引言
差动电容式传感器的灵敏度高、非线性误差小，同时还能减小静电引力给测量带来的影响，并能有效地改善由于温度等环境影响所造成的误差，因而在许多测量控制场合中，用到的电容式传感器大多是差动式电容传感器。然而，电容式传感器的电容值十分微小，必须借助信号调理电路，将微小电容的变化转换成与其成正比的电压、电流或频率的变化，这样才可以显示、记录以及传输。目前，大多数电容式传感器信号调理电路使用分立元件或者专门去开发专用集成电路(ASIC)。因为差动电容式传感器的电容量很小，传感器的调理电路往往受到寄生电容和环境变化的影响而难以实现高精度测量；而由德国AMG公司开发的CAV424集成电路则能有效地减小这些影响所带来的误差，因而具有较大的应用灵活性。
设计中的倾角传感器是新型变质面积电容式倾角传感器。该倾角传感器技术是为数不多的能够兼有结构简单、可靠性高、有通用传感器集成电路等优点的倾角传感器技术之一。在测量仪器仪表、建筑机械、天线定位、机器人技术、汽车四轮定位等方面有广泛应用。
1 系统工作原理
系统硬件结构模块框图如图1所示，主要由差动电容、CAV424、运放、单片机和显示电路等组成。系统由差动电容检测到倾角传感器安装位置的倾斜角度，并把角度变化转换成电容量变化。此差动电容在一个增大的同时另一个减小，然后把两个电容的变化值分别送入2片CAV4 24中，由2片CAV424把电容的变化值转换成两个不同的电压值。这两路电压经过差动放大后送入单片机进行处理。最后由显示电路显示出被检测对象的倾斜角度大小。由上述原理可知，被检测对象的倾斜角度经过了三级差动处理，同时CAV424自带有温度传感器。此传感器的输出信号又送入单片机内进行温度补偿处理。因而该系统具有较高的精度和灵敏度。
2 系统各部分电路设计
2.1 差动电容／电压转换电路设计
考虑到差动电容的容量很小，传感器的调理电路往往易受到寄生电容和环境变化的影响，因此采用德国AMG公司开发的CAV424作为差动电容的信号调理电路。又因为单片CAV424只能检测到1个电容，因而采用2片CAV424来完成差动电容的检测。
（1）CAV424简介
CAV424是一个多用途的处理各种电容式传感器信号的完整的转换接口集成电路。它同时具有信号采集(相对电容量变化)、处理和差分电压输出的功能，能够测量出一个被测电容和参考电容的差值。在相对于参考电容值(10 pF~1nF)5％～100％的范围内，可以检测0pF一2nF的电容值，且其输出差分电压最大可达士1．4 V；同时，CAV424还具有内置温度传感器，可以直接给微处理器提供温度信号用于温度补偿，从而简化整个传感器系统，原理如图2所示。
(2)CAV424的检测原理
1个通过电容Cosc确定频率的参考振荡器驱动2个构造对称的积分器，并使它们在时间和相位上同步。这2个积分器的振幅通过电容Cxl和Cx2确定(如图2)。这里，Cxl作为参考电容，而Cx2作为被测电容。由于积分器具有很高的共模抑制比和分辨率，所以比较2个振幅的差值得到的信号反映出2个电容Cxl和Cx2的相对变化量。该差分信号通过1个二级低通滤波器转换成直流电压信号，并经过输出可调的差分级输出。只要简单调整很少的元件，就可以改变低通滤波器的滤波常数和放大倍数。
参考振荡器对外接的振荡器电容Cosc和与它相关的内部寄生电容Cosc，PAR，INT以及外接的寄生电容Cosc．PAR．EXT充电，然后放电。振荡器的电容近似地取为Coc=1．6Cxl。参考振荡器电流Iosc=VM／Rosc。实测振荡器的输出波形，即任一片CAV424的12脚输出波形，如参考文献[1]的图2所示。
电容式积分器的工作方式与参考振荡器的工作方式接近，区别在于前者放电时间是参考振荡器的一半，其次前者的放电电压被钳制在一个内部固定的电压VCLAAMP上，实测2片CAV42
4的14脚和16脚(电容积分器的输出电压)，输出波形可从参考文献[1]中查找。两个积分器的输出电压经内部信号调理后的输出，在理想状况下应为VLPOUT=VDIFF+VM
其中差分信号VDIFF=3／8(Vcx1-Vx2)，VM为参考电压。
（3)实际硬件电路及电路参数设计
实际的差动电容／电压转换电路如图3所示。
倾角传感器放在水平位置时，差动电容C10=C20=50pF，所以应选CAV424的参考电容C11=C 21=50pF，振荡电容C12=C22=1.6C11=80pF，低通滤波电容C13=C14=C23=C24=200C11=10n F，稳定参考电压VM的电容负载C15=C25=100 nF，电流调整电阻R11=R12=R21
=R22=500kΩ。参考振荡器电流设定电阻R13=R23=250kΩ。为了调整VLPOUT，把输出级电阻均调整为100kΩ的电位器。另外，为了提高电路的稳定性，在CAV424的引脚4和地之间接了10nF的电容C16和C26。
2. 2运算放大器电路设计
运放电路用来合成和放大2片CAV424输出的电压信号，使其转换为易被单片机处理的O～5 V直流电压。若按一般设计原则，这里应选用仪用放大器；但考虑到仪用放大器成本较高，而且由于前级使用了两片CAV424，其输出电压已经较高，所以这里选用了性价比较高的四运放TL084作为信号调理电路。实验表明其精度完全达到了预定的设计要求。考虑到后级电路的简易性，这里采用两级运放。第一级用两片CAV424的VLPOUT分别作为运放的正反相输入，使倾角传感器在±90°变化时，Vol输出为±2.5V，用2片CV424的任一VM端作为第二级运放的同相输入端，使V02输出电压为0～5V。然后，再把此信号作为单片机的模拟输入信号，实际电路如图4所示。
这里，选取R1=R2=R3=R4=R5=Rf2=10 kΩ，Rf1=Rp1=100 kΩ，则
Uol=Rfl/R1(Vlpoutl-Vlpout2) (1)
Uo=VM-Uol(2)
把式(1)代入式(2)，可得Uo=VM+Rf1／R1(Vlpout1-Vlpout2)；同时，调整Rf2和Rp1，使倾角
传感器在±90°内变化时，Uo在0～5V内变化。
2．3单片机及其显示系统的软硬件设计
(1)硬件设计
