傳感器與檢測技術期末要點復習

1、傳感器概念1 .傳感港是一種以一定精確度把被測量轉(zhuǎn)換為與之有確定對應關系，便于 應用某種物理量測量裝置。2 .傳感器組成按定義一般由敏感元件，轉(zhuǎn)換元件，信號調(diào)理轉(zhuǎn)換電路三部 分組成。3 .靜態(tài)特性是指傳感器被測輸入量各個值為不隨時間變化恒定信號時，系 統(tǒng)輸出與輸入之間關系。主要包括線性度，靈敏度，遲滯，重復性，漂 移，分辨力等。4 .線性度又稱非線性，是表征傳感器輸入量-輸出量之間實際關系曲線偏 離擬合直線成程度指標。5 .靈敏度是傳感冷靜態(tài)特性一個重要指標，為傳感器在穩(wěn)態(tài)條件下輸出變 化量與相應輸入變化量之比。6 .提高傳感器性能技術途徑：1采用線性化技術，2采用閉環(huán)技術，3采 用補償和校正

2、技術，4采用差動技術。測量技術基礎知識1 .測量就是借助專用手段和技術工具，通過實驗方法，把被測量與同種性質(zhì)標準量進行比較，2 .根據(jù)測量過程特點分類可分為直接測量，間接測量和組合測量。3 .根據(jù)測量方式可分為偏差式測量，零位式測量與微差式測量。4 . 一個完整檢測控制系統(tǒng)通常由傳感器測量電路，顯示記錄裝置或調(diào) 節(jié)執(zhí)行裝置和電源等幾部分組成。5 .傳感器通常以電信號形式輸出，以便于傳輸，轉(zhuǎn)換，處理和顯示。6 .傳感器是感受被測量大小，并輸出相對應可用輸出信號器件或裝置。7 .絕對誤差是指測量結(jié)果測量值與被測量真值之間差值。相對誤差定 義為絕對誤差與真值比值，通常用絕對誤差來評價相同被測量精度

3、高低，用相對誤差評價不同被測量測量精度高低。引用誤差為絕對 誤差與測量儀表滿量程百分比，分為，0. 1 , 0. 2, 0. 5, 1. 0, 1. 5, 2. 5, 5. 0,七個等級。8 .隨即誤差服從正態(tài)分布，1對稱性2有界性3單峰性4抵償性。9 .測量精度可細分為準確度，精密度和精確度。10 .減小系統(tǒng)誤差方法，1消除系統(tǒng)誤差產(chǎn)生根源2引入更正值法3采 用特殊測量方法消除系統(tǒng)誤差，直接比較法，替代法，交換法，微 差法。電阻式傳感器1 .電阻式傳感器通過電阻參數(shù)變化來達到非電量電測目。它基本原理是將被測量變化轉(zhuǎn)換成電阻值變化，再經(jīng)過轉(zhuǎn)換電路變成電信號輸 出。2 .金屬應變片又有絲式，箔式

4、，薄膜式之分。3 .應變片其核心部分是敏感柵，實現(xiàn)應變-電阻轉(zhuǎn)換。基底，蓋層4 . 一根金屬導線受軸向力作用而被拉長或伸縮時，其電阻值將發(fā)生變 化，這種效應為電阻應變效應。電感式傳感器1 .電感式傳感器是利用線圈自感或互感系數(shù)變化來實現(xiàn)非電量電 測一種裝置。它有結(jié)構與簡單，靈敏度高，輸出功率大，輸出阻 抗小，抗干擾能力強及測量精度高等特點。2 .電感式傳感器種類很多，一般分為自感式和互感式兩大類，通常 講電感式傳感器指是自感師傳感潛，而互感式傳感潛由于是利用 變壓器原理，有往往做成差動形式，所以常稱為差動變壓器式傳 感器。3 .自感式傳感器實質(zhì)上是一個帶氣隙鐵心線圈，按磁路幾何參數(shù)變 化形式不

