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传感器技术 光电传感器技术-4 卞保民 第一章　概论 1.1 传感器的基本概念 1.2 传感器的数学模型 1.3 传感器的一般特性参数 1.4 机电类传感器的简述 一阶环节 一阶环节的阶跃响应曲线 二阶环节 二阶环节输出信号 二阶环节的传递函数 二阶环节幅频特性函数 二阶环节的低频特性 二阶环节的高频特性 二阶环节阻尼效应 二阶环节的特性曲线 二阶环节的相频特性 二阶环节的阶跃响应 二阶环节的阶跃响应 二阶环节的阶跃响应 二阶环节的阶跃响应 二阶环节的阶跃响应曲线 二阶环节的脉冲响应 根据传递函数的定义 二阶环节的脉冲响应 分母形式重组 传递函数的变换 根据拉氏变换计算公式 传递函数的变换 根据拉氏变换的线性性质 传递函数的变换 根据拉氏变换位移性质 传递函数的变换 根据拉氏变换放大性质 传递函数的变换 最终 二阶环节的脉冲响应曲线 练 习 用拉氏变换方法计算一阶环节的脉冲响应。 1.3.4 传感器性能优化技术简介 (一)结构、材料与参数的合理选择 (二)稳定性处理 (三)屏蔽、隔离、干扰抑制 (四)补偿与校正 (五)集成化与智能化 (六)差动技术 (七)平均技术（非相干迭加） (八)零示法、微差法、闭环技术 优化原则 指标优化：确保主要技术指标。精度、灵敏度适当。 方案优化：原理正确，多种方案比较，选择更合理、可行的。应用成熟技术。 技术路线优化：关键参数、关键技术明确。 差动技术 平均技术 相干迭加 单缝衍射光强分布 共振法 零示法 微差法 微差法 闭环技术 闭环系统 闭环技术 闭环系统的输入信号 闭环技术 根据定义传递函数 闭环技术特点 前提条件 其它措施 1.3.5 传感器标定简介 标定的基本方法 传感器的标定系统 静态参数标定 动态参数标定 传感器与测量？ 传感器与测量？ 第一章　概论 1.1 传感器的基本概念 1.2 传感器的数学模型 1.3 传感器的一般特性参数 1.4 机电类传感器 1.4 机电类传感器简述 1.4.1电阻式传感器 1.4.2电感式传感器 1.4.3电容式传感器 1.4.4压电式传感器 1.4.1电阻式传感器 1.4.1电阻式传感器 1.4.1.1 电位器式电阻传感器 1.4.1.2 应变片式电阻传感器 电位器式电阻传感器 一、线性电位器 二、非线性电位器 三、负载特性与负载误差 四、电位器式传感器应用举例 线性电位器 线性电位器传感特性 1、线性电位器的空载特性 2、阶梯特性和分辨率 线性电位器空载特性 灵敏度 电位器的阶梯特性 视在分辨率 电刷每移过一匝线，输出电压便阶跃一次，共产生n个电压阶梯，其阶跃值为 次分辨脉冲 电刷移动过程中，必定出现两匝短路，即总匝数从N匝减少到(N—1)匝，总阻值变小使得视在分辨脉冲之中产生次要分辨脉冲。 电压相对分辨率 　　定义：在行程内，输出电压阶梯的最大值与最大输出电压之比的百分数 阶梯误差 　　电位器的阶梯误差：以理想阶梯特性曲线对理论直线的最大偏差值与最大输出电压值的百分数表示 非线性电位器 非线性电位器结构 函数电位器 函数电位器灵敏度 阶梯型非线性电位器 负载特性与负载误差 负载特性归一化 归一化负载曲线 负载误差 负载误差曲线 问题提示 　　根据补偿原理，能否设计一种非线性骨架，骨架的非线性能够补偿负载的非线性效应，最终输出特性为线性特性？ 　　需要有具体的计算过程，给出必要的参数条件。 电位器传感器应用 谢谢! 　空载时输出电压(或电阻)与电刷行程之间具有非线性函数关系的一种电位器，也称函数电位器。 指数函数、对数函数、三角函数及其他任意函数，因此可满足控制系统的特殊要求，也可满足传感、检测系统最终获得线性输出的要求。 　常用的非线性线绕电位器有变骨架式、变节距式、分路电阻式及电位给定式四种。 变骨架式电位器骨架高度h，当电刷移动微小位移dx时，引起电阻变化dR 骨架高度的变化规律 设计要求 非线性电位器的灵敏度与电刷位置有关 电压灵敏度 电压灵敏度与工作电流有关 相对电阻 负载系数 接负载电阻RL时电位器输出电压为 归一化的负载特性 负载误差与归一化参数的关系为 r=0,1时误差最小 由于传感器的能量损耗，只有不同程度的非线性，没有线性传感器 利用弹性元件把被测压力变换为弹性元件的位移，并使此位移变为电刷触点的移动。从而引起输出电压或电流相应的变化。 弹性敏感元件膜盒的内腔，通入被测流体压力，在此压力作用下，膜盒盖中心产生位移，推动连杆上移，使曲柄轴带动电刷在电位器电阻丝上滑动，输出一与被测压力成正比的电压信号。 3为输入,电阻