1、华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院1工程测试技术主讲教师：来五星博士、副教授李锡文博士、教授实验教师：黄弢高级工程师办公电话： 87557415 87559004移动电话：13349831325, 18971072799电子邮件： 办公地址：新大楼东楼B305 新大楼东楼C306华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院2工程测试技术课件资料下载：课件资料下载：邮箱地址：邮箱地址： “机械工程测试机械工程测试”每个字拼音的第一个字母每个字拼音的第一个字母 密码：密码：111111注意下载时不要删除原始文件注意下载时不要删除原始文件 华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院3第第3 3章章
2、传感器原理及应用基础传感器原理及应用基础 上几讲小结p 3.2 电阻式传感器 3.2.1 变阻器式 3.2.2 电阻应变式 3.2.3 热敏式 热电阻，半导体，双金属片 （热电偶） 3.2.4 光敏式 3.2.5 磁敏式 3.2.6 气敏式p 3.3 电容式传感器p 3.4 电感式传感器p 3.5 压电式传感器p 3.6 磁电式传感器 动圈式 磁阻式p 3.7 半导体传感器（磁感应式） 霍尔元件 磁阻元件华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院4第第3 3章章 传感器原理及应用基础传感器原理及应用基础本讲内容p3.8 超声波检测传感器p3.9 光电传感器p3.10 光纤传感器p3.11 CCD
3、固态图象传感器p3.12 流量传感器p3.13 生物化学传感器p3.14 智能传感器p3.15 其它类型传感器p3.16 传感器特性及选用原则华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院53.8、超声波检测传感器、超声波检测传感器 1)1)声波及其分类声波及其分类(1)(1)次声波，振动频率低于次声波，振动频率低于l6Hzl6Hz的机械波。的机械波。(2)(2)声波声波: :振动频率在振动频率在16Hz20KHz16Hz20KHz之间的机械波。之间的机械波。(3)(3)超声波超声波: :高于高于20KHz20KHz的机械波。的机械波。2 2）超声波的物理性质）超声波的物理性质 超声波与声波比，振动
4、频率高，波长短，具有超声波与声波比，振动频率高，波长短，具有束射特性，方向性强，可以定向传播，其能量远束射特性，方向性强，可以定向传播，其能量远远大于振幅相同的声波，并具有很高的穿透能力。远大于振幅相同的声波，并具有很高的穿透能力。 第第3 3章章 传感器原理及应用基础传感器原理及应用基础华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院6声压声压 所谓声压，是指某点上各瞬间的压力与大气压力所谓声压，是指某点上各瞬间的压力与大气压力之差值，单位为之差值，单位为Pa，1Pa =1N/m2。声强声强 声强是声波在传播方向上单位时间内通过单位声强是声波在传播方向上单位时间内通过单位面积的能量，单位为面积的能量
5、，单位为W/m2。声功率声功率 声功率声功率(W)是声源在单位时间内发射出的总能量，是声源在单位时间内发射出的总能量，单位是单位是W。3.8 3.8 超声波检测传感器超声波检测传感器华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院7超声波传感器原理超声波传感器原理 超声波发射原理是把铁磁材料置于交变磁场中，超声波发射原理是把铁磁材料置于交变磁场中，产生机械振动，发射出超声波。产生机械振动，发射出超声波。 接收原理是当超声波作用在磁滞材料上时，使接收原理是当超声波作用在磁滞材料上时，使磁滞材料磁场变化，使线圈产生感应电势输出。磁滞材料磁场变化，使线圈产生感应电势输出。 3.8 3.8 超声波检测传感器超
6、声波检测传感器华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院8超声波传感器对超声波传感器对3.8 3.8 超声波检测传感器超声波检测传感器华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院9超声波传感器应用超声波传感器应用 超声波探伤超声波探伤/测距测距/测物测物3.8 3.8 超声波检测传感器超声波检测传感器华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院10案例：输油管检测机器人3.8 3.8 超声波检测传感器超声波检测传感器华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院11倒车雷达倒车雷达 3.8 3.8 超声波检测传感器超声波检测传感器华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院12 鱼群探测器鱼群探测器 3.8 3.
