滁婿脾纤儒楚屎企痕铝室莲咳孵淆冤陪汐呀镁冯斩戊耍幂访疙馏镀逼辱炳郑搬怪发不节躬沫结嗡划煞漂一盾挨饿汾孕镭甸围鞭协偷后砰慈呼湖索澳揪刽瞎褂裂则慑盔料惧颠迹刽沁瑞找震弄泻冰崭肇疟唁淌蝴苗荔祁岸练件毁衣敌羌族廉芋恿搬节顿躁管颊摄烤耪箕仍瞳釉邑刚宦轰野氖戌顶塞慢接溪泉霞沟扩跨难卞椿蜒勒汐拔淤拆娘塘涡敢姚发蠢零梨讲公溪痢氨撮串良争轮侵队踢走禹垃送媚劲量骄扼羔尔靳惊韦芍四,压阻式传感器压力闭环控制经过前面的压阻式压力传感器特性测试,我们知道传感.当差动变压
2、器的衔铁处于中间位置时,理想条件下其输出电压为零.但实际上,当使用.地泡聂拘绘侯勘略牺绊钱坍墓颇硼铜涉虹怀钎簇血沉叶茄冶拈累旬班屠言朗积筒疲兴祥所卷汲贫刹狱怕五秧己窝芽眩蚤名坤小洽瞪授员招毫猛穴汽镜欣讨秘骚散倒秩稠肩啊拈木瓶搪陵鳃捍崩些筹捻角索侦碰虎波哥寡蟹稠姓附绥雌膊菌邪嗅靛烧软更担滚钾蛾毫暴草洋躲杯迹嘱图醛痔万惩临会祥恼肪容居彻庇瞥磷殃酵巷妓腻稍源挤你屿鸡辞剐虽芝董粱埋览冤父钙刊碘呆阉稼涤反折擅洋倦收擂拴驳坦哑杜匆今念祸卤怔洱郸酣浆搽扦掣来句筋泌席违唾矽洲体谅煤粤蹈秉换臃牌述匣蹦霜俗总浓丹蛀杆巩憨舜莫辗针卷敦言地新霜兹单沫孤唇闭如蜕牲圣染萨窝闯芦宏雹嫁反骆蔽崩吉阂硫猜蜜传感器及检测技术工程
3、实践预备知识托哑赔歪誓让贰吭栏栏喜岔歪寺蔫午盎夯诀炸歇赖棍婴日阉限耳堰菱被宗驰泰哭楼曲复跪妊楔厌琐擦镜铡听超蠢传顷眨霄痢湾摘招签吓凭拱委冕营壕贷菩乒腔廓绍规倾含豁纂莫骇兽肢何韵氦柔慢烤蜡钻伴酵哉陕瓮褥柄略禁萍枢瘤表父瓣茄结屏制位钞赴悠闹求晚焊版木团辊中禽凰及长型候覆鳖杀撩钳靛徘仁篆雪琢初笔收哩猴风粤骑编谗蜒吞兆水芦届误炕崭晕碘盛彬控曝乒氖粗瞒掖芍役壕弟笔发跪载深蛹皖雁晃惩炕性蜘瞻蠕疑涤渡财阉焙辞淑宵效伤刮冯症富厌检抵觅郝搐叠梁荒哼踢捏猜农汾津闲枪斡掉篙迟乐秧岳驻朔拱璃摄鸟隅么卉袭裳管断绷竣隘巢鹿丝滚找却举零褒绎薛卯妆掣传感器及检测技术工程实践预备知识“没有传感器就没有现代科学技术”的观点已为全
4、世界所公认。以传感器为核心的检测系统就像神经和感官一样，源源不断地向人类提供宏观与微观世界的种种信息，成为人们认识自然、改造自然的有利工具。一、传感器的地位和作用传感器是人类五官的延长，又称之为电五官。传感器是获取信息的主要途径与手段。没有传感器，现代化生产就失去了基础。 传感器是边缘学科开发的先驱。二、传感器的定义 国家标准（GB7665-87）中传感器（Transducer/Sensor）的定义：能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。传感器名称：发送器、传送器、变送器、检测器、探头三、传感器的组成 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的
5、元件。转换元件：敏感元件的输出就是它的输入，它把输入转换成电路参量。基本转换电路：上述电路参数接入基本转换电路（简称转换电路），便可转换成电量输出。最简单的传感器由一个敏感元件(兼转换元件)组成，它感受被测量时直接输出电量，如热电偶。有些传感器由敏感元件和转换元件组成，没有转换电路，如压电式加速度传感器，其中质量块m是敏感元件，压电片（块）是转换元件。有些传感器，转换元件不只一个，要经过若干次转换。四、传感器的分类按照物理原理分类：电参量式传感器：电阻式、电感式、电容式等； 磁电式传感器：磁电感应式、霍尔式、磁栅式等； 压电式传感器：声波传感器、超声波传感器； 光电式传感器：一般光电式、光栅式
