感测重点内容

1、绪论一、感测技术的内容二、传感器1） 定义：将非电量转换为与之有确定对应关系电量的器件或装置类型三、敏感器1）定义：将被测非电量转换为与之有确定对应关系可用非电量的器件或装置2）应用：在被测非电量不是传感器能转换的非电量（即可用非电量）时 第一章 电流、电压和功率的测量一、取样电阻法在被测电流回路中串入很小的标准电阻r 二、反馈电阻法被测电流回路中串入电压并联负反馈电路比较：取样电阻法比较适合测量较大电流；反馈电阻法比较适合测量较小电流三、电流互感器的电流-电压转换电路输出结论：四、功率表的接线方法(a) 、(b) 、(c) 、 (d)正确接法；(e) 、(f) 、(g) 、(h)不正确接法第

2、二章 频率、时间和相位的测量一、频率的模拟测量 1、直读法2、比较法3、示波法若取R1=R2=R,C1=C2=C，则平衡条件为：二、频率（周期）的数字测量 m分频系数 三、例2 已知图2-3-1中，伏，A/D为8位二进制A/D，若要求相位量化单位求 1°该鉴相器能测量的最大相位值 2°A/D的满量程电压E解： 因为 ，又因为 ，所以 因为 ， ，所以 所以 伏四、相位-电压转换法例3 已知图2-3-1中，伏，A/D为8位二进A/D，进其满量程电压E=5伏，要求量化单位求1°该鉴相器能测量的最大相位值2°鉴相器与滤波器间需插入一个多大放大倍数的放大器？解

3、因A/D为8位二进制A/D 所以又因 故 设放大倍数为K，所以 所以 第三章 阻抗的测量一、电桥法1、惠斯顿电桥2、平衡电桥法（测电阻、测电容、测电感）3、不平衡电桥法（1）直流不平衡电桥常用于电阻传感器电桥结论：A、恒流源供电的优点： 1°电桥从恒压源供电改为恒流源供电，可以减小和消除非线性。 2°恒流源供电比恒压源供电更能消除温度变化的影响。B、差动电桥（差动式电阻传感器接在横跨电源的相邻两臂）优点： 1°提高灵敏度 2°消除非线性3°消除温度误差（2）交流不平衡电桥（3）有源电桥 二、 电感、电容数字转换法电感电压变换器 电容电压变换器

4、三、阻抗-电压变换器图3-2-1 电阻电压转换基本电路（恒流法）第四章 阻抗型传感器一、组成原理及结构形式2非接触式光电电位器二、电阻应变片分类应变电桥结论：1）如果电阻传感器接在电桥的相邻两臂，温度引起的电阻变化将相互抵消，其影响将减小或消除；2）非电量若使两电阻传感器的电阻变化符号相同，则应将这两电阻传器接在电桥的相对两臂，但是这只能提高电桥输出电压，并不能减小温度变化的影响和非线性误差。3）被测非电量若使两电阻传感器的电阻变化符号相反，则应将这两电阻传感器接在电桥的相邻两臂即构成差动电桥，这既能提高电桥输出电压，又能减小温度变化的影响和非线性误差。三、补偿温度误差的办法 补偿块法 差动电

5、桥法 如果两应变片型号参数、所处环境温度及所粘贴材料均相同，只要将两应变片接入电桥的相邻两臂，就可消除温度变化引起的测量误差。四、对热电阻材料的要求温度特性的线性度好温度系数大且稳定电阻率大物理化学性能稳定五、气敏电阻体；加热器 旁热式 图4115(a)(b)直热式 图4115(c)气敏电阻Rs与负载电阻RL分压电路 结构： 烧结型；薄膜型；厚膜型六、电容结构类型：变极距、变面积、变介质七、电感式传感器1分类：变气隙式自感传感器；变面积式自感传感器；螺管插铁式自感传感器。2差动变压器也有变气隙式、变面积式和螺管式三种类型。3、电涡流作用方式图4-3-17反射方式涡流环产生的磁场抵消一部分原激励

6、磁场。透射方式涡流环产生的磁场在另一侧线圈中产生感应电压。第五章 电压型传感器一、磁电式传感器1、变磁通式永久磁铁和线圈均不动（变磁阻式）1）、铁芯平移型 2）、铁芯旋转型 2、恒磁通式永久磁铁与线圈相对运动1）、动铁式 图5-1-2（b）2）、动圈式： 平移型 图5-1-2（b） e=B·L·U 旋转型 图5-1-2（c） e=B·S·二、压电式传感器1、压电传感器不能测量静态参数 2、采用电压放大器，更换电缆时，须重新校正 采用电荷放大器，更换电缆时，无须重新校正三、热电偶基本定律1、中间导体定律若中间导体两端温度相同，则 2、中间温度定律3、标准电

