毕业设计开题报告 - 副本

基于单片机的煤气泄漏报警系统设计一、课题研究的背景及意义随着国民经济的日益发展人民生活水平生活质量的不断提高公寓式客房高级住宅小区越来越多，使煤气的使用更为普遍，煤气的开发利用大大造福于家庭生活同时也带来了更多的爆炸或火灾隐患由于使用不当或设备不完善老化等问题引起煤气泄漏爆炸的事故也在增多极大地威胁着人们的生命财产安全。本课题是要研发设计一种基于单片机的煤气泄漏报警系统，以某一小区其中一户为研究对象，具体实现功能有：系统能对室内煤气浓度进行采集和显示；当浓度过高时系统能通过打开换气扇进行调节；当室内浓度参数超过所设定的上下限值时系统可以通过声光报警系统向小区物业发出求救信号以保证住户生命财产安全。及时反应室内煤气浓度煤气泄漏报警系统能够检测室内煤气浓度及时反应室内煤气浓度，当煤气浓度超过所设定的上下限时产生报警在减少人员伤亡和经济损失方面起到至关重要的作用。二、国内外研究现状及发展动态1.煤气泄漏报警系统的研究现状近年来随着人民生活水平的提高，管道煤气和罐装煤气已深入到寻常百姓家。但由于使用不当或设备老化等原因导致的煤气泄漏极大地威胁着人们的生命财产安全。目前，一般的煤气报警器功能单一，或是必须手动复位阀门系统，性能稳定性低；而大型的监控系统又价格不菲，需专门的技术人员来管理，不适用于中小企业和家庭。家用煤气泄漏报警器是非常重要的燃气安全设备，它是安全使用城市燃气的最后一道保护。燃气泄漏报警器通过气体传感器探测周围环境中的低浓度可燃气体，通过采样电路，将探测信号用模拟量或数字量传递给控制器或控制电路，当可燃气体浓度超过控制器或控制电路中设定的值时，控制器通过执行器或执行电路发出报警信号或执行关闭燃气阀门等动作。可燃气体报警器的探测可燃气体的传感器主要有氧化物半导体型、催化燃烧型、热线型气体传感器，还有少量的其他类型，如化学电池类传感器。这些传感器都是通过对周围环境中的可燃气体的吸附，在传感器表面产生化学反应或电化学反应，造成传感器的电物理特性的改变。燃气泄漏报警器广泛应用在城市安防、小区、工厂、公司、学校、家庭、别墅、仓库、资源、石油、化工、燃气输配等众多领域。2.煤气泄漏报警系统的研究现状民用可燃气体报警器为居民家庭用的燃气报警器，一般安装在厨房，遇燃气泄漏时，报警器可发出声光报警，或同时伴有数字显示，同时联动外部设备。有的报警器可自动开启排风扇，把燃气排出室外；有的报警器在报警时可自动关闭燃气阀门，以防燃气继续泄漏。在应用方面，目前最广泛的是可燃性气体气敏元件传感器，已普及应用于气体泄漏检测和监控，从工厂企业到居民家庭，应用十分广泛。仅以用于安全保护家用燃气泄漏报警器为例，日本早在1980年1月开始实行安装城市煤气、液化石油气报警器法规，1986年5月日本通产省又实施了安全器具普及促进基本方针。美国目前已有6个州立法，规定家庭、公寓等都要安装CO报警器。报警器种类也相当繁多，有用于一般家庭、集体住宅、饮食餐店、医院、学校、工厂的各种气体报警器和系统，有单体分离型报警器、外部报警系统、集中监视系统、遮断连动系统、防止中毒报警防护系统等。结构型式有袖珍型便携式、手推式、固定式报警等；工业用固定式报警又有壁挂式、台放式、单台监控式、多路巡检式等。气体检测技术与计算机技术相结合，实现了智能化、多功能化。美国工业科学公司（ISC）一台携带式气体监控仪可实现4种气体监测，采用了统一的软件，只需要换气体传感器，即可实现对特定气体监测。美国国际传感器技术（IST）公司应用一种“MegaCas"传感器和微程序控制单元，可检测100种以上毒性气体和可燃性气体，通过其“气体检索”功能扫描，能很快确定是哪一种气体。而我国在这方面的普及相对西方发达国家来说很薄弱，近年来我国也有意识的在气体泄漏检测和监控方面下功夫，国内相继出现多款类似的产品。总的看来，我国气敏元件传感器及其应用技术有了较快进展，但与国外先进水平仍有较大的差距，主要是产品制造技术、产业化及应用等方面的差距，与日本比较仍要落后10年。三、系统方案选择方案一，通过传感器感受到可燃性气体，降低自身的阻值，来增大电流，并且驱动蜂鸣器报警。