5、同，有變氣隙式，變面積式與螺管式三種。4 .變氣隙型靈敏度高，但非線性誤差較大，且制作裝配比較困難。 變面積型靈敏度比變氣隙型靈敏度低，但線性較好，量程較大， 使用比較廣泛。螺管式靈敏度低，量程大，結(jié)構簡單且易于制 作和批量生產(chǎn)，常用于測量精度要求不高場合。5 .電渦流效應置于變化磁場中塊狀金屬導體或在磁場中做切割磁 感線塊狀金屬導體，則在此塊狀金屬導體內(nèi)將會產(chǎn)生漩渦狀感應 電流現(xiàn)象，稱為電渦流效應。6 .差動變壓器式傳感潛應用它由懸臂梁和差動變壓器構成，測量 時，將懸臂梁底座及差動變壓器線圈骨架固定將銜鐵A端與被測 振動體相連，此時傳感潛作為加速度測量中慣性元件，它位移與 被測加速度成正比，

6、使加速度測量轉(zhuǎn)變?yōu)槲灰茰y量，當被測體帶 動銜鐵以xt震動時，導致差動變壓器輸出電壓也按規(guī)律變化。7 .電渦流式傳感潛在軟磁材料制成輸入軸上加工一鍵槽，在距輸 入表面d初設置電渦流傳感器，輸入軸與被測旋轉(zhuǎn)軸相連。當被 測旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動時，電渦流傳感器與輸出軸距離變?yōu)閐+d,由于電 渦流效應使傳感器線圈阻抗隨d變化而變化，這種變化將導致震 蕩諧振回路品質(zhì)因發(fā)生變化，它們將直接影響震蕩器電壓幅值和 振蕩頻率。因此隨著輸入軸旋轉(zhuǎn)，從震蕩潛輸出信號中包含有與 轉(zhuǎn)速成正比脈沖頻率信號。該信號由檢波潛檢出電壓幅值變化量, 然后經(jīng)整形電路輸出頻率為f脈沖信號，該信號經(jīng)電路處理便可 得到被測轉(zhuǎn)速。8 .可實現(xiàn)非接觸

7、式測量，抗污染能力很強，最高轉(zhuǎn)速可達600000.9/10電容式傳感器1 .電容式傳感器是以各種類型電容器作為敏感元件，將被測物 理量變化轉(zhuǎn)換為電容量變化，再由轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為電壓，電 流或頻率，一達到測量目。2 .變極距型具有很高靈敏度，用一測量微小位移如納米級，變 面積型有較大量程，變介質(zhì)型主要用以測量液體位移，材 料厚度，空氣濕度，3 .電容式傳感器結(jié)構加有預張力不銹鋼膜片作為感壓敏感 元件，同時作為可變電容活動極板。電容兩個固定極板是在 玻璃基片上鍍有金屬層球面基片。在壓差作用下，膜片凹向 壓力小一面，導致電容量發(fā)生變化。磁敏式傳感器1 .磁敏式傳感器是基于磁電轉(zhuǎn)換原理傳感器,2 .當蟲

8、遮垂直于外磁場通過導體時，在導體垂直于磁場和電 流方向兩個端面之間會出現(xiàn)電勢差,這一現(xiàn)象就是霍爾效 應。3 .不等位電勢 當磁感應強度為0,霍爾元件激勵電流為額 定值時，則其輸出霍爾電勢應該為0,但實際不為0,用直 流電位計可以測得空載霍爾電勢，這時測得空載霍爾電勢 稱為不等位電勢。4 .不等位電勢原因，1霍爾電極安裝位置不對稱或不在同 一等位面上。2半導體材料不均勻造成電阻率不均勻或是 兒何尺寸不均勻，3激勵電極接觸不良造成激勵電流不均 勻分布。5 .分析不等為電勢時，可以把霍爾元件等效為一個電橋，用 分析電橋平衡來補償不等位電勢。6 .根據(jù)兩點電位高低，判斷應在某一橋臂上并聯(lián)一定電阻， 使

