09 工程測試技術(shù) 第三章 第四講

1、華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院1工程測試技術(shù)主講教師：來五星博士、副教授李錫文博士、教授實驗教師：黃弢高級工程師辦公電話： 87557415 87559004移動電話子郵件： 辦公地址：新大樓東樓B305 新大樓東樓C306華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院2工程測試技術(shù)課件資料下載：課件資料下載：郵箱地址：郵箱地址： “機械工程測試機械工程測試”每個字拼音的第一個字母每個字拼音的第一個字母 密碼：密碼：111111注意下載時不要刪除原始文件注意下載時不要刪除原始文件 華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院3第第3 3章章

2、傳感器原理及應(yīng)用基礎(chǔ)傳感器原理及應(yīng)用基礎(chǔ) 上幾講小結(jié)p 3.2 電阻式傳感器 3.2.1 變阻器式 3.2.2 電阻應(yīng)變式 3.2.3 熱敏式 熱電阻，半導(dǎo)體，雙金屬片 （熱電偶） 3.2.4 光敏式 3.2.5 磁敏式 3.2.6 氣敏式p 3.3 電容式傳感器p 3.4 電感式傳感器p 3.5 壓電式傳感器p 3.6 磁電式傳感器 動圈式 磁阻式p 3.7 半導(dǎo)體傳感器（磁感應(yīng)式） 霍爾元件 磁阻元件華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院4第第3 3章章 傳感器原理及應(yīng)用基礎(chǔ)傳感器原理及應(yīng)用基礎(chǔ)本講內(nèi)容p3.8 超聲波檢測傳感器p3.9 光電傳感器p3.10 光纖傳感器p3.11 CCD

3、固態(tài)圖象傳感器p3.12 流量傳感器p3.13 生物化學(xué)傳感器p3.14 智能傳感器p3.15 其它類型傳感器p3.16 傳感器特性及選用原則華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院53.8、超聲波檢測傳感器、超聲波檢測傳感器 1)1)聲波及其分類聲波及其分類(1)(1)次聲波，振動頻率低于次聲波，振動頻率低于l6Hzl6Hz的機械波。的機械波。(2)(2)聲波聲波: :振動頻率在振動頻率在16Hz20KHz16Hz20KHz之間的機械波。之間的機械波。(3)(3)超聲波超聲波: :高于高于20KHz20KHz的機械波。的機械波。2 2）超聲波的物理性質(zhì)）超聲波的物理性質(zhì) 超聲波與聲波比，振動

4、頻率高，波長短，具有超聲波與聲波比，振動頻率高，波長短，具有束射特性，方向性強，可以定向傳播，其能量遠束射特性，方向性強，可以定向傳播，其能量遠遠大于振幅相同的聲波，并具有很高的穿透能力。遠大于振幅相同的聲波，并具有很高的穿透能力。 第第3 3章章 傳感器原理及應(yīng)用基礎(chǔ)傳感器原理及應(yīng)用基礎(chǔ)華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院6聲壓聲壓 所謂聲壓，是指某點上各瞬間的壓力與大氣壓力所謂聲壓，是指某點上各瞬間的壓力與大氣壓力之差值，單位為之差值，單位為Pa，1Pa =1N/m2。聲強聲強 聲強是聲波在傳播方向上單位時間內(nèi)通過單位聲強是聲波在傳播方向上單位時間內(nèi)通過單位面積的能量，單位為面積的能量

5、，單位為W/m2。聲功率聲功率 聲功率聲功率(W)是聲源在單位時間內(nèi)發(fā)射出的總能量，是聲源在單位時間內(nèi)發(fā)射出的總能量，單位是單位是W。3.8 3.8 超聲波檢測傳感器超聲波檢測傳感器華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院7超聲波傳感器原理超聲波傳感器原理 超聲波發(fā)射原理是把鐵磁材料置于交變磁場中，超聲波發(fā)射原理是把鐵磁材料置于交變磁場中，產(chǎn)生機械振動，發(fā)射出超聲波。產(chǎn)生機械振動，發(fā)射出超聲波。 接收原理是當(dāng)超聲波作用在磁滯材料上時，使接收原理是當(dāng)超聲波作用在磁滯材料上時，使磁滯材料磁場變化，使線圈產(chǎn)生感應(yīng)電勢輸出。磁滯材料磁場變化，使線圈產(chǎn)生感應(yīng)電勢輸出。 3.8 3.8 超聲波檢測傳感器超