考虑到运算放大器输出的是0～5V模拟电压信号，同时CAV424的温度传感器输出也是模拟电压信号，一般单片机无法直接处理，因此这里选用Microchip公司生产的PIC16F872作为系统的微处理器。它除了具有一般PIC系列单片机的精简指令集(RISC，Reduced Instruetion Set C omputer)、哈佛(Harvard)双总线和两级指令流水线结构等特征外，还自带有5个10位A／D转换部件，2K×14位的Flash存储器，为开发系统提供了极大的方便。
另外，考虑到倾角传感器既要显示倾斜角度的大小，又要显示角度的正负，同时考虑到编程方便和倾角传感器的显示精度问题，本设计选用HD7279作为8段数码管显示驱动电路，用以显示倾角的大小及正负。
这部分的设计电路如图5所示。
(2)软件设计
本系统的软件设计主要包括A／D转换、工程量转换和显示等几部分。主程序流程如图6所示。
结语
实验证明，该倾角传感器的测量精度及灵敏度均达预期要求。该设计是一个通用型模块，把倾角传感器的差动电容换成其他的差动电容式传感器，就可以进行振动、加速度、差压、液面等基于差动电容原理的精确测量，因此该系统的设计方案具有很大的应用价值。 (end)
一般普通压力传感器的输出为模拟信号，近距离满量程输出电压可达100 - 150mV ，输出电流为0- 0101mA. 远距离输出信号电压便会衰减，应采用电流信号输出。经压力变送器将电流放大后可以输出20mA 以下的电流信号。这样，价格就成倍增加。 另外，只有经过A/ D 和V/ F 变换后才能得到数字信号和频率信号。 恒流源和恒压源都是通常传感器采用的两种激励源。两种激励方法是有区别的，其作用不同。 恒流源激励有利于热灵敏度漂移的补偿作用。 因为桥臂电阻器的温度系数为正，而灵敏度温度系数为负。恒流源激励时的输出信号电压的温度系数是两者的代数和。而恒压激励不能直接提供灵敏度温度补偿效果。但用恒压源激励时可在桥外串接热敏电阻或二极管以补偿热灵敏度漂移。用恒流源激励时，这种灵敏度补偿方法便不起作用。可见，恒压源激励和恒流源激励相互之间不能随意互换。 一般精度测量时用恒流源激励。恒压源激励时，测量的精度取决于恒压源稳压器件的精度。 另外，又可将压力传感器的激励电源分为正比激励和固定激励。前者是将压力传器电桥直接接到电源上，当电源改变时，压力传感器的灵敏度和零点都随之发生变化。后者内部有一个参照电压，压力传感器电桥由参照电压供电激励。参考电压是恒定的，与电源电压无关。只要电源电压在一指定电压范围内变化，参照电压不变。因而传感器的输出不变，不受电源电压的影响。 压力传感器可以用电池供电，但更普遍的是采用直流稳压电源技术。电池供电时噪声小，但随电池使用，供电电压逐渐降低，特别是当传感器用正比激励时，灵敏度便逐渐减小。这就会造成读数不准。因此要采用补偿办法（例如压力传感器和A/ D 变换器共用一个电池供电），或者使用低功耗、小电流的压力传感器，长寿命电池，或者测量压力时接上电源，测量完毕后，将电池关闭节省电能。换上新电池后，压力传感器需要重新校准标定。这是因为不同牌号的电池其电动势、内阻都存在一定的差异。压力传感器的电桥激励电压的变化会造成灵敏度的改变。 艾驰商城是国内最专业的MRO工业品网购平台，正品现货、优势价格、迅捷配送，是一站式采购的工业品商城！具有10年工业用品电子商务领域研究，以强大的信息通道建设的优势，以及依托线下贸易交易市场在工业用品行业上游供应链的整合能力，为广大的用户提供了传感器、图尔克传感器、变频器、断路器、继电器、PLC、工控机、仪器仪表、气缸、五金工具、伺服电机、劳保用品等一系列自动化的工控产品。 如需进一步了解相关仪器仪表产品的选型，报价，采购，参数，图片，批发等信息，请关注艾驰商城。https://www.doczj.com/doc/f43812531.html,/
第6章电容式传感器 一、单项选择题 1、如将变面积型电容式传感器接成差动形式，则其灵敏度将（）。 A. 保持不变 B.增大一倍 C. 减小一倍 D.增大两倍 2、差动电容传感器采用脉冲调宽电路作测量电路时，其输出电压正比于（）。 A．C1-C2 B. C1-C2/C1+C2 C. C1+C2/C1-C2 D. ΔC1/C1+ΔC2/C2 3、当变隙式电容传感器的两极板极间的初始距离d0增加时，将引起传感器的（） A．灵敏度K0增加B．灵敏度K0不变 C．非线性误差增加D．非线性误差减小 4、当变间隙式电容传感器两极板间的初始距离d增加时，将引起传感器的（）。 A．灵敏度会增加 B．灵敏度会减小 C．非线性误差增加 D．非线性误差不变 5、用电容式传感器测量固体或液体物位时，应该选用（）。 A．变间隙式 B．变面积式 C．变介电常数式 D．空气介质变间隙式 6、电容式传感器通常用来测量（）。 A．交流电流 B．电场强度 C．重量 D．位移 7、电容式传感器可以测量（）。 A．压力 B．加速度 C．电场强度 D．交流电压 8、电容式传感器等效电路不包括（）。 A. 串联电阻 B. 谐振回路 C. 并联损耗电阻 D. 不等位电阻 9、关于差动脉冲宽度调制电路的说法正确的是（）。 A. 适用于变极板距离和变介质型差动电容传感器 B. 适用于变极板距离差动电容传感器且为线性特性 C. 适用于变极板距离差动电容传感器且为非线性特性 D. 适用于变面积型差动电容传感器且为线性特性 10、下列不属于电容式传感器测量电路的是（） A．调频测量电路 B．运算放大器电路 C．脉冲宽度调制电路 D．相敏检波电路 11、在二极管双T型交流电桥中输出的电压U的大小与（）相关 A．仅电源电压的幅值和频率