7、8 超声波检测传感器超声波检测传感器华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院133.9 3.9 光电传感器光电传感器 光电传感器通常是指能敏感到由紫外线到红外光电传感器通常是指能敏感到由紫外线到红外线光的光能量，并能将光能转化成电信号的器件。线光的光能量，并能将光能转化成电信号的器件。其工作原理是基于一些物质的光电效应。其工作原理是基于一些物质的光电效应。 内光电效应内光电效应 半导体材料受到光照时会产生电子半导体材料受到光照时会产生电子- -空穴对空穴对, ,使其导电性能增强使其导电性能增强, ,光线愈强，阻值愈低，这种光线愈强，阻值愈低，这种光照后电阻率发生变化的现象光照后电阻率发生变化的
8、现象, ,称为称为内光电效应内光电效应 。光敏电阻、光敏二极管和光敏三极管光敏电阻、光敏二极管和光敏三极管第第3章章 传感器原理及应用基础传感器原理及应用基础华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院14第第3章章 传感器原理及应用基础传感器原理及应用基础华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院15照相机自动测光照相机自动测光光控灯光控灯工业控制工业控制第第3章章 传感器原理及应用基础传感器原理及应用基础华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院163.9 光电传感器光电传感器 光电池光电池 光生伏特效应指半导体材料光生伏特效应指半导体材料P-NP-N结受到光照后结受到光照后产生一定方向的电动势的
9、效应。以可见光作光源产生一定方向的电动势的效应。以可见光作光源的光电池是常用的光生伏特型器件。的光电池是常用的光生伏特型器件。+-PN华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院17应用应用 光电传感器在工业上的应用可归纳为辐射光电传感器在工业上的应用可归纳为辐射式式( (直射式直射式) )、吸收式、遮光式、反射式、四种、吸收式、遮光式、反射式、四种基本形式。基本形式。 3.9 光电传感器光电传感器 华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院183.9 光电传感器光电传感器 华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院193.9 光电传感器光电传感器 华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院203.9
10、光电传感器光电传感器 华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院21案例：案例：光电鼠标就是利用光电鼠标就是利用LEDLED与光敏晶体管组合来与光敏晶体管组合来 测量位移。测量位移。3.9 光电传感器光电传感器 华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院22亮度传感器：亮度传感器：通过检测周围环境的亮度，再与内部设定值相比通过检测周围环境的亮度，再与内部设定值相比较，调整光源的亮度和分布，有效利用自然光线，较，调整光源的亮度和分布，有效利用自然光线，达到节约电能的目的。达到节约电能的目的。3.9 光电传感器光电传感器 华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院233.10 3.10 光纤传感器光纤传
11、感器 物性型光纤传感器是利用光纤对环境变化物性型光纤传感器是利用光纤对环境变化的敏感性，将输入物理量变换为调制的光信号。的敏感性，将输入物理量变换为调制的光信号。 1 1）物性型光纤传感器）物性型光纤传感器第第3章章 传感器原理及应用基础传感器原理及应用基础华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院24光纤流速传感器光纤流速传感器3.10 3.10 光纤传感器光纤传感器华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院25 结构型光纤传感器是由光检测元件与光纤结构型光纤传感器是由光检测元件与光纤传输回路及测量电路所组成的测量系统。其中光传输回路及测量电路所组成的测量系统。其中光纤仅作为光的传播媒质，所以又
12、称为传光型或非纤仅作为光的传播媒质，所以又称为传光型或非功能型光纤传感器。功能型光纤传感器。2 2）结构型光纤传感器）结构型光纤传感器3.10 3.10 光纤传感器光纤传感器华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院26光纤检测型光电传感器光纤检测型光电传感器作业件检测作业件检测颜色检测颜色检测3.10 3.10 光纤传感器光纤传感器华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院273.11 CCD固态图象传感器固态图象传感器 MOS(Metal Oxide Semiconductor)光敏元的结构是在半导体(P型硅)基片上形成一种氧化物(如二氧化硅)，在氧化物上再沉积一层金属电极，以此形成一个金属-