6、聲波檢測傳感器華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院8超聲波傳感器對超聲波傳感器對3.8 3.8 超聲波檢測傳感器超聲波檢測傳感器華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院9超聲波傳感器應(yīng)用超聲波傳感器應(yīng)用 超聲波探傷超聲波探傷/測距測距/測物測物3.8 3.8 超聲波檢測傳感器超聲波檢測傳感器華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院10案例：輸油管檢測機器人3.8 3.8 超聲波檢測傳感器超聲波檢測傳感器華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院11倒車雷達倒車雷達 3.8 3.8 超聲波檢測傳感器超聲波檢測傳感器華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院12 魚群探測器魚群探測器 3.8 3.

7、8 超聲波檢測傳感器超聲波檢測傳感器華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院133.9 3.9 光電傳感器光電傳感器 光電傳感器通常是指能敏感到由紫外線到紅外光電傳感器通常是指能敏感到由紫外線到紅外線光的光能量，并能將光能轉(zhuǎn)化成電信號的器件。線光的光能量，并能將光能轉(zhuǎn)化成電信號的器件。其工作原理是基于一些物質(zhì)的光電效應(yīng)。其工作原理是基于一些物質(zhì)的光電效應(yīng)。 內(nèi)光電效應(yīng)內(nèi)光電效應(yīng) 半導(dǎo)體材料受到光照時會產(chǎn)生電子半導(dǎo)體材料受到光照時會產(chǎn)生電子- -空穴對空穴對, ,使其導(dǎo)電性能增強使其導(dǎo)電性能增強, ,光線愈強，阻值愈低，這種光線愈強，阻值愈低，這種光照后電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象光照后電阻率發(fā)生變化的

8、現(xiàn)象, ,稱為稱為內(nèi)光電效應(yīng)內(nèi)光電效應(yīng) 。光敏電阻、光敏二極管和光敏三極管光敏電阻、光敏二極管和光敏三極管第第3章章 傳感器原理及應(yīng)用基礎(chǔ)傳感器原理及應(yīng)用基礎(chǔ)華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院14第第3章章 傳感器原理及應(yīng)用基礎(chǔ)傳感器原理及應(yīng)用基礎(chǔ)華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院15照相機自動測光照相機自動測光光控?zé)艄饪責(zé)艄I(yè)控制工業(yè)控制第第3章章 傳感器原理及應(yīng)用基礎(chǔ)傳感器原理及應(yīng)用基礎(chǔ)華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院163.9 光電傳感器光電傳感器 光電池光電池 光生伏特效應(yīng)指半導(dǎo)體材料光生伏特效應(yīng)指半導(dǎo)體材料P-NP-N結(jié)受到光照后結(jié)受到光照后產(chǎn)生一定方向的電動勢的

9、效應(yīng)。以可見光作光源產(chǎn)生一定方向的電動勢的效應(yīng)。以可見光作光源的光電池是常用的光生伏特型器件。的光電池是常用的光生伏特型器件。+-PN華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院17應(yīng)用應(yīng)用 光電傳感器在工業(yè)上的應(yīng)用可歸納為輻射光電傳感器在工業(yè)上的應(yīng)用可歸納為輻射式式( (直射式直射式) )、吸收式、遮光式、反射式、四種、吸收式、遮光式、反射式、四種基本形式。基本形式。 3.9 光電傳感器光電傳感器 華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院183.9 光電傳感器光電傳感器 華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院193.9 光電傳感器光電傳感器 華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院203.9

10、光電傳感器光電傳感器 華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院21案例：案例：光電鼠標就是利用光電鼠標就是利用LEDLED與光敏晶體管組合來與光敏晶體管組合來 測量位移。測量位移。3.9 光電傳感器光電傳感器 華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院22亮度傳感器：亮度傳感器：通過檢測周圍環(huán)境的亮度，再與內(nèi)部設(shè)定值相比通過檢測周圍環(huán)境的亮度，再與內(nèi)部設(shè)定值相比較，調(diào)整光源的亮度和分布，有效利用自然光線，較，調(diào)整光源的亮度和分布，有效利用自然光線，達到節(jié)約電能的目的。達到節(jié)約電能的目的。3.9 光電傳感器光電傳感器 華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院233.10 3.10 光纖傳感器光纖傳

