傳感器原理及應(yīng)用課程總結(jié)

1、緒論傳感器定義：傳感器是將各種非電量按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成便于處理和傳輸?shù)牧硪环N物理量的裝置。組成：敏感元轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)換元件（調(diào)制作用），測量電路分類：按輸入量分類，按測量原理分類，按結(jié)構(gòu)型和物理型分類【第2頁】第一章靜態(tài)特性：傳感器在被測量的各個值處于穩(wěn)定狀態(tài)時，輸出量和輸入量之間的關(guān)系稱為穩(wěn)態(tài)特性。Y=a0+a1X+a2X2+anXn 【第4頁 公式1-1】靜態(tài)數(shù)學(xué)模型線性度：在規(guī)定條件下，傳感器校準(zhǔn)曲線與擬合直線間最大偏差裕滿量程（F·S）輸出值的百分比稱為線性度。L=±Ymax/YF·S×100靈敏度：指到達(dá)穩(wěn)定工作狀態(tài)時輸出變化量與引起次變化的輸入變化量之

2、比。【第7頁 公式1-2】動態(tài)特性：指傳感器對隨時間變化的輸入量的響應(yīng)特性。（傳感器的動態(tài)特性是傳感器的輸出值能夠真實(shí)地再現(xiàn)變化著的輸入量能力的反映。）【第1011頁，0，1，2階數(shù)學(xué)模型】幅頻特性，相頻特性【第1315頁】對系統(tǒng)響應(yīng)測試時，常采用正弦和階躍兩種輸入信號。這是由于任何周期函數(shù)都可以用傅里葉級數(shù)分解為各次諧波分量，并把它近似地表示為這些正弦量之和。而節(jié)約信號則是最基本的瞬變信號。第二章（應(yīng)變傳感器 與 壓阻式傳感器相聯(lián)系）金屬應(yīng)變片，特點(diǎn)：1.精度高，測量范圍廣。2.頻率響應(yīng)特性好。3.結(jié)構(gòu)簡單，尺寸小，質(zhì)量輕。4.可在高（低）溫、告訴、高壓、強(qiáng)烈震動、強(qiáng)磁場及核輻射和化學(xué)腐蝕等

3、惡劣條件下正常工作。5.易于實(shí)現(xiàn)小型化，固態(tài)化。6.價格低廉，品種多樣，便于選擇。缺點(diǎn)：大應(yīng)變狀態(tài)時明顯非線性，半導(dǎo)體傳感器非線性嚴(yán)重；輸出信號微弱，抗干擾能力差；不能顯示應(yīng)力場中應(yīng)力梯度變化。金屬絲：應(yīng)變系數(shù)【第20頁 公式2-6】金屬應(yīng)變片：【第23頁 公式2-7】橫向效應(yīng)：金屬應(yīng)變片由于敏感柵的兩端為半圓弧形的橫柵，測量應(yīng)變時，構(gòu)件的軸向應(yīng)變使敏感柵電阻發(fā)生變化，其橫向應(yīng)變r也將使敏感柵半圓弧部分的電阻發(fā)生變化，應(yīng)變片的這種既受軸向應(yīng)變影響，又受橫向應(yīng)變影響而引起電阻變化的現(xiàn)象稱為橫向效應(yīng)。溫度誤差：溫度漂移溫度誤差因環(huán)境溫度改變而引起電阻變化的兩個主要因素：其一是應(yīng)變片的電阻絲具有一定

4、溫度系數(shù)；其二是電阻絲材料與測試材料的線膨脹系數(shù)不同?！竟?-16，17，18】 （補(bǔ)償方式？）應(yīng)變極限：【第25頁 公式2-11】與測量電路聯(lián)系起來看測量電路：電橋： 相鄰相異，相對相同【第30頁 公式2-27】應(yīng)用：看書后習(xí)題【第332頁】第三章電容表達(dá)式：C=0rS/d =0r三種類型：變面積型，變介質(zhì)介電常數(shù)型，變間距型【第46頁】變間距型，采用差動式電容傳感器，使靈敏度提高已被，而且使非線性誤差可以減小一個數(shù)量級。線性度極大減少？【第49頁】測量電路：【第53頁 圖3-10】差動脈沖寬度調(diào)制電路：分析【第55頁】誤差分析：寄生分布電容，邊緣效應(yīng)【第59頁】邊緣效應(yīng)：邊緣效應(yīng)的影響相

