感測重點內(nèi)容14

1、緒論一、感測技術(shù)的內(nèi)容二、傳感器1） 定義：將非電量轉(zhuǎn)換為與之有確定對應(yīng)關(guān)系電量的器件或裝置類型三、敏感器1）定義：將被測非電量轉(zhuǎn)換為與之有確定對應(yīng)關(guān)系可用非電量的器件或裝置2）應(yīng)用：在被測非電量不是傳感器能轉(zhuǎn)換的非電量（即可用非電量）時 第一章 電流、電壓和功率的測量一、取樣電阻法在被測電流回路中串入很小的標(biāo)準(zhǔn)電阻r二、反饋電阻法被測電流回路中串入電壓并聯(lián)負(fù)反饋電路比較：取樣電阻法比較適合測量較大電流；反饋電阻法比較適合測量較小電流三、電流互感器的電流-電壓轉(zhuǎn)換電路輸出結(jié)論：四、功率表的接線方法(a) 、(b) 、(c) 、 (d)正確接法；(e) 、(f) 、(g) 、(h)不正確接法第二

2、章 頻率、時間和相位的測量一、頻率的模擬測量 1、直讀法2、比較法3、示波法若取R1=R2=R,C1=C2=C，則平衡條件為：二、頻率（周期）的數(shù)字測量m分頻系數(shù)三、例2 已知圖2-3-1中，伏，A/D為8位二進制A/D，若要求相位量化單位求1°該鑒相器能測量的最大相位值2°A/D的滿量程電壓E解：因為，又因為，所以因為，所以所以伏四、相位-電壓轉(zhuǎn)換法例3 已知圖2-3-1中，伏，A/D為8位二進A/D，進其滿量程電壓E=5伏，要求量化單位求1°該鑒相器能測量的最大相位值2°鑒相器與濾波器間需插入一個多大放大倍數(shù)的放大器？解 因A/D為8位二進制A/D

3、所以又因 故 設(shè)放大倍數(shù)為K，所以 所以 第三章 阻抗的測量一、電橋法1、惠斯頓電橋2、平衡電橋法（測電阻、測電容、測電感）3、不平衡電橋法（1）直流不平衡電橋常用于電阻傳感器電橋結(jié)論：A、恒流源供電的優(yōu)點： 1°電橋從恒壓源供電改為恒流源供電，可以減小和消除非線性。 2°恒流源供電比恒壓源供電更能消除溫度變化的影響。B、差動電橋（差動式電阻傳感器接在橫跨電源的相鄰兩臂）優(yōu)點： 1°提高靈敏度 2°消除非線性3°消除溫度誤差（2）交流不平衡電橋（3）有源電橋 二、電感、電容數(shù)字轉(zhuǎn)換法電感電壓變換器 電容電壓變換器 三、阻抗-電壓變換器圖3-2-

4、1 電阻電壓轉(zhuǎn)換基本電路（恒流法）第四章 阻抗型傳感器一、組成原理及結(jié)構(gòu)形式2非接觸式光電電位器二、電阻應(yīng)變片分類應(yīng)變電橋結(jié)論：1）如果電阻傳感器接在電橋的相鄰兩臂，溫度引起的電阻變化將相互抵消，其影響將減小或消除；2）非電量若使兩電阻傳感器的電阻變化符號相同，則應(yīng)將這兩電阻傳器接在電橋的相對兩臂，但是這只能提高電橋輸出電壓，并不能減小溫度變化的影響和非線性誤差。3）被測非電量若使兩電阻傳感器的電阻變化符號相反，則應(yīng)將這兩電阻傳感器接在電橋的相鄰兩臂即構(gòu)成差動電橋，這既能提高電橋輸出電壓，又能減小溫度變化的影響和非線性誤差。三、補償溫度誤差的辦法補償塊法 差動電橋法 如果兩應(yīng)變片型號參數(shù)、所處

