传感器与检测技术阶段复习（上半阶段）

PAGE2PAGE2传感器与检测技术阶段复习（上半阶段）第一章测量技术概述1、测量的概念--借助于专用的技术工具，通过实验或计算对被测对象收集信息的过程。2、测量结果的正确表示数值（大小、符号）、单位、误差3、测量方法①直接测量--用事先经指定有分度的仪表对被测量进行测量从而得出被测量的数值，这种测量称直接测量。②间接测量--对几个与被测量有确定的函数关系的物理量进行直接测量，然后通过代表该函数关系的公式、曲线或表格求出未知量，这种测量称间接测量。三种测量方法：①直接比较法--将被测量直接与已知其值的同类量进行比较，从而求出被测量的测量方法。此方法也称偏差法。它工作简单、方便，在实际工作中广泛使用。。②零位法--利用指零机构的作用，使被测量和已知标准量两者达到平衡，从而确定被测量就等于已知的标准量值。精度取决于标准量误差，检另灵敏度，精度高。③微差法--是直接比较测量法和零位法的综合应用。4、误差的基本概念—绝对误差；修正值；相对误差；引用误差；精度等级；允许误差等，不但要清楚其定义，更要知道其具体应用。5、系统误差、随机误差和系统误差的概念及其应用6、传感器的静特性①灵敏度—传感器输出变化量与引起此变化的输入变化量之比。②精确度—传感器输出指示值与被测量约定真值的一致程度。数字测量一般用：分辨率和分辨力--表示检测被测量的最小量值的性能指标。分辨率--以最大量程的百分数来表示，无量纲分辨力--以最小量程的单位值来表示，有量纲③测量范围与量程④线性度—实际静态特性曲线与规定直线在垂直方向最大偏差与最大输出的比，用百分数表示。第二章电阻式传感器§1电位器式传感器§2应变式传感器一、电阻应变片的结构和材料二、应变片工作原理金属应变片dR/R=（1+2μ）ε金属丝应变片主要是导体形变引起阻值变化。三、测量电路见书P25电阻应变式传感器F4←F1→ΔRF2-→ΔRF3→F3r→ΔR’F4-r→ΔR’↓F1↑F2每片应变片贡献（1/4）U纵向应变四、应变片的补偿温度误差—由于应变片电阻丝具有一定温度系数；电阻丝材料与测试材料的线膨胀系数不同。温度补偿方法—单丝自补偿应变片；双丝组合式自补偿应变片；电路补偿法。五、应用柱式力传感器—称重式料位计；电子皮带秤；电子吊车秤。梁式力传感器—手提电子称；应变式加速度传感器。§3压阻式传感器压阻式传感器是一种半导体压敏传感器，具有体积小、灵敏度高、动态响应快等优点。压阻效应及压阻系数应用液位测量；压力测量。第三章电容式传感器及应用§1工作原理及结构形成一、工作原理C=0rS/d二、结构形式见书P35三、工作特性1、变间隙式ΔC=-（0rS/d2）Δd负号表示d↓→c↑d↓→C0+ΔC=S/（d0-Δd）=C0[1/(1-Δd/d0)]ΔC/C0=Δd/d0灵敏度ΔC/Δd=C0/d0差动式C1=S/（d+Δd）C2=S/（d-Δd）2、变面积式灵敏度为常数3、变介电常数式C=C0+ΔCΔC=K1hK1=20（r-1）/ln（R/r）常用于测量液位高度§2测量电路及应用一、电容式传感器的特点二、测量电路1、交流电桥电路2、运算放大器式电路3、脉冲调制型电路4、调频型测量电路§3实际中存在的问题及其解决方法温度影响—引起零件几何尺寸及其相互间位置的变化解决办法用温度系数小的材料；用差动结构。寄生电容影响电场边缘相当于并联一个附加电容，使其灵敏度变坏解决办法加装等位环见书P45寄生电容影响—寄生电容不稳定会对传感器形成严重干扰解决办法采用静电屏蔽§4应用1、差动电容压力传感器差压△P变化→电容量△C变化→电流△I变化2、电容测微仪电容间隙△d变化→运算放大器电路→输出电压变化第四章变磁阻式传感器及应用§1自感式传感器可变磁阻式变气隙厚度x0ΔL00（Δ0）变气隙面积S0可用于大位移测量螺线管式单线圈式可用于大位移测量ΔLΔL∞xΔL↑→U0↑ΔL↓→U0↓应用电路U0ΔZ/2Z0）Ui-Δx向下U0ΔZ/2Z0）-Δx§2差动变压器把被测非电量变化（如位移）转变为互感量M的变化，因其一般用变压器原理制成，并且其次组绕组用差动形式连接，所以称差动变压器。ΔX→ΔM→ΔU一、变间隙式差动变压器铁芯中间位置U01=U02U0=0U0＞0铁芯上移M1↑→U0U0＞0M2↓→U02↓U0＜0铁芯下移M1↓→UU0＜0M2↑→U02↑二、螺旋管式差动变压器，工作原理ΔX→ΔM→ΔU2主要性能：三、差动变压器的应用及配用电路例1．利用相敏检波测振动例2．利用差动整流微压测量（重点）§3电涡流式传感器一、工作原理：线圈上通电流i→交变磁通ф→金属板上产生电涡流i1→ф1→线圈阻抗发生变化等效阻抗Z=F（μ磁导率、r尺寸因子、f电流频率、x距离）二、应用1、固定μ、f、r变化x可测位移、厚度、振动2、固定μ、f、r、x变化f、x、r变化μ可测压力、硬度4、固定f、x变化μ、x可探伤第五章压电式传感器§1压电效应压电效应机械能电能正压