第三章常用感器
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第三章常用传感器与敏感元件第一节传感器的分类一、传感器的作用传感器是将被测物理量按一事实上规律转换为与其对应的另一种物理量输出的装置常用的是将非电量转换成电量传感器又称变换器二、传感器的分类1.按被测物理量分类位移传感器速度传感器加速度传感器温度传感器2.按变换原理分类结构型(参量型)物性型(发电型)(1)结构型(参量型)传感器特点:传感器感受外界被测量后,直接输出的不是U或I,而且结构参量,如(RLC)由于上述原因必须将输出量接入电桥,谐振电路或振荡器中,以转换成电压,电流后,再接测量电路从能量观点上讲,本身不产生能量,需外加激励电源又称为无源传感器。
(2)物性型(电发型)传感器当接到外界被测量后,本身物理,化学性能变化,直接输出UI,它相当于一个电压或电流源,不需外力激励,称为有源性感器。
第二节机械式传感器及仪器机械式传感器常常以弹性体作为传感器敏感元件,输入量可以是力、压力、温度等物理量,输出为弹性元件的弹性变形或应变。
图3-3、3H为典型应用实例。
特点:结构简单、可靠、使用方便、价格低廉、读数直观等优点,缺点弹性变形不易过大在,只适用于缓变或静态被测量。
一、电阻式传感器 1.变阻器式传感器结构组成:骨架,电阻元件 电刷町直线也町旋转运动 根据欧姆定律R = P*A如图3-5 C 、A 点电阻 R=R L X第三节电阻、电容、与电感式传感器• • • V . ••• ••-.v sf.4.••.?.K I ;': ••• •••■"■(线圈等)电刷R L ——单位长度的电阻cdR7如果输入量与位物X 间的函数关系为f (x 尸Rx )要使输入输出成线性关系可用三角形骨 架,f (x )=Rx3可用抛物线型骨架为减小后接电路影响R L “R P特点:优点;结构简单,性能较稳定,使用方便。
缺点:受阻经直径影响,分辩率不高,低于20mm,运用于定物检测精度不高的场合, 噪声大 2.电阻应变式传感器可检测参数:应变,力,位物加速度,扭矩等。
第三章 常用传感器
(一)填空题
1、 属于能量控制型的传感器有 等,属于能量转换型的传感器有 等(每个至少举例两个)。
2、 金属电阻应变片与半导体应变片的物理基础的区别在于:前者利用 引起的电阻变化,后者利用 变化引起的电阻变化。
3、 为了提高变极距电容式传感器的灵敏度、线性度及减小外部条件变化对测量精度的影响,实际应用时常常采用 工作方式。
4、 压电式传感器的测量电路(即前置放大器)有两种形式: 放大器和 放大器,后接 放大器时,可不受连接电缆长度的限制。
5、 涡流式传感器的变换原理是利用了金属导体在交流磁场中的 效应。
6、 磁电式速度计的灵敏度单位是 。
7、 压电式传感器是利用某些物质的 而工作的。
(二)选择题
1、 电阻应变片的输入为 。
(1)力 (2) 应变 (3)速度 (4)加速度
2、 结构型传感器是依靠 的变化实现信号变换的。
(1)本身物理性质 (2)体积大小 (3)结构参数 (4)电阻值
3、 不能用涡流式传感器进行测量的是 。
(1)位移 (2)材质鉴别 (3)探伤 (4)非金属材料
4、 变极距面积型电容传感器的输出与输入,成 关系。
(1)非线性 (2)线性 (3)反比 (4)平方
5、 半导体式应变片在外力作用下引起其电阻变化的因素主要是 。
(1)长度 (2)截面积 (3)电阻率 (4)高通
6、 压电式传感器输出电缆长度的变化,将会引起传感器的 产生变化。
(1)固有频率 (2)阻尼比 (3)灵敏度 (4)压电常数
7、 在测量位移的传感器中,符合非接触测量,而且不受油污等介质影响的是 传感器。
(1)电容式 (2)压电式 (3)电阻式 (4)电涡流式
8、 自感型可变磁阻式传感器,当气隙δ变化时,其灵敏度S 与δ之间的关系是:S = 。
(1)δ1
k (2)δk (3)2-δk (4)2--δk
9、 光电倍增管是利用 效应制成的器件。
(1)内光电 (2)外光电 (3)光生伏特 (4)阻挡层
(三)判断对错题(用√或×表示)
1、 滑线变阻器式传感器不适于微小位移量测量。
( )
2、 涡流式传感器属于能量控制型传感器( )
3、 压电加速度计的灵敏度越高,其工作频率越宽。
( )
4、 磁电式速度拾振器的上限工作频率取决于其固有频率。
( )
(四)简答和计算题
1、 哪些传感器可选作小位移传感器?
2、 涡流传感器测量位移与其它位移传感器比较,其主要优点是什么?涡流式传感器能否测
量大位移量?为什么?
3、 电涡流传感器除了能测量位移外,还能测量哪些非电量?
4、 电涡流传感器能否测量塑料物体移动的位移?若能测量理由是什么?不能测量理由是
什么?应采取什么措施改进,就可以用电涡流传感器测量了。
5、 压电式加速度传感器与压电式力传感器在结构上有何不同,为什么?
6、 试用双螺管线圈差动型电感传感器做成一个测力传感器。
(1) 用简图说明该传感器的结构并简要说明其作用原理;
(2) 两个线圈通常应该接在什么电路中?用图说明如何接法。
7、 某电容传感器(平行极板电容器)的圆形极板半径)(4mm r =,工作初始极板间距离
)(3.00mm =δ,介质为空气。
问:
(1) 如果极板间距离变化量)(1m μδ±=∆,电容的变化量C ∆是多少?
(2) 如果测量电路的灵敏度)(1001pF mV k =,读数仪表的灵敏度52=k (格/mV )在)(1m μδ±=∆时,读数仪表的变化量为多少?。