傳感器原理及工程應(yīng)用期末復(fù)習(xí)要點(diǎn)

1、傳感器原理及工程應(yīng)用第一章測(cè)量-測(cè)量是以確定被測(cè)定的值或獲取結(jié)果為目的的一系列操作測(cè)量:直接測(cè)量,間接測(cè)量,組合測(cè)量引用誤差-儀表精度等級(jí)是根據(jù)最大引用誤差來(lái)確定的.例：0.5級(jí)表的引用誤差的最大值不超過(guò)土 0.5%; 1級(jí)表的引用誤差的最大值不超過(guò)土1%隨機(jī)誤差在同一測(cè)量條件下,屢次測(cè)量被測(cè)量時(shí),其絕對(duì)值和符號(hào)以不可預(yù)定方式變 幻著的誤差稱為隨機(jī)誤差.系統(tǒng)誤差 在同一測(cè)量條件下,屢次測(cè)量被測(cè)量時(shí),絕對(duì)值和符號(hào)保持不變,或在條件改變時(shí),按一定規(guī)律如線性、多項(xiàng)式、周期性等函數(shù)規(guī)律變化的誤 差稱為系統(tǒng)誤差.前者為恒值系統(tǒng)誤差,后者為變值系統(tǒng)誤差.粗大誤差超處在規(guī)定條件下預(yù)期的誤差稱為粗大誤差,粗大

2、誤差又稱疏忽誤3b準(zhǔn)那么通常把等于36的誤差成為極限誤差,對(duì)于正態(tài)分布的隨機(jī)誤差,落在±3t以外的概率只有0.27%,它在有限次測(cè)量中發(fā)生的可能性很小.3t準(zhǔn)那么 就是如果一組測(cè)量數(shù)據(jù)中某個(gè)測(cè)量值的剩余誤差的絕對(duì)值IVi I >37,那么該測(cè)量值為可疑值壞值,應(yīng)剔除.36準(zhǔn)那么又稱萊以達(dá)準(zhǔn)那么.3 b準(zhǔn)那么是最常用也是 最簡(jiǎn)單的判別粗大誤差的準(zhǔn)那么,它應(yīng)用于測(cè)量次數(shù)充分多的情況.例1-1,P11第二章傳感器傳感器是能感受規(guī)定的被測(cè)量并根據(jù)一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置.傳感器是由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、信號(hào)調(diào)理轉(zhuǎn)換電路和輔助電源組成 被測(cè)量輔助電源傳感器組成框圖敏感元件

3、是指?jìng)鞲衅髂苤苯痈惺芑蝽憫?yīng)被測(cè)量的局部.轉(zhuǎn)換原件 是指?jìng)鞲衅髦心軐⒚舾性惺芑蝽憫?yīng)的被測(cè)量轉(zhuǎn)換成適于傳輸或測(cè)量的電信號(hào)局部.信號(hào)調(diào)理轉(zhuǎn)換電路 進(jìn)行放大、運(yùn)算調(diào)制等.傳感器的靜態(tài)特性 傳感器的靜態(tài)特性是指被測(cè)量的值處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的輸出與輸入的關(guān)系.P29靈敏度 靈敏度是傳感器靜態(tài)特性的一個(gè)重要指標(biāo).其定義是輸出量增量y與引起輸出量增量 y的相應(yīng)輸入量增量 x之比.用S表示靈敏度,它表示單 位輸入量的變化所引起傳感器輸出量的變化, 很顯然,靈敏度S值越大,表示傳 感器越靈敏.線性度傳感器的線性度是指?jìng)鞲衅鞯妮敵雠c輸入之間數(shù)量關(guān)系的線性程度.遲滯傳感器在相同工作條件下,輸入量由小到大正行程及輸入量

