PH值传感器 (PH-BTA)
PH值传感器工作原理
在传感器内部的pH放大器是一个能通过数据采集器监测的有标准pH电极的电路。传感器连接线的末端是一个BTA插头或一个5-pin DIN插头来与数据采集器连接。
在pH 7的缓冲溶液中，它将产生一个1.75 V的电压。pH值每增加1，电压增加0.25 V。pH值每减少1，电压降低0.25 V。
这个冻胶填充的pH值传感器的设计测量范围为：0到14。它在玻璃感应电极头延长出一个冻胶体，是初中、高中、大学中进行科学研究、环境测量的良好的设备。冻胶填充的参考半电化池是密封的，所以它无需重充。
技术指标
型号: 密封，冻胶填充，环氧器体，银/氯化银
反应时间： 1秒内完成90%的读数
温度范围： 5到80°C
规格: 外径12毫米
范围： pH 0 - 14
分辨率(LabPro, ULI II, SBI)： 0.005 pH
分辨率(CBL 、CBL 2)： 0.02 pH
pH 值等势线: pH值7(此时温度对pH值检测无任何影响)
输出：59.2 mV/pH（25°C）
校准pH传感器
我们认为你在课堂上使用pH传感器时不必要对传感器进行校准。在出厂前我们已经对传感器进行了设置。你只要使用已经存储于数据采集程序的恰当的刻度就可以了。有下列方式：
1、当传感器连接上数据采集器，运行采集程序LabPro时，就会自动载入校准刻度。
2、如果你使用Logger Pro 软件，请打开pH传感器的一个实验文件，则它所存储的校准刻度就会同时被载入。如果你要进行一个化学实验，或做水质测试而要求有更高的精度，自然你可以按下列步骤进行校准：
用数据采集程序的2点法进行校准。用蒸馏水冲洗传感器头部。把传感器放进缓冲溶液（如：pH = 4）。当电脑、计算器或CBL屏幕显示的电压读数稳定时，输入pH值：4。
第二个校准点，冲洗传感器，把传感器放进缓冲溶液(如：pH = 7)。当显示的电压读数稳定时，输入pH值：7。
用蒸馏水冲洗传感器头部，然后把它放进待测样本溶液。
进行实验采集数据
利用计算机进行PH值传感器实验。PH值传感器可以配合 Vernier 的 LabPro数据采集器经USB或串口连接苹果电脑或PC电脑。以下是使用电脑连接这个传感器时的一般性步骤：
1、将PH值传感器连接上界面合适的通道。
2、启动电脑上采集数据的Logger Pro软件。
3、打开一个PH值传感器的实验文件，你可以马上采集数据。
除了使用计算机进行试验采集数据外，你也可以利用TI 图象计算器Palm OS掌上电脑来进行数据采集
应用范例
所有传统的pH计的实验或示范都可以用我们的PH值传感器。使用此传感器更可以自动采集数据、作图表、数据分析等功能。它的典型应用是：研究家庭常见的酸和碱、酸碱滴定、在化学反应、水族箱内光合作用过程中监测pH的变化、研究酸雨和缓冲液、河流和湖的水质分析等。
Vernier有多本实验手册都有各种使用PH值传感器的实验。
注意：此产品只合适教育使用，不合适工业、医疗、研究、或商业上应用。
准备使用
请按照以下步骤准备电极测量pH值：
首先旋开盖子，把传感器从存储瓶中取出，然后拿开瓶和盖子。对传感器头部，特别是球状物部分用蒸馏水进行彻底地清洗。
传感器不存储在存储瓶中，也可存储在pH为4或7的缓冲溶液中一段时间（小于24小时）。千万不要存储于蒸馏水中。
连接pH传感器与数据采集器，载入或执行校准，准备测量。
测量结束后，用蒸馏水冲洗传感器头部。传感器套上盖子，并盖在存储瓶上。注意：当存储瓶中的溶液减少时，前几次你可以放入少量的自来水（不推荐）。建议用适量的pH为4的缓冲溶液/KCl(参看维护与存储部分)来补充丢失的溶液。
pH缓冲溶液
为了校准pH传感器，或检验校准刻度是否精确，就需要在测量范围内的pH缓冲溶液。我们推荐pH值分别为：4、7、10的缓冲溶液。
我们也销售pH缓冲溶液套，订购代码为PHB。每套有10块片，包含pH 4、7、10的缓冲液。只需将小片加入100毫升的蒸馏水或脱离子水。
你也可以自己制作：
维护与存储
短期存储(小于24小时)：把传感器存储在pH为4或7的缓冲溶液中。
长期存储(大于24小时)：存储在有pH-4/KCl缓冲溶液的存储瓶中。pH传感器买来时就处于这个溶液中。我们也销售pH存储溶液，订购代码：PH-SS，或你也可以自行配制：把10克KCl加入100毫升pH4的溶液中。要进行存储，就要把传感器的头部电极部分放在溶液中。这样能保证传感器的使用寿命和快速反应。如果传感器存储在干燥处(不推荐)，就要在使用前浸在溶液中8小时以上。测试pH传感器的最好的方法是把它放进已知的缓冲溶液中。你可以观察传感器的读数是否正确（如：缓冲溶液为pH=7，则传感器读数应该接近7）。不要把传感器放在蒸馏水中去测量，由于空气中存在一定数量的二氧化碳，所以蒸馏水也能读到一个在5.5到7.0之间的数值。而且，由于蒸馏水中缺少离子，所以读数也可能是很奇怪的。
如果pH传感器对已知pH值的溶液读数有轻微的偏差（如：在pH为7的缓冲溶液中读到6.7），你就可以对传感器进行校准。你可以用2点校准法在两份缓冲溶液中进行校准。如果几个读数远离pH值、缓冲溶液变化时pH读数不变、或传感器的响应时间变慢，这些问题就比较严重。有时就要用上这个叫做“复苏”方法来挽救pH传感器。请按照下列方法：
1、让传感器在0.1到1.0M的HCl溶液中浸4到8个小时。
2、冲洗传感器的电极，并把它放在pH=7的缓冲溶液中1个小时以上。
3、冲洗电极，并重复一次上述步骤。
pH-4/KCl缓冲存储液有时会发霉，加入少量的防发霉制可防止发霉。这些霉不会破坏电极，而且很容易用
稀洗洁水清洗。
不要把传感器放在含有：高氯酸盐(或酯)、银或硫离子的溶液中。
也不要把传感器放在含有氢氟酸或浓度高于1.0M的酸或碱溶液中。它可以测量浓度接近1.0M的NaOH溶液的pH值，但不能在此溶液中放置5分钟以上。在高温或低温(0°C左右)中使用将造成传感器无法修复的损害。