5、環(huán)境溫度及所粘貼材料均相同，只要將兩應(yīng)變片接入電橋的相鄰兩臂，就可消除溫度變化引起的測量誤差。四、對熱電阻材料的要求溫度特性的線性度好溫度系數(shù)大且穩(wěn)定電阻率大物理化學(xué)性能穩(wěn)定五、氣敏電阻體；加熱器 旁熱式 圖4115(a)(b)直熱式 圖4115(c)氣敏電阻Rs與負(fù)載電阻RL分壓電路 結(jié)構(gòu)： 燒結(jié)型；薄膜型；厚膜型六、電容結(jié)構(gòu)類型：變極距、變面積、變介質(zhì)七、電感式傳感器1分類：變氣隙式自感傳感器；變面積式自感傳感器；螺管插鐵式自感傳感器。2差動變壓器也有變氣隙式、變面積式和螺管式三種類型。3、電渦流作用方式圖4-3-17反射方式渦流環(huán)產(chǎn)生的磁場抵消一部分原激勵磁場。透射方式渦流環(huán)產(chǎn)生的磁場在

6、另一側(cè)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電壓。第五章 電壓型傳感器一、磁電式傳感器1、變磁通式永久磁鐵和線圈均不動（變磁阻式）1）、鐵芯平移型 2）、鐵芯旋轉(zhuǎn)型 2、恒磁通式永久磁鐵與線圈相對運動1）、動鐵式 圖5-1-2（b）2）、動圈式： 平移型 圖5-1-2（b） e=B·L·U旋轉(zhuǎn)型 圖5-1-2（c） e=B·S·二、壓電式傳感器1、壓電傳感器不能測量靜態(tài)參數(shù) 2、采用電壓放大器，更換電纜時，須重新校正 采用電荷放大器，更換電纜時，無須重新校正三、熱電偶基本定律1、中間導(dǎo)體定律若中間導(dǎo)體兩端溫度相同，則 2、中間溫度定律3、標(biāo)準(zhǔn)電極定律4、熱電偶的冷端處理 1）、

7、冷端恒溫方式：1°冰浴法；2°恒溫槽法；3°簡易法。2）、冷端的延伸使用冷端延長線5、冷端溫度波動的自動補償電橋補償法1°給定的熱電偶只能選配與其相適應(yīng)的補償器；2°補償器只能在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)使用，即；3°補償器極性不能接反：a、b不能接反，E不能反接。四、光電式傳感器1、光電式傳感器的基本組成 圖5-4-15 1）、光源 （被測量X1直接對光源作用，使光通量1的某一參數(shù)發(fā)生變化）；2）、光學(xué)通路（被測量X2作用于光學(xué)通路中，對傳播過程中的光通量進行調(diào)制）；3）、光電器件；4）、測量電路。2、光電發(fā)射型光電器件：光電管；光電倍增管3

8、、光導(dǎo)型光電器件：光敏電阻；光敏二極管；光敏三極管；光電池4、光電傳感器的基本類型：透射式；反射式；輻射式；遮擋式；開關(guān)式五、霍爾傳感器基本特性1、霍爾傳感器的靈敏度和線性度主要取決于磁路系統(tǒng)和霍爾元件的特性。2、提高磁場的磁感應(yīng)強度B和增大激勵電流I，也可獲得較大的霍爾電勢。但I的增大受到元件發(fā)熱的限制。3、霍爾傳感器動態(tài)性能好。第六章 半導(dǎo)體傳感器一、磁敏管：磁敏二極管和磁敏三極管二、熱敏管：熱敏二極管;熱敏三極管三、氣敏管四、濕敏管五、集成半導(dǎo)體傳感器1、集成霍爾傳感器：開關(guān)型集成霍爾傳感器；線性集成霍爾傳感器2、集成溫度傳感器：電流型集成溫度傳感器；電壓型集成溫度傳感器；數(shù)字集成溫度傳

