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1、常用傳感器 最新第四章 常用傳感器常用傳感器 最新2傳感器傳感器溫度溫度供電供電各種干擾穩(wěn)定性各種干擾穩(wěn)定性的因素的因素溫漂溫漂分辨力分辨力沖擊與振動(dòng)沖擊與振動(dòng)電磁場電磁場線性線性滯后滯后重復(fù)性重復(fù)性靈敏度靈敏度輸入輸入誤差因素誤差因素外界影響外界影響傳感器輸入輸出作用圖傳感器輸入輸出作用圖輸出輸出衡量傳感器特性衡量傳感器特性的主要技術(shù)指標(biāo)的主要技術(shù)指標(biāo)穩(wěn)定性穩(wěn)定性(零漂零漂)第一節(jié) 傳感器的特性常用傳感器 最新一.傳感器的靜態(tài)特性)(xfy 靜態(tài)特性曲線:實(shí)際上:xaay10線性的理想的:nnxaxaxaay2210非線性的xy0 xy0 xy0)(a)(b)(c常用傳感器 最新1.線性度（
2、非線性誤差）%100maxSFly0yyixy=kx+bxi（d）最小二乘線性度(c)獨(dú)立線性度(b)端基線性度(a)理想線性度常用傳感器 最新2.遲滯（滯后、回差）%100maxSFHyH3.重復(fù)性%100maxSFRyR常用傳感器 最新4.靈敏度xyK5.漂移6.靜態(tài)誤差用相對(duì)誤差表示靜態(tài)誤差，則有%100)32(SFy222RLH常用傳感器 最新二.傳感器的動(dòng)態(tài)特性（一）傳感器的瞬態(tài)響應(yīng)特性1.一階傳感器的單位階躍響應(yīng)xbdtdxbdtxdbdtxdbyadtdyadtydadtydammmmmmnnnnnn0111101111xbyadtdya0011)(sKsH常用傳感器 最新2.二
3、階傳感器的單位階躍響應(yīng)xbyadtdyadtyda0012222002202)(asssH3.瞬態(tài)響應(yīng)特性指標(biāo)u時(shí)間常數(shù)u上升時(shí)間u響應(yīng)時(shí)間u超調(diào)量u衰減度常用傳感器 最新（二）傳感器的頻率響應(yīng)特性1.一階系統(tǒng) 12KA arctanjKjH1)(頻率特性：幅頻特性：相頻特性：常用傳感器 最新幅頻特性和相頻特性分別為:2.二階系統(tǒng)常用傳感器 最新3.頻率響應(yīng)性能指標(biāo)u頻率響應(yīng)范圍u時(shí)間常數(shù)u固有頻率三.傳感器的標(biāo)定1.靜態(tài)標(biāo)定2.動(dòng)態(tài)標(biāo)定傳感器傳感器二者接近程度如何？二者接近程度如何？接口電路、接口電路、數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)處理系統(tǒng)測試值測試值)(tx實(shí)際值實(shí)際值)(tx其他信號(hào)其他信
4、號(hào))(tq)(te)(ty傳感器的標(biāo)定傳感器的標(biāo)定常用傳感器 最新第二節(jié) 電阻應(yīng)變式傳感器一.金屬電阻應(yīng)變片1.基本結(jié)構(gòu)電阻應(yīng)變片結(jié)構(gòu)示意圖電阻應(yīng)變片結(jié)構(gòu)示意圖bl柵長柵長柵寬柵寬敏感柵SlR2.金屬絲電阻應(yīng)變效應(yīng) 金屬絲電阻：常用傳感器 最新受力后，電阻相對(duì)變化量)(1dSSRdllRdRRRdRrdrldldSdSldld2rrdrrll+dl2r2(r+dr)F 金屬絲的應(yīng)變效應(yīng)FrdrSdS2ldl常用傳感器 最新dRdR)21(即dRdRKs)21(應(yīng)變靈敏系數(shù)：單位應(yīng)變所引起的電阻相對(duì)變化量單位應(yīng)變所引起的電阻相對(duì)變化量RdRKs或sKRdR應(yīng)力和應(yīng)變關(guān)系，應(yīng)力：E應(yīng)力正比于電阻變