4、由大到小反行程變化期間其輸入輸出特性曲線不重合的現(xiàn)象稱為遲滯.重復(fù)性重復(fù)性是指?jìng)鞲衅髟谙嗤ぷ鳁l件下,輸入量按同一方向作全程連續(xù)屢次變化時(shí),所得特性曲線不一致的程度.重復(fù)性誤差屬于隨機(jī)誤差漂移傳感器的漂移是指在輸入量不變的情況下,傳感器輸出量隨著時(shí)間變化,此現(xiàn)象稱為漂移.產(chǎn)生的原因：一是傳感器自身結(jié)構(gòu)參數(shù)；二是周圍環(huán)境如溫度、濕度等,最常見的漂移是溫度漂移傳感器的動(dòng)態(tài)特性 傳感器的動(dòng)態(tài)特性是指輸入量隨時(shí)間變化時(shí)傳感器的響應(yīng)特性.P31傳感器的根本動(dòng)態(tài)特性方程1零階系統(tǒng),k為傳感器的靜態(tài)靈敏度或放大系數(shù).2 一階系統(tǒng),一傳感器的時(shí)間常數(shù)3二階系統(tǒng),n一傳感器 的固有頻率P33第三章電阻應(yīng)變片的工

5、作原理電阻應(yīng)變片的工作原理基于電阻應(yīng)變效應(yīng),即導(dǎo)體在外界作用下產(chǎn)生機(jī)械變形拉伸或壓縮時(shí),其電阻值相應(yīng)發(fā)生變化.熱電阻效應(yīng)熱電阻是基于電阻的熱效應(yīng)進(jìn)行溫度測(cè)量的,即電阻體的阻值隨溫度的變化而變化的特性.靈敏系數(shù) P46電阻應(yīng)變片的溫度補(bǔ)償方法 P49全橋的補(bǔ)償和計(jì)算方法 P53電阻應(yīng)變片的測(cè)量電路P5 A 54第四章自感式傳感器的工作原理 P62變磁阻式傳感器是非線性的差動(dòng)變隙式電感傳感器 P65差動(dòng)變壓器式傳感器：把被測(cè)的非電量變化轉(zhuǎn)換為線圈互感變化的傳感器稱為互感式傳感器.這種傳感器是根據(jù)變壓器的根本原理制成的,并且次級(jí)繞組用 差動(dòng)形式連接,故稱差動(dòng)變壓器式傳感器.P70圖螺線管式差動(dòng)變壓器

6、P71電渦流現(xiàn)象效應(yīng)塊狀金屬導(dǎo)體置于變化的磁場(chǎng)中或在磁場(chǎng)中作切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí),導(dǎo)體內(nèi)將產(chǎn)生呈旋渦狀的感應(yīng)電流, 此電流叫電渦流,以上現(xiàn)象稱 為電渦流效應(yīng).電渦流式傳感器最大的特點(diǎn) 是能對(duì)位移、厚度、外表溫度、速度、應(yīng)力、材 料損傷等進(jìn)行非接觸式連續(xù)測(cè)量.工作原理P77渦流式傳感器的應(yīng)用 1低頻透射式渦流厚度傳感器2高頻反射式渦流厚度傳感器3電渦流式轉(zhuǎn)速傳感器.電渦流式傳感器的測(cè)量電路：1,調(diào)頻式電路2,調(diào)幅式電路P81第五章電容式傳感器的幾種類型：1變極距型電容式傳感器非線性的2變面積型電容式傳感器線性的公式3變介質(zhì)型電容式傳感器線性的電容式傳感器的測(cè)量電路1調(diào)頻電路P932運(yùn)算放大器式電路P

