現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)及儀表考試重點(diǎn)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)第章緒論1傳感器的基本概念傳感器的定義國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)定義“能感受（或響應(yīng)）規(guī)定的被測(cè)量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)輸出的器件或裝置?！保ó?dāng)今電信號(hào)最易于處理和便于傳輸）通常定義“能把外界非電信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出的器件或裝置”或“能把非電量轉(zhuǎn)換成電量的器件或裝置”。敏感器的定義把被測(cè)非電量轉(zhuǎn)換為可用非電量的器件或裝置、當(dāng)即被測(cè)非電量X正是傳感器所能接受和轉(zhuǎn)換的非電量(即可用非電量)Z時(shí)，可直接用傳感器將被測(cè)非電量X轉(zhuǎn)換成電量Y。、當(dāng)即被測(cè)非電量X不是傳感器所能接受和轉(zhuǎn)換的非電量

2、(即可用非電量)Z時(shí)，就需要在傳感器前面增加一個(gè)敏感器，把被測(cè)非電量X轉(zhuǎn)換為該傳感器能夠接受和轉(zhuǎn)換的非電量(即可用非電量)Z。 1.2.2傳感器的分類和命名法傳感器的類型二、傳感器的分類方法：按照被測(cè)的非電量分類，按照輸出量的性質(zhì)檢測(cè)儀表與系統(tǒng)概述1檢測(cè)儀表與系統(tǒng)的基本組成傳感器:把被測(cè)的非電量變換成電量測(cè)量電路:把傳感器的輸出電量變成電壓或電流信號(hào)顯示裝置:顯示測(cè)量結(jié)果。模擬顯示數(shù)字顯示圖像顯示1.3.2常規(guī)檢測(cè)儀表與系統(tǒng)的基本類型二、普通數(shù)字式檢測(cè)儀表（a）模數(shù)轉(zhuǎn)換式A/D轉(zhuǎn)換器把直流電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字(b) 脈沖計(jì)數(shù)式計(jì)數(shù)器對(duì)傳感器脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)三、微機(jī)化檢測(cè)系統(tǒng)具有普通的模擬式和數(shù)字式檢測(cè)儀

3、表所沒(méi)有的新特點(diǎn)和新功能：(1)自動(dòng)調(diào)零功能(2)量程自動(dòng)切換功能(3)多點(diǎn)快速測(cè)量(4)數(shù)字濾波功能(5)自動(dòng)修正誤差(6)數(shù)據(jù)處理功能 (7)多媒體功能(8)通信或網(wǎng)絡(luò)功能(9)自我診斷功能第章檢測(cè)系統(tǒng)的基本特性2.1.2檢測(cè)系統(tǒng)的靜態(tài)性能指標(biāo)測(cè)量范圍和量程測(cè)量范圍：（xmin，xmax）xmin檢測(cè)系統(tǒng)所能測(cè)量到的最小被測(cè)輸入量（下限）xmax檢測(cè)系統(tǒng)所能測(cè)量到的最大被測(cè)輸入量（上限）。2、量程： 二、靈敏度S 串接系統(tǒng)的總靈敏度為各組成環(huán)節(jié)靈敏度的連乘積分辨力與分辨率1、分辨力：能引起輸出量發(fā)生變化時(shí)輸入量的最小變化量。2、分辨率：全量程中最大的即與滿量程L之比的百分?jǐn)?shù)。四、精度（見(jiàn)第

4、三章）五、線性度eL四、遲滯eH回程誤差檢測(cè)系統(tǒng)的輸入量由小增大（正行程），繼而自大減?。ǚ葱谐蹋┑臏y(cè)試過(guò)程中，對(duì)應(yīng)于同一輸入量，輸出量的差值。Hmax輸出值在正反行程的最大差值即回程誤差最大值。 第章 誤差分析與處理基3.1.1測(cè)量誤差的概念及表達(dá)方式一、絕對(duì)誤差測(cè)量值與真值之差 X檢測(cè)儀表指示或顯示被測(cè)參量的數(shù)值即儀表讀數(shù)或示值（測(cè)量值） X0在一定時(shí)間、空間條件下客觀存在的被測(cè)量的真實(shí)數(shù)值（真值），一般情況下，理論真值是未知的，在工程上，通常用高一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)儀器的測(cè)量值來(lái)代替真值。二、相對(duì)誤差（評(píng)定測(cè)量的精確度）1、實(shí)際相對(duì)誤差 2、示值相對(duì)誤差 為了減小測(cè)量中的示值誤差，當(dāng)選擇儀器、儀表量