11、感器 物性型光纖傳感器是利用光纖對環(huán)境變化物性型光纖傳感器是利用光纖對環(huán)境變化的敏感性，將輸入物理量變換為調(diào)制的光信號。的敏感性，將輸入物理量變換為調(diào)制的光信號。 1 1）物性型光纖傳感器）物性型光纖傳感器第第3章章 傳感器原理及應(yīng)用基礎(chǔ)傳感器原理及應(yīng)用基礎(chǔ)華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院24光纖流速傳感器光纖流速傳感器3.10 3.10 光纖傳感器光纖傳感器華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院25 結(jié)構(gòu)型光纖傳感器是由光檢測元件與光纖結(jié)構(gòu)型光纖傳感器是由光檢測元件與光纖傳輸回路及測量電路所組成的測量系統(tǒng)。其中光傳輸回路及測量電路所組成的測量系統(tǒng)。其中光纖僅作為光的傳播媒質(zhì)，所以又

12、稱為傳光型或非纖僅作為光的傳播媒質(zhì)，所以又稱為傳光型或非功能型光纖傳感器。功能型光纖傳感器。2 2）結(jié)構(gòu)型光纖傳感器）結(jié)構(gòu)型光纖傳感器3.10 3.10 光纖傳感器光纖傳感器華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院26光纖檢測型光電傳感器光纖檢測型光電傳感器作業(yè)件檢測作業(yè)件檢測顏色檢測顏色檢測3.10 3.10 光纖傳感器光纖傳感器華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院273.11 CCD固態(tài)圖象傳感器固態(tài)圖象傳感器 MOS(Metal Oxide Semiconductor)光敏元的結(jié)構(gòu)是在半導(dǎo)體(P型硅)基片上形成一種氧化物(如二氧化硅)，在氧化物上再沉積一層金屬電極，以此形成一個金屬-

13、氧化物-半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)元 (MOS)。 第第3章章 傳感器原理及應(yīng)用基礎(chǔ)傳感器原理及應(yīng)用基礎(chǔ)華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院28 在半導(dǎo)體硅片上按線陣或面陣排列在半導(dǎo)體硅片上按線陣或面陣排列MOSMOS單元，單元，如果照射在這些光敏元上的是一幅明暗起伏的圖如果照射在這些光敏元上的是一幅明暗起伏的圖像，則這些光敏元上就會感生出一幅與光照強度像，則這些光敏元上就會感生出一幅與光照強度相對應(yīng)的光生電荷圖像。相對應(yīng)的光生電荷圖像。3.11 CCD固態(tài)圖象傳感器固態(tài)圖象傳感器華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院2901111100光敏管光敏管陣列陣列并聯(lián)串聯(lián)轉(zhuǎn)換器運算電路顯示電路結(jié)束信號驅(qū)動脈沖

14、CCD3.11 CCD固態(tài)圖象傳感器固態(tài)圖象傳感器華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院30 特點特點:(1) 非接觸檢測非接觸檢測;(2) 響應(yīng)快響應(yīng)快;(3) 可靠性高可靠性高,為修簡便為修簡便;(4) 測量精度高測量精度高;(5) 體積小體積小,重量輕重量輕; 容易與計算機連接容易與計算機連接(6) 對被測物體需要強光照射對被測物體需要強光照射;(7) 受被測物體以外的光的影響受被測物體以外的光的影響. 應(yīng)用:(1) 寬度測量; (2) 外徑測量; (3) 主軸徑向跳動測量.3.11 CCD固態(tài)圖象傳感器固態(tài)圖象傳感器 條形碼掃描器條形碼掃描器華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院3

15、1GREY = RED*0.299 + GREEG*0.587 + BLUE*0.114 數(shù)碼相機數(shù)碼相機3.11 CCD固態(tài)圖象傳感器固態(tài)圖象傳感器華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院32vFqvAmv如果介質(zhì)的密度為 ，那么量q流=量q質(zhì)3.12 3.12 流量傳感器流量傳感器3.12 流量傳感器p流量傳感器也稱為流量計，是測量液體或氣體流量的傳感器。1、流量的概念p單位時間內(nèi)流過管道某一截面的流體數(shù)量，稱為瞬時流量瞬時流量。 瞬時流量有體積流量體積流量和質(zhì)量流量質(zhì)量流量之分。p流體在單位時間內(nèi)流經(jīng)某一有效截面的體積或質(zhì)量，前者稱體積流量（m3/s)，后者稱質(zhì)量流量(kg/s)。p如果

