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1、2020/9/8,傳感器與檢測技術(shù) 復(fù)習(xí),2020/9/8,1. 有關(guān)測量技術(shù)中的部分名詞,（1）等精度測量： （2）非等精度測量： （3）真值 （4）實際值： （5）標稱值 （6）示值： （7）測量誤差：,第1章 緒論,傳感器的定義、組成、分類,2. 誤差的分類 （1）系統(tǒng)誤差 （2）隨機誤差 （3）粗大誤差,2020/9/8,3 精度,精度：反映測量結(jié)果與真值接近程度的量 (1)準確度 (2)精密度 (3)精確度,第1章 緒論,2020/9/8,4 測量誤差的表示方法,(1) 絕對誤差： (2) 相對誤差 相對誤差是絕對誤差與被測量的約定值之比。相對誤差有以下表現(xiàn)形式： 實際相

2、對誤差。 示值相對誤差。 滿度（引用）相對誤差,第1章 緒論,實際值A(chǔ),2020/9/8,最大允許誤差,指示儀表的最大滿度誤差不許超過該儀表準確度等級的百分數(shù)，即 當(dāng)示值為x時可能產(chǎn)生的最大相對誤差為,第1章 緒論,誤差的綜合計算： 利用絕對誤差、相對誤差判斷儀表或傳感器是否合格,2020/9/8,靜特性指標,線性度 靈敏度 遲滯 重復(fù)性 零點漂移 溫度漂移,第1章 緒論,2020/9/8,直線擬合線性化,出發(fā)點 獲得最小的非線性誤差,擬合方法： 理論擬合； 過零旋轉(zhuǎn)擬合； 端點連線擬合； 端點連線平移擬合； 最小

3、二乘擬合； 最小包容擬合,,第1章 緒論,靈敏度,2020/9/8,第二章 電阻式傳感器原理與應(yīng)用,1 工作原理,2、測量電路：計算電橋輸入輸出的關(guān)系 單臂電橋 雙臂電橋 四臂全橋,溫度誤差及其補償,溫度誤差：,敏感柵電阻隨溫度的變化引起的誤差。,試件材料的線膨脹引起的誤差。,單絲自補償法 自補償法 組合式自補償法 線路補償法電橋補償法、熱敏電阻,,溫度補償,,溫度補償,3、應(yīng)用,2020/9/8,,,電阻應(yīng)變片連接方式、輸入輸出關(guān)系及性能,2020/9/8,第三章 變阻抗式傳感器原理與應(yīng)用,電感式傳感器：是利用線圈自感或互感的變化來實現(xiàn)測量的一種裝置?？梢杂脕頊y量位移、振動、

4、壓力、流量、重量、力矩、應(yīng)變等多種物理量。,3.1 自感式傳感器,自感式傳感器的工作原理：,自感式傳感器測量電路： 電感變化轉(zhuǎn)換成電壓(或電流)的幅值、頻率、相位的變化，它們分別稱為調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相電路。,2020/9/8,阻抗型傳感器測量電路,電阻式傳感器,電容式傳感器,電感式傳感器,（1）阻抗型傳感器通用測量電路,2020/9/8,,(2) 相敏檢波電路,,+,-,2020/9/8,2、差動變壓器式傳感器測量電路,相敏檢測電路： 差分整流電路 可以不考慮相位調(diào)整和零點殘余電壓的影響 零點殘余電壓的電路,3、電感式傳感器應(yīng)用：可以用來測量位移、振動、壓力、流量、重量、力矩、應(yīng)變等多種物理量。

5、,3.2差動變壓器 1、工作原理：,2020/9/8,3.3 電容式傳感器,工作原理：,測量電路：一般歸結(jié)為兩大類型 1、調(diào)制型（調(diào)頻、調(diào)幅、電橋等） 2、脈沖型(或稱為電容充放電器) 應(yīng)用：測量力、壓力、壓差、物位等。,2020/9/8,,電容式傳感器測量電路,(1) 電橋電路 (2) 運算放大器電路 (3) 脈寬調(diào)制電路 (4) 調(diào)頻電路 (5) 雙T型電橋電路,2020/9/8,,運算放大器式電路,最大特點：能克服變極距型電容傳感器的非線性,Cx是傳感器電容 C是固定電容 u0是輸出電壓信號,,運算放大器式電路原理圖,2020/9/8,差動脈沖調(diào)寬電路原理圖,2020/9/8,,典型測量