5、當(dāng)于傳感器并聯(lián)一個附加電容，引起了傳感器的靈敏度下降和非線性增加。消除方法：增大初始電容C0，即增大極板面積，減小極板間距，加裝等位環(huán)。寄生分布電容：一般電容傳感器的電容值很小，如果激勵電源頻率較低，則電容傳感器的容抗很大。因此，對傳感器絕緣電阻要求很高；另一方面?zhèn)鞲衅鞒袠O板間電容外，極板與周圍物體也產(chǎn)生電容聯(lián)系，這種電容稱為寄生電容。寄生電容極不穩(wěn)定，導(dǎo)致傳感器特性不穩(wěn)定，產(chǎn)生嚴(yán)重干擾。措施：靜電屏蔽，將電容器極板放置在金屬殼體內(nèi)，并將殼體與大地相連。電極引出線也必須用屏蔽線，屏蔽線外套要求接地良好。第四章電渦流傳感器電渦流傳感器工作原理：當(dāng)被測物體與傳感器間的距離d改變時，傳感器的Q值和

6、等效阻抗Z、電L均發(fā)生變化，越是把位移量轉(zhuǎn)化為電量。為何說被測導(dǎo)體是傳感器一部分：1.無被測導(dǎo)體，不發(fā)生電渦流效應(yīng)，必要條件。2.被測導(dǎo)體變化，傳感器特性也變化。如何測，測量參數(shù)，影響因素【第89頁】第五章壓電式傳感器是一種典型的有緣傳感器。壓電效應(yīng)：某些電介質(zhì)，當(dāng)沿著一定方向?qū)ζ涫┝Χ顾冃螘r，內(nèi)部就產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時在他的兩個表面上產(chǎn)生符號相反的電荷；當(dāng)外力去掉后，又重新恢復(fù)不帶電狀態(tài)。壓電陶瓷和晶體有何不同，有極性為何不顯電性電致伸縮效應(yīng)正負(fù)壓電效應(yīng)測量電路：原理 【第105頁】內(nèi)部泄露：傳感器內(nèi)部不可能沒有泄露，外電路負(fù)載也不可能無窮大，只有外力以較高頻率不斷地作用，傳感器的電荷才能

7、得以補(bǔ)充，從這個意義上講，壓電晶體不適合于靜態(tài)測量。電壓放大器【第106頁 圖5-17 公式5-18】模值，峰峰值，理想輸出電荷放大器壓電加速度傳感器【第110頁】阻尼系數(shù)，固有頻率第六章數(shù)字式傳感器：直接采用數(shù)字式傳感器可將被測參數(shù)直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸出【第114頁】光柵式傳感器：由照明系統(tǒng)、光柵副和光電接收元件組成。摩爾條紋形成【第120頁】辨向原理：如果能夠在物體正向移動時，將得到的脈沖數(shù)累加，而物體反向移動時可從已累加的脈沖數(shù)中減去反向移動的脈沖數(shù)，這樣就能得到正確的測量結(jié)果。細(xì)分技術(shù)【第123頁】光柵傳感器特性第八章霍爾效應(yīng)，霍爾系數(shù)【第167頁】為何選N型材料：輸出電勢小，受溫度影

8、響小，線性度較好磁敏傳感器溫度補(bǔ)償：【第173頁】半導(dǎo)體材料的電阻率、遷移率和載流子濃度等隨溫度變化的緣故。因此，霍爾元件性能參數(shù)，如內(nèi)阻、霍爾電勢等都將隨溫度變化。為減少霍爾元件溫度誤差，可：1.選溫度系數(shù)小的材料。2.采用恒溫措施。3.采用恒流源供電。4.采用補(bǔ)償電路為何尺寸，外形有要求？測量電路，概念，兩種符號，各種特性，形狀系數(shù)，不等位電勢光敏傳感器光電效應(yīng)外光電效應(yīng)：在光線作用下，物體內(nèi)的電子逸出物體表面，向外發(fā)射的現(xiàn)象稱為外光電效應(yīng)。內(nèi)光電效應(yīng)：受光照的物體導(dǎo)電率發(fā)生變化，活產(chǎn)生光生電動勢的效應(yīng)叫內(nèi)光電效應(yīng)各種元件的基本特性，原理負(fù)載，功率的選擇應(yīng)用【第367頁 例8-5】光電傳感器的類型及應(yīng)用【第201頁】類型劃分，按原理，按測量量（連續(xù)，斷續(xù)）光纖傳感器 特點(diǎn)，原理，計算公式，結(jié)構(gòu)，分類特點(diǎn)：1.電絕緣2.抗電磁干擾3.非侵入性4.