傳感器與檢測技術(shù)復(fù)習(xí).ppt

第1章 傳感器與檢測技術(shù)基礎(chǔ),1.傳感器的定義、組成與各部分的作用。,5. 誤差的表示方法：絕對誤差、相對誤差、引用誤差。,2.傳感器的分類。,3.傳感器的靜態(tài)特性：靈敏度、非線性度、重復(fù)性、回程誤差、分辨率。,4.傳感器的動態(tài)特性：,第2章 電阻式傳感器,電阻式傳感器是將被測量的變化轉(zhuǎn)換成電阻變化 的傳感器。,電阻式傳感器包括：應(yīng)變式電阻傳感器、壓阻式傳感 器和電位計式傳感器。,1. 應(yīng)變效應(yīng),2.金屬應(yīng)變片：金屬絲式和箔式、靈敏度,3.壓阻效應(yīng),4.半導(dǎo)體應(yīng)變片：靈敏度,5.單臂、雙臂、四臂電橋輸出電壓、靈敏度、非線性誤差計算,6. 電橋和差特性以及應(yīng)變片的合理布片,5.交、流電橋平衡條件,計算：有一受拉軸，它的彈性模量 E=210 11 （N/M），u=0.4，四個電阻的標(biāo)準(zhǔn)值均為200（），電阻靈敏度K=2，橋路電壓為2伏，測得輸出電壓為5.2（mV）。 要求：（1）畫出由四個電阻組成的全橋電路圖； （2）求出軸上的縱向及橫向應(yīng)變。,計算：如圖所示為一直流電橋，供電電源電動勢E=3V，R3=R4=100，R1和R2為同型號的電阻應(yīng)變片，其電阻均為100，靈敏度系數(shù)K=2.0。兩只應(yīng)變片分別粘貼于等強度梁同一截面的正反兩面。設(shè)等強度梁在受力后產(chǎn)生的應(yīng)變?yōu)?000，試求此時電橋輸出端電壓U0。,應(yīng)變式電阻傳感器的用途：測量力、加速度、壓力等。,壓阻式傳感器的用途：測量壓力、加速度等。,7.電位器式傳感器通過改變電位計觸頭位置，將位移 變化轉(zhuǎn)換為電阻的變化。 簡答題：畫圖說明電位器式電阻傳感器的工作原理，導(dǎo)出電阻、電壓靈敏度的表達式。,如圖所示，電位器式傳感器的輸出電壓與位移成一定的比例關(guān)系：,當(dāng)電刷移動時就會引起輸出電壓的改變，從而進行位移的測量。其電阻、電壓靈敏度為：,第3章 電容式傳感器,1.電容式傳感器工作原理、分類及應(yīng)用。,2.電容式傳感器的優(yōu)缺點,3.電容式傳感器的測量電路。,4.容柵式傳感器的特點。,第4章 電感傳感器,2、自感傳感器的三種類型：,變間隙式、變面積式、螺管型,1、電感傳感器的工作原理：非電量L/M 分類：自感、互感、電渦流,3、測量電路,4、電渦流效應(yīng),5、電渦流傳感器的工作原理與特點,就某一確定的差動變壓器式位移傳感器而言，當(dāng)激勵電壓的幅值恒定時，其輸出電壓的幅值和相位分別取決于被測位移的哪些信息? 答：取決于被測位移的大小和方向。,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。 1.磁電感應(yīng)式傳感器分為兩種：恒磁通式和變磁通式,即動圈式和磁阻式傳感器。 2.霍爾傳感器根據(jù)霍爾效應(yīng)將被測量轉(zhuǎn)換成霍爾電動勢輸出。,第5章 磁電式傳感器,計算：已知變磁通式轉(zhuǎn)速傳感器輸出電動勢的頻率f=72Hz，測量齒盤的齒數(shù)Z=36，求： (1)被測軸的轉(zhuǎn)速是每分鐘多少轉(zhuǎn)？ (2)在上述情況下，如果計數(shù)裝置的讀數(shù)誤差為1個數(shù)字，其最大轉(zhuǎn)速誤差是多少？,第6章 熱電式傳感器,熱電式傳感器是一種將溫度變化轉(zhuǎn)換為電量變化的裝置。,將溫度轉(zhuǎn)換為電勢大小的熱電式傳感器叫熱電偶； 將溫度轉(zhuǎn)換為電阻值大小的熱電式傳感器叫做熱電阻。,1.熱電效應(yīng),2.熱電勢是由接觸電勢和溫差電勢兩部分組成,3.熱電偶測溫原理,4.熱電偶基本定律：中間導(dǎo)體定律、參考電極定律、中間溫度定律、 均質(zhì)導(dǎo)體定律,5.薄膜熱電偶 說明薄膜熱電偶式溫度傳感器的主要特點。 答：主要特點是：熱容量?。ɑ驘釕T性?。瑫r間常數(shù)小，反應(yīng)速度快。,7.熱電偶冷溫度補償方法,8. 熱電阻傳感器是利用導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化 而變化的原理進行測溫,9.熱敏電阻的分類及溫度特性,式中： RT、R0溫度T、T0時的阻值； T熱力學(xué)溫度； B熱敏電阻材料常數(shù)，一般取20006000K。,2、圖示串聯(lián)式測溫電路，其中Rt=R01+,(t-t0)為感溫?zé)犭娮?，Rs為常值電阻，E為工作電壓，U0為輸出電壓，,=0.02/.當(dāng)給定溫度為0，Rt的電阻值為10k，若測溫范圍為0400， 輸出電壓U0的范圍是1V5V，試計算工作電壓E和常值電阻Rs各取多少? (,),計算：一熱敏電阻在0和100時，電阻值分別為200k和10k。