7、933二極管雙T形交流電橋P934環(huán)形二極管充放電法5脈沖寬度調(diào)制電路第六章壓電式傳感器壓電式傳感器是一種有源傳感器,它是以某些物質(zhì)的壓電效應(yīng)為根底實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換.它可以用于力、加速度、速度、振動(dòng)以及流量等參數(shù)的 測(cè)量.正壓電效應(yīng) 某些介質(zhì),當(dāng)沿著一定方向?qū)ζ涫┝Χ顾冃螘r(shí),內(nèi)部就產(chǎn)生極化現(xiàn)象,同時(shí)在它的外表上便產(chǎn)生符號(hào)相反的的電荷, 當(dāng)外力去掉后,又重新 恢復(fù)到不帶電狀態(tài).這種現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng),可將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能.逆壓電效應(yīng)當(dāng)在電解質(zhì)的極化方向上施加電場(chǎng), 這些電解質(zhì)也會(huì)產(chǎn)生變形,這種現(xiàn)象稱為逆壓電效應(yīng)電致伸縮效應(yīng).可將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能壓電式傳感器用的是正向壓電效應(yīng)壓電式傳感器的根本原理

8、就是利用壓電材料的壓電效應(yīng)這個(gè)特性,即當(dāng)有力作用在壓電材料上時(shí),傳感器就有電荷或電壓輸出.壓電式傳感器不能用于靜態(tài)測(cè)量. 壓電材料在應(yīng)變力的作用下,電荷可以不斷補(bǔ) 充,以供應(yīng)測(cè)量回路一定的電流,故適用于動(dòng)態(tài)測(cè)量.P105圖6-5壓電式傳感器的測(cè)量電路1電壓放大器阻抗變換器2電荷放大器壓電式傳感器的應(yīng)用1壓電式測(cè)力傳感器2壓電式加速度傳感器3壓電式金屬加工切削力測(cè)量振動(dòng)4壓電式玻璃破碎報(bào)警器第七章磁電式傳感器的兩種結(jié)構(gòu)：變磁通式和恒磁通式霍爾效應(yīng)及霍爾原件* 霍爾效應(yīng) 置于磁場(chǎng)中的靜止載流導(dǎo)體,當(dāng)它的電流方向與磁場(chǎng)方向不一致 時(shí),載流導(dǎo)體上垂直于電流和磁場(chǎng)的方向上將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì), 這種現(xiàn)象稱霍爾效

9、應(yīng).* 霍爾元件不等位電勢(shì)補(bǔ)償 P120* 霍爾元件的溫度補(bǔ)償 圖7-14霍爾元件根本結(jié)構(gòu)由霍爾片、四根引線和殼體組成的其它P119第八章 光電感式傳感器 是將被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的變化,在通過(guò)光電器件把信號(hào)的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的一種傳感器外光電效應(yīng)在外線作用下,物體內(nèi)的電子逸出物體外表的=向外發(fā)射的現(xiàn)象稱為外光點(diǎn)效應(yīng).向外發(fā)射的電子叫光電子.基于外光電效應(yīng)的光電器件有光電 管,光電倍增關(guān),發(fā)光二極管,激光等內(nèi)光電效應(yīng)在光線作用下,物體的導(dǎo)電性能發(fā)生變化或產(chǎn)生光生電動(dòng)勢(shì)的效應(yīng)稱為內(nèi)光電效應(yīng).可以分為：1光電導(dǎo)效應(yīng)2光生伏特效應(yīng). 例如: 光敏電阻,晶體管光敏電阻光敏電阻沒(méi)有極性,純粹是一個(gè)電阻原件,使用時(shí)既可以假直流 電壓,也可以加交流電壓.無(wú)光照時(shí),光明電阻阻值暗電阻很大,電路中電流暗電流很小.當(dāng)光敏電阻受到一定波長(zhǎng)范圍的光照時(shí),他的阻值亮電阻急劇減小,電路中電流迅速增大.光敏電阻的主要參數(shù)1暗電阻與暗電流光敏電阻在不受光照射時(shí)的阻值稱為暗電阻,此時(shí)流過(guò)的電流稱為暗電流2亮電阻與亮電流光敏電阻在受光照射時(shí)的電阻稱為亮電阻,此時(shí)流過(guò)的電流稱為亮電流.3光電流亮電流與暗電流之差稱為光電流.光電池P131圖8-16光電耦合器件：原理 P1