測(cè)試教案1(緒論;第一篇機(jī)械量電測(cè)法基本原理、第一章)

1、緒緒 論論 一、測(cè)試工作的目的為了獲得有關(guān)研究對(duì)象的狀態(tài)、運(yùn)動(dòng)和特征等方面的信息二、 自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)的重要性n測(cè)試手段就是儀器儀表。在工程上所要測(cè)量的參數(shù)大多數(shù)為非電量，促使人們用電測(cè)的方法來(lái)研究非電量，即研究用電測(cè)的方法測(cè)量非電量的儀器儀表，研究如何能正確和快速地測(cè)得非電量的技術(shù)。n非電量電測(cè)量技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：測(cè)量精度高、反應(yīng)速度快、能自動(dòng)連續(xù)地進(jìn)行測(cè)量、可以進(jìn)行遙測(cè)、便于自動(dòng)記錄、可以與計(jì)算機(jī)聯(lián)結(jié)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、可采用微處理器做成智能儀表、能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換等。n機(jī)械制造業(yè)n木材加工業(yè)n林業(yè)n航天n煤礦n 環(huán)境保護(hù)等部門n 建筑業(yè)綜上所述，自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與我們的生產(chǎn)、生活密切相關(guān)。它是自動(dòng)化領(lǐng)域的重

2、要組成部分，尤其在自動(dòng)控制中，如果對(duì)控制參數(shù)不能有效準(zhǔn)確的檢測(cè)，控制就成為無(wú)源之水，無(wú)本之木。煤礦瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)（現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控層、信息傳輸層和信息管理層）市 級(jí) 監(jiān) 控 中 心TCP/IPLonWorks網(wǎng)絡(luò)井 上 監(jiān) 控 終 端i.Lon100Internet服 務(wù) 器井 下 分 站井 下 分 站井 下 分 站攝 像 機(jī)攝 像 機(jī)攝 像 機(jī)視 頻 編 碼 器網(wǎng) 絡(luò) 交 換 機(jī)LonWorks網(wǎng)絡(luò)井 上 監(jiān) 控 終 端i.Lon100Internet服 務(wù) 器井 下 分 站井 下 分 站井 下 分 站攝 像 機(jī)攝 像 機(jī)攝 像 機(jī)視 頻 編 碼 器網(wǎng) 絡(luò) 交 換 機(jī)Lon網(wǎng)絡(luò)井 上 監(jiān) 控 終 端&

3、amp;Lon/485網(wǎng) 關(guān)i.Lon100Internet服 務(wù) 器攝 像 機(jī)攝 像 機(jī)攝 像 機(jī)視 頻 編 碼 器網(wǎng) 絡(luò) 交 換 機(jī)固 有 監(jiān) 控 網(wǎng) 絡(luò)RS485數(shù) 據(jù) 庫(kù) 服 務(wù) 器W eb服 務(wù) 器監(jiān) 控 工 作 站縣 級(jí) 監(jiān) 控 中 心 工 作 站省 級(jí) 監(jiān) 控 中 心 工 作 站煤 礦 安 全 監(jiān) 控 室煤 礦 安 全 監(jiān) 控 室煤 礦 安 全 監(jiān) 控 室汽車安全駕駛裝置三、自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的組成傳感器測(cè)量電路輸出單元被測(cè)量n傳感器：把被測(cè)非電量轉(zhuǎn)換成為與之有確定對(duì)應(yīng)關(guān)系，且便于應(yīng)用的某些物理量（通常為電量）的測(cè)量裝置。n測(cè)量電路：把傳感器輸出的變量變換成電壓或電流信號(hào)，使之能在輸出

4、單元的指示儀上指示或記錄儀上記錄；或者能夠作為控制系統(tǒng)的檢測(cè)或反饋信號(hào)。n輸出單元：指示儀、記錄儀、累加器、報(bào)警器、數(shù)據(jù)處理電路等。自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的組成詳細(xì)框圖四、自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)1）不斷提高儀器的性能、可靠性，擴(kuò)大應(yīng)用范圍2）開發(fā)新型傳感器（蛋白質(zhì)生物傳感器，葡萄糖生物傳感器等檢測(cè)有機(jī)物的生物傳感器）3）開發(fā)傳感器的新型敏感元件材料和采用新的加工工藝4）微電子技術(shù)、微型計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)與儀器儀表和傳感器結(jié)合，構(gòu)成新一代智能化測(cè)試系統(tǒng)，使測(cè)量精度、自動(dòng)化水平進(jìn)一步提高5）研究集成化、多功能和智能化傳感器或測(cè)試系統(tǒng)五、本課程的主要內(nèi)容 第一篇第一篇 機(jī)械量電測(cè)法基本原理機(jī)械量電測(cè)法基