一：填空题（每空1分） 1.依据传感器的工作原理，传感器分敏感元件，转换元件， 测量电路三个部分组成。 2.金属丝应变传感器设计过程中为了减少横向效应，可采用直线栅式应变计 和箔式应变计结构。 3.根据热敏电阻的三种类型，其中临界温度系数型最适合开关型温度传感器。 4.灵敏度是描述传感器的输出量对输入量敏感程度的特性参数。其定义为：传 感器输出量的变化值与相应的被测量的变化值之比，用公式表示k（x）=Δy/Δx 。 5.线性度是指传感器的输出量与输入量之间是否保持理想线性特性的一 种度量。按照所依据的基准之线的不同，线性度分为理论线性度、端基线性度、独立线性度、最小二乘法线性度等。最常用的是最小二乘法线性度。 6.根据敏感元件材料的不同，将应变计分为金属式和半导体式两大类。 7.应变传感器设计过程中，通常需要考虑温度补偿，温度补偿的方法电桥补偿 法、计算机补偿法、应变计补偿法、热敏电阻补偿法。 8.应变式传感器一般是由电阻应变片和测量电路两部分组成。 9.传感器的静态特性有灵敏度、线性度、灵敏度界限、迟滞差和稳定性。 10.国家标准GB 7665--87对传感器下的定义是：能够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或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。 11.传感器按输出量是模拟量还是数字量，可分为模拟量传感器和数字量传感器 =输出量的变化值/输入量的变化12.传感器静态特性的灵敏度用公式表示为：k (x) 值=△y/△x 13.应变计的粘贴对粘贴剂的要求主要有：有一定的粘贴强度；能准确传递应变； 蠕变小；机械滞后小；耐疲劳性好；具有足够的稳定性能；对弹性元件和应变计不产生化学腐蚀作用；有适当的储存期；应有较大的温度适用范围。14.根据传感器感知外界信息所依据的基本校园，可以将传感器分成三大类： 物理传感器，化学传感器，生物传感器。
pH 值传感器 (型号：PH-BTA或PH-DIN) 所有传统的pH 计的实验或示范都可以用我们的pH 值传感器。使用此传感器更 可以自动采集数据、作图表、数据分析等功能。它的典型应用是：研究家庭常见的 酸和碱、酸碱滴定、在化学反应、水族箱内光合作用过程中监测pH 的变化、研究 酸雨和缓冲液、河流和湖的水质分析等。 威尼尔(Vernier) 有多本实验手册都有各种使用pH 值传感器的实验。 化学使用威尼尔 水质使用威尼尔 生物使用威尼尔 物理科学威尼尔 初中科学使用威尼尔 科学使用掌上电脑 高级化学使用威尼尔 用pH 值传感器采集数据 以下是使用pH 值传感器的一般操作流程： 数据采集软件 此传感器可以与一个界面以及以下的数据采集软件一起使用。 ?Logger Pro 3 这个计算机程序可配合LabQuest、LabPro、或威尼尔动手做！连接使用。?Logger Pro 2 这个计算机程序可配合ULI 或Serial Box Interface 使用。 ?Logger Lite 这个计算机程序可配合LabQuest、LabPro、或威尼尔动手做！连接使用。?LabQuest App 这个程序是当单独使用LabQuest 时配合使用的。 ?EasyData App 这个TI-83+ 和TI-84+ 计算器应用可配合CBL 2、LabPro、和威尼尔EasyLink 一起使用。我们建议使用2.0 或更新的版本，您可以从威尼尔的网站， https://www.doczj.com/doc/7214611115.html,/easy/easydata.html，下载，然后转移到计算器上。查看威尼尔的网站，https://www.doczj.com/doc/7214611115.html,/calc/software/index.html，可得到更多有关应用与程序转移指南的信息。?DataMate 程序采用DataMate 配合LabPro 或CBL 2 与以下计算器使用：TI-73、TI-83、TI-86、TI-89、和Voyage 200。在LabPro 和CBL 2 的使用说明书中可看到将程序转移到计算器的指示。 1如果你是配合ULI 或SBI 使用Logger Pro 2，pH 值传感器是不能自动识别的。在探头与传感器文件夹中打开一个pH 值传感器的实验文件。
第 1 页 共 3 页 铜陵学院继续教育学院 2009-2010学年第二学期 《传感器原理与应用》考试试卷 （适用班级：08级电气工程专升本） 一、 填空题（每小题2分，共20分）： 1、传感器通常由 、 和 三部分组成。 2、根据测量误差出现的规律和产生的原因不同，误差可分为 、 和 三种类型。 3、电阻应变片由 、 、 和引线等部分组成。 4、单线圈变隙式电感传感器的结构主要由 、 、 三部分组成。 5、按照电涡流在导体内的贯穿情况，电涡流式传感器可分为 式和 式两类。 6、对于电容式传感器，改变 、 和 中任意一个参数都可以使电容量发生变化。 7、霍尔元件的零位误差主要由 、 、 和自激场零电势等原因产生。 8、热电偶测温回路的热电势由 和 两部分组成。 9、按测温转换原理的不同，接触式测温方法可分为 式、 式和 式等多种形式。 10、光栅式传感器一般由 、 和 组成。 二、简答题（每小题6分，共24分）： 1、什么叫迟滞? 2、螺旋管式差动变压器由哪几部分组成？各部分的作用是什么？ 3、什么是霍尔效应？ 4、热电偶的中间温度定律的内容是什么？ 三、 论述题（每小题10分，共20分）： 1、下图是单管液柱式压力计示意图，已知大容器直径为 D ，通入被测压力1p ，玻 璃管直径为d ，通入大气压2p ，且D 远大于d ，试论述该压力计测量被测压力的原理。 姓 班级 学号 ―――――――――装――――――――――订―――――――――线―――――――――――
2、利用光电靶测量弹丸飞行速度的结构原理如图所示，试论述其工作原理。 光源 光束 光电元件 测时仪 四、计算题（每小题9分，共36分）： 1、已知被测电压范围为15~25V，现有（满量程）50V、0.5级和200V、0.1级两只电压表，应选用哪只电压表来进行测量？ 2、有一金属应变片，其灵敏系数K=2.0，初始电阻值为120Ω，将应变片粘贴在悬臂梁上，悬臂梁受力后，使应变片阻值增加了1.2Ω，问悬臂梁感受到的应变是多少？ 3、已知变面积式电容传感器的两极板间距离为10mm，极板间介质的介电常数为ε0＝50μF/m，两极板几何尺寸一样，为30mm×20mm，在外力作用下，其中动极板在原位置上向外移动10mm，试求电容变化量△C和传感器灵敏度K各为多少？ 4、用R型热电偶测某高炉温度时，测得参比端温度t1=30℃；测得测量端和参比端之间的热电动势E（t，30）=11.402mV，试求实际炉温（已知：E（30，0）=0.172mV；E（1080，0）=11.574mV）。 第 2 页共 3 页