13、氧化物-半导体结构元 (MOS)。 第第3章章 传感器原理及应用基础传感器原理及应用基础华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院28 在半导体硅片上按线阵或面阵排列在半导体硅片上按线阵或面阵排列MOSMOS单元，单元，如果照射在这些光敏元上的是一幅明暗起伏的图如果照射在这些光敏元上的是一幅明暗起伏的图像，则这些光敏元上就会感生出一幅与光照强度像，则这些光敏元上就会感生出一幅与光照强度相对应的光生电荷图像。相对应的光生电荷图像。3.11 CCD固态图象传感器固态图象传感器华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院2901111100光敏管光敏管阵列阵列并联串联转换器运算电路显示电路结束信号驱动脉冲
14、CCD3.11 CCD固态图象传感器固态图象传感器华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院30 特点特点:(1) 非接触检测非接触检测;(2) 响应快响应快;(3) 可靠性高可靠性高,为修简便为修简便;(4) 测量精度高测量精度高;(5) 体积小体积小,重量轻重量轻; 容易与计算机连接容易与计算机连接(6) 对被测物体需要强光照射对被测物体需要强光照射;(7) 受被测物体以外的光的影响受被测物体以外的光的影响. 应用:(1) 宽度测量; (2) 外径测量; (3) 主轴径向跳动测量.3.11 CCD固态图象传感器固态图象传感器 条形码扫描器条形码扫描器华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院3
15、1GREY = RED*0.299 + GREEG*0.587 + BLUE*0.114 数码相机数码相机3.11 CCD固态图象传感器固态图象传感器华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院32vFqvAmv如果介质的密度为 ，那么量q流=量q质3.12 3.12 流量传感器流量传感器3.12 流量传感器p流量传感器也称为流量计，是测量液体或气体流量的传感器。1、流量的概念p单位时间内流过管道某一截面的流体数量，称为瞬时流量瞬时流量。 瞬时流量有体积流量体积流量和质量流量质量流量之分。p流体在单位时间内流经某一有效截面的体积或质量，前者称体积流量（m3/s)，后者称质量流量(kg/s)。p如果
16、在截面上速度分布是均匀的，则：华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院33流过管道某截面的流体的速度在截面上各处不可能是均匀的，假定在这个截面上某一微小单元面积上dAF速度是均匀的，流过该单元面积上的体积流量为,vFdqvdA v为流速整个截面上的流量qv为vFFqvdA3.12 流量传感器流量传感器华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院34测量测量某一段时间内某一段时间内流过的流体量，即瞬时流量对流过的流体量，即瞬时流量对时间的积分，称之时间的积分，称之流体总量流体总量。vtmtVq dtMq dt用来测量流量的仪表统称为用来测量流量的仪表统称为流量计流量计。测量总量的。测量总量的仪表称为
17、流体计量表或仪表称为流体计量表或总量计总量计。3.12 流量传感器流量传感器华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院353.12 3.12 流量传感器流量传感器流量传感器的分类流量传感器的分类节流式检测方法：节流式检测方法：差压流量传感器差压流量传感器电磁式检测方法：电磁式检测方法：电磁流量传感器电磁流量传感器变面积式检测方法变面积式检测方法旋涡式检测方法旋涡式检测方法 机械流量传感器机械流量传感器涡轮式检测方法涡轮式检测方法声学式检测方法：声学式检测方法：超声流量传感器超声流量传感器热学式检测方法：热学式检测方法：热流量传感器热流量传感器华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院363.12
18、3.12 流量传感器流量传感器华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院37括板式流量计椭圆齿轮流量计腰轮流量计活塞式流量计容积式计量表3.12 3.12 流量传感器流量传感器2、总量计、总量计p2.1 容积式计量表容积式计量表用仪表内的一个固定容量的容积连续地测量被测介质，最后根据用仪表内的一个固定容量的容积连续地测量被测介质，最后根据定定量容积称量量容积称量的次数来决定流过的总量。习惯上人们把计量表也称为的次数来决定流过的总量。习惯上人们把计量表也称为流量计。根据它的结构不同，这类仪表主要有椭圆齿轮流量计、腰流量计。根据它的结构不同，这类仪表主要有椭圆齿轮流量计、腰轮流量汁、活塞式流量计等。