5、化量，即應(yīng)力正比于電阻變化量，即dR常用傳感器 最新3.金屬絲電阻應(yīng)變片基本特性(1)橫向效應(yīng)(2)機(jī)械滯后(3)蠕變(4)溫漂 箔式應(yīng)變片1機(jī)械應(yīng)變卸載加載指示應(yīng)變i應(yīng)變片的機(jī)械滯后常用傳感器 最新二.半導(dǎo)體電阻應(yīng)變片受軸向力作用時(shí)，電阻相對(duì)變化：)21(RRE半導(dǎo)體材料的縱向壓阻系數(shù)常用傳感器 最新ERR)21(ERRKB壓阻效應(yīng)三.測量電路四.電阻應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用常用傳感器 最新常用應(yīng)變片的形式金屬應(yīng)變計(jì)常用傳感器 最新各種電子秤各種電子秤1.1.電阻應(yīng)變式力傳感器電阻應(yīng)變式力傳感器常用傳感器 最新高高精精度度電電子子汽汽車車衡衡動(dòng)態(tài)電子秤動(dòng)態(tài)電子秤電子天平電子天平常用傳感器 最新機(jī)械
6、秤包裝機(jī)機(jī)械秤包裝機(jī)吊秤吊秤常用傳感器 最新被測物理量：被測物理量：荷重或力。荷重或力。主要用途：主要用途：作為各種電子稱與材料試驗(yàn)機(jī)的測作為各種電子稱與材料試驗(yàn)機(jī)的測力元件、力元件、發(fā)動(dòng)機(jī)的推力測試、發(fā)動(dòng)機(jī)的推力測試、水壩壩體承載狀水壩壩體承載狀況監(jiān)測等。況監(jiān)測等。力傳感器的彈性元件：力傳感器的彈性元件：柱式、環(huán)式、懸臂式等。柱式、環(huán)式、懸臂式等。常用傳感器 最新（a）實(shí)心柱（實(shí)心柱（b）空心柱（空心柱（c）圓柱面展開圖；（圓柱面展開圖；（d）橋路連線圖橋路連線圖 (1)柱式力傳感器常用傳感器 最新(2)環(huán)式力傳感器(3)懸臂梁式力傳感器常用傳感器 最新25各種平行雙孔梁各種平行雙孔梁常用傳
7、感器 最新2.應(yīng)變式壓力傳感器常用傳感器 最新3.應(yīng)變式加速度傳感器4.應(yīng)變式轉(zhuǎn)矩傳感器常用傳感器 最新第三節(jié) 電容式傳感器電容式指紋傳感器常用傳感器 最新電容式接近開關(guān)電容式變送器差壓傳感器電容式鍵盤電容傳聲器常用傳感器 最新極距變化型極距變化型面積變化型面積變化型介質(zhì)變化型介質(zhì)變化型dSdSC r0一.工作原理Sd常用傳感器 最新1.極距變化型00 dSC000001111 ddCdddSddSC近似線性)1(001ddCC1000010)1(ddddCCCCC2020011ddddC非線性常用傳感器 最新23000001CddddCdddd00CdCd反比關(guān)系相對(duì)非線性誤差：200000
8、1CddddCdddd%100%1000020dddddd反比關(guān)系00dCdCK靈敏度：非線性項(xiàng)常用傳感器 最新10011CCdd20011CCdd30200011ddddddCC30200021ddddddCC 50300021222ddddddCCCC2460000021CddddCdddd002CdCd%100%1002220030dddddd002dCdCK常用傳感器 最新2.面積變化型)1()1(0CdSCdbadSC0)1()(0axCdxabCx線性線性K 的提高dbxCCxCKx0常用傳感器 最新3.介質(zhì)變化型 常用傳感器 最新二.測量電路1.電橋電路單臂接法差動(dòng)接法緊耦合橋變