一、传感器的定义 国家标准GB7665-87对传感器下的定义是：“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。 二、传感器的分类 目前对传感器尚无一个统一的分类方法，但比较常用的有如下三种： １、按传感器的物理量分类，可分为位移、力、速度、温度、流量、气体成份等传感器２、按传感器工作原理分类，可分为电阻、电容、电感、电压、霍尔、光电、光栅、热电偶等传感器。 ３、按传感器输出信号的性质分类，可分为：输出为开关量(“１”和"０”或“开”和“关”)的开关型传感器；输出为模拟型传感器；输出为脉冲或代码的数字型传感器。 关于传感器的分类： 1.按被测物理量分：如：力，压力，位移，温度，角度传感器等； 2.按照传感器的工作原理分：如：应变式传感器、压电式传感器、压阻式传感器、电感式传感器、电容式传感器、光电式传感器等； 3.按照传感器转换能量的方式分： (1)能量转换型：如：压电式、热电偶、光电式传感器等； (2)能量控制型：如：电阻式、电感式、霍尔式等传感器以及热敏电阻、光敏电阻、湿敏电阻等； 4.按照传感器工作机理分： 结构型：如：电感式、电容式传感器等； (2)物性型：如：压电式、光电式、各种半导体式传感器等； 5.按照传感器输出信号的形式分： (1)模拟式：传感器输出为模拟电压量； (2)数字式：传感器输出为数字量，如：编码器式传感器。 三、传感器的静态特性
压力传感器对电压的要求 Last updated on the afternoon of January 3, 2021
一般普通压力传感器的输出为模拟信号，近距离满量程输出电压可达100-150mV，输出电流为0-0101mA.远距离输出信号电压便会衰减，应采用电流信号输出。经压力变送器将电流放大后可以输出20mA以下的电流信号。这样，价格就成倍增加。 另外，只有经过A/D和V/F变换后才能得到数字信号和频率信号。 恒流源和恒压源都是通常传感器采用的两种激励源。两种激励方法是有区别的，其作用不同。 恒流源激励有利于热灵敏度漂移的补偿作用。 因为桥臂电阻器的温度系数为正，而灵敏度温度系数为负。恒流源激励时的输出信号电压的温度系数是两者的代数和。而恒压激励不能直接提供灵敏度温度补偿效果。但用恒压源激励时可在桥外串接热敏电阻或二极管以补偿热灵敏度漂移。用恒流源激励时，这种灵敏度补偿方法便不起作用。可见，恒压源激励和恒流源激励相互之间不能随意互换。 一般精度测量时用恒流源激励。恒压源激励时，测量的精度取决于恒压源稳压器件的精度。 另外，又可将压力传感器的激励电源分为正比激励和固定激励。前者是将压力传器电桥直接接到电源上，当电源改变时，压力传感器的灵敏度和零点都随之发生变化。后者内部有一个参照电压，压力传感器电桥由参照电压供电激励。参考电压是恒定的，与电源电压无关。只要电源电压在一指定电压范围内变化，参照电压不变。因而传感器的输出不变，不受电源电压的影响。 压力传感器可以用电池供电，但更普遍的是采用直流稳压电源技术。电池供电时噪声小，但随电池使用，供电电压逐渐降低，特别是当传感器用正比激励时，灵敏度便逐渐减小。这就会造成读数不准。因此要采用补偿办法（例如压力传感器和A/D变换器共用一个电池供电），或者使用低功耗、小电流的压力传感器，长寿命电池，或者测量压力时接上
第六节电容式传感器 以电容器作为敏感元件，将被测物理量的变化转换为电容量的变化的传感器称为电容式传感器。电容式传感器在力学量的测量中占有重要地位，它可以对荷重、压力、位移、振动、加速度等进行测量。这种传感器具有结构简单、灵敏度高、动态特性好等许多优点，因此，在自动检测技术中得到普遍的应用。 一、电容式情感器的工作原理 现以平板式电容器来说叫电容式传感器的工作原坝。电容是由两个金属电极，中间有腰电介质构成的，如图4．36所示。出合构极板N加3： 电压时，电极广就盒贮存有电荷．所以电容器实际6： 是—个储存电场能的元件。平板式电容器在忽略边缘6A质 效应时，其电容虽(：可长尔为 C—：半—l‘d4／J (‘——电容量(F)； e一两极板间介质的介电常数(F／m)； ‘，一一两极板间介质的相对介电常数； q一一真空的介电常数，等于8．85xlo 4——极板的面积(m’)； J——极板间的距离(m)。 从上式可知，当其中的允、J、q中的任一项发生变化时，都会引起电容量c的变化。在 实际使用时，常使4、6f、q参数中的两项固定，仅改变其中—个参数来使电容量发生变化、根 据上述工作原理．电容式传感器可分为三种类型，即改变极板面积的变面积式，改变圾板距离的变间隙式。改变介电常数的变介电常数式。在力学传感器中常使用变间隙式电容传感器。 二、电容式传感器的特点 (1)结构简单．性能稳定 (2)阻抗高，功率小；。 (3)动态响应好，灵敏度高，分辨力强： (4)没有由于振动引起的漂移； (5)闭试导线分布电容对测旦误差影响较大； (6)电容量的变化与极板间距离变化为非线性。 表小5列出了电容式与压电式、应变式、压阻式传感器之间的特性对比。从表中可以
压力传感器应用中的注意事项与型号、类型的选择 在压力传感器的使用上我们应该注意些什么呢？我们应该在压力传感器的使用前，使用中都要做一个全面的检测，下面我们就介绍一下压力传感器使用注意事项: 考虑现场压力的温度范围，标准工业温度范围－20－85范围内才用通用性压力即可，要是超过85度，要考虑采用降温措施。 测量压力传感器介质有无腐蚀性。 考虑所测压力是否存在经常过压，如果是要采取防过压措施。关于压力传感器的选用现代传感器在原理与结构上千差万别，如何根据具体的测量目的、测量对象以及测量环境合理地选用传感器，是在进行某个量的测量时首先要解决的问题。当传感器确定之后，与之相配套的测量方法和测量设备也就可以确定了。测量结果的成败，在很大程度上取决于传感器的选用是否合理。 1、根据测量对象与测量环境确定压力传感器的类型 要进行—个具体的测量工作，首先要考虑采用何种原理的传感器，这需要分析多方面的因素之后才能确定。因为，即使是测量同一物理量，也有多种原理的传感器可供选用，哪一种原理的传感器更为合适，则需要根据被测量的特点和传感器的使用条件考虑以下一些具体问题：量程的大小；被测位置对传感器体积的要求；测量方式为接触式还是非接触式；信号的引出方法，有线或是非接触测量；传感器的来源，国产还是进口，价格能否承受，还是自行研制。 在考虑上述问题之后就能确定选用何种类型的传感器，然后再考虑传感器的具体性能指针。 2、灵敏度的选择 通常，在传感器的线性范围内，希望传感器的灵敏度越高越好。因为只有灵敏度高时，与被测量变化对应的输出信号的值才比较大，有利于信号处理。但要注意的是，传感器的灵敏度高，与被测量无关的外界噪声也容易混入，也会被放大系统放大，影响测量精度。因此，要求传感器本身应具有较高的信噪比，尽量减少从外界引入的干扰信号。 压力传感器的灵敏度是有方向性的。当被测量是单向量，而且对其方向性要求较高，则应选择其它方向灵敏度小的传感器；如果被测量是多维向量，则要求传感器的交叉灵敏度越小越好。 3、频率响应特性 传感器的频率响应特性决定了被测量的频率范围，必须在允许频率范围内保持不失真的测量条件，实际上传感器的响应总有—定延迟，希望延迟时间越短越好。 传感器的频率响应高，可测的信号频率范围就宽，而由于受到结构特性的影响，机械系统的惯性较大，因有频率低的传感器可测信号的频率较低。 在动态测量中，应根据信号的特点(稳态、瞬态、随机等)响应特性，以免产生过火的误差。 4、线性范围 传感器的线形范围是指输出与输入成正比的范围。以理论上讲，在此范围内，灵敏度保