电路简单、可靠但是灵活性和实用性差；方案二，可以通过传感器感知信号多级放大电路，并用电位器调节得到固定的电压值，当得到可燃性气体信号时，电阻值立刻变小，放大器的放大倍数增加，电压也就随着增加，驱动三极管导通报警电路。该方案有一定的灵活性和可执性，但是电路比较复杂，智能性差；方案三，通过51系列单片机作为主控单元，并且能够通过传感器把模拟信号通过A/D信号转换为数字信号，并且读取和显示出来。键盘可以通过不同的应用场合和针对不同气体做出不同的浓度设定，并且储存报警的上限，方便查询和日后的工作调查[3]。综合考虑，由于使用单片机设计灵活性更强、用途更宽广，所以本设计采用方案三。3.1.2系统设计基本内容本论文在硬件设计方面主要研究组成家用煤气泄漏报警控制系统的单片机芯片、气体传感器的使用方法，同时研究电路设计思路、电路组成，包括控制芯片、气体传感器、单片机、显示电路等的选用和设计，最后给出结构框图、电路原理图。软件设计部分主要是报警系统控制程序和LCD显示程序。至此本系统具有如下特点，用单片机实现定时控制，电路简单、价格便宜、可靠性好。3.1.3系统总体框架单片机控制系统由于系统对实时性、精确性和可靠性要求非常高，系统采用单片机作为现场控制器，完成对煤气浓度信号采集、运算、控制LCD显示浓度数据。硬件电路组成框图如图2-1所示。传感器传感器滤波器A/D单片机显示滤波器A/D单片机显示声光报警声光报警电源模块电源模块按键设置参数按键设置参数图2—1单片机控制系统组成四、煤气泄漏检测与报警系统4.1检测模块的实现本系统采用半导体气敏传感器的气体检测部件检测气体浓度时用恒定电流对气敏传感器进行间接加热由于其气体浓度等效电阻RS随着气体浓度增加而成非线性减少需要对电路进行线性化校正538是美I公司出品HYPERLINK/word/246540.aspx的实时HYPERLINK/word/246541.aspx模拟HYPERLINK/word/246542.aspx计算器件能提供精确的模拟乘、除和幂运算功能。该集成电路有三个输入电压，Y，，转换函数为T=×（/）m可以通过连接特定管脚来实现特定函数通过外接12个阻可以实现不同的m值的指数运算，利用芯片上的对数比例和输出部分可以直接实现对书比例运算。半导体气敏传感器将煤气浓度转换为模拟电压信号，然后经线性化电路，将浓度与电压成比例。这一与煤气浓度成比例，且经放大后的模拟电压信号送入后面的A/D转换中。这样就完成了煤气泄漏的检测。4.2控制模块的实现控制部分首先完成浓度信息的模拟数字转换然后将数据进行分析去控制各部分电路工作。1、A/D转换A/D转换采用089逐次逼近式A/D转换器，它具有8个模拟量输入通道。本设计采用程序查询方式需要将EOC过三态门接至系统的一根数据总线上CPU查询该总线的位是否为低电平若为低电平则再查询它是否为高电平若是则表明转换结束CPU再执行读09端的指令即可。在设计中仅仅用到一个模拟量输入通道，则只需将模拟量输入通道地址选择线、B、C端接地择通道0P2.1与C接用来控制A/D转换的启停2与E端连，用来打开输出锁存器缓冲器，将其中的数据放到外部的数据线上。P2.0与EOC连，采用查询方式，通过P2.0收到的数据来判断是否转换结束。2、系统的心控制部件T8951一种低功耗高性能的8位单片机片内带有一个K字节的Flash可编程可擦除只读存储器，它采用了CMOS工艺和ATMEL公司的高密度非易失性存储器（M）技术，而且其输出引脚和指令系统都与MCS-51兼容。片的Flash存器允许在系统内改编程序或用常规的非易失性存储器编程器来编程。因此T8951一种功能强灵活性高且价格合理的单片机它可方便地应用在各种控制领域经过分析比较根据本课题的特点，选用ATMEL公司的89系列的准型单片机T8951。我们将0口作为A/D转换的数据输入端，1和P2.2控制A/D转换的启停，P2.0与C0809的C相连，判断A/D转换是否结束。P2.6控制声光报警，P2.7控制执行电路。P1口接数码管显示电路P3.P3.P3.2为数码的片选信号输出I/口分配如下图所示：数码管显示电路LED位选线

