传感器与检测应用
第一章 1、什么是测量? 测量是人们借助于专门的设备,通过一定的方法,对被测对象收集信息、取得数据概念的过 程。 2、检测系统的组成:传感器、信号处理电路、显示装置、数据处理装置和执行机构。 3、按照误差的表示方法分为绝对谖差和it对谖差,按照误差出现的规律分为系统谖差、M 机遇差、粗入送差:按照被测量与时间的关系分为动态误差和静态谩差。 4、引用误差的计算: 第二章 1、传感器的组成:敏感元件、转换元件、信号调理与转换电路。 2、传感器的静态特性:线性度、灵敏度、迟滞、重复性、分辨率、漂移。 线性度:指的是输出量与输入量之间的实际关系曲线偏离直线的程度,又称非线性误差。{越 小越好} 灵敏度:指传感器输出量增量与引起输出量增量的输入量增量的比值。{越大越好} 第三章 1、电阻式传感器:将被测量转换为电阻变化的一种传感器。常用的有:电位器式传 感器和应变式传感器。 电阻应变片式传感器:利用电阻应变片将应变转换为电阻变化即应变效应而设计制作的 传感器。用于测量应变、力、扭矩、位移和加速度等多种参数 电阻应变效应:导体或半导体材料在外力作用下产生机械变形时,其电阻值也相应发生 变化的物理现象,称为电阻应变效应 常用的电阻应变片有:金属电阻应变片和半导体应变片。金属,稳定性好、灵敏度差; 半导体,灵敏度高、稳定性差 2、电容式传感器:采用电容器作为传感元件,将不同物理量的变化转换为电容量的 变化。根据工作原理的不同可分为:变间隙式、变面积式和变允虫 系数式三种 变面积式:线性度好、灵敏度低,用于较大位移的测量(角位移或乾遥位移)。提高灵 敏度的方法,采用差动式结构 变间隙式:灵敏度高、易实现非接触测量,用于测量微小位移(0.01 um-0.1 mm) 变介电常数式:用于固体或液体的物位测量,也可测定各介质的温度、密度等 双T电桥电路:输出电压较高,电路的灵敏度与电源频率有关,因此电源频率需要稳定, 可用于动态测量 3、电感式传感器:利用被测量的变化引起线圈感或互感系数的变化,从而导致线 圈电感的改变这一物理量现象来实现测量的 A自感式传感器:有变间隙型〈灵敏度与线性度相矛盾〉、变面积型和螺管型三种 变间隙:灵敏度高,且随气隙的增大而减小,非线性误差大。(量程:较小范围) 变面积:灵敏度比变间隙型小、线性度好(量程:比变间隙式大、使用较广泛) 螺管型:灵敏度低、量程大、使用最广 B互感式传感器:亦称为差动变压器式传感器 零点:零点残余电动势的存在,使传感器的输出特性在零点附近不灵敏,给测量带来误 差,此值的大小是用来衡量差动变压器性能好坏的重要指标 减小零点残余电动势的方法:(1)保证传感器的尺寸、线圈电气参数和磁路的对称(2) 选用合适的测量电路,如采用相敏整流电路(3)采用补偿 线路减小零点残余电动势 差动变压器:不适宜于高频动态测量 差动变压器式传感器的测量电路有:差动担敏检波电路和差动整流电路 4、压电式传感器:是-种直渡传感器,亦即发电型传感器 压电效应:某些材料当沿一定方向受到作用力时,不但产生机械变形,而且内部极化, 表面有电荷出现;当外力去掉后,又重新恢复到不带电状态,这种现象称为压 电效应 压电式传感器的输出可以是隹爬,也可以是史茴。因此前置放大电路有财放大器和用 茴放大器两种 5、霍尔传感器:有霍笙元住和霍云集成山路两种 霍尔元件赖以工作的物理基础是霍宓应 霍尔效应:在置于磁场中的导体或半导体里通入电流,若电流与磁场垂直,则在与电流 与磁场都垂直的方向上会出现一个电势差,这种现象称为霍尔效应 霍尔集成电路按输出信号的形式可分为:线性型和开关型两种 6、热敏传感器:有热电式和热电阻式。热电式利用热电效应,热电阻式基于热-电阻效 应 热电偶的工作原理:热电偶的测温原理基于物理的“热电效应”。所谓热电效应,就是当 不同材料的导体组成。个闭合回路时,若两个结点的温度不同,那 么在回路中将会产生电动势的现象。两点间的温差越大,产生的电 动势就越大。引入适当的测量电路测量电动势的大小,就可测得温 度的大小 热电偶的热电动势由两部分组成:一部是西班昱佐的接触虫动塾,另一部分是里二昱座 的温差电动势 接触电动势:两种不同材料导体接触时,由于导体的自由电子密度不同,电子在两个方 向上扩散的速率不一样所造成的电压差 温差电动势:是在同一根导体中,由于两端温度不同而产生的一种电势。 热电动势:两种不同材料的导体(或半导体)A、B串接成一个闭合回路,并使两个结 点处于不同的温度下,那么回路中就会存在热电势。因而有电流产生相应的 热电势称为温差电势或塞贝克电势,通称热电势 热电偶的基本定律:(1)匀质导体定律(2)中间导体定律(3)标准电极定律(4)中间 温度定律。中间温度定律为补偿导线的使用提供了理论基础 热电偶冷端的温度补偿方法:(1) °°。恒温法(2)冷端温度修正法<计算>(3)补偿导线 法〈起延长热电偶的作用> 热电阻与热电偶的区别: 伯热电阻是制造热电阻的最好材料 热敏电阻:有金属和半导体两种。金属热敏电阻用于温度的模拟测量,半导体热敏电阻 用于砌的援皿 7、光电传感器:将被测量的变化转换为光信号的变化。其理论基础是光电效应。 光电效应有三大类:1)外光电效应。光电管、光电倍增管2)内光电效应。光敏电阻3) 光生伏特效应。光电池、光电晶体管 光敏电阻:是一种没有极性的纯电阻元件。噎虫阻越大亳虫阻越小危敏度W 甄制的光敏电阻需要进行:老化处理(人为地加温、光照、通电) 光敏二极管:可实现光电开关的控制 光敏三极管:有放大作用,其灵敏度高于光敏二极管 光电开关的作用:用来检测物体的靠近、通过等状态 第四章 1、光栅传感器:由瓯明系统、光栅副、光由接收元件组成。 2、莫尔条纹:把光栅常数相等的主光栅和指示光栅叠合在一起,中间留有很小的间隙,并 使两者栅线之间保持很小的夹角,近似于垂直栅线方向出现明暗相间的条纹。 3、莫尔条纹的重要特性:平均效应,放大作用、对应关系。 4、磁栅传感器:磁栅、磁头、检测电路。 读磁头:动态磁头和静态磁头。 5、磁栅传感器的信号处理:鉴相方式和鉴幅方式。 6、编码器:脉冲式和码盘式,前者不能直接输出数字编码,后者可以输出某种码制的数码。 码盘式:接触式、光电式、电磁式。 7、测速的计算。、 第五章 光纤传感器分为传感型和传光型两大类。 第六章{X} 第七章 1、噪声干扰分为差模干扰和芸模干扰。 2、检测装置的干扰噪声控制方法:屏蔽技术、接地技术、隔离技术、滤波器。 3、软件抗干扰技术有:软件沉余、软件陷阱、”看门狗“技术/。