5、程時(shí)，應(yīng)使被測(cè)量的數(shù)值接近滿度值，一般使這類儀器、儀表工作在不小于滿度值23以上的區(qū)域。三、引用誤差1、引用誤差示值絕對(duì)誤差x與儀表量程L之比值q 2、最大引用誤差儀表量程內(nèi)出現(xiàn)的最大絕對(duì)誤差與該儀器儀表量程L之比值，即儀表在出廠檢驗(yàn)時(shí)，其示值的最大引用誤差qmax不能超過(guò)其允許誤差Q（以百分?jǐn)?shù)表示）即3、精度等級(jí)工業(yè)檢測(cè)系統(tǒng)常以允許誤差Q作為判斷精度等級(jí)的尺度。規(guī)定：取允許誤差百分?jǐn)?shù)的分子作為精度等級(jí)的標(biāo)志，也即用最大引用誤差中去掉百分號(hào)（%）后的數(shù)字來(lái)表示精度等級(jí)，其符號(hào)是G， 精度等級(jí)為G的儀表在規(guī)定的條件下使用時(shí)，它的絕對(duì)誤差的最大值的范圍是 例3-1-1 檢定一個(gè)滿度值為5A的1.5

6、級(jí)電流表，若在2.0A刻度處的絕對(duì)誤差最大，xmax+0.1A，問(wèn)此電流表精度是否合格?解 按式(3-1-6)求此電流表的最大引用誤差 2.01.5即該表的基本誤差超出1.5級(jí)表的允許值。所以該表的精度不合格。但該表最大引用誤差小于2.5級(jí)表的允許值，若其它性能合格可降作2.5級(jí)表使用。例-1-2 測(cè)量一個(gè)約80 V的電壓，現(xiàn)有兩塊電壓表：一塊量程300 V、0.5級(jí)，另一塊量程l00 V、1.0級(jí)。問(wèn)選用哪一塊為好?解 如使用300 V、0. 5級(jí)表、按式(3-1-4)、(3-1-9)求出其示值相對(duì)誤差為 如使用100V、1.0級(jí)表，其示值相對(duì)誤差為 可見(jiàn)由于儀表量程的原因，選用1.0級(jí)表測(cè)

7、量的精度可能比選用0.5級(jí)表為高。故選用100V、1.0級(jí)表為好。3.1.2 測(cè)量誤差的分類一、隨機(jī)誤差隨機(jī)誤差是測(cè)量結(jié)果與在重復(fù)條件下對(duì)同一被測(cè)量進(jìn)行無(wú)限多次測(cè)量所得結(jié)果的平均值A(chǔ)之差。即、 隨機(jī)誤差是測(cè)量值與數(shù)學(xué)期望之差，它表明了測(cè)量結(jié)果的分散性，經(jīng)常用來(lái)表征測(cè)量精密度的高低。隨差越小，精密度越高。二、系統(tǒng)誤差在相同測(cè)量條件下，對(duì)同一被測(cè)量進(jìn)行無(wú)限多次重復(fù)測(cè)量所得結(jié)果的平均值A(chǔ)與被測(cè)量的真值A(chǔ)0之差。即系統(tǒng)誤差表明了測(cè)量結(jié)果偏離真值或?qū)嶋H值的程度。系統(tǒng)誤差越小，測(cè)量就越準(zhǔn)確。所以，系統(tǒng)誤差經(jīng)常用來(lái)表征測(cè)量準(zhǔn)確度的高低。三、粗大誤差在相同的條件下，多次重復(fù)測(cè)量同一量時(shí)，明顯地歪曲了測(cè)量結(jié)果的

8、誤差，稱粗大誤差， 3.3 系統(tǒng)誤差的處理3.3.3 系統(tǒng)誤差的消除方法一、消除產(chǎn)生誤差的根源二、對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行修正 三、采用特殊測(cè)量法1、恒定系差消除法(1）零值法 (2)替代法 (3)交換法 (4)補(bǔ)償法（5）微差法（虛零法2、變值系差消除法3.4 粗大誤差的處理3.4.1 粗大誤差的判別 3.4.2拉依達(dá)準(zhǔn)則3.4.3格拉布斯準(zhǔn)則第四章 阻抗型傳感器.1 電阻式傳感器.1.1 電位器式傳感器 三、結(jié)構(gòu)形式2非接觸式光電電位器 圖412（c）4.1.2 電阻式應(yīng)變傳感器和固態(tài)壓阻式傳感器一、電阻式應(yīng)變傳感器（一）電阻應(yīng)變效應(yīng)應(yīng)變使電阻變化（二）電阻應(yīng)變片3、安裝粘貼在試件表面（應(yīng)使應(yīng)變片軸