特点 z差动传感器结构 z z不需要其它磁体 z可测量任何金属目标物（如，钢，铝，铜） z超薄设计，厚度只有1.8mm z传感器与被测物间距为0-1mm z可在-40℃-+125℃的环境温度下工作 z频率范围为0-10kHz z电源为5V/15mA z传感器上两个测量线圈之间距离为1mm 应用 z齿轮齿数检测 z速度检测 z凸轮和机轴检测 产品简介 PO2211是一款差动微线圈感应传感器, 用于测量齿轮、刻槽的圆盘或带孔金属条的速度或者位置。传感器采用了高频磁场并且具有差动结构，所以其本身 ——不受磁场影响 ——对所有金属（电导体）或铁磁体材料均产生感应 工作原理 微线圈发生器会产生一个交变的、频率为1MHz的磁场。磁场与另外两个彼此相距1毫米的微线圈进行耦合。这两个检测线圈成差动结构，当铁磁体（钢）或电导体（铝，黄铜，铜等）靠近传感器前端并破坏交变电磁场时，差动线圈就会输出一个信号。信号被放大、解调、低通滤波后经过一个比较器进行处理，比较器
还具有磁滞环节，以便产生一个更加稳定的转换点。 输出信号 信号 A 的周期对应于目标物的周期（相邻两齿中心距离）。负载周期△=P/C 取决于目标物的尺寸，形状和材质。 目标物与传感器的安装 传感器可与很多种类的直线或角型目标物联合使用。负载周期和最大工作距离取决于目标物尺寸，形状与材质。下列为被测物体型式： z带有径向读出器、其模数为0.4-1.0 的齿轮 (见下图) z带轴向读出器、间距为1.5-3.5mm蚀刻孔的金属圆盘, z直线应用、具有蚀刻孔的金属带 传感器可以绕其检测轴旋转以适应目标物的周期或优化最大工作距离。
1．答： 差动式电容传感器的灵敏度比单极式提高一倍，而且非线性也大为减小。2．答： 原理： 由物理学知，两个平行金属极板组成的电容器。如果不考虑其边缘效应，其电容为C=εS/D 式中ε为两个极板间介质的介电常数，S为两个极板对有效面积，D为两个极板间的距离。由此式知，改变电容C的方法有三： 其一为改变介质的介电常数； 其二为改变形成电容的有效面积； 其三为改变各极板间的距离； 而得到的电参数的输出为电容值的增量这就组成了电容式传感器。 类型： 变极距型电容传感器、变面积型电容传感器、变介电常数型电容传感器。电容传感器的应用： 可用来测量直线位移、角位移、振动振幅。尤其适合测温、高频振动振幅、精密轴系回转精度、加速度等机械量。还可用来测量压力、差压力、液位、料面、粮食中的水分含量、非金属材料的涂层、油膜厚度、测量电介质的湿度、密度、厚度等。 3．答： 可选用差分式电容压力传感器，通过测量筒内水的重力，来控制注水数量。或者选用应变片式液径传感器。 4．答：
①优点：a温度稳定性好； b结构简单、适应性强；c动响应好； ②缺点：a可以实现非接触测量，具有平均效应；b输出阻抗高、负载能力差；c寄生电容影响大 ③输出特性非线性： 电容传感器作为频响宽、应用广、非接触测量的一种传感器，在位移、压力、厚度、物位、湿度、振动、转速、流量及成分分析的测量等方面得到了广泛的应用。 使用时要注意保护绝缘材料的的绝缘性能；消除和减小边缘效应；消除和减小寄生电容的影响；防止和减小外界的干扰。 5．答： a.磁电式传感器是通过磁电作用将被测量转换为电信号的一种传感器。 电感式传感器是利用线圈自感或互感的变化来测量的一种装置。 b.磁电式传感器具有频响宽、动态范围大的特点。而电感式传感器存在交流零位信号，不宜于高频动态信号检测；其响应速度较慢，也不宜做快速动态测量。 c. 磁电式传感器测量的物理参数有：磁场、电流、位移、压力、振动、转速。 6．答： a.霍尔元件可测量磁场、电流、位移、压力、振动、转速等。 b.霍尔组件的不等位电势是霍尔组件在额定控制电流作用下，在无外加磁场时，两输出电极之间的空载电势，可用输出的电压表示。
一、实验目的 1. 了解应变压力传感器的组成、结构及工作参数。 2. 了解非电量的转换及测量方法——电桥法。 3. 掌握非平衡电桥的测量技术。 4. 掌握应变压力传感器灵敏度及物体重量的测量。 5. 了解多个应变压力传感器的线性组成、调整与定标。 二、实验原理 压力传感器是把一种非电量转换成电信号的传感器。弹性体在压力(重量)作用下产生形变(应变)，导致(按电桥方式联接)粘贴于弹性体中的应变片，产生电阻变化的过程。 压力传感器的主要指标是它的最大载重(压力)、灵敏度、输出输入电阻值、工作电压(激励电压)(VIN)、输出电压(VOUT)范围。 压力传感器是由特殊工艺材料制成的弹性体、电阻应变片、温度补偿电路组成；并采用非平衡电桥方式联接，最后密封在弹性体中。 弹性体： 一般由合金材料冶炼制成，加工成S 型、长条形、圆柱型等。为了产生一定弹性，挖空或部分挖空其内部。 电阻应变片： 金属导体的电阻R 与其电阻率ρ、长度L 、截面A 的大小有关。 A L R ρ= （1） 导体在承受机械形变过程中，电阻率、长度、截面都要发生变化，从而导致其电阻变化。 A A L L R R ?-?+?=?ρρ （2） 这样就把所承爱的应力转变成应变，进而转换成电阻的变化。因此电阻应变片能将弹性体上应力的变化转换为电阻的变化。 电阻应变片的结构：电阻应变片一般由基底片、敏感栅、引线及履盖片用粘合剂粘合而成。 电阻应变片的结构如图1所示： 1－敏感栅(金属电阻丝) 2－基底片 3－覆盖层 4－引出线 图1 电阻丝应变片结构示意图 敏感栅：是感应弹性应变的敏感部分。敏感栅由直径约0.01～0.05毫米高电阻系数的细丝弯曲成栅状，它实际上是一个电阻元件，是电阻应变片感受构件应变的敏感部分．敏感栅用粘合剂固定在基底片上。b ×l 称为应变片的使用面积（应变片工作宽度，应变片标距（工作基长）l ），应变片的规格一般以使用面积和电阻值来表示，如3×10平方毫米，350欧姆。 基底片：基底将构件上的应变准确地传递到敏感栅上去．因此基底必须做得很薄，一般为0.03～0.06毫米，使它能与试件及敏感栅牢固地粘结在一起，另外它还具有良好的绝缘性、抗潮性和耐热性．基底材料有纸、胶膜和玻璃纤维布等。 引出线的作用是将敏感栅电阻元件与测量电路相连接，一般由0.1-0.2毫米低阻镀锡钢丝制成，并与敏感栅两输出端相焊接，覆盖片起保护作用．