6、電路：二極管雙T型電路,電源為正半周 VD1短路 VD2開路， 電容C1被充電 影響不予考慮， 電容C2的電壓 初始值為UE,2020/9/8,2、渦流式傳感器的測量電路： 被測量數(shù)變化可以轉(zhuǎn)換成傳感器線圈的品質(zhì)因素Q、等效阻抗Z和等效電感L的變化。轉(zhuǎn)換電路的任務(wù)是把這些種參數(shù)轉(zhuǎn)換為電壓或電流輸出。 橋路 諧振調(diào)幅電路 諧振調(diào)頻電路 應(yīng)用：,3.4 渦流式傳感器,1、工作原理：,2020/9/8,1、工作原理： 2、壓磁效應(yīng): 3、磁致伸縮:,3.5 壓磁式傳感器,4、壓磁傳感器的應(yīng)用: 用來測量壓力、拉力、彎矩、扭轉(zhuǎn)力(或力矩),壓力,應(yīng)力,磁導(dǎo)率,磁阻,阻抗或感生電勢,5、傳感器的形式,用

7、一個方向磁導(dǎo)率的變化,用兩個方向上磁導(dǎo)率的改變,2020/9/8,第4章 光電式傳感器原理與應(yīng)用,1、工作原理：,光電效應(yīng)： 外光電效應(yīng): 內(nèi)光電效應(yīng): 光生伏特效應(yīng):,2、光電器件,光電管與光電倍增管 光敏電阻 光電池,3、測量電路： 根據(jù)不同的光電器件、不同的用途采用不同的電路。,4、應(yīng)用：,2020/9/8,,4.4 光纖傳感器,1、光導(dǎo)纖維的結(jié)構(gòu)和導(dǎo)光原理 光纖的種類：按傳輸模式、按折射變化 2、光導(dǎo)纖維的主要參數(shù) 數(shù)值孔徑（NA）、光纖模式、傳播損耗、 3、光纖傳感器結(jié)構(gòu)原理 4、光纖傳感器的分類 光纖在傳感器中的作用（功能型、非功能型、拾光型） 光受被測量調(diào)制的形式（ 強度調(diào)制型、

8、偏振調(diào)制、 頻率調(diào)制、 相位調(diào)制） 5、光纖傳感器的特點 電絕緣、抗電磁干擾、非侵入性、高靈敏度、容易實現(xiàn)對被測信號的遠距離監(jiān)控 6、光纖傳感器的應(yīng)用,2020/9/8,4.5 光柵式傳感器,1、工作原理：（測量位移或角度）,（角度）,（角度）,（轉(zhuǎn)動）,2、莫爾條紋：,3、辨向,4、細分,5、應(yīng)用,2020/9/8,磁電式傳感器是通過磁電作用將被測量(如振動、位移、轉(zhuǎn)速等)轉(zhuǎn)換成電信號的一種傳感器。,第5章 電動式傳感器原理與應(yīng)用,5.1 磁電感應(yīng)式傳感器,1、工作原理：,2、兩種類型的結(jié)構(gòu)： 一種是變磁通式；另一種是恒定磁通式。,3、應(yīng)用：磁電感應(yīng)式傳感器主要用來測量振動、頻率、速度,2

9、020/9/8,5.2 霍爾式傳感器,1、工作原理：,2、霍爾效應(yīng) ：,5、應(yīng)用：位移測量、力、壓力、應(yīng)變、機械振動、加速度,3、測量電路：,4、不等位電勢：,2020/9/8,1、工作原理,5.3 壓電式傳感器,2、壓電效應(yīng)： 正壓電效應(yīng) 逆壓電效應(yīng),3、壓電材料,4、測量電路,5、應(yīng)用,2020/9/8,第6章 溫度檢測,1、測量方法：接觸式測溫和非接觸式測溫,2、熱電式傳感器的定義：熱電式傳感器是將溫度變化轉(zhuǎn)換為電量變化的裝置，它利用敏感元件的電磁參數(shù)隨溫度變化而變化的特性來達到測量目的。,3、熱電阻,4、測溫的原理：,5、測量電路 6、熱電阻測溫電橋采用三線制接法，線路電阻變化不會影響