9、向與所測(cè)應(yīng)變方向一致） 4、應(yīng)變片靈敏系數(shù)應(yīng)變片電阻相對(duì)變化與粘貼處試件表面應(yīng)變之比 試件表面縱向線應(yīng)變 試件表面橫向線應(yīng)變縱向靈敏系數(shù)，橫向靈敏系數(shù)應(yīng)變片靈敏系數(shù)小于應(yīng)變電阻材料靈敏系數(shù) 5、溫度誤差的產(chǎn)生及危害1）溫度誤差產(chǎn)生原因 應(yīng)變電阻隨溫度變化試件材料與應(yīng)變法的線膨脹系數(shù)不一致2）溫度誤差的危害產(chǎn)生應(yīng)變測(cè)量誤差即“虛假視應(yīng)變”溫度變化產(chǎn)生的應(yīng)變片電阻的相對(duì)變化可折算成的“虛假視應(yīng)變”為二、固態(tài)壓阻式傳感器（一）半導(dǎo)體壓阻效應(yīng)應(yīng)力使半導(dǎo)體電阻率變化（二）固態(tài)電阻式傳感器特點(diǎn)：在半導(dǎo)體硅材料基底上制成擴(kuò)散電阻，作為測(cè)量傳感元件，優(yōu)點(diǎn)：無(wú)須粘貼，便于傳感器的集成化缺點(diǎn)：易受溫度影響。4.1

10、.3 熱電阻和熱敏電阻一、熱電阻金屬電阻1電阻溫度特性 （正溫度特性）2對(duì)熱電阻材料的要求溫度特性的線性度好溫度系數(shù)大且穩(wěn)定電阻率物理化學(xué)性能穩(wěn)定二、熱敏電阻半導(dǎo)體電阻PTC Positive temperature coefficientCTC critical temperature coefficientNTC negative temperature coefficientNTC常用于溫度測(cè)量和溫度補(bǔ)償 PTC、CTC常用作開(kāi)關(guān)元件3NTC熱敏電阻電阻溫度特性結(jié)論：1溫度系數(shù)比熱電阻大幾十倍 2非線性比熱電阻嚴(yán)重伏安特性圖4-1-10應(yīng)根據(jù)允許功能確定電流4.1.4 氣敏電阻一、工作原

11、理半導(dǎo)體陶瓷與氣體接觸時(shí)電阻發(fā)生變化；1接觸氧化性氣體，電阻2接觸還原性氣體，電阻3濃度越大，電阻變化越大。用途：氣體識(shí)別，濃度檢測(cè)1材料SnO2應(yīng)用最廣2組成 氣敏電阻體 加熱器 4.1.6 電阻傳感器接口電路電橋電路 2、電橋開(kāi)路輸出電壓：恒壓源供電時(shí) 恒流源供電時(shí) 表4-1-1 傳感器電橋幾種工作情況的對(duì)比傳感器電橋的工作情況恒壓源供電恒流源供電圖4-1-15(a)圖4-1-15 (b)圖4-1-15(c)圖4-1-15 (d)（）當(dāng)時(shí)3、幾點(diǎn)結(jié)論：1）由于溫度引起的電阻變化是相同的，因此，如果電阻傳感器接在電橋的相鄰兩臂，溫度引起的電阻變化將相互抵消，其影響將減小或消除；2）被測(cè)非電量

12、若使兩電阻傳感器的電阻變化符號(hào)相同，則應(yīng)將這兩電阻傳感器接在電橋的相對(duì)兩臂，但是這只能提高電橋輸出電壓，并不能減小溫度變化的影響和非線性誤差。3）被測(cè)非電量若使兩電阻傳感器的電阻變化符號(hào)相反，則應(yīng)將這兩電阻傳感器接在電橋的相鄰兩臂，即構(gòu)成差動(dòng)電橋，這既能提高電橋輸出電壓，又能減小溫度變化的影響和非線性誤差。4）恒流源供電時(shí)單臂電橋和差動(dòng)半橋的溫度誤差都比恒壓源供電時(shí)小，恒流源供電時(shí)差動(dòng)全橋在理論上無(wú)溫度誤差。4、應(yīng)變電橋?qū)⑺膫€(gè)電阻應(yīng)變片接入圖4114(a)電路構(gòu)成應(yīng)變電橋。設(shè)這四個(gè)應(yīng)變片的型號(hào)相同，粘貼處的應(yīng)變分別為因應(yīng)變電阻的變化，故應(yīng)變電橋的輸出電壓近似為 將（4119）式即代入上式得例題

