《工業(yè)傳感網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)》課件 任務(wù)2：傳感器設(shè)備選型

《工業(yè)傳感網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)》項(xiàng)目1

智能車間產(chǎn)品質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)與分揀系統(tǒng)總體方案規(guī)劃任務(wù)2傳感器設(shè)備選型<學(xué)習(xí)目標(biāo)>了解傳感器的功能了解各種傳感器的工作原理了解不同傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域會(huì)分辨各類傳感器能根據(jù)項(xiàng)目需求選擇合適的傳感器會(huì)傳感器的連接討論通過觀看《手機(jī)中的傳感器》視頻，回答問題：1、手機(jī)中主要有哪些傳感器？其各自作用是什么？2、思考在生活中還有哪些產(chǎn)品中用到傳感器？使用了何種傳感器？加速度傳感器（重力感應(yīng)）距離感應(yīng)器氣壓傳感器光照度傳感器陀螺儀（角速度傳感器）磁力傳感器（指南針）手機(jī)中的傳感器討論生活中傳感器無處不在！全自動(dòng)洗衣機(jī)--濁度傳感器自動(dòng)沖水裝置--光電傳感器電子天平--壓力傳感器聲控?zé)?-壓電傳感器電飯鍋--溫度傳感器數(shù)碼產(chǎn)品--手機(jī)搖動(dòng)切歌、微信搖一搖等用到加速度傳感器汽車--傳感器俱樂部：溫度、空氣流量、壓力、轉(zhuǎn)速、位移、水位、曲軸、防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）、爆震、里程表等多種傳感器討論01.傳感器的定義傳感器：物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)單元——信息采集的關(guān)鍵設(shè)備

視覺聽覺嗅覺味覺觸覺光照傳感器聲音傳感器氣體傳感器味傳感器溫濕度傳感器壓力傳感器傳感器是把非電信號(hào)轉(zhuǎn)換成易于測(cè)量、傳輸、處理的電信號(hào)的一種元件非電信號(hào)（如溫度、濕度、光照度、位移、速度、壓力、流量、聲強(qiáng)等）電信號(hào)易于測(cè)量、傳輸、處理（如電壓、電流、電阻、電容等）轉(zhuǎn)換什么是傳感器？F傳感器02.傳感器結(jié)構(gòu)及檢測(cè)原理敏感元件：直接感受或響應(yīng)被測(cè)非電信號(hào)（核心）轉(zhuǎn)換元件：將檢測(cè)到的非電信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)測(cè)量電路：將轉(zhuǎn)換后的電信號(hào)進(jìn)一步處理以獲得更好的品質(zhì)特性（如放大、濾波、線性化、補(bǔ)償?shù)龋﹤鞲衅髅舾性D(zhuǎn)換元件測(cè)量電路非電信號(hào)電信號(hào)電源（可選）傳感器如何檢測(cè)？03.傳感器的分類按被測(cè)量與輸出電量的轉(zhuǎn)換原理能量轉(zhuǎn)換型傳感器直接將被測(cè)對(duì)象（如機(jī)械量）的輸入轉(zhuǎn)換成電能【電式傳感器、磁電式傳感器、熱電偶傳感器等】能量控制型傳感器直接將被測(cè)量轉(zhuǎn)換成電參量（如電阻等），依靠外部輔助電源才能工作【電阻式、電感式、電容式】按測(cè)量原理物理和化學(xué)原理包括電參量式、磁電式、磁致伸縮式、壓電式和半導(dǎo)體式等按被測(cè)量的性質(zhì)不同位移傳感器、力傳感器、溫度傳感器等按輸出信號(hào)的性質(zhì)開關(guān)型（二值型）、數(shù)字型、模擬型04.常見的傳感器有哪些？常見傳感器熱敏電阻溫度傳感器半導(dǎo)體溫度傳感器電阻式陶瓷濕敏傳感器電容式濕敏傳感器光敏電阻光照傳感器光敏三極管光照傳感器氣敏傳感器壓力傳感器常見傳感器磁性傳感器（霍爾傳感器）霍爾轉(zhuǎn)速傳感器霍爾液位傳感器精密電流傳感器霍爾流速傳感器霍爾流速傳感器05.智能傳感器智能傳感器：具備一定的數(shù)據(jù)處理和無線通信能力嵌入式微處理器：CC2530單片機(jī)智能傳感器節(jié)點(diǎn)無線通信模塊光照度傳感器溫濕度傳感器06.傳感器的特性傳感器的基本特性1、靈敏度靈敏度高--傳感器能感應(yīng)微弱的變化量，

即被測(cè)量有一微小變化時(shí)，傳感器就會(huì)有較大的輸出而靈敏度越高--測(cè)量范圍往往越窄，穩(wěn)定性會(huì)越差因此，在選擇傳感器時(shí)要注意合理性傳感器的正確選用是保證不失真測(cè)量的首要環(huán)節(jié)在選用傳感器前需要掌握傳感器的基本特性傳感器的基本特性2、響應(yīng)特性傳感器的動(dòng)態(tài)性能是指?jìng)鞲衅鲗?duì)于隨時(shí)間變化的輸入量的響應(yīng)特性是傳感器的輸出值能真實(shí)再現(xiàn)變化著的輸入量的能力反映