16、在截面上速度分布是均勻的，則：華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院33流過管道某截面的流體的速度在截面上各處不可能是均勻的，假定在這個截面上某一微小單元面積上dAF速度是均勻的，流過該單元面積上的體積流量為,vFdqvdA v為流速整個截面上的流量qv為vFFqvdA3.12 流量傳感器流量傳感器華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院34測量測量某一段時間內(nèi)某一段時間內(nèi)流過的流體量，即瞬時流量對流過的流體量，即瞬時流量對時間的積分，稱之時間的積分，稱之流體總量流體總量。vtmtVq dtMq dt用來測量流量的儀表統(tǒng)稱為用來測量流量的儀表統(tǒng)稱為流量計流量計。測量總量的。測量總量的儀表稱為

17、流體計量表或儀表稱為流體計量表或總量計總量計。3.12 流量傳感器流量傳感器華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院353.12 3.12 流量傳感器流量傳感器流量傳感器的分類流量傳感器的分類節(jié)流式檢測方法：節(jié)流式檢測方法：差壓流量傳感器差壓流量傳感器電磁式檢測方法：電磁式檢測方法：電磁流量傳感器電磁流量傳感器變面積式檢測方法變面積式檢測方法旋渦式檢測方法旋渦式檢測方法 機械流量傳感器機械流量傳感器渦輪式檢測方法渦輪式檢測方法聲學(xué)式檢測方法：聲學(xué)式檢測方法：超聲流量傳感器超聲流量傳感器熱學(xué)式檢測方法：熱學(xué)式檢測方法：熱流量傳感器熱流量傳感器華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院363.12

18、3.12 流量傳感器流量傳感器華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院37括板式流量計橢圓齒輪流量計腰輪流量計活塞式流量計容積式計量表3.12 3.12 流量傳感器流量傳感器2、總量計、總量計p2.1 容積式計量表容積式計量表用儀表內(nèi)的一個固定容量的容積連續(xù)地測量被測介質(zhì)，最后根據(jù)用儀表內(nèi)的一個固定容量的容積連續(xù)地測量被測介質(zhì)，最后根據(jù)定定量容積稱量量容積稱量的次數(shù)來決定流過的總量。習(xí)慣上人們把計量表也稱為的次數(shù)來決定流過的總量。習(xí)慣上人們把計量表也稱為流量計。根據(jù)它的結(jié)構(gòu)不同，這類儀表主要有橢圓齒輪流量計、腰流量計。根據(jù)它的結(jié)構(gòu)不同，這類儀表主要有橢圓齒輪流量計、腰輪流量汁、活塞式流量計等。

19、輪流量汁、活塞式流量計等。華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院38橢圓齒輪流量計每轉(zhuǎn)一周，兩個齒輪共送出四個標準體積的流體。3.12 流量傳感器流量傳感器華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院39腰輪流量計（羅茨流量計）腰輪流量計（羅茨流量計）腰輪流量計除可測液體外，還可測量氣體，精度可達0.1，并可做標準表使用；最大流量可達1000m3/h。腰輪上沒有齒，它們不是直接相互嚙合轉(zhuǎn)動，而是通過安裝在體外的傳動齒輪組進行傳動3.12 流量傳感器流量傳感器華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院403.12 3.12 流量傳感器流量傳感器容積式計量表的特點：p上述兩種轉(zhuǎn)子型式的容積流量計，可用

20、于各種液體流量的測量，尤其是用于油流量的準確測量，在高壓力、大流量的氣體流量測量中，這類流量計也有應(yīng)用。p由于橢圓齒輪容積流量計直接依靠測量輪嚙合，因此對介質(zhì)的清潔要求較高，不允許有固體顆粒雜質(zhì)流過流量計。p2.2 速度式計量表在儀表中裝一個旋轉(zhuǎn)葉輪，流體流過時，推動葉輪旋轉(zhuǎn)，葉輪的轉(zhuǎn)動正比于流過介質(zhì)的總量，葉輪轉(zhuǎn)動帶動計數(shù)器的齒輪機構(gòu)，計數(shù)器即顯示讀數(shù)。這類計量表機構(gòu)簡單，但精度低。一般2左右，大多水表即采用此結(jié)構(gòu)。華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院413.12 3.12 流量傳感器流量傳感器3、差壓式流量計（節(jié)流式流量計）p差壓式流量傳感器又稱節(jié)流式流量傳感器，它是利用管路內(nèi)的節(jié)流裝