13、 采用上下兩個(gè)如圖（b）所示的電位器式傳感器，構(gòu)成一個(gè)圓形電橋電路。隨轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的絕緣連桿的兩端裝有電位器的滑臂且作為電壓輸出端。兩電位器的連接端作為電橋電源端。設(shè)電位器的電阻為R，其圓弧長(zhǎng)為L(zhǎng)，圓弧半徑為r，即絕緣連桿長(zhǎng)2r。試導(dǎo)出電橋輸出電壓與轉(zhuǎn)角的關(guān)系式。解：圓形電橋電路如圖T41所示。其等效電路如圖4115(c)所示，圖T41測(cè)量范圍為（二）有源電橋電橋輸出電壓U0與傳感器電阻相對(duì)變化成線性關(guān)系.2 電容式傳感器4.2.1基本原理與結(jié)構(gòu)類型二、結(jié)構(gòu)類型：變極距、變面積、變介質(zhì)4.2.2 輸入輸出特性一、變極距型1、單一式圖4-2-1（a）初始時(shí) 動(dòng)極板上移 2、差動(dòng)式圖4-2-1（b）

14、 二、變面積型線位移式：?jiǎn)我皇?圖4-2-2（a） 初始時(shí) 移動(dòng)后 差動(dòng)式 2角位移式（差動(dòng)結(jié)構(gòu)）扇形結(jié)構(gòu)圖4-2-3（a）初始時(shí) 轉(zhuǎn)動(dòng)后 所以 柱面形結(jié)構(gòu) 圖4-2-3（b） 公式同上三、變介質(zhì)型（差動(dòng)式） 圖4-2-4初始時(shí) 介質(zhì)（）塊右移時(shí) 所以 所以 所以 二、交流電橋1、電阻平衡臂電橋 圖-（a）2、變壓器電橋圖-（b）開(kāi)路（ZL時(shí)）輸出電壓都為 Z1和Z2若為兩個(gè)電容傳感器，則 應(yīng)用于變極距差動(dòng)式電容傳感器 4.3 電感式傳感器4.3.2 互感式傳感器二、互感式傳感器（差動(dòng)變壓器）組成原理 差動(dòng)變壓器也有變氣隙式、變面積式為螺管式三種類型。4.3.4 電渦流傳感器一、電渦流效應(yīng) 1

15、電渦流的產(chǎn)生：成塊金屬置于交變磁場(chǎng)中 在固定磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，金屬導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生環(huán)形感應(yīng)電流電“渦流”。3電渦流作用方式圖4-3-14反射方式渦流環(huán)產(chǎn)生的磁場(chǎng)抵消一部分原激勵(lì)磁場(chǎng)透射方式渦流環(huán)產(chǎn)生的磁場(chǎng)在另一側(cè)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電壓第5章 電壓型傳感器5.1 磁電感應(yīng)式傳感器5.1.1 基本原理和組成一、基本原理電磁感應(yīng)定律 二、基本組成1磁路系統(tǒng)2線圈產(chǎn)生感應(yīng)電壓3運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)感受被測(cè)運(yùn)動(dòng)5.1.2 結(jié)構(gòu)類型一、變磁通式永久磁鐵和線圈均不動(dòng)（變磁阻式）鐵芯平移型 鐵芯旋轉(zhuǎn)型 二、恒磁通式永久磁鐵與線圈相對(duì)運(yùn)動(dòng)動(dòng)鐵式動(dòng)圈式5.2 壓電式傳感器5.2.1 壓電效應(yīng)及其表達(dá)式一、壓電效應(yīng) 只動(dòng)態(tài)測(cè)量1正壓電效應(yīng)（壓

