传感器的组成与分类

1、现在学习的是第1页，共73页现在学习的是第2页，共73页3现在学习的是第3页，共73页现在学习的是第4页，共73页 压 力 作 用 膜片形变（应变） 应变片电阻改变 敏感元件传感元件现在学习的是第5页，共73页现在学习的是第6页，共73页现在学习的是第7页，共73页8现在学习的是第8页，共73页基本物理量派生物理量位移线位移长度、厚度、应变、振动、磨损、不平度等角位移旋转角、偏转角、角振动等速度线速度速度、振动、流量、动量等角速度转速、角振动等加速度线加速度振动、冲击、质量等角加速度角振动、扭矩、转动惯量等力压力重量、应力、力矩等时间频率周期、记数、统计分布等温 度热容量、气体速度、涡流等光光

2、通量与密度、光谱分布等现在学习的是第9页，共73页现在学习的是第10页，共73页现在学习的是第11页，共73页现在学习的是第12页，共73页1.3.1 ）（11 2210 nnxaxaxaay现在学习的是第13页，共73页现在学习的是第14页，共73页现在学习的是第15页，共73页）（21 0111101111 xbdtdxbdtxdbdtxdbyadtdyadtydadtydammmmmmnnnnnn现在学习的是第16页，共73页2. ）（31 0 dtetysYst 011011bsbsbsXasasasYmmmmnnnn 现在学习的是第17页，共73页 ）（41 011011 asasa

3、bsbsbsXsYsHnnnnmmmm现在学习的是第18页，共73页19现在学习的是第19页，共73页20 ）（则则：51 21 sHsHsHsHr 对于较为复杂的系统，可以将其看作是一些较为简单系统的串联与并联。xy sH1 sH2 sHn现在学习的是第20页，共73页21 ）（则则：61 21 sHsHsHsHpxy sH1 sH2 sHn现在学习的是第21页，共73页1.4.1 ）（71 00100 FSymaxE 现在学习的是第22页，共73页）（81 1 xay）（ 91 44220 xaxaxay）（101 55331 xaxaxay（1） 理想的线性特性（2） 仅有偶次非线性项（

4、3） 仅有奇次非线性项现在学习的是第23页，共73页（1） （2） （3）三种形式所呈现的非线性程度 现在学习的是第24页，共73页 ）（111 xfdxxdfdxdySn）（121 xyk现在学习的是第25页，共73页yx0Rmax2Rmax1）（131 100 %yRFSmaxR 现在学习的是第26页，共73页H现在学习的是第27页，共73页28）（141 100 %yHFSmaxH 现在学习的是第28页，共73页 现在学习的是第29页，共73页现在学习的是第30页，共73页）（）（151 10032 %yFS ）（161 222 RHL 现在学习的是第31页，共73页TtTT0tt0现在

5、学习的是第32页，共73页当给静止的传感器输入一个单位阶跃函数信号 （1-17）时，其输出特性称为阶跃响应特性。 00 10 tttu现在学习的是第33页，共73页图1-6 阶跃响应特性tdtrtpppts00.100.500.901.00y(t)t现在学习的是第34页，共73页 ）（181 00100 yytypp 现在学习的是第35页，共73页现在学习的是第36页，共73页 现在学习的是第37页，共73页 dtetyYdtetysYtst j00j dtetxXt j0j 现在学习的是第38页，共73页 ）（191 jjjjjjj011011 asasabsbsbXYHnnnnmmmm 2

6、01 jjjjj）（ eAeXYXYH现在学习的是第39页，共73页 XYHA j即 ）（211 j22 IRHHHA现在学习的是第40页，共73页 jj jjXYIH,XYRHmIeR ）（221 jjYRejXj11 XYImtgHHtgRI现在学习的是第41页，共73页现在学习的是第42页，共73页由（1-2）式，零阶系统的微分方程为 ）（231 00 tXbtYa ）（241 00 tKXtXabtY或 ）（251 00 KabjXjYsXsYsH 零阶传感器的传递函数和频率特性为：现在学习的是第43页，共73页）（261 001 xbyadtdya）（271 Kxydtdy ）（28

