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传感器道理研习心得

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  传感器原理学习心得_工学_高等教育_教育专区。传感器原理学习心得 姓名: 哥 08 级电子信息科学与技术 1 班 传感器原理学习心得 传感器应用极其广泛,而且种类繁多,涉及的学科也很多,通 过对传感器的学习让我基本了解了传感器的基本概念及传

  传感器原理学习心得 姓名: 哥 08 级电子信息科学与技术 1 班 传感器原理学习心得 传感器应用极其广泛,而且种类繁多,涉及的学科也很多,通 过对传感器的学习让我基本了解了传感器的基本概念及传感器 的静、动态 特性电阻式、电容式、电感式、压电式、热电式、 磁敏式、光电式传感器与光纤传感器的结构、工作原理及应用。 传感器的特性主要是指输出入输入之间的关系。 当输入量为常 量或变化很慢时,其关系为静态特性。当输入量随时间变换较快 时,其关系为动态特性。 传感器的静态特性是指对静态的输入信号,传感器的输 出量与输入量之间所具有相互关系。因为这时输入量和输出 量都和时间无关,所以它们之间的关系,即传感器的静态特 性可用一个不含时间变量的代数方程,或以输入量作横坐标, 把与其对应的输出量作纵坐标而画出的特性曲线来描述。表 征传感器静态特性的主要参数有:线性度、灵敏度、迟滞、 重复性、漂移等 所谓动态特性,是指传感器在输入变化时,它的输出的 特性。在实际工作中,传感器的动态特性常用它对某些标准 输入信号的响应来表示。这是因为传感器对标准输入信号的 响应容易用实验方法求得,并且它对标准输入信号的响应与 它对任意输入信号的响应之间存在一定的关系,往往知道了 前者就能推定后者。最常用的标准输入信号有阶跃信号和正 弦信号两种,所以传感器的动态特性也常用阶跃响应和频率 响应来表示。 传感器的作用主要是感受和响应规定的被测量, 并按一定规律 将其转换成有用输出,特别是完成非电量到电量的转换。传感器 的组成并无严格的规定。一般说来,可以把传感器看做由敏感元 件(有时又称为预变换器)和变换元件(有时又称为变换器)两 部分组成, 。 敏感元件 在具体实现非电量到电量的变换时, 并非所有的非电量都能利 用现有的技术手段直接变换为电量,有些必须进行预变换,即先 将待测的非电量变为易于转换成电量的另一种非电量。 这种能完 成预变换的器件称为敏感元件。 变换器 能将感受到的非电量变换为电量的器件称为变换器,例如,可 以将位移量直接变换为电容、电阻及电感的电容变换器、电阻变 换器及电感变换器,能直接把温度变换为电势的热电偶变换器。 显然,变换器是传感器不可缺少的重要组成部分。 在实际情况中, 由于有一些敏感元件直接就可以输出变换后的电 信号,而一些传感器又不包括敏感元件在内,因此常常无法将敏 感元件与变换器加以严格区别。 通过本学期的学习让我了解在实际使用中对传感器的选择的要 求如下: 1 、根据测量对象与测量环境确定传感器的类型 要进行 — 个具体的测量工作,首先要考虑采用何种原理的传 感器,这需要分析多方面的因素之后才能确定.因为,即使是测量 同一物理量,也有多种原理的传感器可供选用,哪一种原理的传感 器更为合适,则需要根据被测量的特点和传感器的使用条件考虑 以下一些具体问题:量程的大小;被测位置对传感器体积的要求; 测量方式为接触式还是非接触式;信号的引出方法,有线或是非接 触测量;传感器的来源,国产还是进口,价格能否承受,还是自行研 制. 在考虑上述问题之后就能确定选用何种类型的传感器,然后再 考虑传感器的具体性能指针. 2 、灵敏度的选择 通常,在传感器的线性范围内,希望传感器的灵敏度越高越好.因 为只有灵敏度高时,与被测 量变化对应的输出信号的值才比较大,有利于信号处理.但要注意 的是,传感器的灵敏度高,与被测量无关的外界噪声也容易混入, 也会被放大系统放大,影响测量精度.因此,要求传感器本身应具 有较高的信噪比,尽员减少从外界引入的厂扰信号. 传感器的灵敏度是有方向性的.当被测量是单向量,而且对其方 向性要求较高,则应选择其它方向灵敏度小的传感器;如果被测量 是多维向量,则要求传感器的交叉灵敏度越小越好. 3 、频率响应特性 传感器的频率响应特性决定了被测量的频率范围,必须在允许 频率范围内保持不失真的测量条件,实际上传感器的响应总有 — 定延迟,希望延迟时间越短越好. 传感器的频率响应高,可测的信号频率范围就宽,而由于受到结 构特性的影响,机械系统的惯性较大,因有频率低的传感器可测信 号的频率较低. 