傳感器的組成與分類

1、現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第1頁，共73頁現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第2頁，共73頁3現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第3頁，共73頁現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第4頁，共73頁 壓 力 作 用 膜片形變（應(yīng)變） 應(yīng)變片電阻改變 敏感元件傳感元件現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第5頁，共73頁現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第6頁，共73頁現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第7頁，共73頁8現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第8頁，共73頁基本物理量派生物理量位移線位移長(zhǎng)度、厚度、應(yīng)變、振動(dòng)、磨損、不平度等角位移旋轉(zhuǎn)角、偏轉(zhuǎn)角、角振動(dòng)等速度線速度速度、振動(dòng)、流量、動(dòng)量等角速度轉(zhuǎn)速、角振動(dòng)等加速度線加速度振動(dòng)、沖擊、質(zhì)量等角加速度角振動(dòng)、扭矩、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等力壓力重量、應(yīng)力、力矩等時(shí)間頻率周期、記數(shù)、統(tǒng)計(jì)分布等溫 度熱容量、氣體速度、渦流等光光

2、通量與密度、光譜分布等現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第9頁，共73頁現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第10頁，共73頁現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第11頁，共73頁現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第12頁，共73頁1.3.1 ）（11 2210 nnxaxaxaay現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第13頁，共73頁現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第14頁，共73頁現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第15頁，共73頁）（21 0111101111 xbdtdxbdtxdbdtxdbyadtdyadtydadtydammmmmmnnnnnn現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第16頁，共73頁2. ）（31 0 dtetysYst 011011bsbsbsXasasasYmmmmnnnn 現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第17頁，共73頁 ）（41 011011 asasa

3、bsbsbsXsYsHnnnnmmmm現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第18頁，共73頁19現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第19頁，共73頁20 ）（則則：51 21 sHsHsHsHr 對(duì)于較為復(fù)雜的系統(tǒng)，可以將其看作是一些較為簡(jiǎn)單系統(tǒng)的串聯(lián)與并聯(lián)。xy sH1 sH2 sHn現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第20頁，共73頁21 ）（則則：61 21 sHsHsHsHpxy sH1 sH2 sHn現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第21頁，共73頁1.4.1 ）（71 00100 FSymaxE 現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第22頁，共73頁）（81 1 xay）（ 91 44220 xaxaxay）（101 55331 xaxaxay（1） 理想的線性特性（2） 僅有偶次非線性項(xiàng)（

4、3） 僅有奇次非線性項(xiàng)現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第23頁，共73頁（1） （2） （3）三種形式所呈現(xiàn)的非線性程度 現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第24頁，共73頁 ）（111 xfdxxdfdxdySn）（121 xyk現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第25頁，共73頁yx0Rmax2Rmax1）（131 100 %yRFSmaxR 現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第26頁，共73頁H現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第27頁，共73頁28）（141 100 %yHFSmaxH 現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第28頁，共73頁 現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第29頁，共73頁現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第30頁，共73頁）（）（151 10032 %yFS ）（161 222 RHL 現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第31頁，共73頁TtTT0tt0現(xiàn)在

5、學(xué)習(xí)的是第32頁，共73頁當(dāng)給靜止的傳感器輸入一個(gè)單位階躍函數(shù)信號(hào) （1-17）時(shí)，其輸出特性稱為階躍響應(yīng)特性。 00 10 tttu現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第33頁，共73頁圖1-6 階躍響應(yīng)特性tdtrtpppts00.100.500.901.00y(t)t現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第34頁，共73頁 ）（181 00100 yytypp 現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第35頁，共73頁現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第36頁，共73頁 現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第37頁，共73頁 dtetyYdtetysYtst j00j dtetxXt j0j 現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第38頁，共73頁 ）（191 jjjjjjj011011 asasabsbsbXYHnnnnmmmm 2

6、01 jjjjj）（ eAeXYXYH現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第39頁，共73頁 XYHA j即 ）（211 j22 IRHHHA現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第40頁，共73頁 jj jjXYIH,XYRHmIeR ）（221 jjYRejXj11 XYImtgHHtgRI現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第41頁，共73頁現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第42頁，共73頁由（1-2）式，零階系統(tǒng)的微分方程為 ）（231 00 tXbtYa ）（241 00 tKXtXabtY或 ）（251 00 KabjXjYsXsYsH 零階傳感器的傳遞函數(shù)和頻率特性為：現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第43頁，共73頁）（261 001 xbyadtdya）（271 Kxydtdy ）（28

