28440測(cè)試技術(shù)大綱整理版名師教學(xué)資料.doc

1、課程內(nèi)容與考核要求（注：涉及計(jì)算和復(fù)雜原理見(jiàn)課本）第1章緒論一、學(xué)習(xí)目的與要求通過(guò)本章的學(xué)習(xí)，了解測(cè)試的含義、基本原理、典型應(yīng)用和發(fā)展動(dòng)向。明確學(xué)習(xí)內(nèi)容和目的，以及本課程的性質(zhì)和任務(wù)。二、課程內(nèi)容第一節(jié)第二節(jié)第三節(jié)測(cè)試的含義測(cè)試基本原理及過(guò)程測(cè)試技術(shù)的典型應(yīng)用1 產(chǎn)品質(zhì)量測(cè)量2 設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)3 家電產(chǎn)品中的傳感器4 樓宇自動(dòng)化第四節(jié)測(cè)試技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向1傳感器技術(shù)的發(fā)展2 多功能化、網(wǎng)絡(luò)化儀器系統(tǒng)3 新型信息處理技術(shù)第五節(jié)課程的性質(zhì)和任務(wù)習(xí)題一三、考核知識(shí)點(diǎn)與考核要求1. 測(cè)試的含義識(shí)記：測(cè)試的基本概念 : 測(cè)試就是對(duì)信號(hào)的獲取、加工、處理、顯示記錄及分析的過(guò)程。（測(cè)試泛指測(cè)量和試驗(yàn)兩個(gè)

2、方面的技術(shù)，是具有試驗(yàn)性質(zhì)的測(cè)量，是測(cè)量和試驗(yàn)的綜合。 ）測(cè)量的定義：測(cè)量是指一個(gè)被測(cè)量與一個(gè)預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)之間進(jìn)行定量比較，從而獲得被測(cè)對(duì)象的數(shù)值結(jié)果， 即以確定被測(cè)對(duì)象的量值為目的的全部操作。（測(cè)量分為直接比較法和間接比較法。 ）試驗(yàn)的含義：試驗(yàn)是對(duì)被研究的對(duì)象或系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)性研究的過(guò)程。領(lǐng)會(huì)：直接比較法的基本概念： 直接比較法無(wú)須經(jīng)過(guò)函數(shù)關(guān)系計(jì)算， 直 接通過(guò)測(cè)量?jī)x器得到被測(cè)量值。間接比較法的基本概念： 間接比較法利用儀器儀表把待測(cè)物理量的變化換成與之保持已知函數(shù)關(guān)系的另一種物理量的變化。測(cè)量和測(cè)試的概念及區(qū)別：測(cè)量是被動(dòng)的、 靜態(tài)的、較孤立的記錄性操作，其重要性在于它提供了系統(tǒng)所要求的和實(shí)際

3、所取得的結(jié)果之間的一種比較。測(cè)試是主動(dòng)的、 涉及過(guò)程動(dòng)態(tài)的、系統(tǒng)的記錄與分析的操作，通過(guò)試驗(yàn)得到的試驗(yàn)數(shù)據(jù)成為研究對(duì)象的重要依據(jù)。2. 測(cè)試基本原理及過(guò)程識(shí)記：電測(cè)法的基本概念： 將非電量先轉(zhuǎn)換為電量， 然后用各種電測(cè)儀表和裝置乃至計(jì)算機(jī)對(duì)電信號(hào)進(jìn)行處理和分析。（電量分為： 電能量：如電流、電壓、電場(chǎng)強(qiáng)度、電功率電參量：如電阻、電容、電感、頻率、相位）電測(cè)法的優(yōu)點(diǎn)： 測(cè)試范圍廣、精度高、靈敏度高、響應(yīng)速度快，特別適于動(dòng)態(tài)測(cè)試。領(lǐng)會(huì)：典型非電量電測(cè)法測(cè)量的工作過(guò)程：典型非電量電測(cè)法測(cè)量過(guò)程信號(hào)檢測(cè)與信號(hào)處理的相互關(guān)系：？信號(hào)檢測(cè)是信號(hào)處理的前提， 信號(hào)處理是信號(hào)檢測(cè)的目的 （ P3）3. 測(cè)試技

4、術(shù)的典型應(yīng)用領(lǐng)會(huì)：測(cè)試技術(shù)在工程技術(shù)領(lǐng)域的典型應(yīng)用。產(chǎn)品質(zhì)量測(cè)量、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)、家電產(chǎn)品的傳感器、樓宇自動(dòng)化。4測(cè)試技術(shù)的發(fā)展動(dòng)態(tài)識(shí)記：物理性（物性型）傳感器的基本概念：物理型傳感器依據(jù)機(jī)敏材料本身的物性隨被測(cè)量的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)換的裝置。智能化傳感器的組成：測(cè)量電路、微處理器、傳感器。領(lǐng)會(huì)：計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)測(cè)試技術(shù)發(fā)展的作用。計(jì)算機(jī)技術(shù)使得測(cè)試技術(shù)不斷提高靈敏度、精度和可靠性； 向小型化、非接觸化、多功能化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。四、本章重點(diǎn)、難點(diǎn)典型非電量電測(cè)法測(cè)量的工作過(guò)程； （見(jiàn) 2. ）信號(hào)檢測(cè)與信號(hào)處理的作用。第 2 章測(cè)試系統(tǒng)的基本特性一、學(xué)習(xí)目的與要求通過(guò)本章的學(xué)習(xí)， 掌

5、握建立測(cè)試系統(tǒng)的基本概念， 掌握測(cè)試系統(tǒng)基本特征的評(píng)價(jià)指標(biāo)，掌握測(cè)試系統(tǒng)的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)特性，以及了解不失真測(cè)試條件。本章是本課程的重點(diǎn)，是理解、掌握和學(xué)好本課程的基礎(chǔ)。二、課程內(nèi)容第一節(jié)測(cè)試系統(tǒng)概述1 測(cè)試系統(tǒng)基本概念2 理想測(cè)試系統(tǒng)線性時(shí)不變系統(tǒng)第二節(jié) 測(cè)試系統(tǒng)的靜態(tài)特性1精確度2 靈敏度3 非線性度4 回程誤差5 重復(fù)性6 分辨率7 漂移8 死區(qū)第三節(jié)測(cè)試系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性1 傳遞函數(shù)2 頻率響應(yīng)函數(shù)3 脈沖響應(yīng)函數(shù)4 動(dòng)態(tài)特性參數(shù)的測(cè)定第四節(jié)測(cè)試系統(tǒng)不失真測(cè)試條件及分析1不失真測(cè)試條件2 不失真測(cè)試分析第五節(jié)Matlab 編程實(shí)驗(yàn)注明：不作考核要求習(xí)題二三、考核知識(shí)點(diǎn)與考核要求1. 測(cè)試系統(tǒng)基