9、壓器式電橋常用傳感器 最新321CCCCx00U054CCCxx025450UUCCCUxxx 若上移，000000222)()(ddUCCUUUCCCCCCU常用傳感器 最新 2.調(diào)頻測量電路012012()fL CCC0012012()fffL CCCCLCf21 初態(tài)時(shí)，工作時(shí)，常用傳感器 最新三、電容式傳感器的應(yīng)用舉例1.電容式壓力傳感器(差壓變送器)2.電容式料位計(jì) 常用傳感器 最新3.電容式加速度傳感器在汽車中的應(yīng)用 裝有傳感器的假人氣囊常用傳感器 最新414.電容式接近開關(guān)在物位測量控制中的使用常用傳感器 最新第四節(jié) 電感式傳感器一.自感式傳感器（變氣隙型、螺管型、差動(dòng)型）1.變
10、氣隙型自感傳感器123(a)變氣隙長度型(b)變氣隙截面積型s自感式互感式渦流式mRNL2002221112SSlSlRm常用傳感器 最新002SRm2002SNL 變氣隙長度/變氣隙截面積非線性初始位置0000021)(2LSNL銜鐵上移000202SNL 銜鐵常用傳感器 最新當(dāng)/01時(shí)：3020001LL 2000020000011LLLLLL00LL非線性線性23000LL非線性部分23000LL非線性部分銜鐵上、下移：靈敏度：000LLK非線性：%1000常用傳感器 最新45電感傳感器的基本工作原理演示電感傳感器的基本工作原理演示氣隙變小，電感變大，電流變小氣隙變小，電感變大，電流變小
11、F F常用傳感器 最新2.差動(dòng)電感傳感器sUL1L2RoRooU122131鐵 芯；2線 圈；3銜 鐵%100)(20002LL 4020002112LLLL常用傳感器 最新rx螺旋管鐵心l3.螺管型自感傳感器22221ccmrllrlNLlrNL22線圈電感為：段未插入鐵心時(shí)，cl220)(ccclllNlrLc插入鐵心時(shí)，220)(cccmlllNlrLc常用傳感器 最新2222)(1cccmrlllrlNLLccmlrlNL2221實(shí)際非線性常用傳感器 最新4.測量電路 交流電橋式、變壓器式交流電橋以及諧振式等。1)交流電橋式ZLR1R2Z2Z1L1L2RS1RS2交流電橋原理圖USCU
12、11ZZZ22ZZZ2UZZUo常用傳感器 最新UC2U2UZ1Z2oUABD2)變壓器式交流電橋當(dāng)傳感器銜鐵上移：如Z1=Z+Z，Z2=ZZ，220ULLUZZUo當(dāng)傳感器銜鐵下移：如Z1=ZZ，Z2=Z+Z，此時(shí) 220ULLUZZUo常用傳感器 最新(a)帶相敏檢波的交流電橋 (b)實(shí)用電路oUoU實(shí)際輸出理想輸出oU0oU上移0oU下移帶相敏整流3)帶相敏整流的交流電橋常用傳感器 最新4)諧振式測量電路)2/(1LCfGCLffoL(a)(b)分為：諧振式調(diào)幅電路和諧振式調(diào)頻電路。oUOL0LoUTUCL(a)(b)常用傳感器 最新5.自感式傳感器的應(yīng)用 變隙電感式壓力傳感器線圈1C形
13、彈簧管調(diào)機(jī)械零點(diǎn)螺釘線圈2銜鐵輸出P變隙式差動(dòng)電感壓力傳感器 常用傳感器 最新二.互感式傳感器（差動(dòng)變壓器）(a)、(b)變隙式差動(dòng)變壓器(c)、(d)螺管式差動(dòng)變壓器(e)、(f)變面積式差動(dòng)變壓器 常用傳感器 最新212x1.三段式螺管差動(dòng)變壓器：1111LjRUI11121mRIN21122mRIN12221121IMjEIMjE11212121mRNNINM21212222mRNNINM1112122212LjRUMMjEEUu2R21R22e21e22u1R1M1M2L21L22L1I1常用傳感器 最新輸出特性：0u2x-xu20零點(diǎn)殘余電壓零點(diǎn)殘余電壓2U21U22U常用傳感器 最