pH传感器的研究背景和进展 摘要对于pH的研究在我们的生活、食品、医药、工业等领域中是必须要做的工作，随着科学技术水平的不断提高，对于pH传感器的研究也日趋活跃，并且取得了很大的成果，本文将对近年来发展起来的一些具有代表性pH传感器进行综述性的描述，介绍了不同PH传感器的适用范围，并对PH传感器的发展前景做出了展望。 关键字pH传感器稳定性 The Backgrounds and Progress of pH Sensors Abstract For pH research in our life, food, pharmaceutical and industrial field is to do, with the improvement of science and technology, the research for pH sensors also has become increasingly active, and made great achievements, the paper will be developed in recent years of some representative pH sensors for the description of the review, this paper introduces different pH sensors, the applicable scope of the pH sensors and looks forward to the development prospect. Keywords pH sensors ;stability 我们身边的每一种物质都具有不同的PH值，并且PH值对物质的性质有很大的影响，因此物质PH的研究对我们的生活与科研具有很重要的意义，而对PH 传感器的研究也更成为一个必不可少的课题。在70年代以前,pH化学传感器主要是各种玻璃电极、金属一金属氧化物电极、离子选择性电极及(醌)氨醌电极等。而随着科学技术的不断发展，传统的PH传感器在各个领域已经不能满足研究的需求。用传统的玻璃电极进行pH测量时往往会产生一定的困难,如:玻璃电极存在酸差、阻抗拒高、易破损、需要内部溶液、不能用于含HF溶液中的pH测定、且在高碱度情况下存在“钠误差”和不能用于微环境的PH测定。而除了液体，我们还需要对固体、软流体等在不同环境下进行PH测量。面对之前的PH传感器的不足，后来的科学家们进行了不断的弥补与创新，本文将对这些一一作出介绍。而在现实的应用中，我们更是迫切的需要实时的获取PH值。如在医院的临床监护、工厂的化学过程控制、人类工作与生活环境的监测与保护等领域以及那些难于采样的危险场所，化学信息的获取也是十分棘手的。因此，对于已有pH传感器的研究应用以及进行新的pH传感器的开发、应用是十分重要的。 1．8-羟基喹啉-5-磺酸修饰电极pH传感器 我们已知传统的玻璃电极具有很多的缺陷，为了克服这些缺陷，人们开始致
《传感器原理及应用》复习题 1.静态特性指标其中的线性度的定义是指 2．传感器的差动测量方法的优点是减小了非线性误差、提高了测量灵敏度。 3.对于等臂半桥电路为了减小或消除非线性误差的方法可以采用提高桥臂 比，采用差动电桥的方法。 4.高频反射式电涡流传感器实际是由线圈和被测体或导体两个部分组成的系统，两者之间通过电磁感应相互作用，因此，在能够构成电涡 流传感器的应用场合中必须存在金属材料。 5.霍尔元件需要进行温度补偿的原因是因为其霍尔系数和材料电阻 受温度影响大。使用霍尔传感器测量位移时，需要构造一个磁场。 6.热电阻最常用的材料是铂和铜，工业上被广泛用来测量中低温 区的温度，在测量温度要求不高且温度较低的场合，铜热电阻得 到了广泛应用。 7.现有霍尔式、电涡流式和光电式三种传感器，设计传送带上塑料零件的计数 系统时，应选其中的光电传感器。需要测量某设备的外壳温度，已知其 范围是300~400℃，要求实现高精度测量，应该在铂铑- 铂热电偶、铂电阻和热 敏电阻中选择铂电阻。 8.一个二进制光学码盘式传感器，为了达到1″左右的分辨力，需要采用 或位码盘。一个刻划直径为400 mm的 20 位码盘，其外圈分别间隔 为稍大于μm。 9.非功能型光纤传感器中的光纤仅仅起传输光信息的作用，功能型光纤传感器 是把光纤作为敏感元件。光纤的 NA 值大表明集光能力强。 11.光照使半导体电阻率变化的现象称为内光电效应，基于此效应的器件除光敏 电阻外还有处于反向偏置工作状态的光敏二极管。光敏器件的灵敏度可 用光照特性表征，它反映光电器件的输入光量与输出光电流(电压 )之间 的关系。选择光电传感器的光源与光敏器件时主要依据器件的光谱特性。 12. 传感器一般由敏感元件 _ 、转换元件 ___ 、测量电路及辅助电 源四个部分组成。 13．传感器的灵敏度是指稳态标准条件下，输出变化量与输入变化 量的比值。对线性传感器来说，其灵敏度是一常数。
常用传感器的工作原理及应用
3.1.1电阻式传感器的工作原理 应变：物体在外部压力或拉力作用下发生形变的现象 弹性应变：当外力去除后，物体能够完全恢复其尺寸和形状的应变 弹性元件：具有弹性应变特性的物体 3.1.3电阻应变式传感器 电阻应变式传感器利用电阻应变片将应变转换为电阻值变化的传感器。 工作原理：当被测物理量作用于弹性元件上，弹性元件在力、力矩或压力等的作用下发生变形，产生相应的应变或位移，然后传递给与之相连的应变片，引起应变片的电阻值变化，通过测量电路变成电量输出。输出的电量大小反映被测量的大小。 结构：应变式传感器由弹性元件上粘贴电阻应变片构成。 应用：广泛用于力、力矩、压力、加速度、重量等参数的测量。 1．电阻应变效应 ○
电阻应变片的工作原理是基于应变效应，即导体或半导体材料在外界力的作用下产生机械变形时，其电阻值相应发生变化，这种现象称为“应变效应”。 2．电阻应变片的结构 基片 b l 电阻丝式敏感栅 金属电阻应变片的结构 4．电阻应变式传感器的应用 （1）应变式力传感器 被测物理量：荷重或力 一
二 主要用途：作为各种电子称与材料试验机的 测力元件、 发动机的推力测试、水坝坝体承载状况监测等。 力传感器的弹性元件：柱式、筒式、环式、悬臂式等 （2）应变式压力传感器 主要用来测量流动介质的动态或静态压力 应变片压力传感器大多采用膜片式或筒式 弹性元件。 （3）应变式容器内液体重量传感器 感压膜感受上面液体的压力。 （4）应变式加速度传感器 用于物体加速度的测量。 依据：a =F/m 。 3.2电容式传感器 3.2.1电容式传感器的工作原理 由绝缘介质分开的两个平行金属板组成的 平板电容器，如果不考虑边缘效应，其电容量为 当被测参数变化使得S 、d 或ε发生变化时， 电容量C 也随之变化。 d S C ε=