6、本概念識(shí)記：測(cè)試系統(tǒng)的概念:所謂測(cè)試系統(tǒng)是指為完成某種物理量的測(cè)量而由具有某一種或多種變換特性的物理裝置的總體。理想測(cè)試系統(tǒng)的特性：迭加性、比例特性、微分特性、積分特性和頻率不變性。（P8）領(lǐng)會(huì)：測(cè)試系統(tǒng)組成的基本概念：根據(jù)測(cè)試的內(nèi)容、 目的和要求等的不同， 測(cè)試系統(tǒng)的組成可能會(huì)有很大差別。（P7）測(cè)試系統(tǒng)的輸入、輸出與測(cè)試系統(tǒng)的特性關(guān)系：輸入（激勵(lì)）測(cè)試系統(tǒng)輸出(響應(yīng) )X(t)（對(duì)信號(hào)的傳遞特性）Y(t)測(cè)試系統(tǒng)與輸入 / 輸出量之間的關(guān)系2. 測(cè)試系統(tǒng)的靜態(tài)特性識(shí)記：測(cè)試系統(tǒng)靜態(tài)特性的定義：測(cè)試系統(tǒng)的靜態(tài)特性是指當(dāng)輸入信號(hào)為不變或緩變信號(hào)時(shí)， 輸出與輸入之間的關(guān)系。測(cè)試系統(tǒng)的靜態(tài)傳遞方程

7、：b0y(t )x(t)(測(cè)試系統(tǒng)處于靜態(tài)測(cè)試時(shí)，輸入和輸出的各階導(dǎo)數(shù)均為零。)測(cè)試系統(tǒng)靜態(tài)特性的主要定量指標(biāo)：精確度、靈敏度、非線性度、回程誤差、重復(fù)性、分辨率、漂移、死區(qū)。（ 1013）測(cè)試系統(tǒng)絕對(duì)誤差、相對(duì)誤差和引用誤差的定義。絕對(duì)誤差：絕對(duì)誤差 E 是指測(cè)量值（指示值）與真值（或準(zhǔn)確值）之差。Eyx式中， y 為測(cè)量值（或指示值）；x 為真值（或準(zhǔn)確值） 。相對(duì)誤差： 相對(duì)誤差是絕對(duì)誤差與被測(cè)量真值之比，即相對(duì)誤差y - x 100%x引用誤差： 引用誤差絕對(duì)誤差100%測(cè)量范圍的上限值（滿量程值）領(lǐng)會(huì)：測(cè)試系統(tǒng)的靜態(tài)特性中誤差的概念；（P9）按不同分類方法對(duì)誤差進(jìn)行分類：按照表示方法

8、分：絕對(duì)誤差、相對(duì)誤差、引用誤差按照性質(zhì)和特點(diǎn)：系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差、粗大誤差表述系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差和粗大誤差的概念和區(qū)別：系統(tǒng)誤差： 在相同條件下，多次重復(fù)測(cè)量同一個(gè)量時(shí)， 其絕對(duì)值和符號(hào)固定不變，或改變條件（如環(huán)境條件、測(cè)量條件）后按一定規(guī)律變化的誤差。（可采取適當(dāng)?shù)拇胧┘右孕拚蛳?）產(chǎn)生原因： 測(cè)量理論的近似假設(shè)、儀器結(jié)構(gòu)的不完善、 測(cè)量環(huán)境的變化、零位調(diào)整不好以及測(cè)量人員方面的因素。隨機(jī)誤差： 在相同條件下，多次重復(fù)測(cè)量同一個(gè)量時(shí)， 其絕對(duì)值和符號(hào)變化無(wú)常，但隨著測(cè)量次數(shù)的增加又符合統(tǒng)計(jì)規(guī)律的誤差。（既不能用實(shí)驗(yàn)方法消去，也不能修正。多次重復(fù)測(cè)量時(shí)，隨機(jī)誤差的統(tǒng)計(jì)特性多服從正態(tài)分布

9、。 ）產(chǎn)生原因： 測(cè)量過(guò)程中各種相關(guān)因素的微小變化的相互迭加。粗大誤差： 是一種明顯歪曲實(shí)驗(yàn)結(jié)果的誤差。 ( 根據(jù)檢驗(yàn)方法的某些準(zhǔn)則判斷哪個(gè)測(cè)量值是壞值，在誤差分析時(shí)將其剔除。 )產(chǎn)生原因： 操作不當(dāng)、疏忽大意、環(huán)境條件突然變化。表述精確度、精密度、準(zhǔn)確度的概念和區(qū)別：精確度（精度）：是指由測(cè)試系統(tǒng)的輸出所反映的測(cè)量結(jié)果和被測(cè)參量的真值相符合的程度，綜合反映系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差。精度等級(jí)max 100%A式中，max為滿量程內(nèi)的最大可能誤差；A 為最大量程。精密度：是精度的組成部分， 它表示多次重復(fù)測(cè)量中，測(cè)量值彼此之間的重復(fù)性或分散性大小的程度。 （精密度反映隨機(jī)誤差的大小，隨機(jī)誤差愈小，測(cè)量

10、值就愈密集，重復(fù)性愈好，精密度愈高。）準(zhǔn)確度： 表示多次重復(fù)測(cè)量中，測(cè)量平均值與真值接近的程度。（準(zhǔn)確度反映系統(tǒng)誤差的大小， 系統(tǒng)誤差愈小， 測(cè)量的平均值就愈接近真值，正確度愈高。 ）表述靈敏度和靈敏度漂移的概念：靈敏度： 指測(cè)試系統(tǒng)在靜態(tài)條件下，響應(yīng)量y 的變化y 和與之對(duì)應(yīng)的輸入量 x 變化x 的比值，即（圖見(jiàn) 11）ySx理想測(cè)試系統(tǒng)輸入 / 輸出特性為線性關(guān)系，則有Syyb0 常數(shù)xxa0（靈敏度表征測(cè)試系統(tǒng)對(duì)輸入信號(hào)變化的一種反應(yīng)能力。）表述系統(tǒng)靈敏度與系統(tǒng)的量程及固有頻率的關(guān)系雖然系統(tǒng)的靈敏度是由物理屬性或結(jié)構(gòu)所決定的， 但在選擇測(cè)試系統(tǒng)的靈敏度時(shí)， 要充分考慮其合理性， 因?yàn)橄到y(tǒng)

11、的靈敏度和系統(tǒng)的量程及固有頻率是相互制約的。 一般來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)的靈敏度越高，則其測(cè)量范圍往往越窄，越容易受外界干擾的影響，穩(wěn)定性也越差。3. 測(cè)試系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性識(shí)記：測(cè)試系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的定義：測(cè)試系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性是指輸入量隨時(shí)間作快速變化時(shí)， 系統(tǒng)的輸出隨輸入而變化的關(guān)系。（系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性一般通過(guò)描述系統(tǒng)的傳遞函數(shù)、 頻率響應(yīng)函數(shù)及脈沖響應(yīng)函數(shù)等數(shù)學(xué)模型來(lái)進(jìn)行研究。 ）系統(tǒng)傳遞函數(shù)的定義：當(dāng)線性系統(tǒng)的初始條件為零，即在考察時(shí)刻以前，其輸入量、輸出量及其各階導(dǎo)數(shù)均為零，且測(cè)試系統(tǒng)的輸入x(t) 和輸入 y(t)在 t0 時(shí)均滿足狄利克雷條件，則定義輸出y(t) 的拉普拉斯變換 Y（ s）與輸入 x