10、測量精度，即不會產(chǎn)生溫度誤差。,2020/9/8,6.2.2 半導(dǎo)體熱敏電阻,3、優(yōu) 點： (1) 熱敏電阻的溫度系數(shù)比金屬大（49倍） (2) 電阻率大，體積小，熱慣性小，適于測量點溫、表面溫度及快速變化的溫度。 (3) 結(jié)構(gòu)簡單、機械性能好。 缺點：線性度較差，復(fù)現(xiàn)性和互換性較差。,1、測溫的原理：,2、測量電路,4、測量電路,2020/9/8,6.3 熱電偶,1、工作原理： 2、熱電效應(yīng)： 3、熱電偶的結(jié)構(gòu)： 熱電偶總的熱電勢 接觸電勢 溫差電勢,如果熱電偶兩電極材料相同，則雖兩端溫度不同(TT0)。但總輸出電勢仍為零。因此必須由兩種不同的材料才能構(gòu)成熱電偶。 如果熱電偶兩結(jié)點溫度相

11、同，則回路中的總電勢必等于零。 熱電勢的大小只與材料和結(jié)點溫度有關(guān)，與熱電偶的尺寸、形狀及沿電極溫度分布無關(guān)。,2020/9/8,（1）. 勻質(zhì)導(dǎo)體定律,4、熱電偶的基本定律,（2）. 中間導(dǎo)體定律,（3）. 連接導(dǎo)體定律,5、幾種冷端處理方法：,（1）. 補償導(dǎo)線法 （2）. 熱電偶冷端溫度恒溫法 （3）. 計算修正法 （4）. 冷端補償電橋法,6、使用補償導(dǎo)線時注意問題：,6.3 熱電偶,7、應(yīng)用,2020/9/8,6.4 非接觸式測溫,1、非接觸測溫儀表分類：光學(xué)高溫計、輻射式溫度計,2、工作原理,3、應(yīng)用,2020/9/8,第7章 流量測量,流量測量的基本概念,按檢測量的不同分為：

12、體積流量 質(zhì)量流量,流量測量的基本概念 體積流量測量容積法、速度法； 質(zhì)量流量測量直接法、間接法 差壓式流量計（組成、工作原理） 電磁流量計（工作原理） 渦輪流量計（工作原理） 渦街流量計（工作原理） 超聲流量計（傳播時間法、多普勒效應(yīng)法；時差法、聲循環(huán)法、工作原理、流速方程） 其它流量計（工作原理）,2020/9/8,,成分分析儀器的基本組成,成分分析儀器的基本組成框圖,第8章 成分檢測,2020/9/8,,第8章 成分檢測,了解各種分析儀器的基本原理,非電量,,電量,轉(zhuǎn)換過程,,顯示,2020/9/8,【例】路燈自動控制電路 功能：是天黑時亮，天亮?xí)r滅。,2020/9/8,【例】溫度自動控

13、制電路 功能：溫度超過上限時關(guān)閉，溫度低于下限時關(guān)閉。,2020/9/8,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,2020/9/8,,,,,,,,,,,,,,,2020/9/8,傳感器的設(shè)計 轉(zhuǎn)速測量、溫度測量、壓力測量,若轉(zhuǎn)軸上開z 個槽(或齒)，頻率計的讀數(shù)為f（單位為Hz），則轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速n（單位為r/min）的計算公式為,,,,,,,,,,,,,1、電渦流傳感器測量轉(zhuǎn)速,2020/9/8,2.光電式轉(zhuǎn)速表,光電式轉(zhuǎn)速表屬于反射式光電傳感器，它可以在距被測物數(shù)十毫米外非接觸地測量其轉(zhuǎn)速。,,,n =60( f /z ),2020/9/8,3、磁電式開磁路磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器,1永久磁鐵

14、3感應(yīng)線圈 2軟鐵 4齒輪,結(jié)構(gòu)比較簡單，但輸出信號較小， 當(dāng)被測軸振動較大時，傳感器輸出波形失真較大。,2020/9/8,,4、磁電式閉磁路磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器,閉磁路磁組式轉(zhuǎn)速傳感器,采用在振動強的場合，有下限工作頻率（50Hz ） 傳感器的輸出電勢取決于線圈中磁場變化速度，,2020/9/8,5、霍爾轉(zhuǎn)速表,,,,,,,,,,,,在被測轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)軸上安裝一個齒盤，也可選取機械系統(tǒng)中的一個齒輪，將線性型霍爾器件及磁路系統(tǒng)靠近齒盤。齒盤的轉(zhuǎn)動使磁路的磁阻隨氣隙的改變而周期性地變化，霍爾器件輸出的微小脈沖信號經(jīng)隔直、放大、整形后可以確定被測物的轉(zhuǎn)速。,,,,,,S,N,線性霍爾,磁鐵,2020/9/8,n,=,60,f,,4,(r/min),軟鐵分流翼片,,開關(guān)型霍爾IC,,T,霍爾式接近開關(guān)用于轉(zhuǎn)速測量演示,