水质PH传感器 PH传感器，用来检测被测物中氢离子浓度并转换成相应的可用输出信号的传感器，其通常由化学部分和信号传输部分构成。PH传感器常用来进行对溶液、水等物质的工业测量。 PH值传感器是一种科学仪器，PH值传感器适用于笔型BPHS CAN，便携式BPH220、BPH221，实验室台式BPH252、BPH303、BPH305和在线式BPH200A、BPH200B、BPH200D等，广泛应用于工业、电力、农业、医药、食品、科研和环保等领域。该仪器也是食品厂、HACCP认证、饮用水厂办QS中的必备检验设备。 特点 1. 快速的电缆接头，防水功能，避免安装时出现电缆扭绞现象； 2. 寿命长，在有毒离子水溶液中性能良好； 3. 多种安装方式，便于装配； 4. 抗化学腐蚀能力强，整体密封，消除泄漏现象。 应用
PH传感器可以对大型反应槽或制程管路中pH值测定；耐高温杀菌、CIP清洗；电极长度有120、150、220、250、450 mm等多种选择。贝尔公司T255,T335PH传感器用于多种场合的PH值测量，比如: 废水污水场合PH值测量，电镀废水场合PH值测量，高温场合PH 值测量，发酵场合PH值测量，高压场合PH值测量等多种场合PH 值的测量。 清洗与保养 1、电极避免干放，当电极不用时，要用水冲洗干净并插回加有 3molKcl的盛液套内，或者将电极插入加有3molKcl的容器中。 2、检查接头处是否干燥清洁，如有玷污，需用无水酒精擦洗干净吹干后使用。 3、pH电极应定时清洗，若电极玻璃球泡与聚四氟乙烯环形液接界污染，可用下列试剂清洗。 ①油脂或含油物可用表面活性剂清洗。 ②钙沉淀物或金属氢氧化物可用10%的稀盐酸清洗。
pH传感器的发展现状 摘要对于pH的研究在我们的生活、食品、医药、工业等领域中是必须要做的工作，随着科学技术水平的不断提高，对于pH传感器的研究也日趋活跃，并且取得了很大的成果，本文将对近年来发展起来的一些具有代表性pH传感器进行综述性的描述，介绍了不同PH传感器的适用范围，并对PH传感器的发展前景做出了展望。 关键字 pH传感器稳定性 我们身边的每一种物质都具有不同的PH值，并且PH值对物质的性质有很大的影响，因此物质PH的研究对我们的生活与科研具有很重要的意义，而对PH 传感器的研究也更成为一个必不可少的课题。在70年代以前,pH化学传感器主要是各种玻璃电极、金属一金属氧化物电极、离子选择性电极及(醌)氨醌电极等。而随着科学技术的不断发展，传统的PH传感器在各个领域已经不能满足研究的需求。用传统的玻璃电极进行pH测量时往往会产生一定的困难,如:玻璃电极存在酸差、阻抗拒高、易破损、需要内部溶液、不能用于含HF溶液中的pH测定、且在高碱度情况下存在“钠误差”和不能用于微环境的PH测定。而除了液体，我们还需要对固体、软流体等在不同环境下进行PH测量。面对之前的PH传感器的不足，后来的科学家们进行了不断的弥补与创新，本文将对这些一一作出介绍。而在现实的应用中，我们更是迫切的需要实时的获取PH值。如在医院的临床监护、工厂的化学过程控制、人类工作与生活环境的监测与保护等领域以及那些难于采样的危险场所，化学信息的获取也是十分棘手的。因此，对于已有pH传感器的研究应用以及进行新的pH传感器的开发、应用是十分重要的。 1．8-羟基喹啉-5-磺酸修饰电极pH传感器 我们已知传统的玻璃电极具有很多的缺陷，为了克服这些缺陷，人们开始致力于非玻璃电极的研究，其中之一便是使用化学修饰电极。 张玉等人对8-羟基喹啉-5-磺酸修饰电极pH传感器进行了制备并对其性能及稳定性与重现性进行了研究,并取得了良好结果。他们将铂丝电极分别用1∶1硝酸溶液,无水乙醇和二次蒸馏水超声清洗5 min，放入含有0.01 mol/L8-羟基 15 min以除喹啉-5-磺酸(HQS)的0.1 mol/L(pH=4. 0)HAc-NaAc修饰液中，通N 2 去O2，于0. 4 V～1. 4 V电位范围内进行12圈循环伏安扫描，扫描速度为0. 1 V/s，再此电极在修饰液中再浸泡10 min后，便制的了8-羟基喹啉-5-磺酸修饰电极。该电极在pH 1. 7到12. 9的范围内pH值与电极电位呈良好的线性关系。
第1章 传感器的一般特性 1.1 什么叫传感器？它由哪几部分组成？并说出各部分的作用及其相互间的关系。 1.2 简述传感器的作用和地位及其传感器技术的发展方向。 1.3 传感器的静态特性指什么？衡量它的性能指标主要有哪些？ 1.4 传感器的动态特性指什么？常用的分析方法有哪几种？ 1.5 传感器的标定有哪几种？为什么要对传感器进行标定？ 1.6 某传感器给定精度为2%F·S ，满度值为50mV ，零位值为10mV ，求可能出现的最大误差δ(以mV 计)。当传感器使用在满量程的1/2和1/8时，计算可能产生的测量百分误差。由你的计算结果能得出什么结论? 解：满量程（F?S ）为50﹣10=40(mV) 可能出现的最大误差为： δ＝40?2%=0.8(mV) 当使用在1/2和1/8满量程时，其测量相对误差分别为： % 4%10021408.01=??=γ % 16%10081408 .02=??=γ 结论：测量值越接近传感器（仪表）的满量程，测量误差越小。 1.7 有两个传感器测量系统，其动态特性可以分别用下面两个微分方程描述，试求这两个系统的时间常数τ和静态灵敏度K 。 1) T y dt dy 5105.1330 -?=+ 式中, y ——输出电压，V ；T ——输入温度，℃。 2) x y dt dy 6.92.44 .1=+ 式中，y ——输出电压，μV ；x ——输入压力，Pa 。 解：根据题给传感器微分方程，得 (1) τ=30/3=10(s)， K=1.5 10 5/3=0.5 10 5(V/℃)； (2) τ=1.4/4.2=1/3(s)， K=9.6/4.2=2.29(μV/Pa)。 1.8 已知一热电偶的时间常数τ=10s ，如果用它来测量一台炉子的温度，炉内温度在540℃至500℃之间接近正弦曲线波动，周期为80s ，静态灵敏度K=1。试求该热电偶输出的最大值和最小值。以及输入与输出之间的相位差和滞后时间。 解：依题意，炉内温度变化规律可表示为 x(t) =520+20sin(ωt)℃ 由周期T=80s ，则温度变化频率f =1/T ，其相应的圆频率 ω=2πf =2π/80=π/40； 温度传感器（热电偶）对炉内温度的响应y(t)为 y(t)=520+Bsin(ωt+?)℃ 热电偶为一阶传感器，其动态响应的幅频特性为 ()()786 010******** 2 2 .B A =??? ? ???π+= ωτ+== ω 因此，热电偶输出信号波动幅值为 B=20?A(ω)=20?0.786=15.7℃ 由此可得输出温度的最大值和最小值分别为 y(t)|m ax =520+B=520+15.7=535.7℃ y(t)|m in =520﹣B=520-15.7=504.3℃ 输出信号的相位差?为 ?(ω)= -arctan(ωτ)= -arctan(2π/80?10)= -38.2? 相应的时间滞后为