9、感器3、濕度、壓力、加速度集成傳感器：集成濕度傳感器；集成壓力傳感器；集成加速度傳感器第七章 數(shù)字式傳感器一、編碼器：直接編碼器；增量編碼器。光源碼盤 三個碼道：1°零位碼道A1條透個狹縫 ；2°增量碼道Bm個透光不透光扇區(qū)； 3°辨向碼道 Cm個透光不透光扇區(qū) （B、C全錯開半個扇區(qū)）。光電元件二、光柵與磁柵主光柵(又稱標(biāo)尺光柵) ，均勻地刻劃有透光和不透光的線條指示光柵，刻有與主光柵同樣刻線密度的條紋。莫爾條紋的形成 主光柵與指示光柵的柵線之間保持很小的夾角，在近乎垂直柵線的方向上出現(xiàn)了明暗相間的條紋莫爾條紋。莫爾條紋之間距遠(yuǎn)大于光柵柵距W三、感應(yīng)同步器1、直

10、線式感應(yīng)同步器測量直線位移2、旋轉(zhuǎn)式感應(yīng)同步器測量角位移。四、頻率式傳感器1、組成：振弦導(dǎo)磁性好的金屬細(xì)弦激振器（電磁鐵）激勵振弦橫向振動拾振器振弦振動時產(chǎn)生感應(yīng)電壓，感應(yīng)電壓頻率=振弦橫向振動頻率f2、激勵方式1）間歇激勵方式 圖7-4-22）連續(xù)激勵方式電流法 圖7-4-3（a） 振弦中有電流流過 用機電類比法分析可知，在磁場中振動的振弦可等效成一個并聯(lián)的LC回路，因此圖7-4-3（a）可等效成一個LC振蕩器。電磁激勵法 圖7-4-3（b） 振弦中無電流流過 3、振弦傳感器的非線性 1）、單一振弦2）、差動振弦4、振筒式傳感器振筒式壓力傳感器 ；振筒式密度傳感器 5、振膜式和振梁式傳感器6

11、、石英晶體諧振式傳感器第八章 新型傳感器一、光纖傳感器1、光纖結(jié)構(gòu) ：纖芯；包層；外套2、分類3、光纖傳光原理4、光纖傳感器的分類功能型光纖用作敏感元件，常用單模光纖非功能型光纖用作傳感元件，常用多模光纖5、傳輸光的調(diào)制方式1）調(diào)制方式種類 光強調(diào)制應(yīng)用最多 光相位制 無頻率制 光波長制 光偏振制2）光強調(diào)制方式輻射式光纖位移式 圖81-5 入射光纖不動 出射光纖不動插入式 圖81-6微彎損耗式 圖81-76、光纖傳感器的優(yōu)點缺點優(yōu)點 1、靈敏度高；2、電絕緣性能好，抗電磁干擾；3、耐腐蝕，耐高溫；4、體積小，重量輕；缺點：斷線修復(fù)需專用工具。二、CCD傳感器1、CCD器件由MOS光敏元陣列和

12、讀出移位寄存器組成。2、CCD圖象傳感器的結(jié)構(gòu)：線列陣；面列陣三、激光傳感器1、激光的形成 形成條件： (1)具有能形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)狀態(tài)的工作物質(zhì)增益介質(zhì)；(2)具有供給能量的激勵源；(3)具有提供反復(fù)進行受激輻射場所的光學(xué)諧振腔。2、激光的特性: (1)高方向性 (2)高亮度 (3)高單色性 (4)高相干性二、激光傳感器激光干涉?zhèn)鞲衅骷す庋苌鋫鞲衅骷す鈷呙鑲鞲衅魉?、紅外線傳感器1、紅外線的特性1）具有可見光的一切特性，2）具有光熱效應(yīng)，能輻射熱量。3）紅外光在介質(zhì)中傳播時，由于介質(zhì)的吸收和散射作用而被衰減。2、紅外探測器的類型1）、光敏紅外探測器：電真空器件(光電管、光電倍增管)；半導(dǎo)體器件2