14、新2.互感式傳感器的應(yīng)用 加速度計(jì)用傳感器常用傳感器 最新第五節(jié) 電渦流式傳感器電渦流式傳感器原理圖（a）傳感器激勵(lì)線圈;（b）被測金屬導(dǎo)體 一.工作原理什么是電渦流效應(yīng)？1I1H傳 感 器 激 勵(lì) 線 圈(a)(b)2H2I被 測 金 屬 導(dǎo) 體傳 感 器 激 勵(lì) 電 流12123rhDxR電渦流的趨膚效應(yīng)常用傳感器 最新1UL1L212R1R2M2I1I1傳感器線圈；2電渦流短路環(huán).1.22.22.1.2.11.110IMjILjIRUIMjILjIR1.高頻反射式電渦流傳感器常用傳感器 最新 eqeqeqwLQR 因渦流效應(yīng)，線圈的品質(zhì)因數(shù)Q下降。eqeqLjRLLRMLjRLRMRIU
15、Z22222222122222222111222222221RLRMRReq222222221LLRMLLeqZ=F(,r,f,x)線圈受電渦流影響時(shí)的等效阻抗Zr為線圈與被測體的尺寸因子。常用傳感器 最新2.低頻透射式電渦流傳感器1.電橋電路二.測量電路常用傳感器 最新2.諧振電路頻 率 計(jì)f-V電 壓 表振蕩器CLx(a)R1R2C1R3R4C2C3C4R5C6R6C5CL(x)Vcc(b)L1V1V2f 1)調(diào)頻式電路(a)測量電路框圖；(b)振蕩電路 CxLf)(21常用傳感器 最新)(ZfiUoo2）調(diào)幅式電路調(diào)幅式測量電路示意圖 放 大檢 波指 示RioLCUo21|1jwLZjw
16、LjwCw LC021oojwLUiZiw LC常用傳感器 最新三.電渦流式傳感器的應(yīng)用1、位移測量2、振幅測量3、轉(zhuǎn)速測量4、無損探傷常用傳感器 最新第九節(jié) 霍爾式傳感器一、霍耳效應(yīng)Hall effectBvqFLbqUqEFHHE/bqUqvBH/當(dāng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)當(dāng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)常用傳感器 最新dnqvbJSIdnqbIv/dIBRUHH電流密度J=nqvnqdIBUH/vbBUHqnRH1霍爾常數(shù)霍爾常數(shù)設(shè) KH=RH /d UH KH I B若磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向與霍爾器件的平面法線夾角為時(shí)，霍爾電動(dòng)勢應(yīng)為：UH KH I B cos N型半導(dǎo)體霍爾元件的靈霍爾元件的靈敏度敏度常用傳感器
17、 最新二、霍爾元件霍爾元件的符號(hào)測量電路常用傳感器 最新1.UHI特性 2.UHB特性 IKIBKUIHHIUKHIIHUo控制電流靈敏度三、霍爾元件的基本特性3.UHIB特性4.開關(guān)特性5.集成特性霍爾傳感器霍爾元件集成霍爾器件霍爾線性集成器件霍爾開關(guān)集成器件常用傳感器 最新單端輸出傳感器的電路結(jié)構(gòu)框圖23輸出+穩(wěn)壓VCC1霍耳元件放大地H霍爾線性集成器件霍爾線性集成器件霍耳開關(guān)集成傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖霍耳開關(guān)集成傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖3輸出輸出+穩(wěn)壓VCC1霍耳元件霍耳元件放大放大BT整形整形地地H2常用傳感器 最新輸出輸出UoutR=2k+12V123（b）應(yīng)用電路）應(yīng)用電路3020T （a）
