Mikrosenzory a mikromechanické systémy - Vysoké uÄÂenàtechnické ...
Mikrosenzory a mikromechanické systémy - Vysoké uÄÂenàtechnické ... Mikrosenzory a mikromechanické systémy - Vysoké uÄÂenàtechnické ...
Mikrosenzory a mikromechanické systémy 13• Dělení podle výrobní technologie – Senzory jsou rozděleny podle technologie výroby.Náleží sem např. senzory elektromechanické, mechanické, pneumatické, elektrické,elektronické, mikroelektronické (technologie tlustých vrstev, technologie tenkých vrstev,polovodičová technologie), elektrochemické, optoelektronické. V současnosti největšívývoj senzorů je v mikroelektronických technologiích.3.3 Základní parametry senzorůPři výběru senzoru pro určitou aplikaci stojí návrhář vždy před rozhodnutímvycházejícím z požadavků kladených na konkrétní typ senzoru. Mnohé obecné požadavkyjsou protichůdné, a proto je třeba volit kompromis – velmi často mezi cenou a přesností.Mezi obecné požadavky na vlastnosti senzorů nejčastěji patří:• jednoznačná závislost výstupní veličiny na veličině měřené• velká citlivost senzoru• vhodný průběh základních statických charakteristik• velká přesnost a časová stálost• minimální závislost na vlivech okolního prostředí (mimo vlivů měřených)• minimální zatěžování měřeného objektu• vysoká spolehlivost• velmi nízká pořizovací cena a nízké náklady na provoz• jednoduchá obsluha a údržbuVhodná závislost výstupní veličiny na veličině měřené a vhodný průběh základníchcharakteristik jsou často rozhodující požadavky návrháře na použitý senzor. Důležitécharakteristiky a typické parametry popisující základní statické a dynamické vlastnostisenzoru lze shrnout do následujícího přehledu:• Statické vlastnosti senzoru:o Statická přenosová charakteristika (kalibrační křivka) – udává vztah mezi výstupnía měřenou veličinou.o Citlivost – je definována jako sklon statické přenosové charakteristiky.o Limit detekce (práh citlivosti, dolní hranice měřícího rozsahu) - je nejnižší hodnotaměřené veličiny, která může být senzorem detekována.o Plný rozsah (horní hranice měřícího rozsahu) – je nejvyšší hodnota měřenéveličiny, která může být senzorem detekována.o Dynamický rozsah – je dán intervalem dolní a horní hranicí měřícího rozsahu, tj.mezi limitem detekce a plným rozsahemo Linearita (též chyba linearity, nelinearita nebo integrální nelinearita) – udávámaximální odchylku kteréhokoliv kalibračního bodu od odpovídajícího bodu naideální statické přenosové charakteristice.
14 Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií VUT v Brněo Hystereze – je maximální rozdíl ve výstupu při jakékoliv hodnotě měřenéhorozsahu, kdy hodnota je měřena nejdříve při zvyšování a poté při snižování měřenéveličiny.o Rozlišení (rozlišitelnost) – je nejmenší inkrement výstupu senzoru, který senzorzaznamená při změně výstupu. Odpovídá absolutní nebo relativní chybě senzoru.o Reprodukovatelnost (někdy nazývaná opakovatelnost měření) – je dána odchylkoumezi naměřenými hodnotami, které byli měřené při neměnné vstupní veličiněa neměnných rušivých vlivech v krátkém časovém sledu.• Dynamické vlastnosti senzoruo Přechodová charakteristika – je průběh výstupní veličiny v závislosti na čase přiskokové změně vstupní veličiny.o Frekvenční charakteristika – udává závislost přenosu a fázového úhlu na frekvenci,tj. rozdíl amplitudy a fáze výstupního signálu oproti signálu vstupnímu v závislostina frekvenci.Mezi další důležité parametry senzoru náleží posun nuly vlivem teplotního, časového,napájecího a jiného driftu, doba odezvy, selektivita, doba života, kvantizační chyba, početbitů, apod. Hodnoty těchto parametrů mohou limitovat použití senzorů v některýchaplikacích, a proto je třeba u každého typu senzoru hodnotit samostatně vhodnost pro danouaplikaci.Na senzor působí mimo měřené veličiny také rušivé vlivy (teplota, tlak, vlhkost,radiace, elektrické a magnetické pole, atd.), které se senzor svými technickými parametry auspořádáním snaží minimalizovat. Dále se používají vhodná obvodová řešení pro zmenšeníchyb senzorů. Mezi ně náleží např. metoda kompenzace, diferenční metoda, metodazpětnovazební, metoda sériového zapojení linearizačního členu, metoda filtrace, aj.3.3.1 Statické vlastnosti senzorůStatické vlastnosti senzoru popisují jeho chování v časově ustáleném stavu (přikvazistacionárních změnách). Nejdůležitější charakteristikou je statická přenosovácharakteristika (kalibrační křivka), která udává vztah mezi měřenou veličinou x a výstupníveličinou y. Vztah je popsán funkcí:y = f (x)( 3.1 )Obecně lze závislost mezi vstupní veličinou x a výstupní veličinou y popsat tvarem:2ny = ( a + a x + a x + ... a x x( 3.2 )0 1 2+n)kde a 0 , a 1 , a 2 … a n jsou konstanty. Při omezeném počtu členů této rovnice lze napříkladodvodit statické přenosové charakteristiky, viz. Obrázek 3.4.