5、本原理第一章第一章 機(jī)械量機(jī)械量電量變換原理電量變換原理 第二章第二章 電阻傳感器（電阻應(yīng)變計(jì)）電阻傳感器（電阻應(yīng)變計(jì)）第三章第三章 電阻應(yīng)變測(cè)量電路（電橋電路）電阻應(yīng)變測(cè)量電路（電橋電路）本課程的主要內(nèi)容第二篇機(jī)械參量電測(cè)法的基本原理第二篇機(jī)械參量電測(cè)法的基本原理 2.1 2.1 電阻應(yīng)變式力傳感器測(cè)量電阻應(yīng)變式力傳感器測(cè)量2.2 2.2 電阻應(yīng)變式壓力傳感器測(cè)量電阻應(yīng)變式壓力傳感器測(cè)量2.3 2.3 電阻應(yīng)變式加速度傳感器測(cè)量電阻應(yīng)變式加速度傳感器測(cè)量2.4 2.4 自感式壓力傳感器測(cè)量自感式壓力傳感器測(cè)量2.5 2.5 差動(dòng)變壓器式傳感器應(yīng)用差動(dòng)變壓器式傳感器應(yīng)用2.6 2.6 電容式傳

6、感器應(yīng)用電容式傳感器應(yīng)用2.7 2.7 壓電式傳感器應(yīng)用壓電式傳感器應(yīng)用第三篇第三篇 電阻應(yīng)變儀和指示記錄裝置電阻應(yīng)變儀和指示記錄裝置第一章指示記錄裝置第一章指示記錄裝置第二章電阻應(yīng)變儀第二章電阻應(yīng)變儀第四篇第四篇 零件的應(yīng)力和應(yīng)變測(cè)量零件的應(yīng)力和應(yīng)變測(cè)量4.1 4.1 主應(yīng)力方向已知時(shí)的應(yīng)力測(cè)量主應(yīng)力方向已知時(shí)的應(yīng)力測(cè)量4.2 4.2 主應(yīng)力方向未知時(shí)的應(yīng)力測(cè)量主應(yīng)力方向未知時(shí)的應(yīng)力測(cè)量4.3 4.3 應(yīng)變花的應(yīng)用應(yīng)變花的應(yīng)用第五篇第五篇 空調(diào)原理及測(cè)控技術(shù)空調(diào)原理及測(cè)控技術(shù) 5.1 5.1 空調(diào)基礎(chǔ)知識(shí)空調(diào)基礎(chǔ)知識(shí) 5.2 5.2 空調(diào)系統(tǒng)組成與分類空調(diào)系統(tǒng)組成與分類 5.3 5.3 空氣

7、處理及控制空氣處理及控制 5.4 5.4 空調(diào)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)空調(diào)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5.5 5.5 空調(diào)常用檢測(cè)儀表及執(zhí)行器空調(diào)常用檢測(cè)儀表及執(zhí)行器六、六、考核方式考核方式n平時(shí)成績(jī)占15%n論文成績(jī)占20%n期末考試占65% 七、參考書n傳感器與檢測(cè)技術(shù)（電子工業(yè)出版社，徐科軍主編）；n現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)（電子工業(yè)出版社，陳平 羅晶編）；n機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)（冶金工業(yè)出版社）；n林業(yè)機(jī)械測(cè)試技術(shù)（中國(guó)林業(yè)出版社）；n測(cè)試技術(shù)與自動(dòng)化儀表（中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社）；n空調(diào)自控設(shè)計(jì)基礎(chǔ)及圖例集（中國(guó)建筑工業(yè)出版社，張禎 周治湖） 八、作業(yè) 1、論文題目：電子式安全裝置在汽車中的應(yīng)用 2、內(nèi)容 1）電子式安全裝置

8、的原理、構(gòu)造及作用 2）電子式安全裝置的優(yōu)缺點(diǎn)及發(fā)展前景 3、論文格式 第一篇第一篇 機(jī)械量電測(cè)法基本原理機(jī)械量電測(cè)法基本原理第一章第一章 機(jī)械量機(jī)械量電量變換原理電量變換原理1.1 1.1 傳感器概述傳感器概述一、一、傳感器（傳感器（Transducer/Sensor）定義：）定義：能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律能感受規(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)的器件和裝置。轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件和裝置。包含的概念： 傳感器是測(cè)量裝置，能完成檢測(cè)任務(wù)； 它的輸入量是某一被測(cè)量，可能是物理量，也可能是化學(xué)量、生物量等； 它的輸出量是某種物理量，這種量要便于傳輸、轉(zhuǎn)換、處理、顯示等等，這

