傳感器(不全的,需自行補)

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1、一、序章1傳感器定義：能感受規(guī)定的被測量（物理、化學(xué)、生物）按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號輸出的器件和裝置。狹義:非電信息轉(zhuǎn)換成電信號輸出的器件。2、組成：敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和基本轉(zhuǎn)換電路3、分類：按構(gòu)成原理：結(jié)構(gòu)型（基于場的定律）、物性型（物質(zhì)定律）。力場和電磁場虎克、歐姆定律能量轉(zhuǎn)換的方式：能量控制性型（需要外電源）、能量轉(zhuǎn)換型。工作機理：物理、化學(xué)、生物二、一般特性：輸入與輸出的關(guān)系-----用微分方程來描述（微分項為零時）1、靜態(tài)特性（穩(wěn)定狀態(tài)下）線性度：相對誤差表示遲滯（回程誤差）：γH=±（1/2）(△Hmax/yFs)x100%重復(fù)性:靈敏度：S=Δy/Δx分辨力和閥

2、值、穩(wěn)定性、溫度穩(wěn)定性、各種抗干擾穩(wěn)定性2、傳感器的動態(tài)特性：?輸入量隨時間變化時輸出和輸入的關(guān)系?1）傳感器動態(tài)特性主要有：時間常數(shù)τ；固有頻率ωn；阻尼比ξ。?2）含義：uτ值是一階傳感器重要的性能參數(shù)。時間常數(shù)τ越小,響應(yīng)速度越快u二階傳感器對階躍信號的響應(yīng)在很大程度上取決于阻尼比ξ和固有頻率ωn。u傳感器的頻率響應(yīng)特性的好壞主要取決于傳感器的固有頻率ωn和阻尼比ξ。為了減小動態(tài)誤差和擴大頻率響應(yīng)范圍,一般是提高傳感器固有頻率ωn。三、電阻式傳感器1.應(yīng)變式:優(yōu)點：尺寸小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、響應(yīng)速度塊組成：彈性元件、電阻應(yīng)變片原理：應(yīng)變效應(yīng)(金屬彈性元件)：在

3、導(dǎo)體產(chǎn)生機械變形時,它的電阻值相應(yīng)發(fā)生變化。應(yīng)變片：是利用金屬的電阻應(yīng)變效應(yīng)，將金屬絲繞成柵形，稱為敏感柵。并將其粘貼在絕緣基片上制成。把金屬絲繞成柵形相當(dāng)于多段金屬絲的串聯(lián)是為增大應(yīng)變片電阻，提高靈敏度，金屬電阻應(yīng)變片的敏感柵有絲式、箔式和薄膜式三種。2、什么是應(yīng)變片的靈敏系數(shù)？它與電阻絲的靈敏系數(shù)有何不同？為什么？答：（1）應(yīng)變片的靈敏系數(shù)是指應(yīng)變片安裝于試件表面，在其軸線方向的單向應(yīng)力作用下，應(yīng)變片的阻值相對變化與試件表面上安裝應(yīng)變片區(qū)域的軸向應(yīng)變之比。（2）實驗表明，電阻應(yīng)變片的靈敏系數(shù)恒小于電阻絲的靈敏系數(shù)其原因除了粘貼層傳遞變形失真外，還存在有恒向效應(yīng)。3、對于箔

4、式應(yīng)變片，為什么增加兩端各電阻條的截面積便能減小橫向靈敏度？答：對于箔式應(yīng)變片，增加兩端圓弧部分尺寸較柵絲尺寸大得多（圓弧部分截面積大），其電阻值較小，因而電阻變化量也較小。所以其橫向靈敏度便減小。4、一應(yīng)變片的電阻R=120Ω，k=2.05。用作應(yīng)變?yōu)?00μm/m的傳感元件。①求△R和△R/R；②若電源電壓U=3V，求初始平衡時惠斯登電橋的輸出電壓U0。已知：R=120Ω，k=2.05，ε=800μm/m；求：①△R=？，△R/R=？②U=3V時，U0=？解①：∵∴解②：初始時電橋平衡（等臂電橋）∵∴（半導(dǎo)體膜片）壓阻效應(yīng)：半導(dǎo)體材料的電阻率ρ隨作用應(yīng)力的變化而發(fā)生變化的

5、現(xiàn)象金屬應(yīng)變片的工作原理：金屬應(yīng)變片在外力的作用下，應(yīng)變片的幾何尺寸（長度和截面積）發(fā)生變化（機械形變）而引起應(yīng)變片的電阻改變，運用它們的對應(yīng)關(guān)系實現(xiàn)測量目的。其靈敏系數(shù)（k≈1+2μ）主要是材料幾何尺寸變化引起的。半導(dǎo)體應(yīng)變片的工作原理是：半導(dǎo)體應(yīng)變片受到作用力后，應(yīng)變片的電阻率ρ發(fā)生變化而引起應(yīng)變片的電阻值改變。其靈敏系數(shù)（k=△ρ/ρε）主要是半導(dǎo)體材料的電阻率隨應(yīng)變變化引起的。補充：康銅是目前應(yīng)用最為廣泛的應(yīng)變絲材料目前應(yīng)變片的電阻值(標(biāo)稱值)也有一個系列，如60、120、350、600、1000Ω等，其中以120Ω最為常用。電阻應(yīng)變片的溫度補償方法通常有線路補償法和

6、應(yīng)變片自補償兩大類。線路補償法測量應(yīng)變時,工作應(yīng)變片R1粘貼在被測試件表面上,補償應(yīng)變片RB粘貼在與被測試件材料完全相同的補償塊上,且僅工作應(yīng)變片承受應(yīng)變。第三章、電感式傳感器電感式傳感器：電感式傳感器是利用電磁感應(yīng)原理將被測量轉(zhuǎn)換成線圈自感量或互感量的換，再由測量電路轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化量輸出的一種裝置。它是基于電磁感應(yīng)原理進(jìn)行檢測的。優(yōu)點：缺點：氣隙、截面、螺管互感式傳感器：把被測的非電量變化轉(zhuǎn)換為線圈互感量變化的傳感器自感式傳感器：是利用線圈自感量的變化來測量的，由線圈、鐵芯和銜鐵三部分組成。又稱為磁阻傳感器自感式電感傳感器又可分為變氣隙厚度δ的傳感器和變氣隙面積Ｓ0

7、的傳感器。使用最廣泛的是變氣隙厚度式電感傳感器。變間隙式電感傳感器的測量范圍與靈敏度及線性度相矛盾,所以變隙式電感式傳感器用于測量微小位移時是比較精確的。為了減小非線性誤差,實際測量中廣泛采用差動變隙式電感傳感器。自感式電感傳感器的測量電路有交流電橋式、變壓器式以及諧振式等幾種形式。對于變壓器式由于輸入電壓是交流電壓,輸出指示無法判斷位移方向,必須配合相敏檢波電路來解決零點殘余電壓主要由基波分量和高次諧波分量組成，零點殘余電壓的存在造成零點附近的不靈敏區(qū)，限制了分辨率的提高。差動變壓器結(jié)構(gòu)形式較多,有變