18、外型）外型123oUB B BoLH霍耳開關(guān)器件的特性霍耳開關(guān)器件的特性常用傳感器 最新 四、霍爾式傳感器的應(yīng)用1、磁場測量2、電流測量霍爾變流器原理圖常用傳感器 最新constIKKdxdBIKdxdUHHH)(3、位移測量KxUH常用傳感器 最新霍耳開關(guān)集成傳感器的應(yīng)用4、轉(zhuǎn)速測量5、無觸點(diǎn)開關(guān)常用傳感器 最新霍爾轉(zhuǎn)速傳感器用于測量車輪的轉(zhuǎn)速常用傳感器 最新第六節(jié) 壓電式傳感器壓電陶瓷位移器壓電陶瓷位移器壓電陶瓷超聲換能器壓電警號(hào)壓電警號(hào)壓電加速度計(jì)壓電秤重浮游計(jì)壓電秤重浮游計(jì)常用傳感器 最新工作原理 壓電效應(yīng)（a）正電壓效應(yīng) （b）壓電效應(yīng)的可逆性常用傳感器 最新石英晶體壓電效應(yīng)機(jī)理示意
19、圖常用傳感器 最新石英晶體切片上電荷極性與受力方向的關(guān)系電荷量xxxxxFdq縱向壓電系數(shù)hlFdqyxyxy/橫向壓電系數(shù)常用傳感器 最新壓電陶瓷結(jié)構(gòu)示意圖常用傳感器 最新dsdsCra0aCQU 二.等效電路壓電元件常用傳感器 最新1.串聯(lián)輸出型壓電元件UUUUqqqqCCaa222121常用傳感器 最新2.并聯(lián)輸出型壓電元件UUUUqqqqCCCCaa21212122常用傳感器 最新第五章 電參數(shù)測量第一節(jié) 電壓測量概述電壓測量儀器的分類顯示方式模擬式電壓表數(shù)字式電壓表直流電壓表交流數(shù)字電壓表脈沖電壓表直流數(shù)字電壓表峰值交流數(shù)字電壓表平均值交流數(shù)字電壓表有效值交流數(shù)字電壓表交流電壓表常用
20、傳感器 最新二.模擬式直流電壓測量（一）動(dòng)圈式電壓表常用傳感器 最新磁電系測量機(jī)構(gòu)常用傳感器 最新電壓靈敏度VURSmvv/常用傳感器 最新（二）電子電壓表1.電子電壓表原理xFxiFiFFFURkIkUURURUII00常用傳感器 最新2.調(diào)制式直流放大器三.交流電壓表征和測量方法（一）交流電壓表征常用傳感器 最新1.峰值2.平均值TdttuTU0)(1TdttuTU0|)(|1全波平均值定義式常用傳感器 最新3.有效值TdttuTU02)(1數(shù)學(xué)式4.波形因數(shù)、波峰因數(shù)UUKFUUKpP（二）交流電壓的測量方法 AC/DC 轉(zhuǎn)換檢波法熱電轉(zhuǎn)換法常用傳感器 最新四.低頻交流電壓測量（一）均值電壓表常用傳感器 最新（二）波形換算UKUaa任意波形有效值aFaFUKUKU9.011.1五.電壓的數(shù)字式 測量（一）概述核心：A/D轉(zhuǎn)換器常用傳感器 最新（二）數(shù)字式電壓表的組成原理1.直流數(shù)字電壓表輸入電路A/D轉(zhuǎn)換器數(shù)字顯示器邏輯控制電路時(shí)鐘發(fā)生器模擬部分?jǐn)?shù)字部分Vx常用傳感器 最新2.數(shù)字多用表常用傳感器 最新
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