传感器与检测技术 完整版本
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1、测量系统的静态特性指标主要有线性度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性等。
2、霍尔元件灵敏度的物理意义是表示在单位磁感应强度相单位控制电流时的霍尔电势大小。
3、光电传感器的理论基础是光电效应。
通常把光线照射到物体表面后产生的光电效应分为三类。
第一类是利用在光线作用下光电子逸出物体表面的外光电效应,这类元件有光电管、光电倍增管;第二类是利用在光线作用下使材料内部电阻率改变的内光电 效应,这类元件有光敏电阻;第三类是利用在光线作用下使物体内部产生一定方向电动势的光生伏特效应,这类元件有光电池、光电仪表。
4、压磁式传感器的工作原理是:某些铁磁物质在外界机械力作用下,其内部产生机械压力,从而引起极化现象,这种现象称为正压电效应。
相反,某些铁磁物质在外界磁场的作用下会产生机械变形,这种现象称为负压电效应。
5、变气隙式自感传感器,当街铁移动靠近铁芯时,铁芯上的线圈电感量(①增加②减小③不变)6、仪表的精度等级是用仪表的(① 相对误差 ② 绝对误差 ③ 引用误差)来表示的7、电容传感器的输入被测量与输出被测量间的关系,除(① 变面积型 ② 变极距型 ③ 变介电常数型)外是线性的。
8、变面积式自感传感器,当衔铁移动使磁路中空气缝隙的面积增大时,铁心上线圈的电感量(①增大,②减小,③不变)。
9、在平行极板电容传感器的输入被测量与输出电容值之间的关系中,(①变面积型,②变极距型,③变介电常数型)是线性的关系。
10、在变压器式传感器中,原方和副方互感M 的大小与原方线圈的匝数成(①正比,②反比,③不成比例),与副方线圈的匝数成(①正比,②反比,③不成比例),与回路中磁阻成(①正比,②反比,③不成比例)。
11、传感器是能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置,传感器通常由直接响应于被测量的敏感元件 和产生可用信号输出的转换元件以及相应的信号调节转换电路组成。
12、在变压器式传感器中,原方和副方互感M 的大小与 绕组匝数 成正比,与 穿过线圈的磁通_成正比,与磁回路中 磁阻成反比。
传感器与检测技术实验报告学院专业班级学号姓名实验目录实验一金属箔式应变片单臂、半桥、全桥性能比较实验 (3)实验二电容式传感器的位移实验 (8)实验三直流激励时霍尔式传感器位移特性实验 (9)实验四磁电式转速传感器测速实验 (11)实验五压电式传感器测振动实验 (12)实验六计算修正法热电偶测温电路 (13)实验一金属箔式应变片单臂、半桥、全桥性能比较实验一、实验目的:了解金属箔式应变片的应变效应,单臂、半桥、全桥工作原理和性能比较。
二、基本原理:电阻丝在外力作用下发生机械变形时,其电阻值发生变化,这就是电阻应变效应,描述电阻应变效应的关系式为:ΔR/R=Kε式中:ΔR/R为电阻丝电阻相对变化,K为应变灵敏系数,ε=ΔL/L为电阻丝长度相对变化。
金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件,通过它转换被测部位受力状态变化。
电桥的作用完成电阻到电压的比例变化,电桥的输出电压反映了相应的受力状态。
对单臂电桥输出电压 Uo1= EKε/4;对于半桥不同受力方向的两只应变片接入电桥作为邻边,电桥输出灵敏度提高,非线性得到改善。
当应变片阻值和应变量相同时,其桥路输出电压UO2=EKε/2;对于全桥测量电路中,将受力方向相同的两应变片接入电桥对边,相反的应变片接入电桥邻边。
当应变片初始阻值:R1=R2=R3=R4,其变化值ΔR1=ΔR2=ΔR3=ΔR4时,其桥路输出电压U03=KEε。
其输出灵敏度比半桥又提高了一倍,非线性误差和温度误差均得到改善。
应变片电桥性能试验原理图如下图所示:三、需用器件与单元:主机箱(±4V、±15V、电压表)、应变式传感器实验模板、托盘、砝码、4位数显万用表(自备)。
图1 应变片单臂电桥性能实验安装、接线示意图四、实验步骤:单臂:应变传感器实验模板说明:实验模板中的R1、R2、R3、R4为应变片,没有文字标记的5个电阻符号下面是空的,其中4个组成电桥模型是为实验者组成电桥方便而设,图中的粗黑曲线表示连接线。
(完整版)传感器与检测技术教案
课时授课计划
科目传感器与检测技术授课时数共页
课题:绪论
授课目的: 通过本节课的学习使学生了解传感器概念,组成,分类以及今后的发展趋势
授课重点:传感器的概念和组成
授课难点:对传感器概念的理解
教学类型:讲授教具与挂图:
复习提问:
引入新课:如果将人的大脑比作CPU,那么感觉器官便是敏感元件,大脑是转换元件,那么四肢根据大脑转换的信息去处理事件,就是一个完整的传感器的模型了。
今天我们来学习一个新的设备传感器。
讲授新课(附后):
本课小结:通过本节课的学习,学生初步了解传感器的一般概念和组成.