7、1 1 sKXsYs ）（ 291 1 sKsXsYsH 01aa 00abK 现在学习的是第44页，共73页 jK)j(X)j(Y)j(H 112 )(K)(A )(arctg)( 时时，当当1 )(K)(A 负号表示相位滞后现在学习的是第45页，共73页 ）（341 1 /teKAy）（351 632011 KA.)e(KA)(y ）（331 0t 0 0 AttxKxydtdy tx01输出的初值为0,随着时间推移y接近于1；当t=时,在一阶系统中,时间常数值是决定响应速度的重要参数。现在学习的是第46页，共73页图 1-7 一阶传感器CKK x(t) =F(t)y(t)例1-1：由弹簧

8、阻尼器构成的压力传感器，系统输入量 为F(t) = Kx (t)，输出量为位移y(t )，分析系统的频率响应特性。解：根据牛顿第二定律： fC+fK=F(t) 或 txtydttdyKC tKxtKydttdyCtKyfdttdyCfkc 则则：，其其中中现在学习的是第47页，共73页 ）（361 1111ssKCsH为时间常数现在学习的是第48页，共73页令H(S )中的s =j,即= 0，则1j1jH由(j)可以分析该系统的幅频特性和相频特性 ： arctg11A2现在学习的是第49页，共73页0TTdtdThsmc ,01hsmcaa100abKmcdQdT dtTThsdQ)(0图1-

9、8 一阶测温传感器解：现在学习的是第50页，共73页1110 hsmcjjK)j(T)j(T)j(H 11122 )hsmc()(K)(A )hsmc(arctg)(arctg)( )e(KAT/ t 1)e(ATtmchs 1现在学习的是第51页，共73页（3）二阶传感器的数学模型所谓二阶传感器是指由二阶微分方程所描述的传感器。很多传感器，如振动传感器、压力传感器等属于二阶传感器，其微分方程为：）（371 001222 xbyadtdyadtyda 00012202xabydtdyaadtydaa 或或201200002 aaaaaabK ；令令静态灵敏度阻尼比 ）（则则：381 121 0

10、22 sxssyssnn 固有频率,0=1/现在学习的是第52页，共73页 ）（391 22002 ssKsH ）（401 2200220 jjKjH ）（411 2120220 KA）（421 2tanarc2020 )(现在学习的是第53页，共73页 阻尼比的影响较大，不同阻尼比情况下相对幅频特性即动态特性与静态灵敏度之比的曲线如图。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() 当0时，在=1处A()趋近无穷大，这一现象称之为谐振。 随着的增大，谐振现象逐渐不明显。 当0.707时

11、，不再出现谐振，这时A()将随着的增大而单调下降。现在学习的是第54页，共73页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()现在学习的是第55页，共73页 二阶传感器的阶跃响应特性 随阻尼比的不同，有几种不同的解：y/K210t=01.510.60.2KAydtdydtyd2222 01/tsinkAty现在学习的是第56页，共73页 /)j(,2211 方程通解 3222111AtsinAtcosAe)t ( y/ t 根据t，ykA，求出A3；据初始条件 求出A1、A2则,)(y,)(y,t00000 2221111arctantsin)/texp(kAty现在学习的是第57页，共73页y/K210t=01.510.60.2现在学习的是第58页，共73页 /)(,1221 texptexpkAy 112111211222222=1 (临界阻尼)：特征方程具有重根-1/,过渡函数为 )/texp(t)/texp(kAty 1现在学习的是第59页，共73页现在学习的是第60页，共73页现在学习的是第61页，共73页现在学习的是第62页，共73页待标定传感器已知非电量输入量标准设备输出量电