12、（t ）的拉普拉斯變換（ s）之比為系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，并記為（ s），即Y(s) bm smbm 1 sm 1b1 s b0H (s)an 1 sn 1a1 s a0X (s) an sn式中， s 稱為拉普拉斯算子； an,a n-1 ,.,a1,a 0 和 bm,b m-1,.b1,b 0是由測(cè)試系統(tǒng)的物理參數(shù)決定的常數(shù)。 、（狄利克雷條件：在一周期內(nèi)，如果有間斷點(diǎn)存在，則間斷點(diǎn)的數(shù)目應(yīng)是有限個(gè)；在一周期內(nèi)，極大值和極小值的數(shù)目應(yīng)是有限個(gè)；在一周期內(nèi)，信號(hào)是絕對(duì)可積的。一般我們遇到的周期信號(hào)都能滿足狄利克雷條件。）系統(tǒng)頻率特性的概念：令 s=j H ( j )Y( j )bm ( j )mb

13、m 1( j) m 1b1( j)b0X ( j )an ( j ) nan 1( j) n 1a1 ( j)a0線性定常系統(tǒng) （或元件）的頻率特性是指零初始條件下穩(wěn)態(tài)輸出正弦信號(hào)與輸入正弦信號(hào)的復(fù)數(shù)比，即H ( j )Y( j ) A( )e j ( )X ( j )系統(tǒng)幅頻特性的概念：A（ ）稱為幅頻特性，它表示在穩(wěn)態(tài)時(shí)，系統(tǒng)輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的幅值之比，即描述了系統(tǒng)（或元件）對(duì)不同頻率的正弦輸入信號(hào)在穩(wěn)態(tài)情況下的放大（或衰減）特性。系統(tǒng)相頻特性的概念：() 稱為相頻特性，它表示在穩(wěn)態(tài)時(shí)， 輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的相位差，即描述了系統(tǒng)對(duì)不同頻率的正弦輸入信號(hào)在相位上產(chǎn)生的相角滯后或超前的特性。

14、 幅頻特性和相頻特性總稱為系統(tǒng)的頻率特性。一階、二階測(cè)試系統(tǒng)頻率特性的表達(dá)式：一階測(cè)試系統(tǒng)：Y(s)1傳遞函數(shù)：H (s)X (s)s1其頻率特性為：H ( j11j)11 ()2()2j1A()Re() 2Im() 21)21()arctan Im()arctan()Re()() 為負(fù)值表示系統(tǒng)輸出信號(hào)的相位滯后于輸入信號(hào)的相位。二階測(cè)試系統(tǒng)：12傳遞函數(shù)： H ( s)2n222s2 n s1ss 1n2nn其頻率特性為：H (j)1) 21(j 2()nnA ()121() 22() 2nn2 ()()arctann) 21(n動(dòng)態(tài)特性參數(shù)： 系統(tǒng)無(wú)阻尼固有頻率 n 、系統(tǒng)阻尼率 、系統(tǒng)

15、的響應(yīng)振蕩頻率 d 、最大超調(diào)量 M max 。領(lǐng)會(huì)：表述系統(tǒng)傳遞函數(shù)的主要特點(diǎn)：傳遞函數(shù)與微分方程有直接聯(lián)系。 傳遞函數(shù)與微分方程一樣，只反映系統(tǒng)（元件）中輸出信號(hào)與輸 入信號(hào)之間的變化規(guī)律，不反映原來(lái)物理系統(tǒng)（元件）的實(shí)際結(jié)構(gòu)，即對(duì)于許多 物理性質(zhì)截然不同的系統(tǒng)（元件） ，可以具有相同形式的傳遞函數(shù)。 傳遞函數(shù)是復(fù)變量 s 的有理真分式函數(shù)，即 mn 且所有系數(shù)均為實(shí)數(shù)。（這是由系統(tǒng)的物理性質(zhì)決定的。 ） 傳遞函數(shù)只與系統(tǒng)（元件）本身內(nèi)部結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)，而與輸入信號(hào)無(wú)關(guān)。（傳遞函數(shù)只表征系統(tǒng)（元件）本身的特性。 ）表述系統(tǒng)傳遞函數(shù)的初始條件及適用范圍：傳遞函數(shù)是在零初始條件下定義出來(lái)的， 所

16、以它不能反映非零初始條件下系統(tǒng)的自由響應(yīng)運(yùn)動(dòng)規(guī)律。傳遞函數(shù)是從拉氏變換導(dǎo)出的，拉氏變換的條件是一種線性變換，因此傳遞函數(shù)只適用于描述線性定常系統(tǒng)。表述頻率特性函數(shù)的物理意義：頻率特性反映了系統(tǒng)的內(nèi)在性質(zhì)， 與外界因素?zé)o關(guān)， 即當(dāng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)給定， 頻率特性 變換的規(guī)律也隨之確定。 頻率特性描述了在不同頻率下系統(tǒng)（或元件）傳遞正弦信號(hào)的能力。 （在測(cè)量系統(tǒng)頻率響應(yīng)函數(shù)時(shí)，必須在系統(tǒng)響應(yīng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)才能測(cè)量。）脈沖響應(yīng)函數(shù)的概念：Y( s)由系統(tǒng)的傳遞函數(shù)：H (s)，可得Y(s)H ( s)X (s)將上式進(jìn)行拉普拉斯逆變換，可得y(t)h(t )x(t )如果線性系統(tǒng)的輸入x(t) 為單位脈沖函

17、數(shù))(t ) ，則該系統(tǒng)的輸出應(yīng)當(dāng)是：y(t ) h(t )(t)，因而有： ( )( )( )。這y0th tth t表明， h(t) 等于系統(tǒng)的輸入為單位脈沖函數(shù)(t) 時(shí)的響應(yīng) y0 (t ) ，因此，稱 h(t) 為單位脈沖響應(yīng)函數(shù)。動(dòng)態(tài)特性參數(shù)的測(cè)定 : （詳見(jiàn) P18-22）頻率響應(yīng)法脈沖響應(yīng)法n 、系統(tǒng)阻尼率階躍響應(yīng)法不失真測(cè)試；（P22）定義：在測(cè)試過(guò)程中采取相應(yīng)的技術(shù)手段， 使測(cè)試系統(tǒng)的輸出信號(hào)能夠真實(shí)、 準(zhǔn)確地反映出被測(cè)對(duì)象的信息， 這種測(cè)試稱為不失真測(cè)試。不失真測(cè)試條件：A()A0(常數(shù)）（）0即：系統(tǒng)的幅頻特性曲線應(yīng)當(dāng)是一條平行于軸的直線。 系統(tǒng)的相頻特性曲線是一條通過(guò)