16、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(shí)，內(nèi)部就產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)在它的兩個(gè)相對(duì)的表面上便產(chǎn)生符號(hào)相反的電荷；當(dāng)外力去掉后，又重新恢復(fù)不帶電的狀態(tài)；當(dāng)作用力的方向改變時(shí)，電荷的極性也隨著改變。5.2.2 常用壓電材料 1、石英晶體2、壓電陶瓷 5.2.4接口電路 一、壓電傳感器等效電路 圖5-2-11 所以二、電壓放大器 圖5-2-12 （一階高通濾波特性）時(shí)，測(cè)力時(shí)， 5.3 熱電偶（thermal couple）5.3.1 熱電效應(yīng)： 若兩個(gè)節(jié)點(diǎn)處于不同的溫度，回路中就會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，因而在回路中產(chǎn)生電流一、熱電勢(shì)的產(chǎn)生 1、兩個(gè)不同電極的材料2、兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的溫度若PAPB則A為

17、正極1單一導(dǎo)體的溫差電勢(shì)2兩種導(dǎo)體的接觸電勢(shì)與1、金屬材料有關(guān)2、接觸面的溫度有關(guān)3熱電偶回路總熱電勢(shì)1、AB材料相同或兩端溫度相同則總熱電動(dòng)勢(shì)也相同 二、熱電偶基本定律1、中間導(dǎo)體定律在熱電偶回路中接入第三種導(dǎo)體時(shí)，只要第三種導(dǎo)體兩端溫度相同，就不會(huì)影響熱電偶回路中的總熱電動(dòng)勢(shì)。 應(yīng)用：1、熱電偶回路接入儀表 2、開(kāi)路熱電偶的應(yīng)用 2、中間溫度定律熱電偶AB在節(jié)點(diǎn)溫度為T、To時(shí)的熱電動(dòng)勢(shì)等于該熱電偶在接點(diǎn)溫度為T、Tn和Tn、To時(shí)的熱電動(dòng)勢(shì)之和。應(yīng)用：制作分度表與攝氏溫度T的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)表 3、標(biāo)準(zhǔn)電極定律應(yīng)用：選配熱電偶圖5-3-45.3.2 熱電偶的材料、型號(hào)及結(jié)構(gòu)一、熱電偶的材料 鉑二

18、、熱電偶的冷端處理 1、冷端恒溫方式：1冰浴法2恒溫槽法3簡(jiǎn)易法2、冷端的延伸使冷端遠(yuǎn)離被測(cè)熱源 3、冷端溫度波動(dòng)的自動(dòng)補(bǔ)償電橋補(bǔ)償法 5.4光電式傳感器5.4.1光電器件 一、光電發(fā)射型光電器件 1、外光電效應(yīng)光電發(fā)射效應(yīng)光電發(fā)射在光線照射下，物體內(nèi)的電子逸出物體表面的現(xiàn)象稱為外光電效應(yīng)。2、光電發(fā)射型光電器件光電管真空光電管 適合于要求溫度影響小和靈敏度穩(wěn)定的場(chǎng)合充氣光電管 適合于要求靈敏度高的場(chǎng)合光電倍增管 適合在微弱光下使用，但是不能接受強(qiáng)光刺激，否則易于損壞。 二、光導(dǎo)型光電器件 1、內(nèi)光電效應(yīng)絕大多數(shù)的高電阻率半導(dǎo)體，受光照射吸收光子能量后，會(huì)產(chǎn)生電阻率降低而易于導(dǎo)電的現(xiàn)象。 3、

19、光導(dǎo)型光電器件光敏電阻不受光照時(shí)的電阻值暗阻，一般在兆歐數(shù)量級(jí)，受光照時(shí)的電阻值亮阻。一般在幾千歐以下。光敏二極管光敏二極管基本電路圖5-4-6不受光照射時(shí)處于截止?fàn)顟B(tài)，受光照射時(shí)處于導(dǎo)通狀態(tài)光敏三極管光敏三極管基本電路圖5-4-7不受光照射時(shí)處于截止?fàn)顟B(tài)，受光照射時(shí)處于導(dǎo)通狀態(tài)三、光伏型光電器件光電池1、光生伏特效應(yīng)光照射引起PN結(jié)兩端產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象。2、光電池直接將光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡妱?dòng)勢(shì)的光電器件(有源傳感器)光電池應(yīng)用電路圖5-4-9 5.4.2光電器件的基本特性 一、光電特性和光照特性 二、光譜特性三、伏安特性四、頻率特性五、溫度特性5.4.3光電式傳感器的基本組成和類型一、光電式傳感器的