在动态测量中,应根据信号的特点 ( 稳态、瞬态、随机等 ) 响 应特性,以免产生过火的误差. 4 、线性范围 传感器的线形范围是指输出与输入成正比的范围.以理论上讲, 在此范围内,灵敏度保持定值.传感器的线性范围越宽,则其量程 越大,并且能保证一定的测量精度.在选择传感器时,当传感器的 种类确定以后首先要看其量程是否满足要求. 但实际上,任何传感器都不能保证绝对的线性,其线性度也是相 对的.当所要求测量精度比较低时,在一定的范围内,可将非线性 误差较小的传感器近似看作线性的,这会给测量带来极大的方便. 5 、稳定性 传感器使用一段时间后,其性能保持不变化的能力称为稳定性. 影响传感器长期稳定性的因素除传感器本身结构外,主要是传感 器的使用环境.因此,要使传感器具有良好的稳定性,传感器必须 要有较强的环境适应能力. 在选择传感器之前,应对其使用环境进行调查,并根据具体的使 用环境选择合适的传感器,或采取适当的措施,减小环境的影响. 传感器的稳定性有定量指标,在超过使用期后,在使用前应重新 进行标定,以确定传感器的性能是否发生变化. 在某些要求传感器能长期使用而又不能轻易更换或标定的场合, 所选用的传感器稳定性要求更严格,要能够经受住长时间的考验. 6 、精度 精度是传感器的一个重要的性能指针,它是关系到整个测量系 统测量精度的一个重要环节.传感器的精度越高,其价格越昂贵, 因此,传感器的精度只要满足整个测量系统的精度要求就可以,不 必选得过高.这样就可以在满足同一测量目的的诸多传感器中选 择比较便宜和简单的传感器. 如果测量目的是定性分析的,选用重复精度高的传感器即可,不 宜选用绝对量值精度高的;如果是为了定量分析,必须获得精确的 测量值,就需选用精度等级能满足要求的传感器. 传感器的作用 人们为了从外界获取信息,必须借助于感觉器官。而单 靠人们自身的感觉器官,在研究自然现象和规律以及生产活 动中它们的功能就远远不够了。为适应这种情况,就需要传 感器。因此可以说,传感器是人类五官的延长,又称之为电 五官。 新技术革命的到来,世界开始进入信息时代。在利用信 息的过程中,首先要解决的就是要获取准确可靠的信息,而 传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段。 在现代工业生产尤其是自动化生产过程中,要用各种传 感器来监视和控制生产过程中的各个参数,使设备工作在正 常状态或最佳状态,并使产品达到最好的质量。因此可以说, 没有众多的优良的传感器,现代化生产也就失去了基础。 在基础学科研究中,传感器更具有突出的地位。现代科 学技术的发展,进入了许多新领域:例如在宏观上要观察上 千光年的茫茫宇宙,微观上要观察小到 cm 的粒子世界,纵 向上要观察长达数十万年的天体演化,短到 s 的瞬间反应。 此外,还出现了对深化物质认识、开拓新能源、新材料等具 有重要作用的各种极端技术研究,如超高温、超低温、超高 压、超高真空、超强磁场、超弱磁砀等等。显然,要获取大 量人类感官无法直接获取的信息,没有相适应的传感器是不 可能的。许多基础科学研究的障碍,首先就在于对象信息的 获取存在困难,而一些新机理和高灵敏度的检测传感器的出 现,往往会导致该领域内的突破。一些传感器的发展,往往 是一些边缘学科开发的先驱。 传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、 环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护 等等极其之泛的领域。可以毫不夸张地说,从茫茫的太空, 到浩瀚的海洋,以至各种复杂的工程系统,几乎每一个现代 化项目,都离不开各种各样的传感器。 由此可见传感器技术在发展经济、推动社会进步方面的 重要作用,是十分明显的。世界各国都十分重视这一领域的 发展。相信不久的将来,传感器技术将会出现一个飞跃,达 到与其重要地位相称的新水平。 目前,全球的传感器市场在不断变化的创新之中呈现出 快速增长的趋势。有关专家指出,传感器领域的主要技术将 在现有基础上予以延伸和提高,各国将竞相加速新一代传感 器的开发和产业化,竞争也将日益激烈。新技术的发展将重 新定义未来的传感器市场,比如无线传感器、光纤传感器、 智能传感器和金属氧化传感器等新型传感器的出现与市场份 额的扩大。 通过对这门课的学习开阔了我的视野,让我了解了以前没有 了解的东西。在韩老师的指导下让我明白了学习要有自觉性,要 自己积极主动地去学习。 2010 年 6 月 28 日星期一 07 级自动化 2 班 学号:

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