傳感器原理及應(yīng)用2 ppt課件

1、 內(nèi)容提要和根本要求內(nèi)容提要和根本要求教學(xué)內(nèi)容和重點：教學(xué)內(nèi)容和重點： 傳感器的根本概念及其根本特性靜態(tài)、動態(tài)特性；傳感器的根本概念及其根本特性靜態(tài)、動態(tài)特性； 傳感器的標(biāo)定和校準(zhǔn)方法；傳感器的標(biāo)定和校準(zhǔn)方法； 各類傳感器的轉(zhuǎn)換原理；特性分析及其設(shè)計方法；丈量各類傳感器的轉(zhuǎn)換原理；特性分析及其設(shè)計方法；丈量電路；實際運用；電路；實際運用； 實驗。實驗。參考學(xué)時：參考學(xué)時： 56或或64學(xué)時，其中講課學(xué)時，其中講課4450學(xué)時；實驗學(xué)時；實驗1214學(xué)時。學(xué)時?？己朔椒ǎ嚎己朔椒ǎ?平常平常(作業(yè)、考勤作業(yè)、考勤)15%+實驗實驗15%+期末考試期末考試70%Chapter1 1明確傳感器的定義

2、、組成及其分類；傳感器技術(shù)的特點；傳感器與傳感器技術(shù)的位置和作用及其開展趨勢； 2掌握傳感器靜態(tài)特性目的及定量描畫方法； 3掌握傳感器動態(tài)特性的描畫方法微分方程，傳送函數(shù)，頻率特性及其動態(tài)特性目的一階傳感器的時間常數(shù)，二階傳感器的固有頻率n和阻尼比的意義； 4掌握傳感器動態(tài)呼應(yīng)階躍呼應(yīng)和頻率呼應(yīng)的分析方法； 5掌握傳感器動態(tài)誤差的意義及其計算方法； 6了解機-電模擬的根本方法和意義。一一 階階 傳傳 感感 器器 二二 階階 傳傳 感感 器器微分方程微分方程 傳送函數(shù)傳送函數(shù) 頻率特性頻率特性 幅頻特性幅頻特性相頻特性相頻特性 動態(tài)誤差動態(tài)誤差 tKxtydttdy tKxtydttdydtty

3、dnn21222 s1KsH 1s2s1KsHn22nj1KjHnnjKjH212 21KjHA 222241nnKA arctanarctan 2nn12arctan111214112n222n主要計算公式主要計算公式 Chapter2 被丈量被丈量 應(yīng)變應(yīng)變 電阻變化電阻變化R 電壓電壓(U) 1掌握金屬電阻應(yīng)變片的構(gòu)造、原理電阻掌握金屬電阻應(yīng)變片的構(gòu)造、原理電阻-應(yīng)應(yīng)變效應(yīng)，變效應(yīng)，K=(R/R)/及特性：及特性： 2掌握壓阻式傳感器義務(wù)原理，固態(tài)壓阻式傳掌握壓阻式傳感器義務(wù)原理，固態(tài)壓阻式傳感器的設(shè)計特點及其運用；感器的設(shè)計特點及其運用； /21RR21/21/RRKLLERR21ER

4、RKLB/21/ Chapter2 3掌握電阻應(yīng)變式傳感器丈量線路直流惠斯通電橋掌握電阻應(yīng)變式傳感器丈量線路直流惠斯通電橋的構(gòu)造方式特別是差動構(gòu)造及特點，普通情況下，電橋的構(gòu)造方式特別是差動構(gòu)造及特點，普通情況下，電橋輸出電壓為輸出電壓為4掌握電阻應(yīng)變式傳感器的組成、運用及其分析方法；掌握電阻應(yīng)變式傳感器的組成、運用及其分析方法；彈性敏感元件彈性敏感元件+電阻應(yīng)變片電阻應(yīng)變片 電阻應(yīng)變式傳感器；電阻應(yīng)變式傳感器； 彈性敏感元件的應(yīng)變彈性敏感元件的應(yīng)變-應(yīng)力關(guān)系：應(yīng)力關(guān)系：= /E；彈性敏感元件的泊松比彈性敏感元件的泊松比：d/d=l/l=。 5了解電位計式傳感器構(gòu)造和根本特性自學(xué)。了解電位計式