20、基本組成 1、光源2、光學(xué)通路3、光電器件4、測(cè)量電路二、光電傳感器的基本類型1、透射式 應(yīng)用：測(cè)量透明度和混濁度。2、反射式 應(yīng)用：測(cè)量表面粗糙度3、輻射式 應(yīng)用：光電高溫計(jì)和爐子燃燒監(jiān)視裝置。4、遮擋式 應(yīng)用：測(cè)量物體面積、尺寸和位移等5、開(kāi)關(guān)式 應(yīng)用：開(kāi)關(guān)，產(chǎn)品計(jì)數(shù)或測(cè)量轉(zhuǎn)速等，編碼。5.5 霍爾傳感器5.5.1、霍爾效應(yīng)定義:光導(dǎo)體薄片置于磁場(chǎng)中，當(dāng)有電流流過(guò)時(shí)，在垂直于電流和磁場(chǎng)的方向上將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)這種物理現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。 5.5.2霍爾傳感器組成與基本特性一、霍爾元件1、材料多用N型半導(dǎo)體霍爾片半導(dǎo)體薄片 引線激勵(lì)電極、霍爾電極封裝外殼陶瓷或環(huán)氧樹(shù)脂二、電路部分2、霍爾元件的輸出

21、電路 線性應(yīng)用 開(kāi)關(guān)應(yīng)用 3、輸出疊加連接方式 直流供電 交流供電 三、磁路部分圖5-5-6產(chǎn)生梯度磁場(chǎng)霍爾片沿x方向移動(dòng)時(shí)，若控制電流I保持不變，則霍爾電勢(shì)為：四、基本特性1、霍爾傳感器的靈敏度和線性度主要取決于磁路系統(tǒng)和霍爾元件的特性。2、提高磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B和增大激勵(lì)電流I，也可獲得較大的霍爾電勢(shì)。但I(xiàn)的增大受到元件發(fā)熱的限制。霍爾傳感器動(dòng)態(tài)性能好。5.5.4測(cè)量誤差及補(bǔ)償辦法（1）恒流源供電和輸入回路并聯(lián)電阻（2）采用恒壓源和輸入回路串聯(lián)電阻（3）合理選取負(fù)載電阻RL的阻值(4)采用溫度補(bǔ)償元件()不等位電壓U0的溫度補(bǔ)償?shù)?章 數(shù)字式傳感器二、莫爾條紋的形成與特點(diǎn)1、莫爾條紋的形成

22、 主光柵與指示光柵的柵線之間保持很小的夾角，在近乎垂直柵線的方向上出現(xiàn)了明暗相間的條紋莫爾條紋。莫爾條紋之間距遠(yuǎn)大于光柵柵距W2、莫爾條紋的主要特性：移動(dòng)方向： 主光柵右移，則莫爾條紋向下移；主光柵左移，則莫爾條紋向上移。移動(dòng)距離：主光柵移動(dòng)一個(gè)柵距W，莫爾條紋移動(dòng)一個(gè)條紋間距H。莫爾條紋具有放大作用，即HW。 (3)平均效應(yīng)：莫爾條紋具有減小光柵柵距局部誤差的作用 三、光電轉(zhuǎn)換電壓與光柵位移的關(guān)系 主光柵移動(dòng)一個(gè)柵距W，光電轉(zhuǎn)換電壓變化一個(gè)周期 第7章 新型傳感器7.1 光纖傳感器7.1.2光纖傳感器的基本原理和類型一、光纖傳感器的基本原理被測(cè)量對(duì)光纖傳輸?shù)墓膺M(jìn)行調(diào)制，使傳輸光的強(qiáng)度(振幅)

23、、相位、頻率或偏振態(tài)隨被測(cè)量變化而變化，再通過(guò)對(duì)被調(diào)制過(guò)的光信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)和解調(diào)，從而獲得被測(cè)參數(shù)。二、光纖傳感器的分類及作用功能型光纖用作敏感元件，常用單模光纖非功能型光纖用作傳感元件，常用多模光纖光電磁效應(yīng)：光生載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)在磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)的一種物理效應(yīng)。7.3.2紅外探測(cè)器的類型一、光敏紅外探測(cè)器1、電真空器件(光電管、光電倍增管)，2、半導(dǎo)體器件二、熱敏紅外探測(cè)器一、熱釋電效應(yīng)當(dāng)一些晶體受熱時(shí)，在晶體兩端將會(huì)產(chǎn)生數(shù)量相等而符號(hào)相反的電荷，這種由于熱變化而產(chǎn)生的電極化現(xiàn)象、稱為熱釋電效應(yīng)。能產(chǎn)生熱釋電效應(yīng)的晶體稱為熱釋電體。7.4超聲波與核輻射傳感器7.4.1超聲波傳感器超聲波的定