PH传感器的工作原理 ph传感器是用来检测被测物中氢离子浓度并转换成相应的可用输出信号的传感器，通常由化学部分和信号传输部分构成。ph传感器常用来进行对溶液、水等物质的工业测量。 PH传感器，可以对大型反应槽或制程管路中pH值测定；耐高温 杀菌、CIP清洗；电极长度有120、150、220、250、450mm 等多种 选择。用于多种场合的PH值测量，比如：废水污水场合PH值测量，电镀废水场合PH值测量，高温场合PH值测量，发酵场合PH值测量，高压场合PH值测量等多种场合PH值的测量。 PH传感器特点 快速的电缆接头，防水功能，避免安装时出现电缆扭绞现象寿命长，在有毒离子水溶液中性能良好 多种安装方式，便于装配
抗化学腐蚀能力强，整体密封，消除泄漏现象 PH传感器的工作原理 PH测量属于原电池系统，它的作用是使化学能转换成电能，此电池的端电压被称为电极电位；此电位由两个半电池构成，其中一个称为测量电极，另一个称为参比电极；此电位遵循能斯特方程: 对于氧化还原体系: Ox + ne" o Red E=E0(WM+—ln^ 对于金属电极，还原态是纯金属，其活度是常数，定为1，则上式可写作: 式中：E—电极电位 E0 —电极的标准电压 R—气体常数（8.31439焦耳/摩尔和C ） T—开氏绝对温度（例: 20 C =273+293 开尔文) F —法拉弟常数（96493库化/当量） n —被测离子的化合价（银=1 ，氢=1 ）
aMe —离子的活度 对于PH 电极。它是一支端部吹成泡状的对于pH 敏感的玻璃膜的 玻璃管。管内充填有含饱和AgCI 的3mol/lkcl 缓冲溶液，pH 值为7 存在于玻璃膜二面的反映PH 值的电位差用Ag/AgCI 传导系统，如第 二电极，导出。PH 复合电极如图。 此电位差遵循能斯特公式： E=E0+ R * T * In a H30^n - F E =59. 16mv/25 9C per pH 式中R 和F 为常数，n 为化合价，每种离子都有其固定的值。对于 氢离子来讲，n=1。温度“ T ”做为变量，在能斯特公式中起很大作用。 随着温度的上升，电位值将随之增大。对于每「C 的温度变大，将引 起 电位0.2mv/perpH 变化。用pH 值来表示，则每1 C 第1pH 变0.0033pH 值。这也就是说：对于20~30 C 之间和7pH 左右的测量来讲，不需要 对温度变化进行补偿；而对于温度〉30 C 或V 20 C 和pH 值〉8pH 或 6pH 的应用场合则必须对温度变化进行补偿。 内参比电极的电位是恒定不变的，它与待测试液中的H+活度（pH ） 无关， pH 、ImoJ L -i J_ 贰?比电■ Ka -MM ft 璽仓pj 屯换曲箔恂示意囹
传感器原理及应用试题 库 SANY GROUP system office room 【SANYUA16H-
一：填空题（每空1分）1.依据传感器的工作原理，传感器分敏感元件，转换元件，测量电路三个部 分组成。 2.半导体应变计应用较普遍的有体型、薄膜型、扩散型、外延型等。 3.光电式传感器是将光信号转换为电信号的光敏元件，根据光电效应可以分 为外光电效应，内光电效应，热释电效应三种。 4.光电流与暗电流之差称为光电流。 5.光电管的工作点应选在光电流与阳极电压无关的饱和区域内。 6.金属丝应变传感器设计过程中为了减少横向效应，可采用直线栅式应变计 和箔式应变计结构。 7.反射式光纤位移传感器在位移-输出曲线的前坡区呈线性关系，在后坡区与 距离的平方成反比关系。 8.根据热敏电阻的三种类型，其中临界温度系数型最适合开关型温度传感 器。 9.画出达林顿光电三极管内部接线方式： U CE 10.灵敏度是描述传感器的输出量对输入量敏感程度的特性参数。其定义为： 传感器输出量的变化值与相应的被测量的变化值之比，用公式表示k（x）=Δy/Δx。
11.线性度是指传感器的输出量与输入量之间是否保持理想线性特性的一种度 量。按照所依据的基准之线的不同，线性度分为理论线性度、端基线性度、独立线性度、最小二乘法线性度等。最常用的是最小二乘法线性度。 12.根据敏感元件材料的不同，将应变计分为金属式和半导体式两大类。 13.利用热效应的光电传感器包含光---热、热---电两个阶段的信息变换过 程。 14.应变传感器设计过程中，通常需要考虑温度补偿，温度补偿的方法电桥补 偿法、计算机补偿法、应变计补偿法、热敏电阻补偿法。 15.应变式传感器一般是由电阻应变片和测量电路两部分组成。 16.传感器的静态特性有灵敏度、线性度、灵敏度界限、迟滞差和稳定性。 17.在光照射下，电子逸出物体表面向外发射的现象称为外光电效应，入射光 强改变物质导电率的物理现象称为内光电效应。 18.光电管是一个装有光电阴极和阳极的真空玻璃管。 19.光电管的频率响应是指一定频率的调制光照射时光电输出的电流随频率变 化的关系，与其物理结构、工作状态、负载以及入射光波长等因素有关。 多数光电器件灵敏度与调制频率的关系为Sr（f）=Sr。/(1+4π2f2τ2) 20.内光电效应可分为光电导效应和光生伏特效应。 21.国家标准GB7665--87对传感器下的定义是：能够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或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。 22.传感器按输出量是模拟量还是数字量，可分为模拟量传感器和数字量传感 器