21、置，將管道中流體的瞬時流量轉(zhuǎn)換成節(jié)流裝置前后的壓力差的原理來實現(xiàn)的。 p差壓式流量傳感器發(fā)展較早，技術(shù)成熟而較完善，而且結(jié)構(gòu)簡單，對流體的種類、溫度、壓力限制較少， 因而應(yīng)用廣泛。華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院42 當(dāng)充滿圓管的流體流經(jīng)在管道內(nèi)部安裝的節(jié)流裝置時，流束將在節(jié)流件處形成局部收縮，使流速增大，靜壓力降低，于是在節(jié)流件前后產(chǎn)生壓力差。 該壓力差通過差壓計檢出。流體的體積流量或質(zhì)量流量與差壓計所測得的差壓值有確定的數(shù)值關(guān)系。3 3、差壓式流量計（節(jié)流式流量計）、差壓式流量計（節(jié)流式流量計）3.12 流量傳感器流量傳感器華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院432221212

22、121pvpv2211vAvAp1、p2流體在截面I-I和II-II處的靜壓力v1、v2流體在截面I-I和II-II處的平均流速A1、A2流體在截面I-I和II-II處的橫截面積 流體密度)(2/121212222ppAAAvAq流體體積流量：3.12 流量傳感器流量傳感器選定兩個截面：I-I是節(jié)流裝置前流體開始受節(jié)流裝置影響的截面；II-II是流束經(jīng)過節(jié)流裝置后收縮最厲害的流束截面，由伯努利方程式和連續(xù)方程得：華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院44上面得到的流速是理論值，因為理想的不可壓縮的流體是不存在的。流體有粘度，故有摩擦，因此實際的流速應(yīng)修正。其次，考慮到使用方便，實際上經(jīng)常在節(jié)

23、流裝置前后兩個固定位置上測取壓力p1、p2，代替理論壓力，在計算v2的公式中亦應(yīng)修正。考慮這兩方面的因素，在II-II截面上的體積流量為)(2/121212222ppAAAvAq流速理論值)(2210ppAq為流量系數(shù)；為壓縮系數(shù)（取值0.9-1.0之間)； A0為節(jié)流裝置的開口面積；3.12 流量傳感器流量傳感器華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院45 差壓式流量計主要由兩部分組成：節(jié)流裝置和測量靜壓差的差壓計。 節(jié)流裝置是安裝在流體管道中，使流體的流通截面發(fā)生變化，引起流體靜壓變化的一種裝置。常用的節(jié)流裝置有文丘利管、噴嘴和孔板。文丘利管壓力損失最小，而孔板壓力損失最大。文丘利管孔板噴

24、嘴3.12 流量傳感器流量傳感器華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院46取壓方式：差壓式流量計是通過測量節(jié)流件前后壓力差p來實現(xiàn)流量測量的，而壓力差p的值與取壓孔位置和取壓方式緊密相關(guān)。5種取壓方式：(1)角接取壓: 上下游取壓管位于孔板(或噴嘴)的前后端面處。角接取壓包括單獨鉆孔和環(huán)室取壓。(2)法蘭取壓：上下游側(cè)取壓孔的軸線至孔板上、下游側(cè)端面之間的距離均為25.40.8mm（1inch)。取壓孔開在孔板上下游側(cè)的法蘭上(3)徑距取壓：上游側(cè)取壓孔的軸線至孔板上游端面的距離為1Dm0.1Dm，下游側(cè)取壓孔的軸線至孔極下游端面的距離為0.5Dm。(4)理論取壓：上游側(cè)取壓孔的軸線至孔板上

25、游端面的距離為l Dm0.1Dm，下游側(cè)取壓孔的軸線至孔板上游端面的距離因 值不同而異。該距離理論上就是流束收縮到最小截面的距離。(5)管接取壓：上游側(cè)取壓孔的軸線至孔板上游端面的距離為2.5Dm，下游側(cè)取壓孔的軸線至孔板下游端面的距離為8Dm該方法使用很少3.12 流量傳感器流量傳感器華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院473.12 流量傳感器流量傳感器差壓式流量檢測系統(tǒng)差壓式流量檢測系統(tǒng) 差壓式流量檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 356421qp2p3p1節(jié)流裝置；2壓力信號管路；3差壓變送器；4電流信號傳輸線；5開方器；6顯示儀表差壓流量變送器差壓流量變送器節(jié)流裝置節(jié)流裝置華中科技大學(xué)機械學(xué)院華