19、轮流量汁、活塞式流量计等。华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院38椭圆齿轮流量计每转一周，两个齿轮共送出四个标准体积的流体。3.12 流量传感器流量传感器华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院39腰轮流量计（罗茨流量计）腰轮流量计（罗茨流量计）腰轮流量计除可测液体外，还可测量气体，精度可达0.1，并可做标准表使用；最大流量可达1000m3/h。腰轮上没有齿，它们不是直接相互啮合转动，而是通过安装在体外的传动齿轮组进行传动3.12 流量传感器流量传感器华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院403.12 3.12 流量传感器流量传感器容积式计量表的特点：p上述两种转子型式的容积流量计，可用
20、于各种液体流量的测量，尤其是用于油流量的准确测量，在高压力、大流量的气体流量测量中，这类流量计也有应用。p由于椭圆齿轮容积流量计直接依靠测量轮啮合，因此对介质的清洁要求较高，不允许有固体颗粒杂质流过流量计。p2.2 速度式计量表在仪表中装一个旋转叶轮，流体流过时，推动叶轮旋转，叶轮的转动正比于流过介质的总量，叶轮转动带动计数器的齿轮机构，计数器即显示读数。这类计量表机构简单，但精度低。一般2左右，大多水表即采用此结构。华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院413.12 3.12 流量传感器流量传感器3、差压式流量计（节流式流量计）p差压式流量传感器又称节流式流量传感器，它是利用管路内的节流装
21、置，将管道中流体的瞬时流量转换成节流装置前后的压力差的原理来实现的。 p差压式流量传感器发展较早，技术成熟而较完善，而且结构简单，对流体的种类、温度、压力限制较少， 因而应用广泛。华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院42 当充满圆管的流体流经在管道内部安装的节流装置时，流束将在节流件处形成局部收缩，使流速增大，静压力降低，于是在节流件前后产生压力差。 该压力差通过差压计检出。流体的体积流量或质量流量与差压计所测得的差压值有确定的数值关系。3 3、差压式流量计（节流式流量计）、差压式流量计（节流式流量计）3.12 流量传感器流量传感器华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院432221212
22、121pvpv2211vAvAp1、p2流体在截面I-I和II-II处的静压力v1、v2流体在截面I-I和II-II处的平均流速A1、A2流体在截面I-I和II-II处的横截面积 流体密度)(2/121212222ppAAAvAq流体体积流量：3.12 流量传感器流量传感器选定两个截面：I-I是节流装置前流体开始受节流装置影响的截面；II-II是流束经过节流装置后收缩最厉害的流束截面，由伯努利方程式和连续方程得：华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院44上面得到的流速是理论值，因为理想的不可压缩的流体是不存在的。流体有粘度，故有摩擦，因此实际的流速应修正。其次，考虑到使用方便，实际上经常在节
23、流装置前后两个固定位置上测取压力p1、p2，代替理论压力，在计算v2的公式中亦应修正。考虑这两方面的因素，在II-II截面上的体积流量为)(2/121212222ppAAAvAq流速理论值)(2210ppAq为流量系数；为压缩系数（取值0.9-1.0之间)； A0为节流装置的开口面积；3.12 流量传感器流量传感器华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院45 差压式流量计主要由两部分组成：节流装置和测量静压差的差压计。 节流装置是安装在流体管道中，使流体的流通截面发生变化，引起流体静压变化的一种装置。常用的节流装置有文丘利管、喷嘴和孔板。文丘利管压力损失最小，而孔板压力损失最大。文丘利管孔板喷
24、嘴3.12 流量传感器流量传感器华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院46取压方式：差压式流量计是通过测量节流件前后压力差p来实现流量测量的，而压力差p的值与取压孔位置和取压方式紧密相关。5种取压方式：(1)角接取压: 上下游取压管位于孔板(或喷嘴)的前后端面处。角接取压包括单独钻孔和环室取压。(2)法兰取压：上下游侧取压孔的轴线至孔板上、下游侧端面之间的距离均为25.40.8mm（1inch)。取压孔开在孔板上下游侧的法兰上(3)径距取压：上游侧取压孔的轴线至孔板上游端面的距离为1Dm0.1Dm，下游侧取压孔的轴线至孔极下游端面的距离为0.5Dm。(4)理论取压：上游侧取压孔的轴线至孔板上
25、游端面的距离为l Dm0.1Dm，下游侧取压孔的轴线至孔板上游端面的距离因 值不同而异。该距离理论上就是流束收缩到最小截面的距离。(5)管接取压：上游侧取压孔的轴线至孔板上游端面的距离为2.5Dm，下游侧取压孔的轴线至孔板下游端面的距离为8Dm该方法使用很少3.12 流量传感器流量传感器华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院473.12 流量传感器流量传感器差压式流量检测系统差压式流量检测系统 差压式流量检测系统结构示意图 356421qp2p3p1节流装置；2压力信号管路；3差压变送器；4电流信号传输线；5开方器；6显示仪表差压流量变送器差压流量变送器节流装置节流装置华中科技大学机械学院华