作业布置:
改进措施:。
传感器与检测技术习题答案第一章1.1答:随着我国工业化、信息化步伐加快,现代化建设中的各行各业高效生产对传感器也检测技术的依赖逐步加深。
比如:先进的传感器技术助力现代化石油钻井平台建设。
为了能够可靠地采集钻井平台钴机塔架上运动部件的终点位置,使用了感应式传感器。
在整个新型钻井中共使用了60个这样的感应式传感器,方形的接近开关对钢质目标的感应距离增大到20mm, 满足了近海海上勘探工作环境极为恶劣的所有要求。
1.2答:自动检测系统组成框图如下:对于传感器,一般要求是:①准确性:输出信号必须反映其输入量,即被测量的变化。
因此,传感器的输出与输入关系必须是严格的单值函数关系,最好是线性关系。
②稳定性:传感器的输入、输出的单值函数关系最好不随时间和温度二变化,受外界其他因素的干扰影响亦很小,重复性要好。
③灵敏度:即被测参量较小的变化就可使传感器获得较大的输出信号。
④其他:如耐腐蚀性、功耗、输出信号形式、体积、售价等。
1.3答:功能:信号调理:在检测系统中的作用是对传感器输出的微弱信号进行检波、转换、滤波、放大等,以方便检测系统后续处理或显示。
信号处理:信号处理时自动检测仪表,检测系统进行数据处理和各种控制的中枢环节,其作用和人类的大脑相类似。
区别:被测对象传感器 信号调理数据采集 信号处理 输入设备 信号存储 信号输出 信号显示 稳压电源信号调理作用是把信号规格化,滤除干扰,信号处理则是提取信号中的信息,并对这些信息按照功能要求进行处理。
可以说,信号调理是进行信号处理的基础。
组成:信号调理:信号放大、信号滤波、A/D转换信号处理:主要是各种信号的嵌入式微控制器、专用高速数据处理器(DSP)等1.4答:分类见表1-1(P8)1.5答:按照被测参量分类,可以分成测量:电工量、热工量、机械量、物性和成分量、光学量、状态量等。
1.6答:1.不断拓展测量范围,提高管检测精度和可靠性2重视非接触式检测技术研究3检测系统智能化第二章2.1答:随机误差:检测仪器或者测量过程中某些未知或无法控制的随机因素(如仪器某些原件器件性能不稳定、外界温度、湿度变化,空中电磁波扰动等)综合作用的结果。
传感器知识点一、电阻式传感器1) 电阻式传感器的原理:将被测量转化为传感器电阻值的变化,并加上测量电路。
2) 主要的种类:电位器式、应变式、热电阻、热敏电阻 ● 应变电阻式传感器1) 应变:在外部作用力下发生形变的现象。
2) 应变电阻式传感器:利用电阻应变片将应变转化为电阻值的变化a. 组成:弹性元件+电阻应变片b. 主要测量对象:力、力矩、压力、加速度、重量。
c. 原理:作用力使弹性元件形变发生应变或位移应变敏感元件电阻值变化通过测量电路变成电压等点的输出。
3) 电阻值:ALR ρ=(电阻率、长度、截面积)。
4) 应力与应变的关系:εσE =(被测试件的应力=被测试件的材料弹性模量*轴向应变)5) 应力与力和受力面积的关系:(面积)(力)(应力)A F =σ应注意的问题:a. R3=R4;b. R1与R2应有相同的温度系数、线膨胀系数、应变灵敏度、初值;c. 补偿片的材料一样,个参数相同;d. 工作环境一样;二、电感式传感器1) 电感式传感器的原理:将输入物理量的变化转化为线圈自感系数L 或互感系数M的变化。
2) 种类:变磁阻式、变压器式、电涡流式。
3) 主要测量物理量:位移、振动、压力、流量、比重。
● 变磁阻电感式传感器1) 原理:衔铁移动导致气隙变化导致电感量变化,从而得知位移量的大小方向。
2) 自感系数公式:)(2002气隙厚度(截面积)(磁导率)δμA L N=。
3) 种类:变气隙厚度、变气隙面积4) 变磁阻电感式传感器的灵敏度取决于工作使得当前厚度。
5) 测量电路:交流电桥、变压器式交变电桥、谐振式测量电桥。
P56 6)应用:变气隙厚度电感式压力传感器(位移导致气隙变化导致自感系数变化导致电流变化)● 差动变压器电感式传感器1) 原理:把非电量的变化转化为互感量的变化。
2) 种类:变隙式、变面积式、螺线管式。
3) 测量电路:差动整流电路、相敏捡波电路。
● 电涡流电感式传感器1) 电涡流效应:块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中做切割磁感线的运动,磁通变化,产生电动势,电动势将在导体表面形成闭合的电流回路。