18、坐標(biāo)原點(diǎn)且具有負(fù)斜率的直線。A( )( )A0O0O理想不失真條件不失真測(cè)試分析：（ P23）測(cè)試任務(wù)要求系統(tǒng)特性參數(shù)選擇簡(jiǎn)單應(yīng)用：一階、二階測(cè)試系統(tǒng)頻率特性的計(jì)算。四、本章重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn)：測(cè)試系統(tǒng)的概念；測(cè)試系統(tǒng)的組成；測(cè)試系統(tǒng)靜態(tài)特性的定義；測(cè)試系統(tǒng)靜態(tài)特性的主要定量指標(biāo)：精確度、靈敏度、非線性度、分辨率；系統(tǒng)傳遞函數(shù)的定義；系統(tǒng)頻率特性的概念；系統(tǒng)傳遞函數(shù)的主要特點(diǎn)；一階、二階測(cè)試系統(tǒng)頻率特性的表達(dá)式；動(dòng)態(tài)特性參數(shù)：系統(tǒng)無(wú)阻尼固有頻率。次重點(diǎn)：理想測(cè)試系統(tǒng)的特性；測(cè)試系統(tǒng)的輸入、輸出與測(cè)試系統(tǒng)的特性關(guān)系；測(cè)試系統(tǒng)靜態(tài)特性的主要定量指標(biāo)：回程誤差、重復(fù)性、漂移、死區(qū)；測(cè)試系統(tǒng)絕對(duì)誤差、相對(duì)

19、誤差和引用誤差的定義；表述頻率特性函數(shù)的物理意義系統(tǒng)幅頻特性的概念；系統(tǒng)相頻特性的概念；動(dòng)態(tài)特性參數(shù)：系統(tǒng)的響應(yīng)振蕩頻率 d 、最大超調(diào)量 M max ；一階、二階測(cè)試系統(tǒng)頻率特性的計(jì)算。難點(diǎn)：測(cè)試系統(tǒng)靜態(tài)特性的主要定量指標(biāo)： 精確度、靈敏度、非線性度、分辨率；系統(tǒng)傳遞函數(shù)的定義；系統(tǒng)頻率特性的概念；動(dòng)態(tài)特性參數(shù)：系統(tǒng)無(wú)阻尼固有頻率n 、系統(tǒng)阻尼率；系統(tǒng)幅頻特性的概念；系統(tǒng)相頻特性的概念；動(dòng)態(tài)特性參數(shù)：系統(tǒng)的響應(yīng)振蕩頻率d 、最大超調(diào)量M max；一階、二階測(cè)試系統(tǒng)頻率特性的計(jì)算。第 3 章傳感器及其應(yīng)用一、學(xué)習(xí)目的與要求通過(guò)本章的學(xué)習(xí)，了解各種常用傳感器的類型、結(jié)構(gòu)、靜動(dòng)態(tài)特性、測(cè)量范圍、使

20、用條件等，掌握常用傳感器的工作原理及其應(yīng)用。二、課程內(nèi)容第一節(jié)概述1 傳感器的定義2 傳感器的組成3 傳感器的分類第二節(jié) 電阻傳感器1電位器2 電阻應(yīng)變式傳感器3 熱電阻式傳感器4 光敏電阻傳感器5 濕敏電阻傳感器6 氣敏電阻傳感器第三節(jié)電容傳感器1 電容傳感器的工作原理和分類2 變極距型電容傳感器3 變面積型電容傳感器4 變介電常數(shù)型電容傳感器5 電容傳感器應(yīng)用實(shí)例第四節(jié) 電感傳感器1自感式傳感器2 差動(dòng)變壓器式電感傳感器3 渦流式電感傳感器4 電感傳感器應(yīng)用實(shí)例第五節(jié) 磁電傳感器1動(dòng)圈式磁電傳感器2 磁阻式磁電傳感器3 磁電傳感器應(yīng)用實(shí)例第六節(jié) 壓電傳感器1壓電效應(yīng)2 壓電元件及其等效電路

21、3 壓電傳感器應(yīng)用實(shí)例第七節(jié)光電傳感器1光電效應(yīng)2 光電池3 光敏二極管和光敏三極管4 光電傳感器應(yīng)用實(shí)例第八節(jié) 熱電傳感器1工作原理2 基本定律3 熱電偶的冷端溫度處理4 熱電偶應(yīng)用實(shí)例第九節(jié) 磁敏傳感器1霍爾傳感器2 磁敏電阻傳感器3 磁敏傳感器應(yīng)用實(shí)例第十節(jié) 其他新型傳感器1 光柵傳感器2 編碼式傳感器3 CCD傳感器4 光纖傳感器5 超聲傳感器6 集成傳感器及智能傳感器習(xí)題三三、考核知識(shí)點(diǎn)與考核要求1. 傳感器的概念識(shí)記：傳感器的定義：能感受規(guī)定的被測(cè)量， 并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置。領(lǐng)會(huì)：表述傳感器定義的4 層含義：傳感器是測(cè)量裝置，能完成檢測(cè)任務(wù)。從傳感器的輸入

22、端看，一個(gè)指定的傳感器只能感受或響應(yīng)規(guī)定的被測(cè)量，被測(cè)量既可以是電量也可以是非電量。按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成易于傳輸和處理的信號(hào)，而且這種規(guī)律是可復(fù)現(xiàn)的。從傳感器的輸出端看，傳感器的輸出信號(hào)中不僅承載著待測(cè)的原始信號(hào)，而且是能夠被傳輸并成為便于后繼檢測(cè)環(huán)節(jié)接收和進(jìn)一步處理的信號(hào)形式。簡(jiǎn)述傳感器的組成：傳感器通常由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和信號(hào)調(diào)節(jié)和轉(zhuǎn)換電路組成。輔助電源被測(cè)量敏感元件轉(zhuǎn)換元件信號(hào)調(diào)節(jié)電量轉(zhuǎn)換電路傳感器組成框圖表述傳感器的分類方法： （詳見(jiàn) P30 表 3.1 ）按被測(cè)物理量按傳感器工作原理按能量傳遞方式按內(nèi)部物理結(jié)構(gòu)按信號(hào)輸出特征2. 電阻傳感器識(shí)記：電阻傳感器的定義：電阻傳感器是根據(jù)歐姆定