13、）、熱敏紅外探測器：室溫探測器，不需冷卻，熱敏電阻、熱電偶和熱電堆，低溫探測器，需冷卻。3、熱釋電紅外探測器五、超聲波傳感器：超聲波換能器或超聲波探頭。1、組成：由壓電晶片、吸收塊(阻尼塊)、保護膜等組成2、超聲檢測方法1）、透射法：用兩個探頭，置于被測對象的相對兩側(cè)，一個發(fā)射超聲波，一個接收超聲波。2）、反射法：通常采用一個超聲波探頭，兼做超聲波發(fā)射和接收用。3）、頻率法：是利用超聲波測量流速時采用的方法。六、傳感器發(fā)展的新趨向1、開發(fā)新型傳感器2、傳感器的集成化和多功能化3、傳感器的智能化4、研究生物感官，開發(fā)仿生傳感器第九章 幾何量電測法一、位移電測法2采用物性型傳感器配上相應(yīng)的敏感器

14、3、位移的間接電測法采用應(yīng)變片；采用霍爾元件；采用光電元件成光纖二、傾角電測法1、擺錘式 ：應(yīng)變式 ；位移式 ；振弦式 2、液體擺式 ：測單向（線）傾角（氣泡式 ；浸入式 ）；測雙向（面）傾角 3、氣體擺式三、厚度的電測法1、電感式測非磁性物質(zhì)厚度x2、電渦流式測金屬板厚度1）透射式 ；2）反射式 3、電容式1）、測絕緣板厚度和厚度相對變化；2）、測量金屬板材厚度 4、核輻射式和超聲波式四、物（液）位電測法1、單探頭 2、雙探頭 3、浮力法1）、浮力法浮子始終漂浮在液面上，浮子位置隨液面升降而變化，從而把液位測量轉(zhuǎn)化為浮子位移的測量2）、浮筒（沉筒）法4、差壓法測液位5、電容法測物（液位）第十

15、章 機械量電測法一、轉(zhuǎn)速的電測法1、模擬式電測法1）、測速發(fā)電機把轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成電壓2）、磁性轉(zhuǎn)速表 3）、離心式轉(zhuǎn)速表4）、頻閃轉(zhuǎn)速表2、記數(shù)式電測法 1）、轉(zhuǎn)速傳感器將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成脈沖頻率（磁電式 ；電容式、電渦流式；霍爾式；光電式：反射式、透射式；圓柵式 ）2）、轉(zhuǎn)速傳感器測量電路測頻計數(shù)式適于轉(zhuǎn)速快場合測周計數(shù)式適于轉(zhuǎn)速慢場合測瞬時角速度 二、振動的電測法1、相對振動傳感器1）、相對振動物體相對于其平衡位置的往復(fù)運動。2）、相對振動傳感器的特點內(nèi)部固定部分與運動參照點（平衡）位置相對靜止內(nèi)部可動部分與被測振動體一起運動2、絕對振動敏感器1）、絕對振動被測物體相對于大地或慣性空間的往復(fù)運動。2

16、）、絕對振動敏感器的結(jié)構(gòu)特點內(nèi)部固定部分與被測振動體一起運動內(nèi)部可動部分有一定質(zhì)量m，且通過彈簧K與固定部分相連接內(nèi)部可動部分與固定部分之間相對運動受阻尼力作用，阻尼系數(shù)為C，即絕對振動敏感器內(nèi)部存在一個“”系統(tǒng)3）、絕對振動電測法位移傳感器配接絕對振動敏感器磁電式傳感器配接絕對振動敏感器 渦流式傳感器配接絕對振動敏感器渦流式加速度傳感器三、力與荷重的電測法1、直接法直接將力轉(zhuǎn)換為電信號，如壓電式傳感器(5.2節(jié))振弦式傳感器、振梁式傳感器（7.4節(jié)）2、間接法以彈性元件作為敏感器，將拉力或壓力轉(zhuǎn)換為應(yīng)變或位移，再用應(yīng)變傳感器或位移傳感器把應(yīng)變或位移轉(zhuǎn)換為電量。力矩的測量方法：扭軸法、平衡力法、電機參數(shù)法3、力敏感器4、力的間接電測法1）、應(yīng)變式力傳感器將應(yīng)變片粘貼到力敏感器上2）、位移式力傳感器 （電容式荷重傳感器；差動變壓器式 ）5、荷重傳感器與電子秤四、力