lvdt位移传感器是目前位移测量当中广泛应用的传感器之一,在很多应用领域占有重要地位。 lvdt位移传感器工作原理 LVDT(差动变压器位移传感器为电磁感应原理,与传统的电力变压器不 同,LVDT是一种开磁路弱磁耦合的测量元件。LVDT的结构由铁心、衔铁、初级线圈、次级线圈组成,初级线圈、次级线圈分布在线圈骨架上,线圈内部有一个可自由移动的杆状衔铁。用不同线径的漆包线,在骨架上绕制一组初级线圈,两组次级线圈,其工作方式依赖于在线圈骨架内磁芯的移动,当初级线圈供给一定频率的交变电压时,铁芯在线圈内移动就改变了空间的磁场分布,从而改变了初、次级线圈之间的互感量,次级线圈就产生感应电动势,随着铁心的位置不同,互感量也不同,次级产生的感应电动势也不同,这样就将铁芯的位移量变成了电压信号输出。 lvdt位移传感器主要特点: 1、使用寿命长:由于铁芯和线圈内壁存在间隙,铁芯在运动的时候与线圈不接触,无摩擦损耗;同时采用优良的生产工艺把骨架和所绕漆包线两者固化为一整体,不会产生断线,开裂等故障,加上其它的优化设计,因此传感器的使用寿命理论上可以是无限的,据国外某机构测试此类传感器的MTBF可达到30万小时,在实际的正常使用中可达到数十年,其最终故障往往是人为造成或变送器电路元器件的寿命决定的。 2、多样的环境适应性:LVDT是少数几种可以应用在多种恶劣环境下的位移传感器,通过特殊方式进行密封处理的传感器可以防潮、防盐雾,可以放置于承压的液体中、气体密闭容器中,甚至于某些腐蚀性环境中,对核辐射电磁辐射干扰不敏感,能抗振动,具有较宽的工作温度范围-25℃~85℃和满足国军标—55℃~125℃工作温度。机电分体的位移传感器单独使用可以在200℃下工作。 3、响应速度快:基于非接触测量的实现,对于某些快速运动物体的冲击振动测量,此类传感器可以提供很宽的频率响应。
燕山大学 传感器设计说明书
课题名称：差动变面积式电容位移传感器班级： 指导老师： 学生： 摘要 设计差动变面积式电容位移传感器，要求规定的设计参数。1、测量围（mm）：0~±1mm；2、线性度（%Fs）：0.5；3、分辨率（μm）：0.01；4、灵敏度（PF/mm）：2.3。通过理论设计、结构设计、理论分析等过程设计传感器结构和测量电路，画出结构示意图和测量电路图，并进行参数计算。利用参数和结构来选择合理的方法消除或减少寄生电容的干扰影响。结合传感器实验平台，确定传感器的静态灵敏度和线性围，并设计电容传感器的电子秤应用实验。
目录 一电容传感器工作特性 二设计要求： 三设计原理： 四消除和减少寄生电容的影响五差动放大电路 六相敏检波器系统工作及原理七实验设计 八心得体会
九参考文献 一电容传感器工作特性 电容式传感器具有灵敏度高、精度高等优点。相对与其他传感器来说，电容式传感器的温度稳定性好，其结构简单，易于制造，易于保证高的精度，能在高温、低温、强辐射及强磁场等各种恶劣环境条件下工作，适应性强；它的静电引力小，动态响应好，可用于测量高速变化的参数，如测量振动、瞬时压力等；它能够实现非接触测量，在被测件不能受力，或高速运动，或表面不连接，或表面不允许划伤等不允许采用接触测量的情况下，电容传感器可以完成测量任务；当采用非接触测量时，电容传感器具有平均效应，可以减少工件表面粗糙度等对测量的影响。因其所需的输入力和输入能量极小，因而可测极低的压力、很小的加速度、位移等，由于在空气等介质中损耗小，采用差动结构并连接成桥式电路时产生的零点残余电压极小，因此允许电路进行高倍率放大，使仪器具有很高的灵敏度，分辨力高，能敏感0.01μm至更小的位移。本课题采用差动变面积式电容位移传感器，线性的反映电容和位移的变化关系。 二设计要求： 设计差动变面积式电容位移传感器，要求规定的设计参数。 1、测量围（mm）：0~±1mm；
陶瓷压阻式压力传感器 陶瓷压阻式压力传感器 概述：陶瓷是一种公认的高弹性、抗腐蚀、抗磨损、抗冲击和振动的材料，并具有绝佳的热稳定性。高性能、低价格的陶瓷传感器将是压力传感器的发展方向，在欧美国家有全面替代其它类型传感器的趋势，在中国也被越来越多的用户所接受。 陶瓷压阻式压力传感器，是在净化环境下通过高温烧结工艺直接将惠斯通 电桥和补偿电路沉淀在印陶瓷膜片上，并通过激光刻蚀方法调整偏移量和温度特性，因此具有测量精度高、长期稳定性好、耐高温、耐腐蚀、抗冲击等优点，广泛使用于汽车、工业控制以及食品、医药等领域。 外形尺寸外形尺寸：： 1、 电源正 2、 传感器输出负 3、 电源负 4、 传感器输出正 主要技主要技术指标术指标术指标：： 1．外形尺寸：φ18.0×6.35 mm 2．量程范围：0－250 bar 3．工作电压：2－40V 4．零点输出：± 1 mv 5．输出灵敏度：2-4mv/V 典型值2±0.2 mv/V 6．线性、迟滞、重复性：0.1 % 7．响应时间：<1mS 8．使用温度：－55～150℃ 9．温度漂移：±0.01%FS/℃、±0.02%FS/℃ 10. 安全过载：3倍额定量程(灵敏度为典型值时) 11．稳定性： 优于0.15 %FS / 年
