传感器原理及应用项目项目一课件.ppt

1、任务二、任务二、了解常用传感器的作用和基本了解常用传感器的作用和基本构成构成 任务一、任务一、认识机电及电气设备中的传感器认识机电及电气设备中的传感器 项目一、认识传感器项目一、认识传感器任务三、任务三、了解传感器分类、发展和主要了解传感器分类、发展和主要性能指标性能指标 2022-7-26任务一：认识机电及电气设备中的传感器任务一：认识机电及电气设备中的传感器2022-7-26任务一、任务一、认识传感器认识传感器 传感器技术遍布各行各业、各个领域。传感器技术遍布各行各业、各个领域。如工业生产、科学研究、现代医学领域，现代如工业生产、科学研究、现代医学领域，现代农业生产、国防科技、家用电器、甚

2、至儿童玩农业生产、国防科技、家用电器、甚至儿童玩具也少不了传感器。具也少不了传感器。传感器技术运用在自动检测和控制系统传感器技术运用在自动检测和控制系统中，对系统运行的各项功能起重要作用。系统中，对系统运行的各项功能起重要作用。系统的自动化程度越高，对传感器的依赖性就越强。的自动化程度越高，对传感器的依赖性就越强。2022-7-26MPSMPS实验系统实验系统2022-7-26瓶子质量检测瓶子质量检测2022-7-26任务一、任务一、认识传感器认识传感器 在日常生活中，机电一体化产品也大量地在日常生活中，机电一体化产品也大量地使用各种传感器使用各种传感器 2022-7-26什么是传感器什么是传

3、感器 从外界获取信息从外界获取信息 五官五官（眼、耳、鼻、舌、皮肤）（眼、耳、鼻、舌、皮肤）五官的延长五官的延长传感器传感器 工程科技工程科技传感器是传感器是五官的工程模拟物五官的工程模拟物2022-7-26信息技术的三大支柱产业信息技术的三大支柱产业传感技术传感技术 五官五官通信技术通信技术 神经神经计算机技术计算机技术大脑大脑传感技术的传感技术的先行官先行官作用作用被被控控对对象象五官五官四肢四肢传感器传感器微机微机执行器执行器大脑大脑2022-7-26工欲善其事、必先利其器工欲善其事、必先利其器准确的测量准确的测量精确的控制精确的控制监视和传递生产参数监视和传递生产参数现代生产技术基础现

4、代生产技术基础科技领域科技领域世界各国的发展世界各国的发展传感器的作用传感器的作用2022-7-26典型实例液位自动控制系统 2022-7-26控控制制对对象象传传感感器器输输入入接接口口计计算算机机输输出出接接口口显示显示记录记录执行器执行器传感器的作用传感器的作用2022-7-26传感器的定义与组成传感器的定义与组成 传感器是指能感受规定的传感器是指能感受规定的被测量被测量，并按，并按一定规律转换成一定规律转换成可用输出信号可用输出信号的器件或装置。的器件或装置。定义的含义：测量装置；输入多模式；定义的含义：测量装置；输入多模式；输出电量；函数关系输出电量；函数关系 定义的理解定义的理解

5、一感一感二传二传2022-7-26传感器的组成传感器的组成敏感元件敏感元件膜（感）膜（感）转换元件转换元件电极（传）电极（传）转换器（处理电路）转换器（处理电路）敏感元件敏感元件转换元件转换元件处理电路处理电路辅助电源2022-7-26传感器分类传感器分类按构成原理按构成原理按能量转换情况按能量转换情况按物理原理按物理原理按用途按用途如：如：电容式压力传感器电容式压力传感器2022-7-26传感器的发展趋势传感器的发展趋势新型传感器与日俱增新型传感器与日俱增新材料新工艺新材料新工艺传感器组合技术传感器组合技术传感器集成化多功能传感器集成化多功能传感器智能化传感器智能化2022-7-26传感器的

6、性能指标传感器的性能指标上、下切换值、中值、测量范围、量程灵敏度灵敏度误差仪表的精度等级仪表的精度等级重复性、再现性2022-7-26 测量误差测量误差误差的表示方法误差的表示方法绝对误差、相对误差绝对误差、相对误差2022-7-26误差的表示方法误差的表示方法真值真值:A:A0 0 指示值指示值:Ax :Ax 仪表满量程仪表满量程:AFs=Amax-Amin:AFs=Amax-Amin 绝对误差绝对误差:=Ax-A=Ax-A0 0 实例：实例：A A0 0kgkg，x=10.1kg x=10.1kg =0.1kg=0.1kg A A0 0kgkg，x=100.5kg x=100.5kg =0