2-4、现有栅长为3mm 和5mm 两种丝式应变计，其横向效应系数分别为5%和3%，欲用来测量泊松比μ=的铝合金构件在单向应力状态下的应力分布(其应力分布梯度较大)。试问：应选用哪一种应变计为什么 答：应选用栅长为5mm 的应变计。由公式ρρ εμd R dR x + +=)21(和[]x m x K C R dR εεμμ=-++=)21()21(知应力大小是通过测量 应变片电阻的变化率来实现的。电阻的变化率主要由受力后金属丝几何尺寸变化所致部分（相对较大）加上电阻率随应变而变的部分（相对较小）。一般金属μ≈，因此(1+2μ)≈；后部分为电阻率随应变而变的部分。以康铜为例，C ≈1，C(1-2μ)≈，所以此时K0=Km ≈。显然，金属丝材的应变电阻效应以结构尺寸变化为主。从结构尺寸看，栅长为5mm 的丝式应变计比栅长为3mm 的应变计在相同力的作用下，引起的电阻变化大。 2-5、现选用丝栅长10mm 的应变计检测弹性模量E=2×1011N/m 2、密度ρ=cm 3的钢构件承受谐振力作用下的应变，要求测量精度不低于%。试确定构件的最大应变频率限。 答：机械应变波是以相同于声波的形式和速度在材料中传播的。当它依次通过一定厚度的基底、胶层(两者都很薄，可忽略不计)和栅长l 而 为应变计所响应时，就会有时间的迟后。应变计的这种响应迟后对动态(高频)应变测量，尤会产生误差。由][]e l v f e l l 66max max ππλ<= <或式中v 为声波在钢 构件中传播的速度； 又知道声波在该钢构件中的传播速度为： kg m m N E 336211108.710/102--????= = ρ ν; s m kg s m Kg /10585.18.7/8.91024228?=???=； 可算得kHz m s m e l v f 112%5.061010/10585.1||63 4max =???= = -π 。 2-6、为什么常用等强度悬臂梁作为应变式传感器的力敏元件 现用一等强度梁：有效长l =150mm ，固支处宽b=18mm ，厚h=5mm ，弹性模量E=2×105N/mm 2，贴上4片等阻值、K=2的电阻应变计，并接入四等臂差动电桥构成称重传感器。试问： 1)悬臂梁上如何布片又如何接桥为什么 2)当输入电压为3V ，有输出电压为2mV 时的称重量为多少 答：当力F 作用在弹性臂梁自由端时，悬臂梁产生变形，在梁的上、下表面对称位置上应变大小相当，极性相反，若分别粘贴应变片R 1 、 R 4 和R 2 、R 3 ，并接成差动电桥，则电桥输出电压U o 与力F 成正比。等强度悬臂梁的应变E h b Fl x 206= ε不随应变片粘贴位置变化。 1）、悬臂梁上布片如图2-20a 所示。接桥方式如图2-20b 所示。这样当梁上受力时，R1、R4受拉伸力作用，阻值增大，R2、R3受压，阻值减小，使差动输出电压成倍变化。可提高灵敏度。 2）、当输入电压为3V ，有输出电压为2mV 时的称重量为： 计算如下： 由公式： o i i x i o U KlU E bh F E h b Fl K U K U U 66220=?==ε代入各参数算F =； 1牛顿=千克力；所以，F=。此处注意：F=m*g ；即力=质量*重力加速度；1N=1Kg*s 2.力的单位是牛顿（N ）和质量的单位是Kg ；所以称得的重量应该是。 ; 2-7、何谓压阻效应扩散硅压阻式传感器与贴片型电阻应变式传感器相比有什么优点，有什么缺点如何克服 答：“压阻效应”是指半导体材料（锗和硅）的电阻率随作用应力的变化而变化的现象。 优点是尺寸、横向效应、机械滞后都很小，灵敏系数极大，因而输出也大，可以不需放大器直接与记录仪器连接，使得测量系统简化。 缺点是电阻值和灵敏系数随温度稳定性差，测量较大应变时非线性严重；灵敏系数随受拉或压而变，且分散度大，一般在(3-5)%之间，因而使得测量结果有(±3-5)%的误差。 压阻式传感器广泛采用全等臂差动桥路来提高输出灵敏度，又部分地消除阻值随温度而变化的影响。 2-8 、一应变片的电阻R=120Ω，k=，用作应变片为800μm/m 的传感元件。
《传感器原理及应用》讨论课报告书 电感式传感器的基本原理及典型应用 学院：机械工程学院 班级：13-1机械电子工程（卓越） 组员：李响夏中岩张轩赫 贡献率：李响资料查询，整理40% 夏中岩资料整理，编辑30% 张轩赫PPT设计编写30% 指导教师：边辉 完成日期：2016.05
目录 摘要............................................................................................................................... - 2 - 1 物料分拣系统简述................................................................................................... - 3 - 2 物料分拣系统中的传感器....................................................................................... - 3 - 2.1 电机起停控制传感器.................................................................................... - 3 - 2.1.1 漫反射光电接近开关......................................................................... - 3 - 2.1.2 电容式接近开关................................................................................. - 4 - 2.1.3 霍尔接近开关..................................................................................... - 4 - 2.1.4 电感式接近开关................................................................................. - 4 - 2.1.5传感器应用比较.................................................................................. - 4 - 2.2 物料计数用传感器........................................................................................ - 5 - 2.2.1 对射型红外光电开关......................................................................... - 5 - 2.2.2 电涡流式传感器................................................................................. - 5 - 2.2.3 霍尔传感器......................................................................................... - 6 - 2.3 测速及定位传感器........................................................................................ - 6 - 2.3.1 光电耦合器，码盘............................................................................. - 7 - 2.3.2 增量编码器......................................................................................... - 7 - 2.3.3 传感器功能对比................................................................................. - 7 - 2.4 物料分类传感器............................................................................................ - 7 - 2.4.1色标传感器.......................................................................................... - 8 - 2.5 固态继电器.................................................................................................... - 8 - 3 传感器前景展望....................................................................................................... - 9 - 3.1 传感器在科技发展中的重要性.................................................................... - 9 - 3.2 先进传感器的发展趋势................................................................................ - 9 - 4 反思与收获............................................................................................................... - 9 -参考文献..................................................................................................................... - 10 -
pH传感器 操作说明书 中国区代理商： 上海卯林机电设备有限公司 地址：上海市闵行区外环路352号D205室 电话： 传真： email:
网址：目录 1. 安全预防措施 (3) 健康与安全 (3) 环境保护 (3) 化学品 (3) 2 pH传感器 (4) 测量原理 (4) 技术规格 (4) 耐压型pH流通池 (4) 3 设置................................................................................................ (5) 安装 (5) 传感器安装.................................................................................................................................................... .. (5) 耐压型密闭式流通池....................................................................................................................................... (5) 敞开式流通池 (6) 4. 传感器接线 (7)