1 03.0 2.0P3.13.2 2.12.2RESET2.6

A/D转换后数字信号输入A/D转换结束信号ADC089停控制复位电路

XAL2 2.7

声光报警时钟电路

执行电路图2单片接口配置4.3显示、报警与执行电路的实现1、显示电的实现LE显示器具有耗电少成本低廉配置简单灵活安装方便耐振动使用寿命长等优点本着经济实用的原则系统采用LE显示器本设计采用共阴极七段数码管显示室内煤气浓度采用动态显示方法这种方法中所有数码管共用同一个段码输出口分时轮流通电从而大大简化硬件线路降低成本由单片机的1口向LE数码管送入显示码由P3.、P3.12来片选数码管当P3.2“0时选通第一片数码管然后单片机将要显示数送至1口，则显示出要显示的数字；同样，当第二片数码管被选通后，显示另外数字。2、声光报警的实现在该设计中光报警电路采用发光二极管LE（LigtngittingDid来实现声音报警电路是采用蜂鸣器来实现的当单片机检测到煤气泄漏信号后将通过软件使LE点亮，同时使蜂鸣器发出报警信号设计中是由单片机的P2.6口成声光报警的当报警时将该位置位，打开三极管接通电路，使发光二极管发光，蜂鸣器发出报警信号。五、软件设计系统软件采用汇编语言编制，包括系统主程序、A/转换子程序和显示子程序等。系统主程序的功能是完成系统的初始化信号采集及处理浓度信息显示浓度超限报警、阀门关闭和启动排气装置等，根据系统工作特点，程序采用结构化的软件设计方法。A/转换子程序完成对A/转换器的查询，首先启动A/转换器，然后通过查询方式，检测是否A/转换结束如果没有结束则延时后再次查询等待转换结束如果转换结束，则将数据存入数据单元。显示子程序完成浓度信号的显示首先将从A/转换器中得到的二进制转换数据转换成要显示的十进制数据，然后控制显示电路，选通相应的数码管，完成动态显示六、结束语本文设计的煤气泄漏检测与报警系统，也可作为家庭智能化系统里的一部分，为保护人们生命财产安全起着重要的作用结合了单片机检测工控等知识总的来说本设计已经在原理上实现了要求的功能。在智能控制方面，选用了技术成熟的TMEL司推出的T8951片机作为主控单元最大限度的将其具备的资源应用到设计中既体现了单片机系统的应用的灵活性又实现功能多样的智能控制半导体气敏传感器作为煤气泄漏检测部件具有很高的灵敏度使用方便费用低在系统的硬件设计上充分借鉴了已有的经典的电路设计并做了适当的修改软件设计上编程尽可能模块化为了降功耗在选用器件时尽量采用低功耗的元件。参考资料[1] 何立民单片机实验与实践教程.北京:北京航空航天大学出版社,2003[2] 戴佳,龙,陈斌.51片机应用系统开发典型实例.北京:国电力出版社,205[3] 常健生检测与转换技术.北京:械工业出版社,203[4] 何希才传感器及其应用.北京:防工业出版社,201[5] 曾建唐电工电子基础实践教程实习·课程计.北京:机工业出版社,03[6] 刘修文实用电子电路设计制作00.北京:国电力出版社,205[]杨邦文实用电子小制作10例北京:人民邮电出版社,1995[]姚丰,念聪.一种单片机智能煤气监控系统设计.天津职业大学学报[]曾令国郑淑清.智能煤气泄漏检测及自动呼救系统.电脑开发及应用,03[0]王化祥一种新型可燃性气体检测仪.自动化仪表,201[1]徐超汉住宅小区智能化系统.北京:电子工业出版社,2002[2]马鸿雁李惠升.智能住宅小区.北京:机械工业出版社.2003[3]潘忠跃适用的家用防盗报警器和住宅小区报警系统,当代建设,1999工作计划：