--即傳感器的輸出信號(hào)和輸入信號(hào)隨時(shí)間的變化曲線希望一致或相近傳感器的基本特性3、線性范圍任何傳感器都有一定的線性范圍（量程）在線性范圍內(nèi)它的輸出與輸入成比例關(guān)系線性范圍越寬，則表明傳感器的工作量程越大傳感器工作在線性范圍內(nèi)，是保證測(cè)量精確度的基本條件任何傳感器很難保證做到絕對(duì)的線性，在某些情況下，在許可限度

內(nèi)，也可以在近似線性區(qū)域內(nèi)使用傳感器的基本特性4、穩(wěn)定性穩(wěn)定性表示傳感器經(jīng)過長期使用之后，輸出特性不發(fā)生變化的性能影響傳感器穩(wěn)定性的因素是時(shí)間與環(huán)境為了保證穩(wěn)定性，在選定傳感器之前，應(yīng)對(duì)使用環(huán)境進(jìn)行調(diào)查傳感器的基本特性5、重復(fù)性重復(fù)性是指在同一工作條件下，輸入量按同一方向在全測(cè)量范圍內(nèi)連續(xù)變化多次所得特征曲線的不一致性在數(shù)值上用各測(cè)量值正反行程標(biāo)準(zhǔn)偏差最大值的兩倍或三倍于滿量程的百分比來表示傳感器的基本特性6、漂移是指由于傳感器內(nèi)部因素或外界干擾的情況下，傳感器的輸出變化零點(diǎn)漂移：當(dāng)輸入狀態(tài)為零時(shí)的漂移

--傳感器無輸入（或某一輸入值不變）時(shí)，每隔一段時(shí)間進(jìn)行讀數(shù)，其輸出偏離零值（或原指示值）時(shí)間漂移：在其它因素不變的情況下，輸出隨著時(shí)間的變化產(chǎn)生的漂移溫度漂移：隨著溫度變化產(chǎn)生的漂移它表示當(dāng)溫度變化時(shí)，傳感器輸出值的偏離程度傳感器的基本特性7、精度指測(cè)量結(jié)果的可靠程度，它以給定的準(zhǔn)確度來表示重復(fù)某個(gè)讀數(shù)的能力，其誤差越小則傳感器精度越高傳感器的精度表示為傳感器在規(guī)定條件下，允許的最大絕對(duì)誤差相對(duì)傳感器滿量程輸出的百分?jǐn)?shù)

精度表示測(cè)量結(jié)果和“真值”的靠近程度，一般采用校驗(yàn)或標(biāo)定的方法來確定此時(shí)“真值”則靠其它更精確的儀器或工作基準(zhǔn)來給出傳感器的基本特性8、分辨率(力)分辨力是指能檢測(cè)出的輸入量的最小變化量，即傳感器能檢測(cè)到的最小輸入增量在輸入零點(diǎn)附近的分辨力稱為閾值，即產(chǎn)生可測(cè)輸出變化量時(shí)的最小輸入量值如圖所示左圖為非線性、右圖為線性輸出結(jié)果，其中的x0均表示可以開始檢測(cè)的的最小輸出值07.傳感器的正確選型傳感器選型的原則測(cè)量結(jié)果的成敗，在很大程度上取決于傳感器的選用是否合理根據(jù)具體的測(cè)量目的、測(cè)量對(duì)象和測(cè)量環(huán)境合理選用傳感器1、測(cè)量對(duì)象與環(huán)境根據(jù)被測(cè)量的特點(diǎn)和傳感器的使用條件考慮以下問題：量程的大小被測(cè)位置對(duì)傳感器體積的要求測(cè)量方式為接觸式還是非接觸式信號(hào)的輸出方法，有線或非接觸測(cè)量傳感器的來源，國產(chǎn)還是進(jìn)口價(jià)格能否承受，是否自行研制傳感器選型的原則2、靈敏度通常在傳感器的線性范圍內(nèi)，希望傳感器的靈敏度越高越好靈敏度高時(shí)，與被測(cè)量變化對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)的值會(huì)比較大，利于信號(hào)處理但傳感器的靈敏度較高時(shí)，與被測(cè)量無關(guān)的外界噪聲也容易混入，也會(huì)被放大系統(tǒng)放大，從而導(dǎo)致影響測(cè)量精度因此，選用傳感器本身應(yīng)具有較高的信噪比，盡量減少從外界引入干擾信號(hào)傳感器選型的原則3、頻率響應(yīng)特性傳感器的頻率響應(yīng)特性決定了被測(cè)量的頻率范圍，必須在允許頻率范圍內(nèi)保持不失真的測(cè)量條件實(shí)際上傳感器的響應(yīng)時(shí)間總有一定的延遲，延遲時(shí)間越短越好傳感器的頻率響應(yīng)越高，則可測(cè)的信號(hào)頻率范圍就越寬傳感器選型的原則4、線性范圍傳感器的線形范圍是指輸出與輸入成正比的范圍線性范圍越寬，表示量程就越大，并且能保證一定的測(cè)量精度理論上在此范圍內(nèi)靈敏度保持定值因此，當(dāng)傳感器的種類確定后，首先要看它的量程是否滿足要求但實(shí)際上，任何傳感器都不能保證絕對(duì)的線性，它的線性度也是相對(duì)的當(dāng)所要求測(cè)量精度比較低時(shí)，在一定的范圍內(nèi)可將非線性誤差較小的傳感器近似看作是線性的傳感器選型的原則5、穩(wěn)定性傳感器在使用一段時(shí)間后，輸入輸出特性是否改變?nèi)缭谕饨?/p>