汽车机油压力变送器 概述：汽车机油压力变送器选用高精度、高稳定性的干式陶瓷压阻式压力传感器敏感芯体，并集成专用调理芯片，对传感器的便宜、灵敏度、温漂进行补偿，将被测介质的压力转换成标准电信号。高质量的传感器、全自动的贴片和激光调校生产线、精湛的封装技术、完善的装配工艺确保了该产品的高质量和优异性能。本产品提供多种螺纹接口形式和引线方法，能够最大限度的满足客户的需求。 特点 特点：集成度高、体积小；精度高、稳定性好、功耗低、一致性好；抗腐蚀能力强；抗过载冲击和干扰能力强；过压过流保护；适用温度范围广。 技术参数技术参数：： 1、 量程范围：0-10bar （可定制） 2、 供电电压：5±0.25V DC（最低2.7V DC） 3、 输出方式：比例电压输出 0.5-4.5v 标准信号输出（可定制） 4、 综合精度：0.5% 1% （0-80℃） 5、 工作温度：-40~125℃ 6、 响应时间：＜1ms 7、 温度漂移：＜±0.01%FS/℃ 8、 线性、迟滞、重复性：＜0.1% 9、 稳定性：优于0.15%FS/年 10、 外壳材料：不锈钢 11、 外壳防护等级：IP65 12、 螺纹接口：1/8NPT 1/4NPT M20*1.5 M18*1.5 (外螺纹)用户可自选 13、 电气连接：标准Packard Metri-pack 连接器 14、 接线方式：三线制电压：红（+） 黑（地） 绿（输出）
课程设计任务书
目录 1摘要 (2) 2引言 (4) 3.螺线管式差动变压器传感器 (4) 3.1差动变压器式传感器简介 (4) 3.2 工作原理 (4) 4.差动变压器的测量电路及其仿真 (6) 4.1差动整流电路 (7) 4.2相敏检波电路： (9) 4.3零点残余误差补偿 (13) 5.差动变压器位移传感器的改进 (14) 5.1差动电压接放大器电路及其仿真 (14) 5.2整流信号接滤波电路 (15) 6.使用器件清单 (17) 7 总结 (17)
1.摘要 ------差动变压器位移传感器的基本知识介绍 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。在有些学科领域，传感器又称为敏感元件、检测器、转换器等。 通常传感器由敏感元件和转换元件组成。 其中，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的部分。由于传感器的输出信号一般都很薄弱，因此需要有信号调理与转换电路对其进行放大等。 电感式传感器是利用电磁感应原理，将被测非电量的变化转换成线圈的自感或互感变化的机电转换装置。它也常用来检测位移、振动、力、应变、流量、比重等物理量。 电感式传感器的种类很多。根据传感器转换原理不同，可分为自感式、互感式、涡流式、压磁式和感应同步器等。根据结构形式不同，可分为气隙式和螺管式两种。根据改变的参数不同，又可分为变气隙厚度式、变气隙面积式、变铁芯导磁率式三种。 电感传感器具有以下优点：结构简单，工作可靠，寿命长；灵敏度高，分辨率高；测量精度高，线性好；性能稳定，重复性好；输出阻抗小，输出功率大；抗干扰能力强，适合在恶劣环境中工作。电感传感器的缺点是：频率低，动态响应慢，不宜作快速动态测量；存在交流零位信号；要求附加电源的频率和幅值的稳定度高；其灵敏度、
压力传感器的电学要求 一般普通压力传感器的输出为模拟信号，近距离满量程输出电压可达100- 150mV，输出电流为0-0.01mA。远距离输出信号电压便会衰减，应采用电流信号输出。经压力变送器将电流放大后可以输出20mA 以下的电流信号。这样，价格就成倍增加。另外，只有经过A/D 和V/F 变换后才能得到数字信号和频率信号。 恒流源和恒压源都是通常压力传感器采用的两种激励。两种激励方法是有区别的，其作用不同。恒流源激励有利于热灵敏度漂移的补偿作用。因为桥臂电阻器的温度系数为正，而灵敏度温度系数为负。恒流激励时的输出信号电压的温度系数是两者的代数和。而恒压激励不能直接提供灵敏度温度补偿效果。但用恒压源激励时可在桥外串接热敏电阻或二极管以补偿热灵敏度漂移。用横流激励时，这种灵敏度补偿方法便不起作用。可见，恒压源和恒流源激励互相之间不能随意互换。 另外，又可将压力传感器的激励电源分为正比激励和固定激励。前者是将压力传感器电桥直接接到电源上，当电源改变时，压力传感器的灵敏度和零点都随之发生变化。后者内部有一个参考电压，压力传感器电桥由参考电压供电激励。参考电压是恒定的，与电源无关。只要电源电压在一指定电压范围内变化，参考电压不变。因而传感器的输出不变，不受电源电压的影响。 压力传感器可以用电池供电，但更普遍的是采用直流稳压电源技术。电池供电时噪声小，但随电池使用，供电电压逐渐降低，特别是当传感器用正比激励时，灵敏度便逐渐减小。这就会造成读数不准。因此要采用补偿办法，或者使用低功耗、小电流的压力传感器，长寿命电池，或者测量压力时接上电源，测量完毕后，将电池关闭节省电能。换上新电池后，压力传感器需要重新校
引言 差动电容式传感器的灵敏度高、非线性误差小，同时还能减小静电引力给测量带来的影响，并能有效地改善由于温度等环境影响所造成的误差，因而在许多测量控制场合中，用到的电容式传感器大多是差动式电容传感器。然而，电容式传感器的电容值十分微小，必须借助信号调理电路，将微小电容的变化转换成和其成正比的电压、电流或频率的变化，这样才可以显示、记录以及传输。目前，大多数电容式传感器信号调理电路使用分立元件或者专门去开发专用集成电路(ASIC)。因为差动电容式传感器的电容量很小，传感器的调理电路往往受到寄生电容和环境变化的影响而难以实现高精度测量；而由德国AMG公司开发的CAV424集成电路则能有效地减小这些影响所带来的误差，因而具有较大的使用灵活性。 设计中的倾角传感器是新型变质面积电容式倾角传感器。该倾角传感器技术是为数不多的能够兼有结构简单、可靠性高、有通用传感器集成电路等优点的倾角传感器技术之一。在测量仪器仪表、建筑机械、天线定位、机器人技术、汽车四轮定位等方面有广泛使用。 1 系统工作原理 系统硬件结构模块框图如图1所示，主要由差动电容、CAV424、运放、单片机和显示电路等组成。系统由差动电容检测到倾角传感器安装位置的倾斜角度，并把角度变化转换成电容量变化。此差动电容在一个增大的同时另一个减小，然后把两个电容的变化值分别送入2片CAV4 24中，由2片CAV424把电容的变化值转换成两个不同的电压值。这两路电压经过差动放大后送入单片机进行处理。最后由显示电路显示出被检测对象的倾斜角度大小。由上述原理可知，被检测对象的倾斜角度经过了三级差动处理，同时CAV424自带有温度传感器。此传感器的输出信号又送入单片机内进行温度补偿处理。因而该系统具有较高的精度和灵敏度。