26、中科技大学机械学院483.13 3.13 生物化学传感器生物化学传感器热热/ /光光电量电量微生物微生物/酶等酶等敏感元件敏感元件化学传感器是指将气体或液体中的化学量转化为电量信号输出的器件。大致相当于动物的嗅觉和味觉器官。生物传感器是检测对象中含生命物质的传感器。根据敏感物质不同，生物传感器分酶传感器、微生物传感器、组织传感器、细胞传感器、免疫传感器等。第第3章章 传感器原理及应用基础传感器原理及应用基础华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院493.13 生物化学传感器生物化学传感器2 2、环境监测、环境监测3 3、医学、医学应用领域应用领域1 1、发酵工业、发酵工业( (食品食品) )华
27、中科技大学机械学院华中科技大学机械学院50血糖乳酸测定流程血糖乳酸测定流程体育上耐力训练体育上耐力训练3.13 生物化学传感器生物化学传感器华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院51德国研发的环境废水德国研发的环境废水BODBOD分析仪分析仪3.13 生物化学传感器生物化学传感器华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院52手掌型葡萄糖手掌型葡萄糖(glucose)(glucose)分析仪分析仪3.13 生物化学传感器生物化学传感器华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院53工厂发酵车间化验工厂发酵车间化验员正在分析样品员正在分析样品发酵工厂谷氨酸发酵工厂谷氨酸- -葡萄糖分析葡萄糖分析3.1
28、3 生物化学传感器生物化学传感器华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院543.14 3.14 智能传感器智能传感器第三章、传感器测量原理第三章、传感器测量原理 传感器一般指能够感知某种物理量（如电、传感器一般指能够感知某种物理量（如电、光、磁等）、化学量（如浓度、光、磁等）、化学量（如浓度、PHPH值等）、生物值等）、生物量（如细菌等）等的信息，并将该信息转化为电量（如细菌等）等的信息，并将该信息转化为电信息的装置。信息的装置。 智能传感器是将传感器与微型计算机集成在智能传感器是将传感器与微型计算机集成在一块芯片上，其主要特征是将敏感技术和信息处一块芯片上，其主要特征是将敏感技术和信息处理技
29、术相结合，使其除了具有感知的本能外，还理技术相结合，使其除了具有感知的本能外，还具有具有认知认知能力。能力。华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院553.14 智能传感器智能传感器嵌入式计算机嵌入式计算机智能智能倾角倾角RS232RS232传感器传感器IC总线数字温度传感器总线数字温度传感器华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院56振动网络传感器振动网络传感器智能压力网络传感器智能压力网络传感器3.14 智能传感器智能传感器华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院57GSM/SMS3.14 智能传感器智能传感器华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院583.15 3.15 其它类型传感器其
30、它类型传感器 1 1、热辐射检测传感器、热辐射检测传感器 绝对零度以上的物体都有辐射，其强度依绝对零度以上的物体都有辐射，其强度依赖于物体温度赖于物体温度(K)(K)，根据普朗克辐射定律有以下，根据普朗克辐射定律有以下表达式：表达式：第第3章章 传感器原理及应用基础传感器原理及应用基础华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院59应用：应用： 冶金、轧制、磨削加工以及各种热加工过冶金、轧制、磨削加工以及各种热加工过程中都涉及到动态温度场的检测问题程中都涉及到动态温度场的检测问题。3.15 3.15 其它类型传感器其它类型传感器华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院602 2、声发射检测传感器、
31、声发射检测传感器 材料或结构受外力或内力作用产生变形或断裂，材料或结构受外力或内力作用产生变形或断裂，以弹性波形式释放出应变能的现象称声发射。各种以弹性波形式释放出应变能的现象称声发射。各种材料声发射频率范围很宽，从次声、声频到超声。材料声发射频率范围很宽，从次声、声频到超声。多数金属的声发射频带在超声范围内。多数金属的声发射频带在超声范围内。3.15 3.15 其它类型传感器其它类型传感器华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院61案例：材料断裂等结构监测案例：材料断裂等结构监测3.15 3.15 其它类型传感器其它类型传感器华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院623.16 3.16 传
