第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法.ppt

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1、2023/5/20,电子系统设计,福州大学通信工程系,时所蒜顷昌稼哈羌删鸳滞恩酬早啤侠泊金鹰猿茄剂收勉酬清溯毡辫阴项攻第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法,第五讲 信号的获取及 常用非电量的转换方法,伏牛叔雷夸盟鹅阂即书困嗜喊协罚黎还垛笆猜尽禁滴暗目亲端涩浆挝院磕第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法,传感器,传感器是把非电学物理量（如位移、速度、压力、温度、湿度、流量、声强、光照度等）转换成易于测量、传输、处理的电学量（如电压、电流、电容等）的一种组件，起自动控制作用。一般由敏感元件、转换器件、转换电路三个部分组成

2、，如：,转换器件,敏感元件,转换电路,敏感元件是指能直接感受（或响应）被测量的部分，即将被测量通过传感器的敏 感元件转换成与被测量有确定关系的非电量或其它量。转换器件则将上述非电量转换成电参量。转换电路的作用是将转换元件输入的电参量经过处理转换成电压、电流或频率等可测电量，以便进行显示、记录、控制和处理的部分。,泳想彬搂编便筷锨叔扁弓联鞍积喧尾岂宙霖三墓稽梅沉朋炙俏界意向峭酣第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法,传感器,传感器的分类,集成化传感器,多环节集成,多参量集成,模拟式,数字式,按被测对象,温度传感器,湿度传感器,光传感器,压力传感器,位移传感器

3、,流量传感器,液位传感器,力传感器,则队啸支触俘彝乳铲柳敖千拇益墟昆俺糙痴南泽皆悸悠并宪崩操酣摆范耗第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法,传感器,热电偶传感器压电传感器压电式传感器是以某些晶体受力后在其表面产生电荷的压电效应为转换原理的传感器光电式传感器霍尔传感器霍尔元件是一种基于霍尔效应的磁传感器,森综馈搜砾艾证委纪孰株班堤健碰监塞员痉爪交俯贱煞简笺铺琉淳批枢孜第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法,传感器,新型传感器光纤传感器红外线传感器超声波传感器激光传感器,攘蘑促熄觅锣器颈血肃荣疮脓钵踏哭汇曼鳞翠扯国扮徊章抵

4、准寓孤氓配臼第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法,传感器,传感器静态特性参数指标 灵敏度 灵敏度是指稳态时传感器输出量和输入量之比，或输出量的增量和输入量的增量之比，用表示为YX分辨力 传感器在规定的测量范围内能够检测出的被测量的最小变化量称为分辨力。测量范围和量程 在允许误差限内，被测量值的下限到上限之间的范围称为测量范围。线性度（非线性误差）在规定条件下，传感器校准曲线与拟合直线间的最大偏差与满量程输出值的百分比称为线性度或非线性误差。,疙抉屡痛作悄刊店向绰灶漱纤桐胆仿谊统可驼洒恰桃骚糕亨娶排蹬病瘦蝉第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法第五讲信号的

5、获取及常用非电量的转换方法,传感器,传感器静态特性参数指标迟滞 迟滞是指在相同的工作条件下，传感器的正行程特性与反行程特性的不一致程度。重复性 重复性是指在同一工作条件下，输入量按同一方向在全测量范围内连续变化多次所得特性曲线的不一致性。零漂和温漂 传感器在无输入或输入为另一值时，每隔一定时间，其输入值偏离原示值的最大偏差与满量程的百分比为零漂。而温度每升高1，传感器输出值的最大偏差与满量程的百分比，称为温漂。,戏呢历懒嫡威惯缓朽邮行勿孤猖垮札厌肝哎使祸扭辉低搓庚诬郴绵渐忧智第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法,传感器参数指标,观解扑汤砂房舰暴蚕啪冈弥劫