- Page 4 and 5: DESCRIPTIONSafety FittingsIt is not
- Page 6 and 7: Mikrosenzory a mikromechanické sys
- Page 8: Mikrosenzory a mikromechanické sys
- Page 11 and 12: 8 Fakulta elektrotechniky a komunik
- Page 14 and 15: Mikrosenzory a mikromechanické sys
- Page 18 and 19: Mikrosenzory a mikromechanické sys
- Page 20 and 21: Mikrosenzory a mikromechanické sys
- Page 22 and 23: Mikrosenzory a mikromechanické sys
- Page 24 and 25: Mikrosenzory a mikromechanické sys
- Page 26 and 27: Mikrosenzory a mikromechanické sys
- Page 28 and 29: Mikrosenzory a mikromechanické sys
- Page 30 and 31: Mikrosenzory a mikromechanické sys
- Page 32 and 33: Mikrosenzory a mikromechanické sys
- Page 34 and 35: Mikrosenzory a mikromechanické sys
- Page 36 and 37: Mikrosenzory a mikromechanické sys
- Page 38 and 39: Mikrosenzory a mikromechanické sys
- Page 40 and 41: Mikrosenzory a mikromechanické sys
- Page 42 and 43: Mikrosenzory a mikromechanické sys
- Page 44 and 45: Mikrosenzory a mikromechanické sys
- Page 46 and 47: Mikrosenzory a mikromechanické sys
- Page 48 and 49: Mikrosenzory a mikromechanické sys
- Page 50 and 51: Mikrosenzory a mikromechanické sys
- Page 52 and 53: Mikrosenzory a mikromechanické sys
- Page 54 and 55: Mikrosenzory a mikromechanické sys
- Page 56 and 57: Mikrosenzory a mikromechanické sys
- Page 58 and 59: Mikrosenzory a mikromechanické sys
- Page 60 and 61: Mikrosenzory a mikromechanické sys
- Page 62 and 63: Mikrosenzory a mikromechanické sys
- Page 64 and 65: Mikrosenzory a mikromechanické sys
14 Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií VUT v Brněo Hystereze – je maximální rozdíl ve výstupu při jakékoliv hodnotě měřenéhorozsahu, kdy hodnota je měřena nejdříve při zvyšování a poté při snižování měřenéveličiny.o Rozlišení (rozlišitelnost) – je nejmenší inkrement výstupu senzoru, který senzorzaznamená při změně výstupu. Odpovídá absolutní nebo relativní chybě senzoru.o Reprodukovatelnost (někdy nazývaná opakovatelnost měření) – je dána odchylkoumezi naměřenými hodnotami, které byli měřené při neměnné vstupní veličiněa neměnných rušivých vlivech v krátkém časovém sledu.• Dynamické vlastnosti senzoruo Přechodová charakteristika – je průběh výstupní veličiny v závislosti na čase přiskokové změně vstupní veličiny.o Frekvenční charakteristika – udává závislost přenosu a fázového úhlu na frekvenci,tj. rozdíl amplitudy a fáze výstupního signálu oproti signálu vstupnímu v závislostina frekvenci.Mezi další důležité parametry senzoru náleží posun nuly vlivem teplotního, časového,napájecího a jiného driftu, doba odezvy, selektivita, doba života, kvantizační chyba, početbitů, apod. Hodnoty těchto parametrů mohou limitovat použití senzorů v některýchaplikacích, a proto je třeba u každého typu senzoru hodnotit samostatně vhodnost pro danouaplikaci.Na senzor působí mimo měřené veličiny také rušivé vlivy (teplota, tlak, vlhkost,radiace, elektrické a magnetické pole, atd.), které se senzor svými technickými parametry auspořádáním snaží minimalizovat. Dále se používají vhodná obvodová řešení pro zmenšeníchyb senzorů. Mezi ně náleží např. metoda kompenzace, diferenční metoda, metodazpětnovazební, metoda sériového zapojení linearizačního členu, metoda filtrace, aj.3.3.1 Statické vlastnosti senzorůStatické vlastnosti senzoru popisují jeho chování v časově ustáleném stavu (přikvazistacionárních změnách). Nejdůležitější charakteristikou je statická přenosovácharakteristika (kalibrační křivka), která udává vztah mezi měřenou veličinou x a výstupníveličinou y. Vztah je popsán funkcí:y = f (x)( 3.1 )Obecně lze závislost mezi vstupní veličinou x a výstupní veličinou y popsat tvarem:2ny = ( a + a x + a x + ... a x x( 3.2 )0 1 2+n)kde a 0 , a 1 , a 2 … a n jsou konstanty. Při omezeném počtu členů této rovnice lze napříkladodvodit statické přenosové charakteristiky, viz. Obrázek 3.4.
Change language