32、感器选用原则传感器选用原则 选择传感器主要考虑灵敏度、响应特性、线性范围、选择传感器主要考虑灵敏度、响应特性、线性范围、稳定性、精确度、测量方式等六个方面的问题。稳定性、精确度、测量方式等六个方面的问题。 1 1、灵敏度、灵敏度: :传感器在稳态信号作用下输出量变化对输入量传感器在稳态信号作用下输出量变化对输入量变化的比值变化的比值 一般说来，传感器灵敏度越高一般说来，传感器灵敏度越高越好，但在确定灵敏度时，要考虑越好，但在确定灵敏度时，要考虑以下几个问题。以下几个问题。 a)a)灵敏度过高引起的干扰；灵敏度过高引起的干扰； b)b)量程范围。量程范围。 c)c)交叉灵敏度问题。交叉灵敏度问题
33、。第第3章章 传感器原理及应用基础传感器原理及应用基础S=y/xx - 传感器输入传感器输入y - 传感器输出传感器输出华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院633.16 3.16 传感器选用原则传感器选用原则 1 1、灵敏度、灵敏度: :传感器在稳态信号作用下输出量变化对输入量传感器在稳态信号作用下输出量变化对输入量变化的比值变化的比值第第3章章 传感器原理及应用基础传感器原理及应用基础华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院642 2、响应特性、响应特性 传感器动态特性：传感器动态特性：在所测频率范围内，对动态激励（输入）在所测频率范围内，对动态激励（输入）的响应（输出）特性，即其输出对
34、随时间变化的输入量的的响应（输出）特性，即其输出对随时间变化的输入量的响应特性。一个动态特性好的传感器，其输出随时间变化响应特性。一个动态特性好的传感器，其输出随时间变化的规律，将能再现输入随时间变化的规律，即具有相同的的规律，将能再现输入随时间变化的规律，即具有相同的时间函数时间函数 实际上传感器的响应总不可避免地有一定延迟，但总实际上传感器的响应总不可避免地有一定延迟，但总希望延迟的时间越短越好。希望延迟的时间越短越好。 3.16 3.16 传感器选用原则传感器选用原则x(t)h(t)y(t)()()()()(thtxdthxty华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院653 3、线性范围
35、、线性范围 传感器的输入、输出间成线性关系的程度。传感器的输入、输出间成线性关系的程度。 任何传感器都有一定线性工作范围。在线性范围内任何传感器都有一定线性工作范围。在线性范围内输出与输入成比例关系，线性范围愈宽，则表明传感器输出与输入成比例关系，线性范围愈宽，则表明传感器的工作量程愈大。传感器工作在线性区域内，是保证测的工作量程愈大。传感器工作在线性区域内，是保证测量精度的基本条件。量精度的基本条件。 非线性特性的线性化处理非线性特性的线性化处理3.16 3.16 传感器选用原则传感器选用原则华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院663.16 3.16 传感器选用原则传感器选用原则4 4、
36、稳定性、稳定性 稳定性是表示传感器经过长期使用以后，其稳定性是表示传感器经过长期使用以后，其输出特性不发生变化的性能。影响传感器稳定性输出特性不发生变化的性能。影响传感器稳定性的因素是时间与环境。的因素是时间与环境。 重复性重复性 传感器在输入量按同一方向作全量程多次测传感器在输入量按同一方向作全量程多次测试时所得输入输出特性曲线一致的程度试时所得输入输出特性曲线一致的程度 漂移漂移 传感器在输入量不变的情况下，输出量随时传感器在输入量不变的情况下，输出量随时间变化的现象间变化的现象 产生原因：产生原因： 传感器自身结构参数老化传感器自身结构参数老化 测试过程中环境发生变化测试过程中环境发生变
37、化华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院673.16 3.16 传感器选用原则传感器选用原则4 4、稳定性、稳定性 重复性重复性华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院685 5、精确度、精确度 传感器的精确度是表示传感器的输出与被测传感器的精确度是表示传感器的输出与被测量的对应程度。量的对应程度。 3.16 3.16 传感器选用原则传感器选用原则6 6、测量方式、测量方式 传感器工作方式，也是选择传感器时应考虑传感器工作方式，也是选择传感器时应考虑的重要因素。例如，接触与非接触测量、破坏与的重要因素。例如，接触与非接触测量、破坏与非破坏性测量、在线与非在线测量等。非破坏性测量、在线与非在线测量等。华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院69作业：年月日上交作业：年月日上交P187 第第3章第章第30题题