2.27-3.2布置课题和任务

3.3-3.10查阅资料，熟悉课题，思考具体实现技术途径3.11-3.26看老师给的资料以及自己查阅的资料

3.27-4.4查阅资料，撰写开题报告

3.14-3.20硬件电路总体方案设计

3.21-3.27硬件电路总体方案设计

3.28-4.3硬件电路总体方案设计

4.4-4.10软件功能分析

4.11-4.17软件模块的确立

4.18-4.24软件代码的阅读和编写

4.25-5.1软件代码的修改

5.2-5.8软硬件调试

5.9-5.15继续调试，修改硬件电路和软件代码

5.16-5.22实现基本功能

5.23-5.29各种材料的总结，实验结果的分析

5.30-6.5毕业论文的撰写

6.6-6.12毕业论文的撰写

6.13-6.19毕业论文的修改

6.20-6.26准备答辩引用的外文文献Basicknowledgeoftransducers(/view/24d941c09ec3d5bbfd0a74e6.html)Atransducerisadevicewhichconvertsthequantitybeingmeasuredintoanoptical,mechanical,or-morecommonly-electricalsignal.

Theenergy-conversionprocessthattakesplaceisreferredtoastransduction.

Transducersareclassifiedaccordingtothetransductionprincipleinvolvedandtheformofthemeasured.Thusaresistancetransducerformeasuringdisplacementisclassifiedasaresistancedisplacementtransducer.Otherclassificationexamplesarepressurebellows,forcediaphragm,pressureflapper-nozzle,andsoon.1、TransducerElements

Althoughthereareexception,mosttransducersconsistofasensingelementandaconversionorcontrolelement.Forexample,diaphragms,bellows,straintubesandrings,bourdontubes,andcantileversaresensingelementswhichrespondtochangesinpressureorforceandconvertthesephysicalquantitiesintoadisplacement.Thisdisplacementmaythenbeusedtochangeanelectricalparametersuchasvoltage,resistance,capacitance,orinductance.Suchcombinationofmechanicalandelectricalelementsformelectromechanicaltransducingdevicesortransducers.Similarcombinationcanbemadeforotherenergyinputsuchasthermal.Photo,magneticandchemical,givingthermoelectric,photoelectric,electromaanetic,andelectrochemicaltransducersrespectively.

2、TransducerSensitivity

TherelationshipbetweenthemeasuredandthetransduceroutputsignalisusuallyobtainedbycalibrationtestsandisreferredtoasthetransducersensitivityK1=output-signalincrement/measuredincrement.Inpractice,thetransducersensitivityisusuallyknown,and,bymeasuringtheoutputsignal,theinputquantityisdeterminedfrominput=output-signalincrement/K1.

3、CharacteristicsofanIdealTransducer

Thehightransducershouldexhibitthefollowingcharacteristics

a)

highfidelity-thetransduceroutputwaveformshapebeafaithfulreproductionofthemeasured;thereshouldbeminimumdistortion.

b)

Thereshouldbeminimuminterferencewiththequantitybeingmeasured;thepresenceofthetransducershouldnotalterthemeasuredinanyway.

c)

Size.Thetransducermustbecapableofbeingplacedexactlywhereitisneeded.

d)

Thereshouldbealinearrelationshipbetweenthemeasuredandthetransducersignal.

e)

Thetransducershouldhaveminimumsensitivitytoexternaleffects,pressuretransducers,forexample,areoftensubjectedtoexternaleffectssuchvibrationandtemperature.

f)

Thenaturalfrequencyofthetransducershouldbewellseparatedfromthefrequencyandharmonicsofthemeasurand.