23、律， 將被測(cè)物理量的變化轉(zhuǎn)化為電阻元件的電阻值變化的裝置。電阻傳感器的種類 :電位器式、電阻應(yīng)變式、熱敏電阻式、光敏式、氣敏式、濕敏式傳感器等應(yīng)變效應(yīng)及壓阻效應(yīng)概念： （ P31-33）應(yīng)變效應(yīng)： 所謂“應(yīng)變效應(yīng)” 是指金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體在外力作用下產(chǎn)生機(jī)械變形而引起導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值發(fā)生變化的物理現(xiàn)象。壓阻效應(yīng)：所謂壓阻效應(yīng)是指單晶半導(dǎo)體材料在沿某一軸向受到外力作用時(shí)，其電阻率隨之發(fā)生變化的現(xiàn)象。應(yīng)變片靈敏度的定義：dR / R（強(qiáng)烈要求看書(shū)本32 頁(yè)）S(12)應(yīng)變片的種類：金屬電阻應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片金屬電阻應(yīng)變片的種類：絲式、箔式、薄膜式半導(dǎo)體應(yīng)變片的種類：體型、薄膜型、擴(kuò)散型電阻應(yīng)變

24、式傳感器的應(yīng)用： （ P34-35）電阻應(yīng)變式傳感器，可以用于測(cè)力、扭矩、壓力、位移、加速度等。應(yīng)用方式：一種是直接用于測(cè)定被測(cè)物體的應(yīng)力或應(yīng)變， 另一種是將應(yīng)變片貼于彈性元件上進(jìn)行測(cè)量。熱敏電阻的種類：金屬絲熱電阻傳感器、熱敏電阻傳感器正溫度系數(shù)、負(fù)溫度系數(shù)、突變型負(fù)溫度系數(shù)的含義：正溫度系數(shù)： 電阻值隨溫度的升高而升高。負(fù)溫度系數(shù)： 電阻值隨溫度的升高而下降。突變型負(fù)溫度系數(shù)： 電阻值當(dāng)溫度超過(guò)某一溫度后減少。光敏電阻的主要參數(shù)：暗電阻、暗電流、亮電阻、亮電流、光電流等。領(lǐng)會(huì)：變阻器式傳感器的優(yōu)缺點(diǎn):優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸小、重量輕、價(jià)格低廉且性能穩(wěn)定；受環(huán)境因素 ( 如溫度、濕度、電磁場(chǎng)干

25、擾等) 影響?。豢梢詫?shí)現(xiàn)輸出輸入間任意函數(shù)關(guān)系；輸出信號(hào)大，一般不需放大。缺點(diǎn)：因?yàn)榇嬖陔娝⑴c線圈或電阻膜之間摩擦， 因此需要較大的輸入能量；由于磨損不僅影響使用壽命和降低可靠性， 而且會(huì)降低測(cè)量精度，分辨力較低；動(dòng)態(tài)響應(yīng)較差，適合于測(cè)量變化較緩慢的量。金屬電阻應(yīng)變片的工作原理 :應(yīng)變效應(yīng)半導(dǎo)體應(yīng)變片的工作原理：壓阻效應(yīng)半導(dǎo)體應(yīng)變片的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：體積小、靈敏度高、頻率響應(yīng)范圍廣缺點(diǎn)：應(yīng)變靈敏度隨溫度變化大， 大應(yīng)變下的非線性以及安裝不方便電阻應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用實(shí)例：應(yīng)變片式加速度傳感器、 質(zhì)量傳感器、壓力傳感器、位移傳感器應(yīng)變片的測(cè)量電路：電橋電路應(yīng)變片的應(yīng)用方式：一種是直接用于測(cè)定被測(cè)物體

26、的應(yīng)力或應(yīng)變， 另一種是將應(yīng)變片貼于彈性元件上進(jìn)行測(cè)量。電阻應(yīng)變片在柱式、梁式、環(huán)式等彈性體上貼片的方式：（詳見(jiàn) P34圖 3.10 ）熱電阻式傳感器的工作原理和種類：工作原理： 熱電阻效應(yīng)。（導(dǎo)體的電阻率隨溫度變化而變化）種類：金屬絲熱電阻傳感器、熱敏電阻傳感器。金屬絲熱電阻的種類和應(yīng)用：（詳見(jiàn) P36）鉑電阻和銅電阻的優(yōu)缺點(diǎn)：鉑電阻：優(yōu)點(diǎn)：測(cè)量較高溫度、性能穩(wěn)定、復(fù)現(xiàn)性好。缺點(diǎn)：電阻溫度系數(shù)較小，價(jià)格昂貴。銅電阻：優(yōu)點(diǎn)：物理和化學(xué)性能穩(wěn)定、熱阻特性基本成線性關(guān)系、測(cè)量精度高、成本低。缺點(diǎn)：易氧化，不適宜在腐蝕性介質(zhì)或高溫下工作。熱敏電阻的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用：優(yōu)點(diǎn)：電阻溫度系數(shù)大、形小體輕、熱慣性

27、大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格經(jīng)濟(jì)、對(duì)特定溫度點(diǎn)的檢測(cè)十分靈敏。缺點(diǎn)：非線性元件光敏電阻傳感器的工作原理：內(nèi)光電效應(yīng)（或光電效應(yīng)）光敏電阻傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用：優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高、光譜響應(yīng)范圍大、體積小、性能比較穩(wěn)定，價(jià)格比較低廉。缺點(diǎn)：輸出 / 輸入特性的線性度差。應(yīng)用：開(kāi)關(guān)元件（光電管）濕敏電阻傳感器的工作原理及種類：原理：利用濕敏材料吸收空氣中的水分而導(dǎo)致阻值發(fā)生變化。種類：氧化鋰濕敏電阻、有機(jī)高分子膜濕敏電阻。（優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高。缺點(diǎn)：線性度和產(chǎn)品的互換性差。）氣敏電阻傳感器的工作原理及應(yīng)用：原理：氧化錫、氧化錳等半導(dǎo)體材料在吸收氫、一氧化碳、烷、醚、醇、苯及天然氣等可燃?xì)怏w的煙霧時(shí)，發(fā)生還原反應(yīng)，使元

28、件溫度相應(yīng)增高，電阻發(fā)生變化。應(yīng)用：廣泛用于防災(zāi)報(bào)警、大氣污染監(jiān)測(cè)、 CO氣體測(cè)量、酒精濃度探測(cè)等。簡(jiǎn)單應(yīng)用：變阻器式傳感器輸出電壓與位移的關(guān)系；（？?。?yīng)變片的靈敏度計(jì)算。3. 電容傳感器識(shí)記：電容傳感器的定義：電容傳感器是將被測(cè)物理量轉(zhuǎn)換成電容量的變化的裝置。電容傳感器的種類：變極距型電容傳感器、 變面積型電容傳感器、 變介電常數(shù)型電容傳感器領(lǐng)會(huì)：電容傳感器的工作原理； （P39-43）以平板電容為例：C0 A式中，A 為極板相互覆蓋面積； 為極板間介質(zhì)相對(duì)介電常數(shù)； 0為真空中的介電常數(shù)，0 8.854 10 12 (F / m) ；為極板間距；C 為電容量。由上式知，當(dāng) 、 A 和 變