24、義： 振動(dòng)在彈性介質(zhì)中的傳播稱為波動(dòng)，簡(jiǎn)稱波。高于2Hz的機(jī)械波稱為超聲波。超聲波與聲波的異同：相同點(diǎn)：傳播速度也取決于介質(zhì)的密度和介質(zhì)的彈性常數(shù) 在兩介質(zhì)的分界面上將發(fā)生反射和折射及波型轉(zhuǎn)換 不同點(diǎn)：振動(dòng)頻率高而波長(zhǎng)短，因而具有束射特性，方向性強(qiáng)，可以定向傳播。 能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于振幅相同的一般聲波，并具有很高的穿透能力。二、超聲波傳感器。產(chǎn)生超聲波和接收超聲波的裝置，習(xí)慣上稱為超聲波換能器或超聲波探頭。超聲波探頭按其工作原理可分為1、壓電式2、磁致伸縮式3、電磁式3、工作原理：逆壓電效應(yīng)將高頻電振動(dòng)轉(zhuǎn)換成機(jī)械振動(dòng)，以產(chǎn)生超聲波。正壓電效應(yīng)將接收的超聲振動(dòng)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。三、超聲檢測(cè)方法透射法用兩個(gè)

25、探頭，分別置于被測(cè)對(duì)象的相對(duì)兩側(cè)，一個(gè)發(fā)射超聲波，一個(gè)接收超聲波。反射法 通常采用一個(gè)超聲波探頭，兼做超聲波發(fā)射和接收用。頻率法 是利用超聲波測(cè)量流速時(shí)采用的方法二、核輻射傳感器主要由放射源和探測(cè)器組成。1、放射源 要求：采用的同位素有較長(zhǎng)的半衰期及合適的放射強(qiáng)度 應(yīng)使射線從測(cè)量方向射出，而其它方向則必須使射線的劑量盡可能小。 2、探測(cè)器3、核輻射的防護(hù)在實(shí)際工作中要采取各種措施來(lái)減小射線的照射強(qiáng)度和照射時(shí)間。第九章 機(jī)械量電測(cè)法9.1 轉(zhuǎn)速的電測(cè)法9.1.1模擬式電測(cè)法一、測(cè)速發(fā)電機(jī)把轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成電壓 有直流式和交流式9.1.2計(jì)數(shù)式電測(cè)法一、轉(zhuǎn)速傳感器將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成脈沖頻率第10章 熱工量電測(cè)

26、法10.1 壓力和差壓的電測(cè)法10.1.1 壓力的概念、單位和測(cè)量方法一、壓力的概念和術(shù)語(yǔ)壓力流體介質(zhì)作用于單位面積的力壓力術(shù)語(yǔ)間的關(guān)系圖10-1-11、絕壓Pa是相對(duì)于絕對(duì)真空(絕對(duì)零壓力)所測(cè)得的壓力 2、表壓Pg 大氣壓力3、負(fù)壓Pv真空度V低于大氣壓力的絕對(duì)壓力4、差壓Pd兩個(gè)壓力之間的差值二、壓力單位 三、壓力測(cè)量方法1、壓力平衡法砝碼壓力平衡式活塞式壓力計(jì)液體壓力平衡式液柱式壓力計(jì)2、彈性變形法彈性式壓力（應(yīng)用最普遍）3、電測(cè)法(1)直接法，如壓電式壓力傳感器壓阻式、壓力傳感器。 (2)間接法-以壓力敏感型彈性元件作為敏感器配接傳感器，10.1.2壓力敏感器壓力敏感器是能夠?qū)毫D(zhuǎn)

27、換為應(yīng)變和位移的彈性敏感元件一、彈簧管 圖101-2 彎曲成C形的空心扁管，一端與接頭相連，另一端(自由端)密封二、波紋管 圖101-3 帶同心環(huán)狀波形皺紋的薄壁圓管，一端開(kāi)口，另一端封閉三、膜片 用金屬或非金屬制成的圓形薄片。平膜片斷面是平的 圖101-4（a）波紋膜片斷面呈波紋狀 圖101-4（b）四、膜盒：兩個(gè)膜片邊緣對(duì)焊起來(lái)，構(gòu)成膜盒(圖10-1-4c)。幾個(gè)膜盒連接起來(lái)，組成膜合組(圖10-1-4d) 五、薄臂圓筒 圖101-5 壁厚一般都小于圓筒直徑的1/20，圓筒的一端開(kāi)口，一端不通， 筒壁在圓周方向和軸向上的應(yīng)變均與壓力P成正比。10.1.3壓力的電測(cè)法一、應(yīng)變式壓力傳感器共同

