第2章 常用传感器及应用电路
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机电一体化技术常用传感器及其原理班级:机械设计制造及其自动化:学号:一、传感器的分类传感器有许多分类方法,但常用的分类方法有两种,一种是按被测物理量来分;另一种是按传感器的工作原理来分。
按被测物理量划分的传感器,常见的有:温度传感器、湿度传感器、压力传感器、位移传感器、流量传感器、液位传感器、力传感器、加速度传感器、转矩传感器等。
按工作原理可划分为:1.电学式传感器电学式传感器是非电量电测技术中应用围较广的一种传感器,常用的有电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、磁电式传感器及电涡流式传感器等。
电阻式传感器是利用变阻器将被测非电量转换为电阻信号的原理制成。
电阻式传感器一般有电位器式、触点变阻式、电阻应变片式及压阻式传感器等。
电阻式传感器主要用于位移、压力、力、应变、力矩、气流流速、液位和液体流量等参数的测量。
电容式传感器是利用改变电容的几何尺寸或改变介质的性质和含量,从而使电容量发生变化的原理制成。
主要用于压力、位移、液位、厚度、水分含量等参数的测量。
电感式传感器是利用改变磁路几何尺寸、磁体位置来改变电感或互感的电感量或压磁效应原理制成的。
主要用于位移、压力、力、振动、加速度等参数的测量。
磁电式传感器是利用电磁感应原理,把被测非电量转换成电量制成。
主要用于流量、转速和位移等参数的测量。
电涡流式传感器是利用金屑在磁场中运动切割磁力线,在金属形成涡流的原理制成。
主要用于位移及厚度等参数的测量。
2.磁学式传感器磁学式传感器是利用铁磁物质的一些物理效应而制成的,主要用于位移、转矩等参数的测量。
3.光电式传感器光电式传感器在非电量电测及自动控制技术中占有重要的地位。
它是利用光电器件的光电效应和光学原理制成的,主要用于光强、光通量、位移、浓度等参数的测量。
4.电势型传感器电势型传感器是利用热电效应、光电效应、霍尔效应等原理制成,主要用于温度、磁通、电流、速度、光强、热辐射等参数的测量。
5.电荷传感器电荷传感器是利用压电效应原理制成的,主要用于力及加速度的测量。
可编辑修改精选全文完整版《传感器技术及应用》课程标准课程名称:传感器技术及应用课程类型:专业基础课总学时:64学时学分:4指定人:贾卫坊审核人:适用专业:应用电子技术、电气自动化技术、楼宇智能化工业技术制订时间:2014年7月30日(一)课程性质和任务1.课程性质:本课程是应用电子技术、电气自动化技术、楼宇智能化工业技术等专业职业技术课,,是在学生学习完《电子技术基础一》、《电子技术基础二》、《电路分析基础》等相关课程后开设的。
其主要包括传感器的认识、结构原理和使用方法,并在此基础上分别介绍常用传感器应用技术及实用电路的分析与设计。
2.课程标准设计思路:本课程讲解的内容以实用为主,原理分析通俗易懂。
各章节中典型传感器应用电路的分析和测试,融合常用传感器的基本知识。
课程内容包含了传感器检测若干个项目,每个项目又分为若干个典型工作任务,每个任务将相关知识和实践实验进行有机的结合,突出实际应用,减少理论推导,注重培养学生的实际应用能力和分析解决问题的实际工作能力。
据本课程的教学目标,以各种测量手段为主线,传感器的应用贯穿课程整个内容,让学生在用什么、学什么、会什么的过程中,逐步掌握专业技能和相关专业知识,培养学生的实际操作能力。
由于本课程与实际联系紧密,理论教学和实践实验训练有机结合,对学生的成绩评定应采用新的评价方式。
3.课程任务:通过本课程的学习和技能训练,使学生能认识传感器,了解测量基本原理,理解各种传感器进行非电量电测的方法,掌握传感器的基本结构和使用方法。
初步具备实用传感器的应用和电路制作技能,并了解相应的测量转换电路、信号处理电路的原理及各种传感器在工业中的应用。
(二)课程目标1.职业知识:●传感器的静态特性、动态特性与技术指标●电阻传感器原理与应用●电感传感器原理与应用●电容传感器原理与应用●光电(光纤、光栅)传感器原理与应用●磁电式传感器与霍尔传感器●压电式传感器原理与应用●半导体物性传感器●温度检测系统●压力检测系统●液位测检系统●流量检测系统●传感器在汽车上的应用2.职业技能:●测量误差与数据处理●传感器的标定和校准●应变电阻传感器的测量电路与电子秤的标定。
传感器知识要点要点回顾第二章常用传感器基本概念:1--有关传感器的定义、基本组成涵盖框图;2--传感器的基本特性(灵敏度、线性度、重复性、精确度、稳定性、动态特性、环境参数)3--传感器的分类方法和种类,何谓能量控制型传感器(电阻、电容、电感)也称无源型传感器、何谓能量转换型传感器(压电、磁电、热电、光电)也称有源传感器。
4—电阻型传感器要求掌握公式,见书第6页,三个相关参数,对于电阻应变式:电阻应变片的电阻相对变化率是与应变成正比的。
掌握应变选择原则:当测量较小应变时,应选用压阻效应工作的应变片,而测量大应变时,应选用应变效应工作的应变片。
5---对于金属丝应变片在测量被测物体的应变时,电阻的相对变化主要由哪个参数决定的(丝的几何尺寸)来决定的。
6—对于电容式传感器,请掌握其测量原理,相关公式,对应的三个参数的含义,要求掌握变极距有关灵敏度的计算公式:见书第14页2.27,其灵敏度显然是非线性的,其使用时有条件的。
7—对于电感式传感器要掌握测量原理,计算公式,掌握自感式、互感式、差动式结构的特点,请注意实际工程应用的接法。
见书第21页。
图2.23b.反向串联。
掌握电涡流基本原理。
利用涡电流传感器测量物体位移时,如果被测物体是塑料材料,此时可否进行位移测量,如果不能,应采取什么措施才能测量。
8--- 有关压电传感器,要掌握压电效应,何谓正压电效应,何谓逆压电效应,压电效应的等效电路,压电传感器对测量电路的要求,见书第26-27。
压电式传感器可以采用多片压电晶片串联或并联,一般并联接法适宜于测量缓变信号,串联接法适宜于测量高频信号。
为了使输出电压几乎不受电缆长度变化的影响,其前置放大器应采用电荷放大器。
为什么说压电式传感器一般适合动态测量而不适合静态测量?9---对于磁电式传感器,要求掌握测量原理,基本公式,请看书第28页,恒磁通动圈式传感器,输出感应电势与线圈运动的速度成正比,如在测量电路中接入积分电路和微分电路,则可用来测量位移和加速度。