29、化時(shí)，將引起電容器電容量的變化，從而達(dá)到對(duì)被測(cè)參數(shù)到電容的轉(zhuǎn)換。 （實(shí)際應(yīng)用中，定 2 變 1）變極距型電容傳感器的工作原理及應(yīng)用：原理：保持 A 與 不變，通過(guò)改變 ，改變極板間的電容量，達(dá)到將被測(cè)參數(shù)轉(zhuǎn)換成電容量變化的目的。應(yīng)用：測(cè)量位移等。變面積型電容傳感器的種類、輸出特性及應(yīng)用：（詳見(jiàn) P41表 3.2 ）變介電常數(shù)型電容傳感器的工作原理及應(yīng)用：原理：保持 A 和 不變，改變 改變極板間的電容量，達(dá)到將被測(cè)參數(shù)轉(zhuǎn)換成電容量變化的目的。應(yīng)用：測(cè)量厚度、濕度或液體等物理參數(shù)。電容式壓差傳感器的結(jié)構(gòu)原理：差動(dòng)電容加速度傳感器的結(jié)構(gòu)原理；（詳見(jiàn) P42）電容式位移傳感器的結(jié)構(gòu)原理。簡(jiǎn)單應(yīng)用：變

30、極距型電容傳感器的靈敏度計(jì)算：dC0 AS2d0（詳見(jiàn) P40）差動(dòng)結(jié)構(gòu)變極距型電容傳感器的電容量差值計(jì)算：C1C2(C0C)(C0C)2 C固定極板1活動(dòng)極板X固定極板2差動(dòng)式變極距型電容傳感器結(jié)構(gòu)變面積型電容傳感器靈敏度和輸出特性的計(jì)算：（詳見(jiàn) P41表 3.2 ）電容式轉(zhuǎn)速傳感器的工作原理及計(jì)算。原理圖：設(shè)齒輪齒數(shù)為z，當(dāng)定極板與齒頂相對(duì)時(shí)電容量最大，與齒隙相對(duì)時(shí)，電容量最小。齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電容傳感器產(chǎn)生周期信號(hào)，通過(guò)測(cè)量周期信號(hào)的f 頻率就可以得到齒輪轉(zhuǎn)速 n60 f (r / min) 。z電容式轉(zhuǎn)速傳感器4. 電感傳感器（ P43-50）識(shí)記：電感傳感器的工作原理及種類：原理：電磁感

31、應(yīng)（把被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換成線圈自感系數(shù) L 或互感系數(shù) M的變化。）種類：自感式、互感式、渦流式（根據(jù)轉(zhuǎn)換方式的不同。 ）自感式傳感器的分類：（詳見(jiàn) P45表 3.3 ）渦流效應(yīng)：（當(dāng)金屬平面置于交變磁場(chǎng)中時(shí)， 就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流， 這種電流在金屬平面內(nèi)是閉合的，稱為渦流。 ）電渦流的產(chǎn)生必然消耗一部分能量， 從而使產(chǎn)生磁場(chǎng)的線圈阻抗發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為渦流效應(yīng)。領(lǐng)會(huì)：自感式傳感器的工作原理：自感式傳感器的結(jié)構(gòu)、輸出特性及靈敏度；差動(dòng)變壓器式電感傳感器的結(jié)構(gòu)及工作原理；渦流式電感傳感器的結(jié)構(gòu)、工作原理及應(yīng)用；高頻反射式渦流傳感器的工作原理；詳見(jiàn) P43-50低頻透射式渦流傳感器的工作原理；渦流傳

32、感器的工程應(yīng)用。簡(jiǎn)單應(yīng)用：自感式位移傳感器的自感系數(shù) L 的計(jì)算；自感式傳感器靈敏度的計(jì)算；渦流傳感器轉(zhuǎn)速測(cè)量的結(jié)構(gòu)、工作原理及計(jì)算。5. 磁電傳感器（ P50-53）識(shí)記：磁電式傳感器的種類及工作原理：原理：電磁感應(yīng)（將被測(cè)物理量轉(zhuǎn)換成為感應(yīng)電勢(shì)）種類：動(dòng)圈式磁電傳感器、磁阻式磁電傳感器。（磁通變化率與磁場(chǎng)強(qiáng)度、 磁路磁阻、線圈運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)。 因此，當(dāng)傳感器的線圈匝數(shù)和用久磁鋼選定（即磁場(chǎng)強(qiáng)度已定）后，磁通發(fā)生變化的方法通常有兩種： 一，讓線圈和磁力線做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，即利用線圈切割磁力線而使線圈產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)； 二，把線圈和磁鋼部固定，靠銜鐵運(yùn)動(dòng)來(lái)改變磁路中的磁阻， 從而改變通過(guò)線圈的磁通。）動(dòng)圈

33、式磁電傳感器分類及結(jié)構(gòu)。分類：線速度型、角速度型結(jié)構(gòu)：（詳見(jiàn) P51圖 3.37 ）領(lǐng)會(huì)：線速度型動(dòng)圈式磁電傳感器的原理及結(jié)構(gòu)；角速度型動(dòng)圈式磁電傳感器的原理及結(jié)構(gòu)；磁阻式磁電傳感器的工作原理及結(jié)構(gòu)；詳見(jiàn) 51-53磁阻式磁電傳感器的應(yīng)用。簡(jiǎn)單應(yīng)用：線速度型傳感器感應(yīng)電勢(shì)與運(yùn)動(dòng)速度的計(jì)算；角速度型傳感器感應(yīng)電勢(shì)與角速度的計(jì)算。6. 壓電傳感器（ P54-61）識(shí)記：正壓電效應(yīng)及逆壓電效應(yīng)的概念：正壓電效應(yīng)： 某些物質(zhì)，如石英、鈦酸鋇等，在沿一定方向?qū)ζ涫┘油饬Γ?不僅幾何尺寸發(fā)生變化，而且內(nèi)部極化，表面有電荷出現(xiàn)，形成電場(chǎng)；當(dāng)外力去除后，又重新回到原來(lái)不帶電狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)。逆壓電

34、效應(yīng)： 若將這些物質(zhì)置于電場(chǎng)中，將產(chǎn)生機(jī)械變形， 這種現(xiàn)象稱為逆壓電效應(yīng)或電致伸縮效應(yīng)。領(lǐng)會(huì)：石英晶體的壓電效應(yīng)及種類；壓電陶瓷的壓電效應(yīng)；壓電元件的等效電路及后接放大器的形式；電荷放大器與電壓放大器的優(yōu)缺點(diǎn)； 詳見(jiàn) P54-61 壓電式加速度傳感器的類型及工作原理。簡(jiǎn)單應(yīng)用：壓電傳感器配接電壓放大器的輸出電壓計(jì)算；壓電傳感器配接電荷放大器的輸出電壓計(jì)算。7. 光電傳感器（ P61-64）識(shí)記：光電傳感器的概念：以光電效應(yīng)為基礎(chǔ)，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的傳感器。外光電效應(yīng)的概念：在光照作用下，物體內(nèi)的電子從物體表面逸出的現(xiàn)象。領(lǐng)會(huì)：內(nèi)光電效應(yīng)的類型及工作原理：類型：一，光電導(dǎo)效應(yīng)（即在光作用下，