26、中科技大學(xué)機械學(xué)院483.13 3.13 生物化學(xué)傳感器生物化學(xué)傳感器熱熱/ /光光電量電量微生物微生物/酶等酶等敏感元件敏感元件化學(xué)傳感器是指將氣體或液體中的化學(xué)量轉(zhuǎn)化為電量信號輸出的器件。大致相當(dāng)于動物的嗅覺和味覺器官。生物傳感器是檢測對象中含生命物質(zhì)的傳感器。根據(jù)敏感物質(zhì)不同，生物傳感器分酶傳感器、微生物傳感器、組織傳感器、細胞傳感器、免疫傳感器等。第第3章章 傳感器原理及應(yīng)用基礎(chǔ)傳感器原理及應(yīng)用基礎(chǔ)華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院493.13 生物化學(xué)傳感器生物化學(xué)傳感器2 2、環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測3 3、醫(yī)學(xué)、醫(yī)學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用領(lǐng)域1 1、發(fā)酵工業(yè)、發(fā)酵工業(yè)( (食品食品) )華

27、中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院50血糖乳酸測定流程血糖乳酸測定流程體育上耐力訓(xùn)練體育上耐力訓(xùn)練3.13 生物化學(xué)傳感器生物化學(xué)傳感器華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院51德國研發(fā)的環(huán)境廢水德國研發(fā)的環(huán)境廢水BODBOD分析儀分析儀3.13 生物化學(xué)傳感器生物化學(xué)傳感器華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院52手掌型葡萄糖手掌型葡萄糖(glucose)(glucose)分析儀分析儀3.13 生物化學(xué)傳感器生物化學(xué)傳感器華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院53工廠發(fā)酵車間化驗工廠發(fā)酵車間化驗員正在分析樣品員正在分析樣品發(fā)酵工廠谷氨酸發(fā)酵工廠谷氨酸- -葡萄糖分析葡萄糖分析3.1

28、3 生物化學(xué)傳感器生物化學(xué)傳感器華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院543.14 3.14 智能傳感器智能傳感器第三章、傳感器測量原理第三章、傳感器測量原理 傳感器一般指能夠感知某種物理量（如電、傳感器一般指能夠感知某種物理量（如電、光、磁等）、化學(xué)量（如濃度、光、磁等）、化學(xué)量（如濃度、PHPH值等）、生物值等）、生物量（如細菌等）等的信息，并將該信息轉(zhuǎn)化為電量（如細菌等）等的信息，并將該信息轉(zhuǎn)化為電信息的裝置。信息的裝置。 智能傳感器是將傳感器與微型計算機集成在智能傳感器是將傳感器與微型計算機集成在一塊芯片上，其主要特征是將敏感技術(shù)和信息處一塊芯片上，其主要特征是將敏感技術(shù)和信息處理技

29、術(shù)相結(jié)合，使其除了具有感知的本能外，還理技術(shù)相結(jié)合，使其除了具有感知的本能外，還具有具有認知認知能力。能力。華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院553.14 智能傳感器智能傳感器嵌入式計算機嵌入式計算機智能智能傾角傾角RS232RS232傳感器傳感器IC總線數(shù)字溫度傳感器總線數(shù)字溫度傳感器華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院56振動網(wǎng)絡(luò)傳感器振動網(wǎng)絡(luò)傳感器智能壓力網(wǎng)絡(luò)傳感器智能壓力網(wǎng)絡(luò)傳感器3.14 智能傳感器智能傳感器華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院57GSM/SMS3.14 智能傳感器智能傳感器華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院583.15 3.15 其它類型傳感器其