4、ElectricalTransducers

Electricaltransducersexhibitmanyoftheidealcharacteristics.Inadditiontheyofferhighsensitivityaswellaspromotingthepossibleofremoteindicationormesdurement.

Electricaltransducerscanbedividedintotwodistinctgroups:

a)

variable-control-parametertypes,whichinclude:

i)resistance

ii)

capacitance

iii)

inductance

iv)

mutual-inductancetypes

Thesetransducersallrelyonexternalexcitationvoltagefortheiroperation.

b)

self-generatingtypes,whichinclude

i)

electromagnetic

ii)thermoelectric

iii)photoemissive

iv)piezo-electrictypes

Theseallthemselvesproduceanoutputvoltageinresponsetothemeasurandinputandtheireffectsarereversible.Forexample,apiezo-electrictransducernormallyproducesanoutputvoltageinresponsetothedeformationofacrystallinematerial;however,ifanalternatingvoltageisappliedacrossthematerial,thetransducerexhibitsthereversibleeffectbydeformingorvibratingatthefrequencyofthealternatingvoltage.

5、ResistanceTransducers

Resistancetransducersmaybedividedintotwogroups,asfollows:

i)

Thosewhichexperiencealargeresistancechange,measuredbyusingpotential-dividermethods.Potentiometersareinthisgroup.

ii)Thosewhichexperienceasmallresistancechange,measuredbybridge-circuitmethods.Examplesofthisgroupincludestraingaugesandresistancethermometers.

5.1Potentiometers

Alinearwire-woundpotentiometerconsistsofanumberofturnsresistancewirewoundaroundanon-conductingformer,togetherwithawipingcontactwhichtravelsoverthebarwires.Theconstructionprinciplesareshowninfigurewhichindicatethatthewiperdisplacementcanberotary,translational,oracombinationofbothtogiveahelical-typemotion.Theexcitationvoltagemaybeeithera.c.or

d.c.andtheoutputvoltageisproportionaltotheinputmotion,providedthemeasuringdevicehasaresistancewhichismuchgreaterthanthepotentiometerresistance.

Suchpotentiometerssufferfromthelinkedproblemofresolutionandelectricalnoise.Resolutionisdefinedasthesmallestdetectablechangeininputandisdependentonthecross-sectionalareaofthewindingsandtheareaoftheslidingcontact.Theoutputvoltageisthusaserialsofstepsasthecontactmovesfromonewiretonext.

Electricalnoisemaybegeneratedbyvariationincontactresistance,bymechanicalwearduetocontactfriction,andbycontactvibrationtransmittedfromthesensingelement.Inaddition,themotionbeingmeasuredmayexperiencesignificantmechanicalloadingbytheinertiaandfrictionofthemovingpartsofthepotentiometer.Thewearonthecontactingsurfacelimitsthelifeofapotentiometertoafinitenumberoffullstrokesorrotationsusuallyreferredtointhemanufacture’sspecificationasthe‘numberofcyclesoflifeexpectancy’,atypicalvaluebeing20*1000000cycles.

TheoutputvoltageV0oftheunloadpotentiometercircuitisdeterminedasfollows.LetresistanceR1=xi/xt*Rtwherexi=inputdisplacement,xt=maximumpossibledisplacement,Rttotalresistanceofthepotentiometer.ThenoutputvoltageV0=V*R1/(R1+(Rt-R1))=V*R1/Rt=V*xi/xt*Rt/Rt=V*xi/xt.Thisshowsthatthereisastraight-linerelationshipbetweenoutputvoltageandinputdisplacementfortheunloadedpotentiometer.

ItwouldseenthathighsensitivitycouldbeachievedsimplybyincreasingtheexcitationvoltageV.however,themaximumvalueofVisdeterminedbythemaximumpowerdissipationPofthefinewiresofthepotentiometerwindingandisgivenbyV=(PRt)1/2.

5.2ResistanceStrainGauges

Resistancestraingaugesaretransducerswhichexhibitachangeinelectricalresistanceinresponsetomechanicalstrain.Theymaybeofthebondedorunbondedvariety.

a)bondedstraingauges

Usinganadhesive,thesegaugesarebonded,orcemented,directlyontothesurfaceofthebodyorstructurewhichisbeingexamined.