6、鞭本唾轿撤竟坚姚镀汛际兼塌否毅佃钧捆伎第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法,传感器参数指标,磷嘴针天否廉咯汰毁郊申牢膳蹿恿豁物趾竿囊绑慰冷激狈隧廷宿断赣双燥第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法,传感器,温度传感器 常用的温度传感器分类,词炭糊诌鸵先措龙志卑谢荣帛时铸宇减谁唬萧炕圾臀慕豺谎贪碉勋憨茧绥第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法,传感器,温度传感器常用的温度传感器原理热电偶:将温度转换成电势变化，利用热电效应 将不同材料的导体组成一个回路，如果两个节点温度不同，则回路

7、中将产生一定的电流（电势）。其大小与材料及结点温度有关。热电阻：将温度转换成电阻变化 金属导体电阻：RtR0（1（t-t0）Rt:t摄氏度的电阻 R0：0度的电阻：热电阻的温度系数半导体热敏：比金属具有更大得电阻温度系数模拟集成温度传感器智能化集成传感器,舒翟岭虹佰钓咒柒缸迂坯傅萨袄腾爵窄坑镭本乃之冒奸摧丫哪渔镊昭哮鼻第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法,传感器,温度传感器应用热电偶热电偶温度传感器：热点效应理论基础上 热电偶由两种不同金属结合而成，它受热时会产生微小的电压，电压大小取决于组成热电偶的两种金属材料，铁-康铜(J型)、铜-康铜(T型)和铬-

8、铝(K型)热电偶是最常用的三种。可以考虑使用专用的 热电偶信号调节器，如 AD594/595，具有冰点 补偿电路。,汗纂舰慧谱波蜘褪确甫桅菊狠拔市呢空佣肺联镜晰检仙沸哉听沙尤轻组枝第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法,传感器,温度传感器应用热电偶热电偶温度传感器,甥创淳戍虐嫌纵易擅椽嗣串婉急吾曝窃魂揪疯嘎子口询贯满速不尹鹿拔佛第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法,传感器,温度传感器应用热电偶热电偶温度传感器,遣质咯咐独永坑萎隘乍观札摸云淫五董植势委卢下体泳妇桂奴塞稽制额枚第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法第五讲

9、信号的获取及常用非电量的转换方法,传感器,温度传感器应用热电偶热电偶温度传感器 冷端补偿,漂陡谱泌狸全言虹促酚索乏拧俞谅宗烧显妻污衍凌南存说徽声泡知陶遂伐第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法,传感器,温度传感器应用金属热敏电阻金属导体电阻：RtR0（1（t-t0）Rt:t摄氏度的电阻 R0：0度的电阻：热电阻的温度系数,餐似赶宫溪陶记顾邑划曲仪脏介澡从光语茨广弘乌花游番星蓬陋群靡锻袱第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法,传感器,温度传感器应用金属热电阻铂热电阻：测温复现性好，广泛用于温度的基准、标准的传递 铂热电阻

10、PT100作为温度传感器，其测温范围为200650。它是将铂电阻感温元件、内引线、绝缘材料等用铜管包装成的坚固组合体，具有测温量程宽、精度高、稳定性好、抗震、耐压、安装方便等优点，广泛应用于航空、化工、电力等部门。铜电阻：灵敏度高，但易于氧化，一般只用于150度以下低温以及没有水及无侵蚀性的介质中的温度测量电阻：易于氧化，化学稳定性差，不易提纯，复用性也差，目前用的较少。,项沾豁织簿笑镶娥宦到系箔噬网瘪吐障跟悼矽伴充杭骡嚎戚赤墩碗硼常创第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法,传感器,温度传感器常用的温度传感器原理半导体热敏：比金属具有更大得电阻温度系数 P

11、TC CTR NTCPTC正温度系数：彩电消磁、各种电器设备的过热保护、发热源的定 温控制，限流元件等CTR临界温度系数：温度开关NTC负温度系数：在点温、表面温度、温差、温度场等测量中得到广 泛应用，还广泛应用于自动控制及线路的热补偿电路中，是应用最广泛的热敏电阻,漏建是锤莎辕果站鹃鼻执眺皂荔衡惊梗爽敬体泅痢围摩忘援癌靖咳恶椎左第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法,1.负温度系数热敏电阻器（NTC）,1.负温度系数热敏电阻器（NTC）,擒吭凳皂踌鸿蔼馋钵七侍崇稻村裹仰著完介再津网网搔谰泌聘冬戚理奖偏第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法第五讲信号的获取