5、傳感器構(gòu)造和根本特性自學(xué)。4321432144KURRRRRRRRUUiiO Chapter3 被丈量被丈量 L， M電磁感應(yīng)電磁感應(yīng) 自感式傳感器電感式傳感器自感式傳感器電感式傳感器電感式傳感器電感式傳感器 差動變壓器差動變壓器 互感式傳感器互感式傳感器 電渦流式傳感器電渦流式傳感器 Chapter3 1.掌握電感式傳感器構(gòu)造、原理及其根本特性： 變氣隙型電感式傳感器 螺管式電感傳感器 電感量 靈敏度 非線性 誤差 差動構(gòu)造：靈敏度加倍；非線性誤差減小。rrmlKlSWRWL120222220ccrrllrlWLrLlLLK112220crcLrlWlLK%lrL10011ccrlrlWL2

6、220 Chapter3 2.掌握電感式傳感器的電橋丈量電路的輸出特性：交流電橋輸出： 差動電阻平衡臂電橋： 或差動變壓器電橋： 或 ZOEZZZZZZZZU44332211LLEUo2SSoRREU2ZZEUo2ELRLUSo22)(2 Chapter3 3掌握差動變壓器組成構(gòu)造、義務(wù)原理、輸出特性及其差動整流電路和相敏檢波電路的義務(wù)原理， 輸出信號： 4掌握高頻反射式電渦流式傳感器的構(gòu)造、義務(wù)原理及其根本特性； 5掌握各類電感式傳感器的典型運用位移型傳感器。MME2MMLRME2E0S2P2PPS Chapter4 被丈量被丈量 d，S， C U(I,f) 1掌握不同類型的電容傳感器構(gòu)成原

7、理及其用途，并結(jié)掌握不同類型的電容傳感器構(gòu)成原理及其用途，并結(jié)合運用設(shè)計電容式傳感器：合運用設(shè)計電容式傳感器： 平行板電容器電容量：平行板電容器電容量： 柱式電容器電容量：柱式電容器電容量：dSdSCr0dDLCln2 Chapter4 空氣介質(zhì)的變間隙式電容傳感器： 靈敏度： 非線性誤差： 具有固體介質(zhì)的變間隙式電容傳感器： 線位移變面積式電容傳感器： 00ddCC001/ddCCK%100/%100/)/(0020ddddddLCC2111dddNxdbCCC0 xdbxCK Chapter4 角位移變面積式電容傳感器：角位移變面積式電容傳感器： 變介電常數(shù)式電容傳感器：變介電常數(shù)式電容傳

8、感器： (線性線性) 2分析各種電容式傳感器丈量電路特點：交流不平衡電分析各種電容式傳感器丈量電路特點：交流不平衡電橋，二極管檢波電路，差動脈沖寬度調(diào)制電路，運算法丈量橋，二極管檢波電路，差動脈沖寬度調(diào)制電路，運算法丈量電路等；電路等； 3了解雜散電容產(chǎn)生緣由及減少或消除雜散電容影響的了解雜散電容產(chǎn)生緣由及減少或消除雜散電容影響的方法；方法； 4明確電容式差壓變送器構(gòu)造原理，掌握分析計算電容明確電容式差壓變送器構(gòu)造原理，掌握分析計算電容變送器初始電容及靈敏度變化的方法。變送器初始電容及靈敏度變化的方法。 xdbnnCCCx00CCKdSC0r Chapter5 力力(F ) 電荷電荷(Q) 1

9、掌握壓電資料壓電效應(yīng)的意義及描畫方掌握壓電資料壓電效應(yīng)的意義及描畫方法法(Q=dijF)； 2掌握石英及壓電陶瓷資料的壓電機理及掌握石英及壓電陶瓷資料的壓電機理及其壓電特性；其壓電特性； 3掌握壓電式傳感器的等效電路等效電掌握壓電式傳感器的等效電路等效電容器容器Ca=S/h，或電荷源，或電荷源Q= dijF、電壓源、電壓源Ua=Q/Ca及丈量電路的特點及丈量電路的特點;分析電壓前置分析電壓前置放大器與電荷前置放大器的特性及區(qū)別：放大器與電荷前置放大器的特性及區(qū)別： Chapter5 電壓前置放大器電壓前置放大器傳感器的電壓靈敏度：傳感器的電壓靈敏度： 輸入電壓輸入電壓Ui與作用力之間的相位差與