7、1 1 sKXsYs ）（ 291 1 sKsXsYsH 01aa 00abK 現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第44頁，共73頁 jK)j(X)j(Y)j(H 112 )(K)(A )(arctg)( 時(shí)時(shí)，當(dāng)當(dāng)1 )(K)(A 負(fù)號(hào)表示相位滯后現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第45頁，共73頁 ）（341 1 /teKAy）（351 632011 KA.)e(KA)(y ）（331 0t 0 0 AttxKxydtdy tx01輸出的初值為0,隨著時(shí)間推移y接近于1；當(dāng)t=時(shí),在一階系統(tǒng)中,時(shí)間常數(shù)值是決定響應(yīng)速度的重要參數(shù)?，F(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第46頁，共73頁圖 1-7 一階傳感器CKK x(t) =F(t)y(t)例1-1：由彈簧

8、阻尼器構(gòu)成的壓力傳感器，系統(tǒng)輸入量 為F(t) = Kx (t)，輸出量為位移y(t )，分析系統(tǒng)的頻率響應(yīng)特性。解：根據(jù)牛頓第二定律： fC+fK=F(t) 或 txtydttdyKC tKxtKydttdyCtKyfdttdyCfkc 則則：，其其中中現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第47頁，共73頁 ）（361 1111ssKCsH為時(shí)間常數(shù)現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第48頁，共73頁令H(S )中的s =j,即= 0，則1j1jH由(j)可以分析該系統(tǒng)的幅頻特性和相頻特性 ： arctg11A2現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第49頁，共73頁0TTdtdThsmc ,01hsmcaa100abKmcdQdT dtTThsdQ)(0圖1-

9、8 一階測(cè)溫傳感器解：現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第50頁，共73頁1110 hsmcjjK)j(T)j(T)j(H 11122 )hsmc()(K)(A )hsmc(arctg)(arctg)( )e(KAT/ t 1)e(ATtmchs 1現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第51頁，共73頁（3）二階傳感器的數(shù)學(xué)模型所謂二階傳感器是指由二階微分方程所描述的傳感器。很多傳感器，如振動(dòng)傳感器、壓力傳感器等屬于二階傳感器，其微分方程為：）（371 001222 xbyadtdyadtyda 00012202xabydtdyaadtydaa 或或201200002 aaaaaabK ；令令靜態(tài)靈敏度阻尼比 ）（則則：381 121 0

10、22 sxssyssnn 固有頻率,0=1/現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第52頁，共73頁 ）（391 22002 ssKsH ）（401 2200220 jjKjH ）（411 2120220 KA）（421 2tanarc2020 )(現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第53頁，共73頁 阻尼比的影響較大，不同阻尼比情況下相對(duì)幅頻特性即動(dòng)態(tài)特性與靜態(tài)靈敏度之比的曲線如圖。2.42.22.01.81.61.41.21.00.80.60.40.200.511.522.5=0=0.2=0.4=0.6=1=0.8=0.707A() 當(dāng)0時(shí)，在=1處A()趨近無窮大，這一現(xiàn)象稱之為諧振。 隨著的增大，諧振現(xiàn)象逐漸不明顯。 當(dāng)0.707時(shí)

11、，不再出現(xiàn)諧振，這時(shí)A()將隨著的增大而單調(diào)下降?，F(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第54頁，共73頁0-30-60-90-120-150-1800.511.522.5=0=0.2=0.4=0.6=0.707=0.8=1=0.8=1=0.707=0.6=0.4=0.2=0()現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第55頁，共73頁 二階傳感器的階躍響應(yīng)特性 隨阻尼比的不同，有幾種不同的解：y/K210t=01.510.60.2KAydtdydtyd2222 01/tsinkAty現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第56頁，共73頁 /)j(,2211 方程通解 3222111AtsinAtcosAe)t ( y/ t 根據(jù)t，ykA，求出A3；據(jù)初始條件 求出A1、A2則,)(y,)(y,t00000 2221111arctantsin)/texp(kAty現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第57頁，共73頁y/K210t=01.510.60.2現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第58頁，共73頁 /)(,1221 texptexpkAy 112111211222222=1 (臨界阻尼)：特征方程具有重根-1/,過渡函數(shù)為 )/texp(t)/texp(kAty 1現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第59頁，共73頁現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第60頁，共73頁現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第61頁，共73頁現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第62頁，共73頁待標(biāo)定傳感器已知非電量輸入量標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備輸出量電