28、點(diǎn)：將應(yīng)變片粘貼到壓力敏感型彈性元件上，由彈性元件或彈性元件組合將壓力轉(zhuǎn)換為應(yīng)變，再由應(yīng)變電橋?qū)?yīng)變轉(zhuǎn)換為電壓輸出。1、膜片式壓力傳感器 圖101-62、筒式壓力傳感器 圖101-73、組合式壓力傳感器 圖101-8二、位移式壓力傳感器 共同點(diǎn)：將位移傳感器的可動(dòng)部分與壓力敏感型彈性元件的自由端連在一起，將壓力轉(zhuǎn)換為位移，再由位移傳感器將位移轉(zhuǎn)換為電量，電容式壓力傳感器 圖101-9 電感式壓力傳感器 圖101-10電位器式壓力傳感器 圖101-11 霍爾式壓力傳感器 圖101-125、光電式壓力傳感器 圖101-13 三、諧振式壓力傳感器振弦式 圖101-14振弦式壓力傳感器 圖101-14

29、振膜式壓力傳感器 圖6-3-9振筒式壓力傳感器 圖6-3-6四、壓阻式壓力傳感器圖101-15 硅膜片上做四個(gè)相等的電阻，經(jīng)蒸鍍鋁電極及連線，接成惠斯登電橋。五、壓電式壓力傳感器圖101-16 薄壁筒底承受外部壓力為 壓電晶片組所受力F1與外部壓力F之比為10.1.4差壓電測(cè)法一、差壓敏感器把差壓傳換為應(yīng)變或位移測(cè)量膜片應(yīng)變或中心點(diǎn)位移與測(cè)量膜片兩側(cè)壓力差成正比二、電容式（位移式）差壓傳感器 圖10-1-17公共動(dòng)極板將兩側(cè)壓力差轉(zhuǎn)換成位移，使兩電容差動(dòng)變化與壓差成正比。 10.2溫度電測(cè)法10.2.1溫度的概念、單位和測(cè)量方法一、溫度的概念 溫度是表征物體冷熱程度的一種物理量，是物體內(nèi)部分子

30、無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)劇烈程度的標(biāo)志。 三、溫度測(cè)量方法接觸式溫度傳感器與被測(cè)物體發(fā)生接觸 熱對(duì)流、熱傳導(dǎo)非接觸式溫度傳感器與被測(cè)物體不發(fā)生接觸 熱輻射10.2.2接觸式測(cè)溫法一、將溫度轉(zhuǎn)換為非電量溫度敏感器1、熱膨脹式將溫度轉(zhuǎn)換成位移 液體膨脹式 酒精溫度計(jì)、水銀溫度計(jì) 固體膨脹式熱敏雙金屬元件 圖1021 自由端的彎曲撓度2、壓力式將溫度轉(zhuǎn)換為壓力二、將溫度轉(zhuǎn)換為電量溫度傳感器1熱電阻和熱敏電阻2熱電偶3半導(dǎo)體PN結(jié)4集成溫度傳感器：電流型、電壓型、數(shù)字型10.2.3溫度和溫度差的電測(cè)法一、單點(diǎn)溫度的電測(cè)法、采用熱電阻或熱敏電阻圖10-2-2 RP用于調(diào)滿度，Ro用于調(diào)零圖10-2-3 RP8為滿度調(diào)整電阻圖10-2-4是三線連接法，消除連接導(dǎo)線電阻造成的測(cè)量誤差。圖10-2-5是四線連接法，消除連接導(dǎo)線電阻和電位器接觸電阻造成的測(cè)量誤差。 2、采用熱電偶 圖5-3-7 采用單只熱電偶 圖10-2-6 采用多只熱電偶串聯(lián)，可提高靈敏度，減小相對(duì)誤差 、采用二極管、三極管和集成溫度傳感器采用二極管、三極管 圖7-5-5采用集成溫度傳感器 圖10-2-7 RP1用于調(diào)零，RP2用于調(diào)滿度。 二、平均溫度的電測(cè)法采用集成溫度傳感器 圖10-2-8 、采用熱電偶 圖10-2-91）采用熱電偶并聯(lián) 圖10-2-9(a) 2）采用熱電偶串聯(lián) 圖10-2-9(