传感器与检测技术
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传感器与检测技术概述1:传感器是能感受规定的被检测量并按照一定规律转换成可输出信号的器件或装置。
一、传感器的组成2:传感器一般由敏感元件,转换元件及基本转换电路三部分组成。
①敏感元件是直接感受被测物理量,并以确定关系输出另一物理量的元件(如弹性敏感元件将力,力矩转换为位移或应变输出)。
②转换元件是将敏感元件输出的非电量转换成电路参数(电阻,电感,电容)及电流或电压等电信号。
③基本转换电路是将该电信号转换成便于传输,处理的电量。
二、传感器的分类1、按被测量对象分类(1)内部信息传感器主要检测系统内部的位置,速度,力,力矩,温度以及异常变化。
(2)外部信息传感器主要检测系统的外部环境状态,它有相对应的接触式(触觉传感器、滑动觉传感器、压觉传感器)和非接触式(视觉传感器、超声测距、激光测距)。
2、传感器按工作机理(1)物性型传感器是利用某种性质随被测参数的变化而变化的原理制成的(主要有:光电式传感器、压电式传感器)。
(2)结构型传感器是利用物理学中场的定律和运动定律等构成的(主要有①电感式传感器;②电容式传感器;③光栅式传感器)。
3、按被测物理量分类如位移传感器用于测量位移,温度传感器用于测量温度。
4、按工作原理分类主要是有利于传感器的设计和应用。
5、按传感器能量源分类(1)无源型:不需外加电源。
而是将被测量的相关能量转换成电量输出(主要有:压电式、磁电感应式、热电式、光电式)又称能量转化型;(2)有原型:需要外加电源才能输出电量,又称能量控制型(主要有:电阻式、电容式、电感式、霍尔式)。
6、按输出信号的性质分类(1)开关型(二值型):是“1”和“0”或开(ON)和关(OFF);(2)模拟型:输出是与输入物理量变换相对应的连续变化的电量,其输入/输出可线性,也可非线性;(3)数字型:①计数型:又称脉冲数字型,它可以是任何一种脉冲发生器所发出的脉冲数与输入量成正比;②代码型(又称编码型):输出的信号是数字代码,各码道的状态随输入量变化。
简答题1.金属电阻应变片与半导体材料的电阻应变效应有什么不同?性能有什么差别?答:金属电阻的应变效应主要是由于其几何形状的变化而产生的,半导体材料的应变效应则主要取决于材料的电阻率随应变所引起的变化产生的。
金属电阻应变片是基于金属的电阻应变效应原理。
半导体应变片是基于压阻效应。
压阻式的优点:灵敏度高,机械滞后小,横向效应小,精度高,体积小、重量轻、动态频响高,易于集成缺点:温度稳定性差,灵敏度分散度大,较大的应力作用下非线性误差大,机械强度低。
电阻应变式传感器特点:精度高,测量范围广;使用寿命长,性能稳定可靠;结构简单,体积小,重量轻;频率响应较好,既可用于静态测量又可用于动态测量;缺点:应变灵敏系数较小2差动变压器零点残留电压对传感器性能有什么影响答:由于差动变压器二只次级线圈的等效参数不对称,初级线圈的纵向排列的不均匀性,二次级的不均匀、不一致,铁芯B-H特性的非线性等,因此在铁芯处于差动线圈中间位置时其输出电压并不为零,称其为零点残余电压。
+P67的第4小点。
第67页最下面一段。
3.光电效应有哪几种?与之对应的光电效应元件有哪些?答光电效应分为光电子发射、光电导效应和光生伏特效应。
前一种现象发生在物体表面,又称外光电效应。
后两种现象发生在物体内部,称为内光电效应。
光电子发射:现在常用的半导体发光材料基本上都可以属于这一类,常见的元器件有LED (发光二极管)。
光电导效应:光敏电阻。
光伏特效应:光伏板(太阳能电池板)书P1004.何为测量的准确度和精密度,他们与系统误差和随机误差有什么关系?答:准确度是指你得到的测定结果与真实值之间的接近程度。
精密度是指在相同条件下n 次重复测定结果彼此相符合的程度。
准确度,反映测量结果中系统误差的影响程度;即测量的准确度高,是指系统误差较小,这时测量数据的平均值偏离真值较少,但数据分散的情况,即偶然误差的大小不明确。
精密度,反映测量结果中随机误差的影响程度;即测量精密度高,是指偶随机误差比较小,这时测量数据比较集中。
传感器原理与检测技术
传感器是一种能够感知和测量环境中各种物理量的器件或装置。
传感器的原理和检测技术主要包括以下几个方面:
1. 电学原理:基于电学原理的传感器利用电流、电压、电容、电感等物理量与环境中待测物理量之间的关系进行测量。
例如,温度传感器利用材料的电阻随温度变化的特性来测量温度。
2. 光学原理:基于光学原理的传感器利用光的散射、衍射、吸收等特性与环境中的物理量相互作用进行测量。
例如,光电二极管利用光的电离效应来测量光强度。
3. 声学原理:基于声学原理的传感器利用声波的传播、反射、吸收等特性与环境中的物理量相互作用进行测量。
例如,声波传感器利用声波的传播速度和反射特性来测量距离。
4. 磁学原理:基于磁学原理的传感器利用磁场与环境中的物理量相互作用进行测量。
例如,磁传感器利用磁感应强度与待测物理量之间的关系来测量磁场强度。
传感器的检测技术包括以下几个方面:
1. 放大技术:将传感器输出的微弱信号进行放大,以增强信号的稳定性和可靠性。
2. 滤波技术:去除传感器输出信号中的噪声和干扰,以提高信号的准确性和可靠性。
3. 校准技术:根据传感器的特性和工作环境的要求,对传感器进行参数调整和修正,以提高传感器的测量精度和一致性。
4. 数据处理技术:对传感器输出的数据进行处理和分析,以获得所需的物理量信息。
常用的数据处理技术包括滑动平均、中值滤波、傅里叶变换等。
5. 故障诊断技术:监测传感器的工作状态和性能,及时发现和诊断传感器的故障,以保证传感器的可靠性和稳定性。
以上是传感器原理和检测技术的基本内容,不同类型的传感器在工作原理和检测技术上可能存在差异。