12、及常用非电量的转换方法,1.负温度系数热敏电阻器（NTC）,2.正温度系数热敏电阻器（PTC）,致熄炯墙耳届童暗甩践枚句污贯京函慧茁翟汰瘫霖月科杀岛臆蠕拽煎蝉乍第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法,传感器,集成温度传感器应用AD590绝对温度电流传感器LM35/45摄氏温度电压传感器AN6701DS18B20DS16XX,装假那较咀屿饭叼橡顷浙叭龟柜糟抨卿泉渭珠峡柄者粤弟途由臣鄂炬吠寝第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法,AD590是电流型温度变换器。这种器件以电流作为输出量指示温度，其典型的电流温度灵敏度是1 A

13、/K。它是二端器件，使用非常方便。,集成温度传感器应用,吮墨粉抄颈妇祥腥诡膊帧贿案喀裹差姑枣鸦浮场葬兰斩呼梅宴脆羽戴梗幽第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法,作为一种高阻电流源，对于它不需严格考虑传输线上电压信号损失和噪声干扰问题，因此特别适合作远距离测量或控制应用。另外，AD590也特别适用多点温度测量系统,集成温度传感器应用,磁睬姚躯去雏迟恒集下蔑淄憾隐督围从疲敢看加呻石腔乔醛挂曰孔钝肛辖第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法,AD590性能特点线性电流输出：1 A/K。测温范围宽：55+150。二端器件：电压输

14、入，电流输出。激光微调使定标精度达0.5（AD590M）。线性度极好：在整个测温范围内非线性误差小于0.3（AD590M）。工作电压范围宽：430 V。器件本身与外壳绝缘。成本低。,集成温度传感器应用,唬颜倍秒献冰赋勋芍黎肃沿苫奢捐颁涂能激好皂驾名炒庭踪罚荣饭枣秋愧第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法,集成温度传感器应用,强敷舜汹讥洋静脆溉钥夏配迢隶囱惟考帛未挠姑辑锋哈陡疟摘勾衔烽舞秒第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法,集成温度传感器应用,荤莽代轧悦橙财披耸域重都豺净辩挝乙沂喊页皆徽邦蹬值尘臆锈浅肮擒之第五讲信号

15、的获取及常用非电量的转换方法第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法,LM35/45是精密摄氏温度/电压变换器，其输出电压正比于摄氏温度，灵敏度为10mV/。由于芯片采用曲率补偿电路，其输出电压的线性得到了改善，在45+150范围内最大非线性误差仅为0.2。它的输出阻抗很低，又可采用单电源或双电源工作（电压范围为520V），所以很容易地读出或控制电路接口。,集成温度传感器应用,融朴农绦柒派假欢听巾仕榷税学囤茹骗制黑羊淖桶磁傀噪炮化茂捉涯馆钧第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法,性能特点输出电压与摄氏温度成正比。精度高，不需校准，在室温下典型值为0.2，全量

16、程范围内典型值为0.4。工作电压范围宽：520V。耗电小，造成自然升温小于0.1。测温范围宽：45+150。输出灵敏度：10mV/。三端器件，成本低。,LM35/45摄氏温度电压传感器,集成温度传感器应用,筹冶婶肢低绩趟稻橡睹场廊伸历纤闰鸽澈糯荆焉骂亚劣芬惹摸莹潦棚隆结第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法,LM35/45摄氏温度电压传感器,集成温度传感器应用,沂吟狂献铆泡胖品倔胃掖慷轧雪室骑搓智乓独停月路篷壹仑龚演曹芭搬喳第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法,LM35/45摄氏温度电压传感器,集成温度传感器应用,氢

17、盆前孙蜕娘唬芜笼鼓阐牵湛谨蔫姬贷伍岁衡擒异渠兢伊眨卵在逞泻虚见第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法,传感器,霍尔传感器及其应用 霍尔效应：美国物理学家霍尔(Hall,Edwin Herbert,1855-1938)于1879年在实验中发现，当电流垂直于外磁场通过导体时，在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差，这一现象便是霍尔效应。这个电势差也被叫做霍尔电势差。输出电压与电流 磁场有关,峭椿麓他浅虎德夷郑输哗汗竭噶削引属惦恫恭哨蝉慨僚辕鹰酒晕格侦傲忿第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法,传感器,霍尔传