10、作用力之間的相位差: 理想情況：幅值比理想情況：幅值比 電壓靈敏度電壓靈敏度22331)CCC()R(RdFUKicamimu)/arctan(n2 22)()(1)(icaicaamimCCCRCCCRUUKicamamuCCCdFUK33 Chapter5 丈量電路的時間常數(shù)：丈量電路的時間常數(shù)： ，n=1/， 幅值比，幅值比， 相位差；相位差； 低頻呼應(yīng)動態(tài)誤差：低頻呼應(yīng)動態(tài)誤差： 電荷前置放大器電荷前置放大器 輸出電壓：輸出電壓： 與之間的相位差：與之間的相位差：)CCC(Rica 2)/(1/nnamimUUK)/arctan(n21120022201ffC)R/(QU)CR/arc

11、tan()CR/arctan(ffff11 Chapter5 4學(xué)會分析壓電式加速度計的頻率呼應(yīng)特性及其運用頻學(xué)會分析壓電式加速度計的頻率呼應(yīng)特性及其運用頻率范圍確實定方法。率范圍確實定方法。 加速度計微分方程：加速度計微分方程： 靈敏度與頻率關(guān)系：靈敏度與頻率關(guān)系： 2222)()()(dtxdmxxkdtxxdcdtxxdmmmm22222)/(4)/(1nnnykdxQ 2/nykdxQ Chapter6被丈量被丈量 電動勢電動勢 1.掌握磁電式傳感器的構(gòu)造恒定磁通式掌握磁電式傳感器的構(gòu)造恒定磁通式和變磁通式和變磁通式及其義務(wù)原理電磁感應(yīng)原理及其義務(wù)原理電磁感應(yīng)原理e= N d/dt；

12、2掌握磁電式傳感器的設(shè)計方法和典型掌握磁電式傳感器的設(shè)計方法和典型運用速度型傳運用速度型傳感器；感器； 3掌握磁電式振動傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器掌握磁電式振動傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器的構(gòu)造和特性分的構(gòu)造和特性分析。析。 Chapter7 溫度溫度 電信號電阻、電壓電信號電阻、電壓 、電流等、電流等 1.掌握金屬熱電阻的測溫原理電阻掌握金屬熱電阻的測溫原理電阻溫度效溫度效應(yīng)，明確應(yīng)，明確鉑熱電阻和銅熱電阻的熱電特性、測溫范圍、百度鉑熱電阻和銅熱電阻的熱電特性、測溫范圍、百度電阻比電阻比W(100)R100 / R0 、分度號、分度號Pt100、Pt50和和Cu100、Cu50和分度表；和分度表； 2.了解熱

13、敏電阻的三種根本類型和了解熱敏電阻的三種根本類型和NTC熱敏電阻熱敏電阻的根本特的根本特性；性； 3.掌握掌握PN結(jié)型溫度傳感器晶體二極管、三極管結(jié)型溫度傳感器晶體二極管、三極管和集成溫和集成溫度傳感器的測溫原理及特性；度傳感器的測溫原理及特性； Chapter7 4.熟習(xí)熱電偶的構(gòu)造和熱電效應(yīng)，明熟習(xí)熱電偶的構(gòu)造和熱電效應(yīng)，明確熱電偶的熱電勢確熱電偶的熱電勢由接觸電勢和溫差電勢兩部分構(gòu)成；由接觸電勢和溫差電勢兩部分構(gòu)成； 5.掌握熱電偶的測溫原理及其冷端溫掌握熱電偶的測溫原理及其冷端溫度補償方法；度補償方法； 6.了解熱電偶的根本定律及其分度號了解熱電偶的根本定律及其分度號和分度表；和分度表

14、； 7.熟習(xí)各種熱電式傳感器在溫度丈量熟習(xí)各種熱電式傳感器在溫度丈量和控制中的根本應(yīng)和控制中的根本應(yīng)用方法和電路特點。用方法和電路特點。 Chapter8 光光 電信號電信號 1.明確光電傳感器由光源、光學(xué)元件和光電元件組明確光電傳感器由光源、光學(xué)元件和光電元件組成；成； 2.熟習(xí)光電元件的光熟習(xí)光電元件的光-電轉(zhuǎn)換原理是光電效應(yīng)，即電轉(zhuǎn)換原理是光電效應(yīng)，即外光電效應(yīng)外光電效應(yīng)h=mv02/2+A0和內(nèi)光電效應(yīng)光和內(nèi)光電效應(yīng)光電導(dǎo)效應(yīng)和光生伏特效應(yīng)；電導(dǎo)效應(yīng)和光生伏特效應(yīng)； 3.掌握主要光電元件光電管、光電倍增管、光敏掌握主要光電元件光電管、光電倍增管、光敏電阻、光敏二極管和光敏三極管、光電池