Examplesofbondedgaugesare

i)

finewiregaugescementedtopaperbacking

ii)

photo-etchedgridsofconductingfoilonanepoxy-resinbacking

iii)asinglesemiconductorfilamentmountedonanepoxy-resinbackingwithcopperornickelleads.

Resistancegaugescanbemadeupassingleelementstomeasuringstraininonedirectiononly,oracombinationofelementssuchasrosetteswillpermitsimultaneousmeasurementsinmorethanonedirection.

b)unbondedstraingauges

Atypicalunbonded-strain-gaugearrangementshowsfineresistancewiresstretchedaroundsupportsinsuchawaythatthedeflectionofthecantileverspringsystemchangesthetensioninthewiresandthusalterstheresistanceofwire.Suchanarrangementmaybefoundincommerciallyavailableforce,load,orpressuretransducers.

5.3ResistanceTemperatureTransducers

Thematerialsforthesecanbedividedintotwomaingroups:

a)metalssuchasplatinum,copper,tungsten,andnickelwhichexhibitandincreaseinresistanceasthetemperaturerises;theyhaveapositivetemperaturecoefficientofresistance.

b)semiconductors,suchasthermistorswhichuseoxidesofmanganese,cobalt,chromium,ornickel.Theseexhibitlargenon-linearresistancechangeswithtemperaturevariationandnormallyhaveanegativetemperaturecoefficientofresistance.

a)metalresistancetemperaturetransducers

Thesedepend,formanypracticalpurposeandwithinanarrowtemperaturerange,upontherelationshipR1=R0*[1+a*(b1-b2)]whereacoefficientofresistancein℃-1,andR0resistanceinohmsatthereferencetemperatureb0=0℃atthereferencetemperaturerange℃.

Theinternationalpracticaltemperaturescaleisbasedontheplatinumresistancethermometer,whichcoversthetemperaturerange-259.35℃to630.5℃.

b)thermistorresistancetemperaturetransducers

Thermistorsaretemperature-sensitiveresistorswhichexhibitlargenon-linerresistancechangeswithtemperaturevariation.Ingeneral,theyhaveanegativetemperaturecoefficient.

Forsmalltemperatureincrementsthevariationinresistanceisreasonablylinear;but,iflargetemperaturechangesareexperienced,speciallinearizingtechniquesareusedinthemeasuringcircuitstoproducealinearrelationshipofresistance

againsttemperature.

Thermistorsarenormallymadeintheformofsemiconductordiscsenclosedinglassvitreousenamel.Sincetheycanbemadeassmallas1mm,quiterapidresponsetimesarepossible.

5.4PhotoconductiveCells

Thephotoconductivecell,usesalight-sensitivesemiconductormaterial.Theresistancebetweenthemetalelectrodesdecreaseastheintensityofthelightstrikingthesemiconductorincreases.Commonsemiconductormaterialsusedforphoto-conductivecellsarecadmiumsulphide,lead

sulphide,andcopper-dopedgermanium.

Theusefulrangeoffrequenciesisdeterminedbymaterialused.Cadmiumsulphideismainlysuitableforvisiblelight,whereasleadsulphidehasitspeakresponseintheinfra-redregionandis,therefore,mostsuitableforflame-failuredetectionandtemperaturemeasurement.

5.5PhotoemissiveCells

Whenlightstrikesthecathodeofthephotoemissivecellaregivensufficientenergytoarrivethecathode.Thepositiveanodeattractstheseelectrons,producingacurrentwhichflowsthroughresistorRandresultinginanoutputvoltageV.

PhotoelectricallygeneratedvoltageV=Ip.Rl

WhereIp=photoelectriccurrent(A),andphotoelectriccurrentIp=Kt.B

WhereKt=sensitivity(A/im),andB=illuminationinput(lumen)

Althoughtheoutputvoltagedoesgiveagoodindicationofthemagnitudeofillumination,thecellsaremoreoftenusedforcountingorcontrolpurpose,wherethelightstrikingthecathodecanbeinterrupted.