7、.5kg=0.5kg 比较比较（）（）.（）（）.相对误差相对误差:r rA A=/A/A0 0*100%100%2022-7-26 实验室两个组测量直流电源的电压，各组电源的电压实验室两个组测量直流电源的电压，各组电源的电压（真值）分别为（真值）分别为10V10V、15V15V。1 1，2 2组测量的数据分别为：组测量的数据分别为：10.3V10.3V；15.4V15.4V。用计算说明用计算说明（1 1）哪个组测量的绝对误差大？）哪个组测量的绝对误差大？（2 2）评判两个组的测量准确性？（优劣）评判两个组的测量准确性？（优劣）课堂练习课堂练习2022-7-26相对误差相对误差:r rA A=

8、/A/A0 0*100%100%分为以下三种情况分为以下三种情况 实际实际(基本基本)相对误差相对误差:r:rA A 示值示值(标称标称)相对误差相对误差:r:rx x=/Ax/Ax100%100%真值的特性真值的特性 满度满度(引用引用)相对误差相对误差:r:rm m=/A/AFsFs100%100%仪表的特性仪表的特性传感器传感器(仪表仪表)的的准确度等级准确度等级:最大满度相对误差最大满度相对误差即：即：max/Amax/AF Fs s100100（称为：（称为：xxxx级）级）国标中规定：国标中规定：0.05;0.05;0.1;0.1;0.2;0.2;0.5;0.5;1.0;1.0;1

9、.5;1.5;2.5;2.5;等等相对误差相对误差2022-7-26 待测电压待测电压7070V V，表（表（1 1）0.50.5级、级、05000500V V，表（表（2 2）1.01.0级、级、01000100V V 通过通过计算计算说明选用哪个表测量误差较小？说明选用哪个表测量误差较小？解：解：|m1m1|=0.5%|=0.5%X 500=2.5 X 500=2.5 伏伏|m2m2|=1.0%|=1.0%X 100=1 X 100=1 伏伏 可见，应选择表（可见，应选择表（2 2）举例举例（1）（2）2022-7-26练习题某温度计测量范围为某温度计测量范围为，精度，精度为为.级求：级求

10、：（）该表可能出现的最大绝对误差（）该表可能出现的最大绝对误差（）当指示值分别为（）当指示值分别为、时的示值时的示值相对误差相对误差2.2.要测量要测量240V240V电压，要求测量的示值相对误差不电压，要求测量的示值相对误差不大于大于0.6%0.6%，问若选用，问若选用250V250V量程的电压表，其精度量程的电压表，其精度应为多少？若选用应为多少？若选用500V500V量程的电压表，其精度又量程的电压表，其精度又应为多少？应为多少？2022-7-26针对误差针对误差特性特性分类分类系统误差系统误差与与随机误差随机误差产生原因产生原因误差特征误差特征误差处理误差处理系系统统误误差差系统缺陷或

11、环境因素误差值恒定或有一定规律系统改进或引入修正值随随机机误误差差大量偶然因素误差值不定且不可预测多次测量取算术平均粗粗大大误误差差操作失误测量值明显偏离实际值剔除数据2022-7-26系统误差实例系统误差实例传感器或仪表零点不准传感器或仪表零点不准 使用前调节使用前调节传感器或仪表使用环境改变传感器或仪表使用环境改变 引入修正值引入修正值2022-7-26随机误差的特性随机误差的特性具有一定的统计规律绝对误差绝对误差出现次数出现次数2022-7-26请指出图示请指出图示弹着点弹着点示意图中各包含示意图中各包含哪种误差哪种误差?练习练习2022-7-26误差与数据处理误差与数据处理多次测量获得的数据存在误差，但一般无法直接判别其中是否含有系统误差，可用相关误差理论进行处理 先处理（消除）随机误差先处理（消除）随机误差2022-7-26图示为一个图示为一个三位半三位半数字显示电压表数字显示电压表1 1量程量程 2 2分辨力分辨力 3 3读数读数 4 4示值相对误差示值相对误差 5 5满度相对误差满度相对误差200200；0.10.1；126.5 126.5；0.10.1126.5 126.5 0.08%0.08%；0.10.1200=0.05200=0.05%2022-7-262022-7-26