30、它類型傳感器 1 1、熱輻射檢測傳感器、熱輻射檢測傳感器 絕對零度以上的物體都有輻射，其強度依絕對零度以上的物體都有輻射，其強度依賴于物體溫度賴于物體溫度(K)(K)，根據(jù)普朗克輻射定律有以下，根據(jù)普朗克輻射定律有以下表達式：表達式：第第3章章 傳感器原理及應(yīng)用基礎(chǔ)傳感器原理及應(yīng)用基礎(chǔ)華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院59應(yīng)用：應(yīng)用： 冶金、軋制、磨削加工以及各種熱加工過冶金、軋制、磨削加工以及各種熱加工過程中都涉及到動態(tài)溫度場的檢測問題程中都涉及到動態(tài)溫度場的檢測問題。3.15 3.15 其它類型傳感器其它類型傳感器華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院602 2、聲發(fā)射檢測傳感器、

31、聲發(fā)射檢測傳感器 材料或結(jié)構(gòu)受外力或內(nèi)力作用產(chǎn)生變形或斷裂，材料或結(jié)構(gòu)受外力或內(nèi)力作用產(chǎn)生變形或斷裂，以彈性波形式釋放出應(yīng)變能的現(xiàn)象稱聲發(fā)射。各種以彈性波形式釋放出應(yīng)變能的現(xiàn)象稱聲發(fā)射。各種材料聲發(fā)射頻率范圍很寬，從次聲、聲頻到超聲。材料聲發(fā)射頻率范圍很寬，從次聲、聲頻到超聲。多數(shù)金屬的聲發(fā)射頻帶在超聲范圍內(nèi)。多數(shù)金屬的聲發(fā)射頻帶在超聲范圍內(nèi)。3.15 3.15 其它類型傳感器其它類型傳感器華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院61案例：材料斷裂等結(jié)構(gòu)監(jiān)測案例：材料斷裂等結(jié)構(gòu)監(jiān)測3.15 3.15 其它類型傳感器其它類型傳感器華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院623.16 3.16 傳

32、感器選用原則傳感器選用原則 選擇傳感器主要考慮靈敏度、響應(yīng)特性、線性范圍、選擇傳感器主要考慮靈敏度、響應(yīng)特性、線性范圍、穩(wěn)定性、精確度、測量方式等六個方面的問題。穩(wěn)定性、精確度、測量方式等六個方面的問題。 1 1、靈敏度、靈敏度: :傳感器在穩(wěn)態(tài)信號作用下輸出量變化對輸入量傳感器在穩(wěn)態(tài)信號作用下輸出量變化對輸入量變化的比值變化的比值 一般說來，傳感器靈敏度越高一般說來，傳感器靈敏度越高越好，但在確定靈敏度時，要考慮越好，但在確定靈敏度時，要考慮以下幾個問題。以下幾個問題。 a)a)靈敏度過高引起的干擾；靈敏度過高引起的干擾； b)b)量程范圍。量程范圍。 c)c)交叉靈敏度問題。交叉靈敏度問題

33、。第第3章章 傳感器原理及應(yīng)用基礎(chǔ)傳感器原理及應(yīng)用基礎(chǔ)S=y/xx - 傳感器輸入傳感器輸入y - 傳感器輸出傳感器輸出華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院633.16 3.16 傳感器選用原則傳感器選用原則 1 1、靈敏度、靈敏度: :傳感器在穩(wěn)態(tài)信號作用下輸出量變化對輸入量傳感器在穩(wěn)態(tài)信號作用下輸出量變化對輸入量變化的比值變化的比值第第3章章 傳感器原理及應(yīng)用基礎(chǔ)傳感器原理及應(yīng)用基礎(chǔ)華中科技大學(xué)機械學(xué)院華中科技大學(xué)機械學(xué)院642 2、響應(yīng)特性、響應(yīng)特性 傳感器動態(tài)特性：傳感器動態(tài)特性：在所測頻率范圍內(nèi)，對動態(tài)激勵（輸入）在所測頻率范圍內(nèi)，對動態(tài)激勵（輸入）的響應(yīng)（輸出）特性，即其輸出對隨時間變化的輸入量的的響應(yīng)（輸出）特性，即其輸出對隨時間變化的輸入量的響應(yīng)特性。一個動態(tài)特性好的傳感器，其輸出隨時間變化響應(yīng)特性。一個動態(tài)特性好的傳感器，其輸出隨時間變化的規(guī)律，將能再現(xiàn)輸入隨時間變化的規(guī)律，即具有相同的的規(guī)律，將能再現(xiàn)輸入隨時間變化的規(guī)律，即具有相同的時間函數(shù)時間函數(shù)