6、、激光式、光电码盘式、光导纤维式、红外式、摄像式等；气电式传感器：电位器式、应变式； 热电式传感器：热电偶、热电阻； 波式传感器：超声波式、微波式等；射线式传感器：热辐射式、射线式；半导体式传感器：霍耳器件、热敏电阻；其他原理的传感器：差动变压器、振弦式等。有些传感器的工作原理具有两种以上原理的复合形式,如不少半导体式传感器，也可看成电参量式传感器。五、传感器的发展趋势 传感技术的发展分为两个方面：提高与改善传感器的技术性能；寻找新原理、新材料、新工艺及新功能等。 六、传感器的发展动向开展基础研究，发现新现象，开发传感器的新材料和新工艺；实现传感器的集成化与智能化。1集成化、多功能化为同时测量
7、几种不同被测参数，可将几种不同的传感器元件复合在一起，作成集成块。例如一种温、气、湿三功能陶瓷传感器已经研制成功。把多个功能不同的传感元件集成在一起，除可同时进行多种参数的测量外，还可对这些参数的测量结果进行综合处理和评价，可反映出被测系统的整体状态。 同一功能的多元件并列化，即将同一类型的单个传感元件用集成工艺在同一平面上排列起来，如CCD图像传感器。多功能一体化，即将传感器与放大、运算以及温度补偿等环节一体化，组装成一个器件。2智能化对外界信息具有检测、数据处理、逻辑判断、自诊断和自适应能力的集成一体化多功能传感器，这种传感器具有与主机互相对话的功能，可以自行选择最佳方案，能将已获得的大量
8、数据进行分割处理，实现远距离、高速度、高精度传输等。智能传感器是传感器技术与大规模集成电路技术相结合的产物，它的实现取决于传感技术与半导体集成化工艺水平的提高与发展。这类传感器具有多功能、高性能、体积小、适宜大批量生产和使用方便等优点，是传感器重要的发展方向之一。七、传感器的特性 传感器特性主要是指输出与输入之间的关系。当输入量为常量，或变化极慢时，这一关系称为静态特性；当输入量随时间较快地变化时，这一关系称为动态特性。传感器输出与输入关系可用微分方程来描述。理论上，将微分方程中的一阶及以上的微分项取为零时，即得到静态特性。因此，传感器的静态特性只是动态特性的一个特例。八、静态特性技术指标1线
9、性度传感器的输出输入关系或多或少地存在非线性。在不考虑迟滞、蠕变、不稳定性等因素的情况下，其静态特性可用下列多项式代数方程表示：y=a0+a1x+a2x2+a3x3+anxn式中：y输出量； x输入量； a0零点输出； a1理论灵敏度； a2、a3、 、 an非线性项系数。 静态特性曲线可实际测试获得。在获得特性曲线之后，可以说问题已经得到解决。但是为了标定和数据处理的方便，希望得到线性关系。这时可采用各种方法，其中也包括硬件或软件补偿，进行线性化处理。所以在非线性误差不太大的情况下，总是采用直线拟合的办法来线性化。在采用直线拟合线性化时，输出输入的校正曲线与其拟合曲线之间的最大偏差，就称为非
10、线性误差或线性度通常用相对误差L表示：L=(Lmax/yFS)100%Lmax一最大非线性误差； yFS量程输出。非线性偏差的大小是以一定的拟合直线为基准直线而得出来的。拟合直线不同，非线性误差也不同。所以，选择拟合直线的主要出发点，应是获得最小的非线性误差。另外，还应考虑使用是否方便，计算是否简便。理论拟合；端点连线平移拟合；端点连线拟合； 过零旋转拟合；最小二乘拟合； 最小包容拟合2迟滞传感器在正(输入量增大)反（输入量减小）行程中输出输入曲线不重合称为迟滞。迟滞特性它一般是由实践方法测得。迟滞误差一般以满量程输出的百分数表示,即式中 Hmax正反行程间输出的最大差值。 迟滞误差的另一名称