試計算該熱敏電阻在20時的電阻值。,解：熱敏電阻的一般表達式為：,式中：RT為溫度T=t+273.15(K)時的熱敏電阻的電阻值；R0為溫度T0=t0+273.15(K) 時的熱敏電阻的電阻值； 設(shè)t0=20,T0=t0+273.15=293.15(K)。則上式中的R0即為所求的值。 根據(jù)題中所給條件，有,（1）,（2）,（1）、（2）兩式兩邊取對數(shù)有,因此該熱敏電阻在20的電阻值為：,壓電傳感器,1.壓電效應(yīng),并聯(lián)接法輸出電荷大，本身電容大，因此時間常數(shù)也大，適用于測量緩變信號，并以電荷量作為輸出的場合。串聯(lián)接法輸出電壓高，本身電容小，適用于以電壓作為輸出量以及測量電路輸入阻抗很高的場合。,2.壓電元件的聯(lián)接形式特點,3.壓電傳感器等效電路：電壓源和電荷源,4.壓電傳感器前置放大器的作用,5.簡述壓電式傳感器分別與電壓放大器和電荷放大器相連時各自的特點。,答：傳感器與電壓放大器連接的電路,其輸出電壓與壓電元件的輸出電壓成正比,但容易受電纜電容的影響。 傳感器與電荷放大器連接的電路,其輸出電壓與壓電元件的輸出電荷成正比,電纜電容的影響小。,第七章 光電式傳感器,1.光電效應(yīng)的三種類型及常用光電元件,2.光電耦合器結(jié)構(gòu),發(fā)光元件和接收元件都封裝在一個外殼內(nèi),3.基本光電開關(guān)電路,4.透射式光電式轉(zhuǎn)速傳感器工作原理,5.光纖傳感器可以分為兩大類: 一類是功能型（傳感型）傳感器; 另一類是非功能型（傳光型）傳感器。 功能型傳感器是利用光纖本身的特性把光纖作為敏感元件, 被測量對光纖內(nèi)傳輸?shù)墓膺M行調(diào)制, 使傳輸?shù)墓獾膹姸?、相位、頻率或偏振態(tài)等特性發(fā)生變化, 再通過對被調(diào)制過的信號進行解調(diào), 從而得出被測信號。非功能型傳感器是利用其它敏感元件感受被測量的變化, 光纖僅作為信息的傳輸介質(zhì)。,6.光柵按應(yīng)用類型：長光柵和圓光柵,7.莫爾條紋的形成及其特征,7.光柵傳感器利用光閘莫爾條紋測量位移,8.為辨別主光柵的移動方向,需要有兩個具有相差的莫爾條紋信號同時輸入來辨別移動方向,且兩個莫爾條紋信號相差90相位。,9.四倍頻細分 原理：在一個莫爾條紋寬度上并列放置四個光電元件，得到四個相差依次為/2的電壓信號，在光柵作相對運動時，經(jīng)過微分電路，在正向運動時，得到四個微分脈沖（加計數(shù)脈沖）；反向運動時，得到四個微分脈沖（減計數(shù)脈沖）。,1.感應(yīng)同步器的作用是測量( C ) A、電壓 B、電流 C、位移 D、相位差 2、下列測力傳感器中，屬于發(fā)電型測力傳感器的是( B ) A、自感式傳感器 B、磁電感應(yīng)式傳感器 C、電容式傳感器 D、應(yīng)變式傳感器 3、極對數(shù)為4的永磁式交流測速發(fā)電機，當(dāng)其軸與轉(zhuǎn)速為600(轉(zhuǎn)/分) 的被測軸相連接時，則其輸出交變電動勢的頻率為(A ) A、40Hz B、300Hz C、600Hz D、2400Hz 4、莫爾條紋光柵傳感器的輸出是( A ) A、數(shù)字脈沖式 B、調(diào)幅式 C、調(diào)頻式 D、正弦波,選擇題,5、將電阻應(yīng)變片貼在( C )上，就可以分別做成測力、位移、加速度等參數(shù)的傳感器。 A、質(zhì)量塊 B、導(dǎo)體 C、彈性元件 D、機器組件 6、半導(dǎo)體熱敏電阻率隨著溫度上升，電阻率( B ) A、上升 B、迅速下降 C.保持不變 D、歸零 7、結(jié)構(gòu)型傳感器是依靠傳感器( C )的變化實現(xiàn)信號變換的。 A、材料物理特性 B、體積大小 C、結(jié)構(gòu)參數(shù) D、電阻值 8、莫爾條紋光柵傳感器的輸出是( A ) A、數(shù)字脈沖式 B、調(diào)幅式 C、調(diào)頻式 D、正弦波,9、下列被測物理量適合于使用紅外傳感器進行測量的是（C ） A、壓力 B、力矩 C、溫度 D、厚度 10、電橋測量電路的作用是把傳感器的參數(shù)變化轉(zhuǎn)為(C )的輸出。 A、電阻 B、電容 C、電壓 D、電荷 11、通常采用的壓力敏感元件有( D ) A、柱形彈性元件 B、環(huán)形彈性元件 C、梁形彈性元件 D、波登管,填空題,1、為了測得比柵距W更小的位移量，光柵傳感器要采用 細分技術(shù) 技術(shù)。 2、在熱電偶中，當(dāng)引入第三個導(dǎo)體時，只要保持其兩端的溫度相同，則對總熱電動勢無影響。這一結(jié)論被稱為熱電偶的 中間導(dǎo)體 定律。 3、有一個電阻式傳感器，它在量程為50mV范圍內(nèi)的最大絕對誤差是0.2mV，則其非線性誤差應(yīng)該是 +-0.2%。 4、渦流傳感器的線圈與被測物體的距離減小