7、极定律4、热电偶的冷端处理 1）、冷端恒温方式：1°冰浴法；2°恒温槽法；3°简易法。2）、冷端的延伸使用冷端延长线5、冷端温度波动的自动补偿电桥补偿法1°给定的热电偶只能选配与其相适应的补偿器；2°补偿器只能在规定的温度范围内使用，即；3°补偿器极性不能接反：a、b不能接反，E不能反接。四、光电式传感器1、光电式传感器的基本组成 图5-4-15 1）、光源 （被测量X1直接对光源作用，使光通量1的某一参数发生变化）；2）、光学通路（被测量X2作用于光学通路中，对传播过程中的光通量进行调制）；3）、光电器件；4）、测量电路。2、光电发

8、射型光电器件：光电管；光电倍增管3、光导型光电器件：光敏电阻；光敏二极管；光敏三极管；光电池4、光电传感器的基本类型：透射式；反射式；辐射式；遮挡式；开关式五、霍尔传感器基本特性1、霍尔传感器的灵敏度和线性度主要取决于磁路系统和霍尔元件的特性。2、提高磁场的磁感应强度B和增大激励电流I，也可获得较大的霍尔电势。但I的增大受到元件发热的限制。3、霍尔传感器动态性能好。第六章 半导体传感器一、磁敏管：磁敏二极管和磁敏三极管二、热敏管：热敏二极管;热敏三极管三、气敏管四、湿敏管五、集成半导体传感器1、集成霍尔传感器：开关型集成霍尔传感器；线性集成霍尔传感器2、集成温度传感器：电流型集成温度传感器；电

9、压型集成温度传感器；数字集成温度传感器3、湿度、压力、加速度集成传感器：集成湿度传感器；集成压力传感器；集成加速度传感器第七章 数字式传感器一、编码器：直接编码器；增量编码器。光源码盘 三个码道：1°零位码道A1条透个狭缝 ；2°增量码道Bm个透光不透光扇区； 3°辨向码道 Cm个透光不透光扇区 （B、C全错开半个扇区）。光电元件二、光栅与磁栅主光栅(又称标尺光栅) ，均匀地刻划有透光和不透光的线条指示光栅，刻有与主光栅同样刻线密度的条纹。莫尔条纹的形成 主光栅与指示光栅的栅线之间保持很小的夹角，在近乎垂直栅线的方向上出现了明暗相间的条纹莫尔条纹。莫尔条纹之间距远

10、大于光栅栅距W三、感应同步器1、直线式感应同步器测量直线位移2、旋转式感应同步器测量角位移。四、频率式传感器1、组成：振弦导磁性好的金属细弦激振器（电磁铁）激励振弦横向振动拾振器振弦振动时产生感应电压，感应电压频率=振弦横向振动频率f2、激励方式1）间歇激励方式 图7-4-22）连续激励方式电流法 图7-4-3（a） 振弦中有电流流过 用机电类比法分析可知，在磁场中振动的振弦可等效成一个并联的LC回路，因此图7-4-3（a）可等效成一个LC振荡器。电磁激励法 图7-4-3（b） 振弦中无电流流过 3、振弦传感器的非线性 1）、单一振弦2）、差动振弦4、振筒式传感器振筒式压力传感器 ；振筒式密度

11、传感器 5、振膜式和振梁式传感器6、石英晶体谐振式传感器第八章 新型传感器一、光纤传感器1、光纤结构 ：纤芯；包层；外套2、分类3、光纤传光原理4、光纤传感器的分类功能型光纤用作敏感元件，常用单模光纤非功能型光纤用作传感元件，常用多模光纤5、传输光的调制方式1）调制方式种类 光强调制应用最多 光相位制 无频率制 光波长制 光偏振制2）光强调制方式辐射式光纤位移式 图81-5 入射光纤不动 出射光纤不动插入式 图81-6微弯损耗式 图81-76、光纤传感器的优点缺点优点 1、灵敏度高；2、电绝缘性能好，抗电磁干扰；3、耐腐蚀，耐高温；4、体积小，重量轻；缺点：断线修复需专用工具。二、CCD传感器