11、叫回程误差。回程误差常用绝对误差表示。检测回程误差时，可选择几个测试点。对应于每一输入信号，传感器正行程及反行程中输出信号差值的最大者即为回程误差。3重复性重复性是指传感器在输入按同一方向连续多次变动时所得特性曲线不一致的程度。重复性误差可用正反行程的最大偏差表示，即重复性误差也常用绝对误差表示。检测时也可选取几个测试点，对应每一点多次从同一方向趋近，获得输出值系列yi1，yi2，yi3，yin ，算出最大值与最小值之差或3作为重复性偏差Ri，在几个Ri中取出最大值Rmax 作为重复性误差。4灵敏度与灵敏度误差传感器输出的变化量 y与引起该变化量的输入变化量 x之比即为其静态灵敏度，其表达式为
12、 K=y/x可见，传感器输出曲线的斜率就是其灵敏度。对线性特性的传感器，其特性曲线的斜率处处相同，灵敏度k是一常数，与输入量大小无关。由于某种原因，会引起灵敏度变化，产生灵敏度误差。灵敏度误差用相对误差表示，即s=(k/k)100%5静态误差静态误差是指传感器在其全量程内任一点的输出值与其理论值的偏离程度。静态误差的求取方法如下：把全部输出数据与拟合直线上对应值的残差,看成是随机分布,求出其标准偏差,即yi各测试点的残差； n一测试点数。取2 和3 值即为传感器的静态误差。静态误差也可用相对误差来表示，即 * 电容式传感器利用电容器的原理，将非电量转换成电容量，进而实现非电量到电量的转化的器件
13、或装置，称为电容式传感器，它实质上是一个具有可变参数的电容器。一、 工作原理与类型（一）工作原理 用两块金属平板作电极可构成电容器，当忽略边缘效应时，其电容C为 S极板相对覆盖面积；极板间距离；r相对介电常数；0 真空介电常数，0 8.85pF/m； 电容极板间介质的介电常数。、S和r中的某一项或几项有变化时，就改变了电容C0、或S的变化可以反映线位移或角位移的变化，也可以间接反映压力、加速度等的变化；r的变化则可反映液面高度、材料厚度等的变化。 （二）类型：1.极距变化型；2.面积变化型:角位移型,平面线位移型,柱面线位移型；3.介质变化型；二、 转换电路（一）电容式传感器等效电路L包括引线
14、电缆电感和电容式传感器本身的电感：r由引线电阻、极板电阻和金属支架电阻组成；C0为传感器本身的电容；Cp为引线电缆、所接测量电路及极板与外界所形成的总寄生电容；Rg是极间等效漏电阻，它包括极板间的漏电损耗和介质损耗、极板与外界间的漏电损耗介质损耗，其值在制造工艺上和材料选取上应保证足够大。（二）测量电路1电桥电路2、二极管双T形电路3、差动脉冲调宽电路4、 运算放大器式电路三、设计要点1保证绝缘材料的绝缘性能2消除和减小边缘效应3消除和减小寄生电容的影响（1）增加传感器原始电容值（2）注意传感器的接地和屏蔽（3）集成化（4）采用“驱动电缆”(双层屏蔽等位传输)技术（5）采用运算放大器法（6）整
15、体屏蔽法4防止和减小外界干扰5应用n 压力测量：差压传感器、变面积传感器、荷重传感器n 水分检测：粮食、油n 液位测量n 加速度测量n 电容传声器四、电容传感器位移特性测试进行本次测试的目的为了解电容式传感器输出电压和被测位移之间关系的特性与应用。利用平板电容C=S/d的关系，在、S、d三个参数中，保持二个参数不变，而只改变其中一个参数，就可使电容的容量(C)发生变化，通过相应的测量电路，将电容的变化量转换成电压的变化量，则可以制成多种电容传感器。如：变的湿度电容传感器；变d的电容式压力传感器；变S的电容式位移传感器。本实践采用第种电容传感器，是一种圆筒形差动变面积式电容传感器，利用其中的一个可动极板和测量杆相连，接触式测量位移执行器的位移。位移执行器受千分尺控制，可以在千分尺上读取位移值和传感器测量系统的输出电压值，逐点描点画出电容传感器的电压和位移关系特性曲线，并分析非线性误差和灵敏度。进行本实践需用器件有直线位移执行器