差动电容传感器在测量电路中的应用 【摘要】 差动电容传感器越来越广泛地应用于诸如压力、加速度、直线位移、转角等物理量的测量，其电路结构依测量要求不同而不同．但其基本原理都是和用比斜信号处理法以传感器电容容量的变化来反映被测量的变化．电容变化可以是线性或非线性的。利用比例信号处理法可以实现棱测量的精确．线性检测。所谓比例信号处理法即用传感器中两电容之差与两电容之和的比值来线性地反映棱测量。因此需要专门的信号处理电路将传感器电容变化转换为易于检测的电量，已经出率的技术方法有开关一电容(s／c)法，模数转换(A／D)法、电容、频转换法、电容相位转换法等，其中适用于CMOS集成电路的SIC 法由于时钟馈线的影响精度较低，C／F法可以达到很高的精度，但由于需要微 处理器来进行比斜运锋而难以满足时实时、快速的要求。近年来，人们在提高精度和速度方面不断探索，提出了各种提高精度和速度的方法 【关键字】 差动电容传感器信号处理电路 【正文】 差动电容传感器可由图1来表示。电容Cx、C’x分别具有固定电极1、2和可动电极1’、2其介质均为弹性物质。设静态时两电容相等，其和为Co。当中间被测物体产生横向直线位移或受到横向加速度而产生位移时，电容Cx、Cx发生变 化 。若中间物体位移导致电容器极板问的距离相对变化为X， 则Cx= (1+ x)Co／2 C’x一(1一x)Co／2因此：X=(cx—c’x)／(Cx+C’x)采用某种信号处理电路将差动电容比倒信号(Cx—C’x)／(Cx+c’x)转换匀可直接测量或显示的电量，使可实现对中间物体的直线位移或加速度等物理量的测量。
工作原理 1.数字输出型信号处理电路 以往的差动电容传感器信号转换技术都是基于测量电容中存储的电荷来进行的。近年来高速运放的出现使得利用高频探测信号来实现差动电容比例信号的高精度，高速度检测成为可能图2即是一种借助高频探测信号vs的信号处理电路。 2电路结构及原理 该电路由电容／电压转换、检渡和A／D转换三部分组成。当开关s1合、s2断时 A ω(Cx+C’x)Rt'Vs，而sl断、s2台时．A点电压V 为：V02 = 点电压v 为V01=- ωCxRfvs其中Vs、to分别为加于传感器的探测信号的电压有效值及角频率V01 - V02经检波后分别进入A／D转换器的参考输入及信号输入端经A／D转换后输出 数字量b=V02/V01=CX／(Cx+ C’x) 而x= (Cx+ C’x)／(Cx+ C’X)= 2Cx／(Cx+ C’X)一1 因此，被测量x可由能够直接显示的数字量b表示： 3电路性能分析 该信号处理电路中产生误差的主要原因是寄生电容、CMOS开关S1、S2的导通电阻、运放的非理想性(输入电阻ri 及增益A 并非无穷大) 及检波电路的非线性。寄生电容的影响可以通过台理布置元件及引线来减小；开关s1、s2应选择导通电阻小的器件；而运放的输入电阻ri及增益A 的影响可以通过适当选择其它电路参数 ωRsCx<< l(其中Rs是探测信号源的内阻)时ri、A 的影响便可忽略不来消除． 计。检波电路的影响包括滤波电路的时间常数和非线性两个方面，产生非线性的原因是运放失调电压Vos造成了检波二极管导通角改变，适当提高探测信号的幅度可降低由此产生的非线性误差；而滤波电路的时间常数．τ应满足τ≥ 1／
第二章习题
第三章 电阻应变式传感器 1.什么是应变效应？什么是压阻效应？利用应变效应和压阻效应解释金属电阻应变片和半导体应变片的工作原理。 2.试述应变片温度误差的概念、产生原因和补偿方法。 3.什么是直流电桥？若按不同的桥臂工作方式，可分为哪几种？各自的输出电压如何计算？ 4.拟在等截面的悬臂梁上粘贴四个完全相同的电阻应变片，并组成差动全桥电路，试问： （1）四个应变片应怎样粘贴在悬臂梁上？ （2）画出相应的电桥电路图。 5.下图为一直流应变电桥，图中E=4V ，Ω====1204321R R R R ，试求： ① R 1为金属应变片，其余为外接电阻，当R 1的增量为Ω=?2.11R 时，电桥输出电压U 0=？ ② R 1 、R 2都是应变片，且批号相同，感应应变的极性和大小都相同，其余为外接电阻，电桥输出电压U 0=？ ③ 题②中，如果R 2与R 1感受应变的极性相反，且Ω=?=?2.121R R ，电桥输出电压U 0=？ 6.等强度梁测力系统，R 1为电阻应变片，应变片灵敏系数K=2.05，未受应变时， Ω=1201R 。当试件受力F 时，应变片承受平均应变m m /800με=，试求：
①应变片电阻变化量1R ?和电阻相对变化量11/R R ?。 ②将电阻应变片R 1置于单臂测量电桥，电桥 电源电源为直流3V ，求电桥输出电压及电桥非线性误差。 ③若要减小非线性误差，应采取何种措施？分析其电桥输出电压及非线性误差大小。 7．如果试件材质为合金钢，线膨胀系数C g ??=-/10116β，电阻应变片敏感栅材质为康铜，其电阻温度系数C ??=-/10156α，线膨胀系数C g ??=-/109.146β，灵敏度K=2.05。当传感器的环境温度从10℃变化到50℃时，所引起的附加电阻相对变化量（R R /?）t 为多少？折合成附加应变t ε为多少？ 8．一个量程为10KN 的应变式测力传感器，其弹性元件为薄壁圆筒轴向受力，外径为20mm ，内径为18mm ，在其表面粘贴八个应变片，四个沿轴向粘贴，四个沿周向粘贴，应变片的电阻值均为Ω120，灵敏度为2，泊松比为0.3，材料弹性模量Pa E 11101.2?=。要求： ①绘出弹性元件贴片位置及全桥电路； ②计算传感器在满量程时，各应变片的电阻； ③当桥路的供电电压为10V ，计算电桥负载开路时的输出电压。 9. 将一个阻值为Ω120的康铜丝应变片粘贴在10#优质碳素钢杆表面，轴向受力，该试件的直径为10mm ，碳素钢的弹性模量Pa E 910200?=，由应变片组成一个单臂应变电桥，设应变片允许通过的最大电流为30mA ，求当碳素钢杆受到100N 的力时电桥最大可能的输出开路电压。
