测试教案(绪论;第一篇机械量电测法基本原理第一章)

1、绪 论 一、测试工作的目的为了获得有关研究对象的状态、运动和特征等方面的信息二、 自动检测技术的重要性测试手段就是仪器仪表。在工程上所要测量的参数大多数为非电量，促使人们用电测的方法来研究非电量，即研究用电测的方法测量非电量的仪器仪表，研究如何能正确和快速地测得非电量的技术。非电量电测量技术优点：测量精度高、反应速度快、能自动连续地进行测量、可以进行遥测、便于自动记录、可以与计算机联结进行数据处理、可采用微处理器做成智能仪表、能实现自动检测与转换等。机械制造业木材加工业林业航天煤矿 环境保护等部门 建筑业综上所述，自动检测技术与我们的生产、生活密切相关。它是自动化领域的重要组成部分，尤其在自动

2、控制中，如果对控制参数不能有效准确的检测，控制就成为无源之水，无本之木。煤矿瓦斯监控系统（现场监控层、信息传输层和信息管理层）汽车安全驾驶装置三、自动检测系统的组成传感器测量电路输出单元被测量传感器：把被测非电量转换成为与之有确定对应关系，且便于应用的某些物理量（通常为电量）的测量装置。测量电路：把传感器输出的变量变换成电压或电流信号，使之能在输出单元的指示仪上指示或记录仪上记录；或者能够作为控制系统的检测或反馈信号。输出单元：指示仪、记录仪、累加器、报警器、数据处理电路等。自动检测系统的组成详细框图四、自动检测技术的发展趋势1）不断提高仪器的性能、可靠性，扩大应用范围2）开发新型传感器（蛋白

3、质生物传感器，葡萄糖生物传感器等检测有机物的生物传感器）3）开发传感器的新型敏感元件材料和采用新的加工工艺4）微电子技术、微型计算机技术、现场总线技术与仪器仪表和传感器结合，构成新一代智能化测试系统，使测量精度、自动化水平进一步提高5）研究集成化、多功能和智能化传感器或测试系统五、本课程的主要内容 第一篇 机械量电测法基本原理第一章 机械量电量变换原理 第二章 电阻传感器（电阻应变计）第三章 电阻应变测量电路（电桥电路）本课程的主要内容第二篇机械参量电测法的基本原理 2.1 电阻应变式力传感器测量2.2 电阻应变式压力传感器测量2.3 电阻应变式加速度传感器测量2.4 自感式压力传感器测量2.

4、5 差动变压器式传感器应用2.6 电容式传感器应用2.7 压电式传感器应用第三篇 电阻应变仪和指示记录装置第一章指示记录装置第二章电阻应变仪第四篇 零件的应力和应变测量4.1 主应力方向已知时的应力测量4.2 主应力方向未知时的应力测量4.3 应变花的应用第五篇 空调原理及测控技术 5.1 空调基础知识 5.2 空调系统组成与分类 5.3 空气处理及控制 5.4 空调自动调节系统设计 5.5 空调常用检测仪表及执行器六、考核方式平时成绩占15%论文成绩占20%期末考试占65% 七、参考书传感器与检测技术（电子工业出版社，徐科军主编）；现代检测技术（电子工业出版社，陈平 罗晶编）；机械工程测试技

5、术（冶金工业出版社）；林业机械测试技术（中国林业出版社）；测试技术与自动化仪表（中国农业出版社）；空调自控设计基础及图例集（中国建筑工业出版社，张祯 周治湖） 八、作业 1、论文题目：电子式安全装置在汽车中的应用 2、内容 1）电子式安全装置的原理、构造及作用 2）电子式安全装置的优缺点及发展前景 3、论文格式 第一篇 机械量电测法基本原理第一章 机械量电量变换原理1.1 传感器概述一、传感器（Transducer/Sensor）定义：能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件和装置。包含的概念： 传感器是测量装置，能完成检测任务； 它的输入量是某一被测量，可能是物理量，也可能

6、是化学量、生物量等； 它的输出量是某种物理量，这种量要便于传输、转换、处理、显示等等，这种量可以是气、光、电量，但主要是电量； 输出输入有对应关系，且有一定的精确程度。二、传感器的组成敏感元件 直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的物理量转换元件转换元件 敏感元件的输出就是它的输入，抟换成电路参量转换电路 上述电路参数接入基本转换电路，便可转换成电量输出敏感元件转换元件转换电路被测量电量三、传感器分类1、按传感器能量转换情况分 1）能量控制型：在信息变换过程中，其能量需外电源供给 如，电阻、电感、电容式传感器 2）能量转换型：主要是由能量变换元件构成，在信息变换过程中，其能量不需外电源供给

7、 如，基于压电效应、热电效应、光电效应、霍尔效应等原理构成的传感器2、按物理原理分 1）电参量式传感器：电阻、电感、电容式传感器 2）磁电式传感器：磁电感应式、霍尔式、磁栅式 3）压电式传感器 4）光电式传感器 5）气电式传感器 6）射线式传感器 7）半导体式传感器 8）生物式传感器3、按传感器使用分类分 位移传感器、压力传感器、振动传感器、温度传感器、湿度传感器、躁声传感器、重力传感器等四、传感器的特性 1、线性度 指传感器输出与输入之间的线性程度。输出-输入特性一般可用多项式表示。理想特性方程为过原点直线：y = a1x 。当非线性传感器以差动方式工作，可消除偶次分量，改善线性范围并提高灵

8、敏度。在输入量变化范围不大时，可用直线（切线或割线）近似代表实际曲线一段。2、灵敏度 传感器输出的变化量与引起该变化量的输入变化量之比即为其静态灵敏度表征传感器对输入量变化的反应能力 对线性传感器，灵敏度为特性方程的斜率即k=y/x为常量，对非线性的灵敏度为一变量，用k=dy/dx表示(a) 线性传感器 (b) 非线性传感器 1.2电阻式传感器变换原理一、工作原理 电阻应变效应：当金属丝在外力作用下发生机械变形时其电阻值将发生变化金属导线长为：l金属截面积为：A金属电阻率为： 公式两边取对数并微分 F l、A 、 R二、电阻式传感器种类1、改变电阻率，可以测温度，如铜电 阻、铂电阻温度计2、改

9、变长度l,可测位移，如滑线变阻器 或电位器3、同时改变电阻率、长度l和截面积 A，如电阻应变计有广泛用途1.3电容式传感器变换原理一、工作原理S S 极板相对覆盖面积； 极板间距离；r相对介电常数；0真空介电数； 电容极板间介质的介电常数。变极距(）型: (a)、(e) 变面积型(S)型: (b)、(c)、(d)、(f)、(g) （h） 变介电常数( )型: （i）(l) 二、变极距型电容传感器初始电容：若极距缩小d （非线性）若d/d1时，则上式可简化为 最大位移应小于间距的1/10，大大改善非线性。静态灵敏度 被测量缓慢变化时传感器电容变化量与引起其变化的被测量变化之比变极距型，其静态灵敏度为