9、電橋達到平衡，從而使不等位電勢為0,壓電式傳感器1 .壓電式傳感器是一種能量型傳感潛，是利用某些電介質(zhì) 材料具有壓電效應現(xiàn)象制成，有些電介質(zhì)材料在一定方 向上受到外力作用而變形時，在其表面上產(chǎn)生電荷從而 可以實現(xiàn)對非電量檢測。2 .壓電式傳感器具有體積小，質(zhì)量輕，頻帶寬等特點，適 用于對各種動態(tài)力，機械沖擊與振動測量，廣泛應用在 力學，聲學，醫(yī)學，宇航等方面。3 .某些電介質(zhì)，當沿著一定方向?qū)ζ涫┘油饬Χ顾冃?時，內(nèi)部就產(chǎn)生極化現(xiàn)象，相應在它兩個表面上產(chǎn)生符 號相反電荷，當外力去掉后，又重新恢復到不帶電狀態(tài)， 這種現(xiàn)象稱壓電效應。4 .當外力方向改變時，電荷極性也隨之改變，這種機械 能轉(zhuǎn)換

10、為電能現(xiàn)象，稱為正壓電效應。其中電荷大小與 外力大小成正比，5 .相反當在電介質(zhì)極化方向施加電場，這些電介質(zhì)也會產(chǎn) 生一定機械變形或機械應力，這種現(xiàn)象稱為逆壓電效應, 也稱位電致伸縮效應，其應變大小與電場強度大小成正 比，方向隨電場方向變化而變化。它屬于將電能轉(zhuǎn)換為 機械能一種效應。6 .壓電材料能實現(xiàn)機-電能量相互轉(zhuǎn)換，具有一定可逆性， 分為，1壓電晶體，2壓電陶瓷，3新型壓電材料，其 中有壓電半導體和有機高分子壓電材料。7 .壓電傳感潛特點 1靈敏度和分辨率高,線性范圍大， 結(jié)構簡單，牢固，可靠性好，壽命長。2體積小，質(zhì)量 輕，剛度，強度，承載能力和測量范圍大，動態(tài)響應頻 帶寬，動態(tài)誤差小

11、。3易于大量生產(chǎn)，便于選用，使用 和校準方便，并適用于近測，遙測。8 .利用壓電陶瓷逆壓電效應來實現(xiàn)微位移，可不必像傳統(tǒng) 系統(tǒng)那樣，須通過機械傳動機構把轉(zhuǎn)動變?yōu)橹本€運動, 從而避免了機構造成誤差，而且具有位移分辨力極高, 結(jié)構簡單，尺寸小，發(fā)熱少，無雜質(zhì)散磁場和便于遙控 等特點。熱電式傳感器1 .熱電傳感器是一種能夠?qū)囟茸兓D(zhuǎn)換為電信號裝 置。2 .熱電偶傳感器是工業(yè)中使用最為普遍接觸式測溫裝 置。這是因為熱電偶具有性能穩(wěn)定，測溫范圍大， 信號可以遠距離傳輸?shù)忍攸c，并且結(jié)構簡單，使用 方便。熱電偶能夠?qū)崮苤苯愚D(zhuǎn)換為電信號，并且 輸出直流電壓信號，使得顯示，記錄和傳輸都很容 易。3 .熱電偶傳感器測溫原理是基于熱電效應，將兩種不 同材料導體組成一個閉合回路，當兩個接合點溫度 不同時，則在該回路就會產(chǎn)生電動勢，這種現(xiàn)象稱 為熱點效應。4 .熱電偶補償導線及冷端溫度補償方法只有當冷端溫度恒定時，熱電偶熱電勢和熱端溫度才有單一 函數(shù)對應關系。此外熱電偶分度表是以冷端為0最 為基準進行分度，而在實際使用過程中，冷端溫度 往往不為0,所以必須對冷端溫度進行處理，以消除 冷端溫度影響。當熱端溫度為t時，分度表所對應 熱電勢與熱電偶實際產(chǎn)生熱電勢之間關系，可見是 冷端溫度t函數(shù),因此需要對熱電偶冷端進行處理。對熱電偶冷端溫度進行處理方法主要有冷端0恒溫 法，補償