ph传感器输入接线.........。. (7) 5. 传感器调试 (8) 开始使用前的准备 (8) 安装 (8) 校准与标准化 (8) 校准.................................................................................................................................... . (9) 标准化 (10) 高级维护选项 (10) 6. 传感器维修 (11) 6 .1 传感器清洗.......................................................................................................................................... .. (11) 传感器保存.......................................................................................................................................... (11) 7. 维修 (12)
实用文档传感器原理及应用习题答案 习题 1. (2) 习题 2. (3) 习题 3. (6) 习题 4. (7) 习题 5. (8) 习题 6. (9) 习题 7. (11) 习题 8. (13) 习题 9. (15) 习题 10 . (16) 习题 11 . (17) 习题 12 . (18) 习题 13 . (20)
习题 1 1-1什么叫传感器？它由哪几部分组成？并说出各部分的作用及其相互间的关系。 答：传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律将其转换成可用输出信号的器件或装置。 通常传感器由敏感元件和转换元件组成。 敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分，转换元件是指传感器中将敏感元件感受或响应 的被测量转换成适于传输或测量的电信号部分。 由于传感器的输出信号一般都很微弱,因此需要有信号调节与转换电路对其进行放大、运算调制 等。随着半导体器件与集成技术在传感器中的应用，传感器的信号调节与转换电路可能安装在传感器的 壳体里或与敏感元件一起集成在同一芯片上。此外，信号调节转换电路以及传感器工作必须有辅助的电 源，因此信号调节转换电路以及所需的电源都应作为传感器组成的一部分。 1-2简述传感器的作用和地位及其传感器技术的发展方向。 答：传感器位于信息采集系统之首，属于感知、获取及检测信息的窗口，并提供给系统赖以进行处理 和决策所必须的原始信息。没有传感技术，整个信息技术的发展就成了一句空话。科学技术越发达， 自动化程度越高，信息控制技术对传感器的依赖性就越大。 发展方向：开发新材料，采用微细加工技术，多功能集成传感器的研究，智能传感器研究，航天传 感器的研究，仿生传感器的研究等。 1-3传感器的静态特性指什么？衡量它的性能指标主要有哪些？ 答：传感器的静态特性是指被测量的值处于稳定状态时的输出—输入关系。与时间无关。 主要性能指标有：线性度、灵敏度、迟滞和重复性等。 1-4传感器的动态特性指什么？常用的分析方法有哪几种？ 答：传感器的动态特性是指其输出与随时间变化的输入量之间的响应特性。 常用的分析方法有时域分析和频域分析。时域分析采用阶跃信号做输入，频域分析采用正弦信号做输 入。 1-5解释传感器的无失真测试条件。 答：对于任何一个传感器( 或测试装置 ), 总是希望它们具有良好的响应特性, 精度高、灵敏度高，输出波形无失真的复现输入波形等。实现上述要求，需要满足一定的条件，称此条件为传感器的无失真测 试条件。 1-6传感器的标定有哪几种？为什么要对传感器进行标定？ 答：传感器的标定分为静态标定和动态标定两种。 静态标定的目的是确定传感器静态特性指标，如线性度、灵敏度、滞后和重复性等。 动态指标标定的目的是确定传感器的动态特性参数，如频率响应、时间常数、固有频率和阻尼比等。
传感器原理复习资料 一、填空题 1. 传感器是 能感受规定的被测量并按一定规律转换成可用输出信号的器件或装置 ，传感器通常由直接感受被测量的＿敏感元件＿和产生可用信号输出的＿转换元件＿以及相应的 ＿信号转换电路＿组成。 2. 通常传感器由＿敏感元件＿、＿转换元件＿、＿信号转换电路＿三部分组成。 3. 传感器的静态特性指标主要有＿灵敏度＿，＿分辨率＿，＿漂移＿，＿线性度＿，＿迟 滞＿，＿重复性＿等。 4. 传感器在正(输人量增大)反(输入量减小)行程中输出输入曲线不重合称为＿迟滞＿，它 一般由实验方法测得。 5. 传感器的灵敏度是指稳态标准条件下，输出＿增量＿与输入＿增量＿的比值。对线性传 感器来说，其灵敏度是＿静态特性曲线的斜率＿。 6. 运算式()max max min 100%L L y y δ?=?-是计算传感器＿线性度＿的公式。 7. 某位移传感器在输入量变化为5mm 时，输出电压变化800mV ，其灵敏度为＿160 mV/mm ＿。 8. 电位器是一种将机械＿位移＿转换成电阻或电压的机电传感元件。 9. 电位器式传感器按特性不同，可分为＿线性电位器＿和＿非线性电位器＿。＿线性电位 器 的理想空载特性曲线具有严格的＿线性＿关系。假定电位器全长为max X ,其总电阻为 max R ，它的滑臂长度为X ，则滑臂间的阻值可以用x R =max max X R X ?来计算。假定加在电位器A 、B 之间的电压为max V ，则输出电压为x V =max max X V X ?。其电阻灵敏度为max max R X 。电压灵敏度为max max V X 。 10. 金属丝在外力作用下发生机械形变时它的电阻值将发生变化，这种现象称＿应变＿效 应。直线的电阻丝绕成敏感栅后长度相同但应变不同，圆弧部分使灵敏度K 下降了，这种现 象称为＿横向＿效应。 11. 电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这一现象叫做＿应变＿。 12. 电阻应变片的配用测量电路采用差动电桥时，不仅可以消除＿非线性误差＿，同时还能 起到＿提高灵敏度＿的作用。 13. 电阻应变片式传感器按制造材料可分为①＿金属＿材料和②＿半导体＿材料。它们在受 到外力作用时电阻发生变化，其中①的电阻变化主要是由＿应变效应＿形成的，而②的电阻 变化主要是由＿压阻＿造成的。＿半导体＿材料传感器的灵敏度较大。 14. 用弹性元件和电阻应变片及一些附件可以组成应变片传感器，按用途划分有应变式 ＿压力＿传感器、应变式＿加速度＿传感器等（任填两个）。 15. 在电桥测量中，由于电桥接法不同，输出电压的灵敏度也不同，＿全桥＿接法可以得到 最大灵敏度输出。 16. 应变测量电桥的三种接法分别为＿单臂桥＿、＿双臂桥＿、＿全桥＿。 17. 要使直流电桥平衡，必须使电桥相对桥臂电阻值的＿乘积＿相等。