1．推导差动式电容传感器的灵敏度，并与单极式电容传感器相比较。 2．根据电容传感器的工作原理说明它的分类，电容传感器能够测量哪些物理参量？ 3．有一个直径为2m、高5m的铁桶，往桶内连续注水，当注水数量达到桶容量的80%时就应当停止，试分析用应变片式或电容式传感器系统来解决该问题的途径和方法。 4．总结电容式传感器的优缺点，主要应用场合以及使用中应注意的问题。5．磁电式传感器与电感式传感器有哪些不同？磁电式传感器主要用于测量哪些物理参数？ 6．霍尔元件能够测量哪些物理参数？霍尔元件的不等位电势的概念是什么？温度补偿的方法有哪几种？ 7．简述霍尔效应及构成以及霍尔传感器可能的应用场合。 8．发电机是利用导线在永久磁铁的磁场中作旋转运动而发电的。无论负载怎样消耗这个电能，永久磁铁不会变弱，这是什么道理？ 9．把一导体（或半导体）两端通以控制电流I，在垂直方向施加磁场B，在另外两侧会产生一个与控制电流和磁场成比例的电动势，这种现象称＿＿＿＿＿＿＿＿效应，这个电动势称为＿＿＿＿＿＿＿电势。外加磁场使半导体（导体）的电阻值随磁场变化的现象成＿＿＿＿＿＿＿＿效应。10．块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作切割磁力线运动时，导体内部会产生一圈圈闭合的电流，利用该原理制作的传感器称＿＿＿＿＿＿＿传感器；这种传感器只能测量＿＿＿＿＿＿＿＿物体。 11．解释下列磁敏传感器： ①磁敏电阻与磁敏晶体管有哪些不同？ ②磁敏晶体管与普通晶体管的不同之处是什么？ ③磁敏电阻与霍尔元件属同一类磁电转换元件，在本质上有什么不同？
12．霍尔元件灵敏度的物理意义是表示＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 13．把一导体（或半导体）两端通以控制电流I，在垂直方向施加磁场B，在另外两侧会产生一个与控制电流和磁场成比例的电动势，这种现象称＿＿＿＿＿＿＿效应，这个电动势称为霍尔电势。外加磁场使半导体（导体）的电阻值随磁场变化的现象成＿＿＿＿＿＿＿效应。
压力传感器灵敏度的动态标定及超压测量摘要：介绍了测试爆炸冲击波超压所用传感器灵敏度的动态标定方法，简介了爆炸冲击波超压的测试技术，给出了一种爆炸冲击波超压实验数据处理的方法。 1 引言 用压电或压阻传感器对空中爆炸冲击波进行测量，可以评定炸药或战斗部的爆炸安全性，推算爆炸波的TNT 当量。传感器是进行空中爆炸冲击波测量的关键设备，目前，生产厂家提供的传感器灵敏度多是静态灵敏度，在试验前必须使用标准的TNT 炸药球对传感器的灵敏度进行动态标定。 2 传感器灵敏度的动态标定 根据有关爆炸冲击波超压测试规程，在正式测试战斗部的爆炸冲击波超压前，必须用标准炸药球对压力传感器作两发以上爆炸标定，并且使各个传感器在标定试验中所受的压力与正式测试时所受的压力大体相同，其目的是检查测试系统的状态并提供现场测试系统的动态灵敏度。标定试验所用的仪器、设备、电缆线型号及长度等均应与正式测试时完全一致，不能作任何改动。 标准炸药球在空中爆炸，根据理论或经验公式计算出不同距离处的超压pmax, 较为精确的计算TNT炸药球空中爆炸冲击波超压的经验公式为： 式中： p max为峰值超压， p a为现场大气压；对比距离Z = R /W 1 /3 , 其中R 为测点距爆心距离， W 为战斗部的TNT 当量。在标准大气压和温度为15 ℃（T0 = 288 K ）时的标准状态下可用（ 1）式计算。爆炸现场为非标准状态时，对比距离必须进行校准。 式中： f d为距离校正系数，标准大气压p0 = 101. 3 kPa, Ta为实验现场温度，标准大气温度T0 =288 K。 用示波器记录对应点的最大输出电压U max , 传感器的灵敏度Sv 按（ 2）式进行计算。 作两发以上标定实验，取灵敏度的平均值作为该传感器的测试系统动态灵敏度。 3 超压测试 杀爆战斗部的主要杀伤效应来自战斗部的弹丸，爆炸冲击波对地面目标的致伤效应也是战斗部的杀伤机制之一。爆炸冲击波传至地面时入射或反射峰值超压随地面距离的变化规律是衡量这种致伤能力和致伤面积的基本参数。 3. 1 测试系统
互感型（差动变压器式）传感器工作原理图解分析 互感型（差动变压器式）传感器图解分析互感型传感器的工作原理是利用电磁感应中的互感现象，将被测位移量转换成线圈互感的变化。由于常采用两个次级线圈组成差动式，故又称差动变压器式传感器。螺管形差动变压器螺管形差动变压器传感器由初级线圈和两个参数完全相同的次级线圈、组成。线圈中心插入圆柱形铁芯p,次级线圈、反极性串联。当初级线圈加上交流电压时，如果，则输出电压；当铁芯向上运动时，；当铁芯向下运动时，。铁芯偏 互感型（差动变压器式）传感器图解分析 互感型传感器的工作原理是利用电磁感应中的互感现象，将被测位移量转换成线圈互感的变化。由于常采用两个次级线圈组成差动式，故又称差动变压器式传感器。 螺管形差动变压器螺管形差动变压器 传感器由初级线圈和两个参数完全相同的次级线圈、组成。线圈中 心插入圆柱形铁芯p,次级线圈、反极性串联。当初级线圈加上交流电压 时，如果，则输出电压；当铁芯向上运动时，； 当铁芯向下运动时，。铁芯偏离中心位置愈大，愈大 差动变压器式传感器输出的电压是交流量，如用交流电压表指示，则输出值只能反应铁芯位移的大小，而不能反应移动的极性；同时，交流电压输出存在一定的零点残余电压，使活动衔铁位于中间位置时，输出也不为零。因此，差动变压器式传感器的后接电路应采用既能反应铁芯位移极性，又能补偿零点残余电压的差动直流输出电路。 用于小位移的差动相敏检波电路的工作原理
当没有信号输入时，铁芯处于中间位置，调节电 阻R，使零点残余电压减小；当有信号输入时，铁芯 移上或移下，其输出电压经交流放大、相敏检波、滤 波后得到直流输出。由表头指示输入位移量的大小和 方向。 差动变压器式传感器的优点是：测量精度高，可达0.1μm；线性范围大，可到±100mm；稳定性好，使用方便。因而被广泛应用于直线位移，或可能转换为位移变化的压力、重量等参数的测量。 差动变压器式 互感型传感器的工作原理是利用电磁感应中的互 感现象，将被测位移量转换成线圈互感的变化。 它本身是一个变压器，其初级线圈接入交流电源，次级为感应线圈，当初级线圈的互感变化时，输出电压将作相应的变化。由于常采用两个次级线圈组成差动式，故又称差动变压器式传感器。