9、種量可以是氣、光、電量，但主要是電量； 輸出輸入有對(duì)應(yīng)關(guān)系，且有一定的精確程度。二、傳感器的組成敏感元件 直接感受被測(cè)量，并輸出與被測(cè)量成確定關(guān)系的物理量轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換元件 敏感元件的輸出就是它的輸入，摶換成電路參量轉(zhuǎn)換電路 上述電路參數(shù)接入基本轉(zhuǎn)換電路，便可轉(zhuǎn)換成電量輸出敏感元件轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換電路被測(cè)量電量三、傳感器分類1、按傳感器能量轉(zhuǎn)換情況分 1）能量控制型：在信息變換過(guò)程中，其能量需外電源供給 如，電阻、電感、電容式傳感器 2）能量轉(zhuǎn)換型：主要是由能量變換元件構(gòu)成，在信息變換過(guò)程中，其能量不需外電源供給 如，基于壓電效應(yīng)、熱電效應(yīng)、光電效應(yīng)、霍爾效應(yīng)等原理構(gòu)成的傳感器2、按物理原理分 1）

10、電參量式傳感器：電阻、電感、電容式傳感器 2）磁電式傳感器：磁電感應(yīng)式、霍爾式、磁柵式 3）壓電式傳感器 4）光電式傳感器 5）氣電式傳感器 6）射線式傳感器 7）半導(dǎo)體式傳感器 8）生物式傳感器3、按傳感器使用分類分 位移傳感器、壓力傳感器、振動(dòng)傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、躁聲傳感器、重力傳感器等四、傳感器的特性 1、線性度 指?jìng)鞲衅鬏敵雠c輸入之間的線性程度。輸出-輸入特性一般可用多項(xiàng)式表示。理想特性方程為過(guò)原點(diǎn)直線：y = a1x 。當(dāng)非線性傳感器以差動(dòng)方式工作，可消除偶次分量，改善線性范圍并提高靈敏度。在輸入量變化范圍不大時(shí)，可用直線（切線或割線）近似代表實(shí)際曲線一段。nnxaxax

11、axaay3322102、靈敏度 傳感器輸出的變化量與引起該變化量的輸入變化量之比即為其靜態(tài)靈敏度xyk表征傳感器對(duì)輸入量變化的反應(yīng)能力 對(duì)線性傳感器，靈敏度為特性方程的斜率即k=y/x為常量，對(duì)非線性的靈敏度為一變量，用k=dy/dx表示(a) 線性傳感器 (b) 非線性傳感器 1.21.2電阻式傳感器變換原理電阻式傳感器變換原理一、工作原理一、工作原理 n電阻應(yīng)變效應(yīng)：當(dāng)金屬絲在外力作用下發(fā)生機(jī)械變形時(shí)其電阻值將發(fā)生變化n金屬導(dǎo)線長(zhǎng)為：ln金屬截面積為：An金屬電阻率為：AlRdAldAAldlAdR2 公式兩邊取對(duì)數(shù)并微分 F l、A 、 RdAdALdLRdR二、電阻式傳感器種類電阻式

12、傳感器種類1、改變電阻率，可以測(cè)溫度，如銅電 阻、鉑電阻溫度計(jì)2、改變長(zhǎng)度l,可測(cè)位移，如滑線變阻器 或電位器3、同時(shí)改變電阻率、長(zhǎng)度l和截面積 A，如電阻應(yīng)變計(jì)有廣泛用途1.31.3電容式傳感器變換原理電容式傳感器變換原理一、工作原理一、工作原理CSSr 0S S 極板相對(duì)覆蓋面積； 極板間距離；r相對(duì)介電常數(shù)；0真空介電數(shù)； 電容極板間介質(zhì)的介電常數(shù)。n變極距變極距(）型）型: (a)、(e) n變面積型變面積型(S)型型: (b)、(c)、(d)、(f)、(g) （h） n變介電常數(shù)變介電常數(shù)( )型型: （i）(l) 二、變極距型電容傳感器二、變極距型電容傳感器初始電容：若極距縮小d （非線性）dsCr00200001)1 (1ddddCddCddsCCCr若d/d1時(shí)，則上式可簡(jiǎn)化為 最大位移應(yīng)小于間距的1/10，大大改善非線性。ddCCC00靜態(tài)靈敏度 被測(cè)量緩慢變化時(shí)傳感器電容變化量與引起其變化的被測(cè)量變化之比，其靜態(tài)靈敏度為)/11(0dddCdCkg當(dāng)若d/d103kv/mm)或塑料膜來(lái)改善電容器耐壓性能 三、變面積型電容傳感器三、變面積