15、等的構(gòu)電阻、光敏二極管和光敏三極管、光電池等的構(gòu)造和主要特性造和主要特性(特別是光譜特性、光電特性；特別是光譜特性、光電特性； 4.了解發(fā)光二極管了解發(fā)光二極管LED的發(fā)光機理：電子的發(fā)光機理：電子空空穴復(fù)活，所釋放出的光子能量穴復(fù)活，所釋放出的光子能量h，即為，即為PN結(jié)禁帶結(jié)禁帶寬度寬度Eg，所以，所以Eg=h=hc/，從而，從而，=hc/Eg，禁，禁帶寬度帶寬度Eg決議決議LED發(fā)射光的顏色；明確發(fā)射光的顏色；明確LED的伏的伏安特性和光譜特性；安特性和光譜特性； Chapter8 5.熟習(xí)光電傳感器的四種根本類型和主要運用； 6.熟習(xí)光纖傳感器所用光導(dǎo)纖維的構(gòu)造及其傳光原理全反射原理；

16、 7.掌握光纖傳感器構(gòu)造類型，明確光纖在傳感器中的作用； 8.了解光纖傳感器在位移、壓力、流量、液位、溫度、等不同場所的運用方法； 9.了解紅外傳感器的根本原理及其主要運用； 10.了解電荷耦合器件CCD的圖像感光原理及圖像信號的轉(zhuǎn)移原理。Capter9磁場磁場 電信號電信號 1.掌握霍爾效應(yīng)及霍爾元器件的義務(wù)原理，掌握霍爾效應(yīng)及霍爾元器件的義務(wù)原理，KH=RH/d=1/ned； 2.熟習(xí)霍爾傳感器的運用方法；熟習(xí)霍爾傳感器的運用方法； 3.了解磁敏電阻的構(gòu)造原理與運用方法；了解磁敏電阻的構(gòu)造原理與運用方法； 4.了解磁敏二極管、三極管的構(gòu)造原理及了解磁敏二極管、三極管的構(gòu)造原理及運用方法。運

17、用方法。IBKdIBRnedIBUHHHCapter10被丈量被丈量 數(shù)字、頻率數(shù)字、頻率 1掌握光柵傳感器構(gòu)造照明系統(tǒng)、光柵副、掌握光柵傳感器構(gòu)造照明系統(tǒng)、光柵副、光電元光電元件及莫爾條紋的構(gòu)成機理和特性；件及莫爾條紋的構(gòu)成機理和特性； 2.掌握丈量光柵傳感器位移的辨向原理及提高丈掌握丈量光柵傳感器位移的辨向原理及提高丈量精度量精度的細分技術(shù)；的細分技術(shù)； 3.了解感應(yīng)同步器的構(gòu)造原理及其信號處置方法；了解感應(yīng)同步器的構(gòu)造原理及其信號處置方法； 4.掌握碼盤式角數(shù)字編碼器的構(gòu)造和義務(wù)原理；掌握碼盤式角數(shù)字編碼器的構(gòu)造和義務(wù)原理； 5.掌握幾種主要的頻率式數(shù)字傳感器振筒式、掌握幾種主要的頻率式

18、數(shù)字傳感器振筒式、振膜振膜式、振弦式傳感器等的構(gòu)造、特點及頻率信號的式、振弦式傳感器等的構(gòu)造、特點及頻率信號的檢測方檢測方法和運用。法和運用。Capter11氣體成分、濃度氣體成分、濃度 電信號電信號 1了解熱導(dǎo)式、熱線式、熱敏電阻式氣體傳感了解熱導(dǎo)式、熱線式、熱敏電阻式氣體傳感器的丈量器的丈量原理和根本檢測電路；原理和根本檢測電路； 2掌握接觸熄滅式氣體傳感器、半導(dǎo)體氣體傳掌握接觸熄滅式氣體傳感器、半導(dǎo)體氣體傳感器的結(jié)感器的結(jié)構(gòu)特點，并會設(shè)計簡單的氣體報警器；構(gòu)特點，并會設(shè)計簡單的氣體報警器； 3紅外氣體傳感器和濕式氣體傳感器的構(gòu)造和紅外氣體傳感器和濕式氣體傳感器的構(gòu)造和檢測原檢測原理。理。 Capt