35、電子吸收光子能量，使半導(dǎo)體材料導(dǎo)電率顯著改變。 ）二，在光作用下，使半導(dǎo)體材料產(chǎn)生一定方向的電動(dòng)勢(shì)。 （光電池和光敏管）原理：在光照作用下，物體內(nèi)部的原子釋放出電子， 但這些電子并不逸出物體表面， 而仍留在內(nèi)部， 物體的導(dǎo)電性能發(fā)生變化或產(chǎn)生光生電動(dòng)勢(shì)。光電池的結(jié)構(gòu)與等效電路：硅光電池的結(jié)構(gòu)與等效電路光敏二極管和光敏三極管的結(jié)構(gòu)、符號(hào)及接線：光敏二極管的結(jié)構(gòu)、符號(hào)及連線簡(jiǎn)單應(yīng)用：光電傳感器在工業(yè)上應(yīng)用的光敏三極管的結(jié)構(gòu)、符號(hào)及接線8. 熱電傳感器（ P64-70）識(shí)記：溫度傳感器分類 :接觸式： 熱電偶、金屬熱電阻、熱敏電阻非接觸式： 熱輻射式、亮度式、比色式常用熱電偶的主要性能和特點(diǎn)：（ P

36、64 表 3.4 ）熱電效應(yīng)的概念；熱電勢(shì)的概念；接觸電勢(shì)的概念；溫差電勢(shì)的概念；熱電偶的串、并聯(lián)。領(lǐng)會(huì)：熱電偶的工作原理；此處宜看書(shū)。均質(zhì)導(dǎo)體定律； 詳見(jiàn) P64-69 中間導(dǎo)體定律；中間溫度定律；標(biāo)準(zhǔn)電極定律；熱電偶的冷端溫度處理的方法及原理；熱電偶冷端電橋補(bǔ)償法原理及電路。簡(jiǎn)單應(yīng)用：熱電偶測(cè)溫方法及熱電勢(shì)和溫度的關(guān)系分析。9. 磁敏傳感器（ P70-72）識(shí)記：磁敏傳感器的概念：磁敏傳感器指利用半導(dǎo)體材料的磁敏特性，將磁場(chǎng)變化轉(zhuǎn)換成電量輸出的傳感器?；魻栃?yīng)的概念：霍爾效應(yīng)指當(dāng)半導(dǎo)體中流過(guò)一個(gè)電流 I 時(shí)，若在與該電流垂直的方向上外加一個(gè)磁場(chǎng)， 則在與電流及磁場(chǎng)分別成直角的方向上會(huì)產(chǎn)生一

37、個(gè)電壓。領(lǐng)會(huì)：霍爾傳感器的原理；霍爾元件的結(jié)構(gòu)與基本測(cè)量電路；產(chǎn)生磁阻效應(yīng)的原理。簡(jiǎn)單應(yīng)用：霍爾位移傳感器的結(jié)構(gòu)與應(yīng)用；霍爾轉(zhuǎn)速傳感器的結(jié)構(gòu)及輸出信號(hào)頻率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系。10. 其他新型傳感器（ P73-87）識(shí)記：計(jì)量光柵的原理與作用：原理：莫爾條紋原理作用：用于測(cè)量長(zhǎng)度、角度、速度、加速度、振動(dòng)等。計(jì)量光柵的類型：透射光柵、反射光柵長(zhǎng)光柵和圓光柵的類型與作用：長(zhǎng)光柵（光柵尺）：測(cè)量長(zhǎng)度或直線位移類型： 黑白光柵（振幅光柵）閃耀光柵（相位光柵）圓光柵（光柵盤）：測(cè)量角度或角位移類型：徑向光柵、切向光柵莫爾條紋的概念：（詳見(jiàn) P74-75）編碼式傳感器的分類：電磁式、光電式、接觸式（按檢測(cè)原理）

38、光電編碼器的分類：直線式編碼器、旋轉(zhuǎn)式編碼器（按結(jié)構(gòu)形式）絕對(duì)式、增量式（ 按脈沖信號(hào)）領(lǐng)會(huì)：莫爾條紋的性質(zhì)： （詳見(jiàn) P75）放大作用平均效應(yīng)運(yùn)動(dòng)方向?qū)?yīng)關(guān)系 莫爾條紋移過(guò)的條紋數(shù)等于光柵移過(guò)的柵線數(shù)光柵傳感器組成及工作原理；詳見(jiàn) P71-73光柵傳感器的辨向電路及其原理；4 倍頻細(xì)分技術(shù)的概念與方法；光電增量式編碼器的結(jié)構(gòu)與原理；絕對(duì)碼盤的結(jié)構(gòu)與原理；CCD傳感器的原理、特點(diǎn)與種類： （詳見(jiàn)詳見(jiàn) P76-80P81-82）光纖傳感器的原理與應(yīng)用：原理：（詳見(jiàn) P83-84）應(yīng)用：光纖轉(zhuǎn)速測(cè)量傳感器光纖傳感器的組成與分類：組成：光發(fā)送器、敏感元件、光接收器、信號(hào)處理系統(tǒng)及光纖分類：功能型光纖

39、傳感器（利用對(duì)外界信息具有敏感能力和檢測(cè)功能的光纖，構(gòu)成“傳”和“感”一體。 ）非功能型光纖傳感器 （利用光纖對(duì)光的傳輸作用， 由其他敏感元件與光纖信息傳輸回路組成測(cè)試系統(tǒng)， 光纖在此僅起傳輸作用。 ）超聲傳感器的工作原理與檢測(cè)過(guò)程：（詳見(jiàn) P86-87）集成傳感器與智能傳感器的概念：集成傳感器： 將敏感元件、 測(cè)量電路及各種補(bǔ)償元件等集成在一塊芯片上的傳感器。智能傳感器： 在集成傳感器的基礎(chǔ)上，裝有微處理器， 能夠進(jìn)行信息處理和信息存儲(chǔ)， 并能夠進(jìn)行邏輯分析和結(jié)論判斷的傳感器系統(tǒng)。智能傳感器的特點(diǎn)：具有自動(dòng)調(diào)零和自動(dòng)校準(zhǔn)功能。具有判斷和信息處理能力，對(duì)測(cè)量值可進(jìn)行各種修正和誤差補(bǔ)償。實(shí)現(xiàn)多參