12、1、CCD器件由MOS光敏元阵列和读出移位寄存器组成。2、CCD图象传感器的结构：线列阵；面列阵三、激光传感器1、激光的形成 形成条件： (1)具有能形成粒子数反转状态的工作物质增益介质； (2)具有供给能量的激励源； (3)具有提供反复进行受激辐射场所的光学谐振腔。2、激光的特性: (1)高方向性 (2)高亮度 (3)高单色性 (4)高相干性二、激光传感器激光干涉传感器激光衍射传感器激光扫描传感器四、红外线传感器1、红外线的特性1）具有可见光的一切特性，2）具有光热效应，能辐射热量。3）红外光在介质中传播时，由于介质的吸收和散射作用而被衰减。2、红外探测器的类型1）、光敏红外探测器：电真空器

13、件(光电管、光电倍增管)；半导体器件2）、热敏红外探测器：室温探测器，不需冷却，热敏电阻、热电偶和热电堆，低温探测器，需冷却。3、热释电红外探测器五、超声波传感器：超声波换能器或超声波探头。1、组成：由压电晶片、吸收块(阻尼块)、保护膜等组成2、超声检测方法1）、透射法：用两个探头，置于被测对象的相对两侧，一个发射超声波，一个接收超声波。2）、反射法：通常采用一个超声波探头，兼做超声波发射和接收用。3）、频率法：是利用超声波测量流速时采用的方法。六、传感器发展的新趋向1、开发新型传感器2、传感器的集成化和多功能化3、传感器的智能化4、研究生物感官，开发仿生传感器第九章 几何量电测法一、位移电测

14、法 2采用物性型传感器配上相应的敏感器 3、位移的间接电测法采用应变片；采用霍尔元件；采用光电元件成光纤二、倾角电测法1、摆锤式 ：应变式 ；位移式 ；振弦式 2、液体摆式 ：测单向（线）倾角（气泡式 ；浸入式 ）；测双向（面）倾角 3、气体摆式三、厚度的电测法1、电感式测非磁性物质厚度x2、电涡流式测金属板厚度1）透射式 ；2）反射式 3、电容式1）、测绝缘板厚度和厚度相对变化；2）、测量金属板材厚度 4、核辐射式和超声波式四、物（液）位电测法1、单探头 2、双探头 3、浮力法1）、浮力法浮子始终漂浮在液面上，浮子位置随液面升降而变化，从而把液位测量转化为浮子位移的测量2）、浮筒（沉筒）法4

15、、差压法测液位5、电容法测物（液位）第十章 机械量电测法一、转速的电测法1、模拟式电测法1）、测速发电机把转速转换成电压2）、磁性转速表 3）、离心式转速表4）、频闪转速表2、记数式电测法 1）、转速传感器将转速转换成脉冲频率（磁电式 ；电容式、电涡流式；霍尔式；光电式：反射式、透射式；圆栅式 ）2）、转速传感器测量电路测频计数式适于转速快场合测周计数式适于转速慢场合测瞬时角速度 二、振动的电测法1、相对振动传感器1）、相对振动物体相对于其平衡位置的往复运动。2）、相对振动传感器的特点内部固定部分与运动参照点（平衡）位置相对静止内部可动部分与被测振动体一起运动2、绝对振动敏感器1）、绝对振动被

16、测物体相对于大地或惯性空间的往复运动。2）、绝对振动敏感器的结构特点内部固定部分与被测振动体一起运动内部可动部分有一定质量m，且通过弹簧K与固定部分相连接内部可动部分与固定部分之间相对运动受阻尼力作用，阻尼系数为C，即绝对振动敏感器内部存在一个“ ”系统3）、绝对振动电测法位移传感器配接绝对振动敏感器磁电式传感器配接绝对振动敏感器 涡流式传感器配接绝对振动敏感器涡流式加速度传感器三、力与荷重的电测法1、直接法直接将力转换为电信号，如压电式传感器(5.2节)振弦式传感器、振梁式传感器（7.4节）2、间接法以弹性元件作为敏感器，将拉力或压力转换为应变或位移，再用应变传感器或位移传感器把应变或位移转换为电量。力矩的测量方法：扭轴法、平衡力法、电机参数法3、力敏感器4、力的间接电测法1）、应变式力传感器将应变片粘贴到力敏感器上2）、位移式力传感器 （电容式荷重传感器；差动变压器式 ）5、荷重传感器与电子秤四、