6、CapacitiveTransducers

Thecapacitancecanthusmadetovarybychangingeithertherelativepermittivity,theeffectivearea,orthedistanceseparatingtheplates.Thecharacteristiccurvesindicatethatvariationsofareaandrelativepermittivitygivealinearrelationshiponlyoverasmallrangeofspacings.Thusthesensitivityishighforsmallvaluesofd.

Unlikethepotentionmeter,thevariable-distancecapacitivetransducerhasaninfiniteresolutionmakingitmostsuitableformeasuringsmallincrementsofdisplacementorquantitieswhichmaybechangedtoproduceadisplacement.

7、InductiveTransducers

Theinductancecanthusbemadetovarybychangingthereluctanceoftheinductivecircuit.

Measuringtechniquesusedwithcapacitiveandinductivetransducers:

a)A.C.excitedbridgesusingdifferentialcapacitorsinductors.

b)A.C.potentiometercircuitsfordynamicmeasurements.

c)

D.C.circuitstogiveavoltageproportionaltovelocityforacapacitor.

d)

Frequency-modulationmethods,wherethechangeofCorLvariesthefrequencyofanoscillationcircuit.

Importantfeaturesofcapacitiveandinductivetransducersareasfollows:

i)resolutioninfinite

ii)

accuracy+-0.1%offullscaleisquoted

iii)displacementranges25*10-6mto10-3m

iv)

risetimelessthan50uspossible

Typicalmeasurandsaredisplacement,pressure,vibration,sound,andliquidlevel.

8、LinearVariable-differentialTtransformer

9、Piezo-electricTransducers

10、ElectromagneticTransducers

11、ThermoelectricTransducers

12、PhotoelectricCells

13、MechanicalTransducersandSensingElements传感器的基础知识传感器是一种把被测量转换为光的、机械的或者更平常的电信号的装置。能量转换的过程称之为换能。按照转换原理和测量形式对传感器进行分类。用来测量位移的电阻式传感器被归为电阻式位移传感器。分类如压力波纹管、压力膜和压力阀等。1、传感器元件除特例外，大多数的传感器都由敏感元件、转换元件或控制元件组成。如振动膜、波纹管、应力管和应力环、低音管和悬臂都是敏感元件，它们对压力和力作出响应把物理量转变成位移。然后位移可以改变电参数，如电压、电阻、电容或者感应系数。机械式和电子式元件合并形成机电式传感设备或传感器。这样的组合可用来输入能量信号。热的，光的，磁的和化学的相互结合产生的热电式、光电式、电磁式和电化学式传感器。2、传感器灵敏度通过校正测量系统获得的被测物理量和传感器输出信号的关系叫做传感器灵敏度K1，也就是K1=输出信号增量/测量增量。实际中，传感器的灵敏度是已知的，并且通过测量输出信号，输入量由下式决定，输入量=输出信号增量/K1。3、理想传感器的特性

a）高保真性：传感器输出波形应该真实可靠地再现被测量，并且失真很小。b）可测量最小的干扰，任何时候传感器的出现不能改变被测量。c）尺寸：传感器必须能正确地放在所需的地方。d）被测量和传感器信号之间应该有一个线性关系。e）传感器对外部影响的灵敏度应该小，例如压力传感器经常受到外部振动和温度的响。f）传感器的固有频率应该避开被测量的频率和谐波。4、电传感器电传感器具有许多理想特性。它们不仅实现远程测量和显示，还能提供高灵敏度。电传感器可分为两大类。a）变参数型，包括：i）电阻式；ii）电容式；iii自感应式；

iv）互感应式；这些传感器的工作依靠外部电压。

b）自激型，包括：i）电磁式；

ii）热电式；

iii）光栅式；

iv）压电式。

这些传感器根据测量输入值产生输出电压，而且这一过程是可逆的。比如，在一般情况下，压电式传感器可根据晶体材料的变形产生一个输出电压；但是，如果在材料上施加一个可变电压，传感器可以通过变形或与变电压同频率的振动来体现可逆效应。5、电阻式传感器

电阻式传感器可以分为两大类：

i）那些表现为大电阻变化的物理量可通过分压方式进行测量，电位器就属于此类。

i