40、數(shù)綜合測(cè)量。自動(dòng)判斷故障。具有數(shù)字通信接口，便于與計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)。典型智能傳感器的結(jié)構(gòu)圖：被預(yù)輸微輸傳處入處出測(cè)感理接理接量器電口器口路典型的智能傳感器的結(jié)構(gòu)圖簡(jiǎn)單應(yīng)用：莫爾條紋的間距表達(dá)式與計(jì)算分析。綜合應(yīng)用：設(shè)計(jì)采用熱電偶冷端電橋補(bǔ)償法的測(cè)溫系統(tǒng)， 畫(huà)出電路圖， 并說(shuō)明其工作原理；熱電偶測(cè)量切削溫度的方法、原理及特點(diǎn)，畫(huà)出測(cè)量系統(tǒng)簡(jiǎn)圖。以框圖形式設(shè)計(jì)采用位移傳感器的測(cè)量位移的系統(tǒng)， 并說(shuō)明各環(huán)節(jié)的作用；以框圖形式設(shè)計(jì)采用力傳感器的測(cè)量車削切削力的測(cè)力系統(tǒng)， 并說(shuō)明各環(huán)節(jié)的作用。四、本章重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn)：傳感器的定義；傳感器的組成；電阻傳感器；電容傳感器；電感傳感器；磁電傳感器；壓電傳感器；熱電傳

41、感器；光柵傳感器。難點(diǎn)：應(yīng)變效應(yīng)及壓阻效應(yīng)概念；正溫度系數(shù)、負(fù)溫度系數(shù)、突變型負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻的含義；半導(dǎo)體應(yīng)變片的工作原理；電阻應(yīng)變片的靈敏度計(jì)算；變阻器式傳感器輸出電壓與位移的關(guān)系；變極距型電容傳感器的工作原理及應(yīng)用；變面積型電容傳感器的種類、輸出特性及應(yīng)用；變面積型電容傳感器靈敏度和輸出特性的計(jì)算變極距型電容傳感器的靈敏度計(jì)算；渦流效應(yīng)；自感式位移傳感器的自感系數(shù)L 的計(jì)算；自感式傳感器靈敏度的計(jì)算；線速度型傳感器感應(yīng)電勢(shì)與運(yùn)動(dòng)速度的計(jì)算；角速度型傳感器感應(yīng)電勢(shì)與角速度的計(jì)算；石英晶體的壓電效應(yīng)及種類；正壓電效應(yīng)及逆壓電效應(yīng)的概念；壓電傳感器配接電壓放大器的輸出電壓計(jì)算；壓電傳感器配接

42、電荷放大器的輸出電壓計(jì)算；均質(zhì)導(dǎo)體定律；中間導(dǎo)體定律；中間溫度定律；標(biāo)準(zhǔn)電極定律；熱電偶的冷端溫度處理的方法及原理；光柵傳感器組成及工作原理；光柵傳感器的辨向電路及其原理；4 倍頻細(xì)分技術(shù)的概念與方法。第 4 章 信號(hào)變換及調(diào)理一、學(xué)習(xí)目的與要求通過(guò)本章的學(xué)習(xí)， 了解各種信號(hào)中間轉(zhuǎn)換裝置的類型、結(jié)構(gòu)及組成，掌握電橋、調(diào)制與解調(diào)、濾波和 A/D 轉(zhuǎn)換的概念，掌握電橋、調(diào)制與解調(diào)器、器和 A/D 轉(zhuǎn)換器的工作原理及應(yīng)用。二、課程內(nèi)容第一節(jié)電橋1 直流電橋2 交流電橋3 變壓器式電橋第二節(jié) 調(diào)制與解調(diào)1 調(diào)幅與解調(diào)2 調(diào)頻與解調(diào)第三節(jié)濾波器1 濾波器的分類2 濾波器特性與參數(shù)3 實(shí)際濾波器的應(yīng)用第四

43、節(jié)A/D 轉(zhuǎn)換1采樣2 量化和量化誤差3 編碼4 常用 A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換原理5 A/D 轉(zhuǎn)換器主要技術(shù)指標(biāo)第五節(jié)MATLAB 編程實(shí)驗(yàn)注明：不作考核要求習(xí)題四三、考核知識(shí)點(diǎn)與考核要求1. 電橋識(shí)記：電橋的定義 :電橋是將電阻 R、電感 L、電容 C 等參數(shù)變?yōu)殡妷夯螂娏餍盘?hào)輸出的一種測(cè)量電路。電橋的分類：交流電橋、直流電橋（電源性質(zhì)）半橋、全橋（工作橋臂數(shù)）直流電橋的基本結(jié)構(gòu)與分類（詳見(jiàn) P91圖 4.2 表 4.1 ）領(lǐng)會(huì)：交、直流電橋的工作原理； （詳見(jiàn) P90-93）直流電橋的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：穩(wěn)定性高、精度高、導(dǎo)線連接要求低、電橋平衡電路簡(jiǎn)單缺點(diǎn)：易引入工頻干擾、需引入放大器直流電橋的平

44、衡條件：R1R3R2R4交流電橋的種類與平衡條件：電容電橋、電感電橋z1z3z2z4變壓器式電橋的結(jié)構(gòu)與優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)詳見(jiàn) P93圖 4.3優(yōu)點(diǎn)：測(cè)量精度高、靈敏度高、性能穩(wěn)定。簡(jiǎn)單應(yīng)用：直流電橋的輸出電壓及靈敏度的計(jì)算；電容電橋和電感電橋的平衡條件及計(jì)算。2. 調(diào)制與解調(diào)識(shí)記：調(diào)制與解調(diào)的概念：調(diào)制：指利用低頻信號(hào)（緩變信號(hào)）對(duì)高頻信號(hào)的某特征參量 （幅值、頻率或相位）進(jìn)行控制或改變，使該特征參量隨著緩變信號(hào)的規(guī)律變化。解調(diào)：從已調(diào)制波中不失真地恢復(fù)原有的低頻調(diào)制信號(hào)的過(guò)程。領(lǐng)會(huì)：調(diào)幅的原理及電橋幅值調(diào)制的實(shí)現(xiàn)過(guò)程：（詳見(jiàn) P95-96）常用幅值調(diào)制的解調(diào)的方法：同步解調(diào)、整流檢波解調(diào)、相敏檢波

45、解調(diào)調(diào)頻的原理及實(shí)現(xiàn)調(diào)頻的方法： （詳見(jiàn) P101-102）鑒頻的原理及方案：（詳見(jiàn) P103）3. 濾波器識(shí)記：濾波器的概念：使信號(hào)中特定的頻率成分通過(guò)， 極大地衰減其他頻率成分的選頻裝置。濾波器的分類：選頻特性：低頻濾波器、高頻濾波器、帶通濾波器、帶阻濾波器電路特性： 一階濾波器、二階濾波器濾波器電路中是否包含有源元件：有源濾波器、無(wú)源濾波器所處理信號(hào)的性質(zhì)： 模擬濾波器、數(shù)字濾波器何種方法逼近理想濾波：巴特沃斯濾波器、切貝雪夫?yàn)V波器、貝塞爾濾波器領(lǐng)會(huì)：理想濾波器的幅頻和相頻特性：H ( f )( f )Af cfC Of cff c Of2t0（a）幅頻特性（b）相頻特性實(shí)際濾波器的截止頻