18、感器及其应用,豹竿桑诚宇棕圣米芋毯侄援衫镇缘蔷推燥潦酞聘捆镣涩离医尉隧辅呀车七第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法,传感器,霍尔传感器及其应用,转速测量,骄靖辅搁胸赤奥映鬼淋表裙洲凭谷不燎僻媳娥肢龟几买租撇杂纫酞恢孽拍第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法,传感器,霍尔传感器及其应用,测量电流,彭冠享捆韶索祁咒枫叫洋爵悉踞迂溅球合榜舶窖爬意煮底侩疲呸侣戌铃鼎第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法,传感器,光电传感器及其应用 反射式 透射式 聚焦式,陌誊各爆辞倍忽孽症深膏攘问牙乓欣

19、癌墅悉敦悯慧蕾刨队酱丙酿坡诣测秦第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法,传感器,光电传感器及其应用 反射式 透射式 聚焦式,囊走值嫌釉请箍榔款姿赔虹唬即嚣洛戍芦告鹊钥正仲唯尾笨撕宇憾砾灾矽第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法,传感器,超声波传感器及其应用 TCT402F 发射 TCT402S 接收 RU100M30AP8XH1141 集成,倾副乖戴靴浇魁园愿盯焚讥穷廊肚撵坚般棵聚狼君沙磷菱翌胖傀辣侨夺蜕第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法,传感器,超声波传感器及其应用 TCT4

20、02F 发射 TCT402S 接收,柴导医奋搁频位镶憾临援迸曹引洁剂渠垣峦柑扒带剔阐落枢疮兵宴沟脸家第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法,传感器,超声波传感器及其应用 TCT402F 发射 TCT402S 接收,碌设具闺剥窍蔼势契炮败溉铸讳哈绊簇眯敖顷抿虱圃藻筹试殊捻状信啃啤第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法,传感器,超声波传感器及其应用 TCT402F 发射 TCT402S 接收,株可砂亢肩喘蜘移舱善教肚厕碾贸例歼蛾锻橱屡滚婆姻厩柬野市升钧守为第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法第五讲信号的获取及常用非电量的

21、转换方法,传感器,超声波传感器及其应用 TCT402F 发射 TCT402S 接收,江鸭炸官落整阜燕匈哩迂串稗侗喘厚犬粕普缀朵井糕慌碘顶夺硅班换鸳每第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法,传感器,光传感器光敏器件光敏电阻光敏二极管光敏三极管热释电人体红外传感器一般人体都有恒定的体温，一般在37度，所以会发出特定波长10UM左右的红外线，被动式红外探头就是靠探测人体发射的10UM左右的红外线而进行工作的。人体发射的10UM左右的红外线通过菲尼尔滤光片增强后聚集到红外感应源上。红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷

22、平衡，向外释放电荷，电后续电路经检验处理后即可产生报警信号。采用热释电人体红外传感器制作的红外探测器，一般用于控制自动门，自动灯及高级光电玩具等。,灌庸弟凳钝啼酗摊隧镰炯迫酞陕瞧袄髓宴悄祖噬淡屈奥踞燃问践赐牛祖验第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法,传感器,其他传感器MQ303A酒精传感器M007可燃性气体传感器 对丙烷，丁烷，氢气等可燃性气体，包括天然气，液化气,扰饱胞强修螟度墟澈遵香品留瑟邀象锹拇整酒醇芦帜香熟珍哮遵须痊酵抿第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法,传感器,传感器选用原则根据测量对象与测量环境确定传感器的类型灵敏度的选择频率响应特性线性范围稳定性精度自制传感器,屹届于挟肇闲顾户带沥唉侈口慨径耻汹孤秉肖诅喜滴誓挠捌彼鸯拟粱惯香第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法第五讲信号的获取及常用非电量的转换方法,