傳感器與檢測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)

傳感器與檢測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)第1頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第1章傳感器與檢測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)1.1傳感器簡(jiǎn)述

1.2測(cè)量誤差與準(zhǔn)確度

1.3彈性敏感元件第2頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.1傳感器簡(jiǎn)述1.1.1傳感器的組成與分類(lèi)

1.傳感器的定義我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T7665—2005)中對(duì)傳感器(Transducer/Sensor)的定義是：能夠感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置。

傳感器的這一定義包含了以下幾方面的意義：

1)傳感器是測(cè)量裝置，能夠完成檢測(cè)任務(wù)。

2)它的輸入量是某一被測(cè)量，可以是物理量、化學(xué)量、生物量等。

3)它的輸出量是某一物理量，這種量要便于傳輸、轉(zhuǎn)換、處理、顯示等，它可以是氣、光、電量，但主要是電量。

4)輸出量與輸入量應(yīng)有對(duì)應(yīng)關(guān)系，且應(yīng)有一定的準(zhǔn)確度。第3頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.1傳感器簡(jiǎn)述2.傳感器的組成傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、轉(zhuǎn)換電路三部分組成，有時(shí)還需外加輔助電源提供轉(zhuǎn)換能量，其組成框圖如圖1-1所示。圖1-1傳感器的組成框圖(1)敏感元件它是直接感受被測(cè)量(如溫度、壓力等)，并輸出與被測(cè)量成確定關(guān)系的某一物理量的元件(如彈性敏感元件)。第4頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.1傳感器簡(jiǎn)述(2)轉(zhuǎn)換元件它是將敏感元件輸出的非電信號(hào)直接轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，或直接將被測(cè)非電信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)(如應(yīng)變式壓力傳感器的電阻應(yīng)變片，它作為轉(zhuǎn)換元件將彈性敏感元件的輸出轉(zhuǎn)換為電阻)。

(3)轉(zhuǎn)換電路它能把轉(zhuǎn)換元件輸出的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為便于顯示、處理和傳輸?shù)挠杏眯盘?hào)。

3.傳感器的分類(lèi)傳感器技術(shù)是一門(mén)知識(shí)密集型技術(shù)。第5頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.1傳感器簡(jiǎn)述表1-1傳感器的分類(lèi)第6頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.1傳感器簡(jiǎn)述表1-1傳感器的分類(lèi)第7頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.1傳感器簡(jiǎn)述1.1.2傳感器的基本特性

傳感器是實(shí)現(xiàn)傳感功能的基本部件，傳感器的輸入?輸出關(guān)系特性是傳感器的基本特性。傳感器的各種性能指標(biāo)都是根據(jù)傳感器輸入與輸出對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行描述的。傳感器的輸入?輸出特性是其外部特性，但卻是由其內(nèi)部參數(shù)決定的，不同的傳感器的內(nèi)部參數(shù)決定了它具有不同的外部特性。

1.傳感器的靜態(tài)特性傳感器的靜態(tài)特性是指檢測(cè)系統(tǒng)的輸入量為不隨時(shí)間變化的恒定信號(hào)時(shí)的輸入-輸出特性關(guān)系。

(1)線性度檢測(cè)系統(tǒng)的線性度是指系統(tǒng)輸出量與輸入量之間的實(shí)際關(guān)系曲線偏離直線的程度。第8頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.1傳感器簡(jiǎn)述圖1-2各種直線的擬合方法

a)理論直線擬合b)過(guò)零旋轉(zhuǎn)擬合c)端點(diǎn)連線擬合d)端點(diǎn)平移擬合第9頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.1傳感器簡(jiǎn)述(2)靈敏度圖1-3傳感器的靈敏度

a)線性傳感器b)非線性傳感器第10頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.1傳感器簡(jiǎn)述(3)遲滯遲滯是指在滿量程范圍內(nèi)，傳感器在升行程(輸入量增大)和降行程(輸入量減小)測(cè)量過(guò)程中，輸入-輸出特性曲線不重合的程度，如圖1-4所示。圖1-4遲滯特性第11頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.1傳感器簡(jiǎn)述(4)重復(fù)性重復(fù)性是指?jìng)鞲衅髟谳斎肓堪赐环较蜃魅砍潭啻螠y(cè)試時(shí)，所得輸入-輸出特性曲線不一致性的程度，如圖1-5所示。圖1-5重復(fù)性第12頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.1傳感器簡(jiǎn)述(5)漂移漂移是指在一定時(shí)間間隔內(nèi)，傳感器的輸出量發(fā)生與輸入量無(wú)關(guān)的變化，它包括零點(diǎn)漂移和溫度漂移。

1)零點(diǎn)漂移，簡(jiǎn)稱(chēng)零漂。

2)溫度漂移，簡(jiǎn)稱(chēng)溫漂。

(6)分辨率分辨率是指在規(guī)定測(cè)量范圍內(nèi)傳感器能檢測(cè)到的輸入量的最小變化量，表示檢測(cè)系統(tǒng)分辨輸入量微小變化的能力，用絕對(duì)值表示。

2.傳感器的動(dòng)態(tài)特性傳感器的動(dòng)態(tài)特性是指?jìng)鞲衅鳒y(cè)量動(dòng)態(tài)信號(hào)時(shí)，輸入對(duì)輸出的相應(yīng)特性，即其輸出對(duì)隨時(shí)間變化的輸入量的響應(yīng)特性。第13頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.1傳感器簡(jiǎn)述動(dòng)態(tài)特性好的傳感器，其輸出隨時(shí)間變化的規(guī)律與輸入對(duì)時(shí)間變化的規(guī)律相同，即具有相同的時(shí)間函數(shù)。但在實(shí)際工作中，輸出信號(hào)與輸入信號(hào)具有不同的時(shí)間函數(shù)，這種輸入與輸出間的差異稱(chēng)為動(dòng)態(tài)誤差，動(dòng)態(tài)誤差反映的是慣性延遲所引起的附加誤差。

(1)瞬態(tài)響應(yīng)法在研究傳感器的動(dòng)態(tài)特性時(shí)，在時(shí)域中傳感器對(duì)所加激勵(lì)信號(hào)的響應(yīng)稱(chēng)為瞬態(tài)響應(yīng)。圖1-6階躍響應(yīng)特性第14頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.1傳感器簡(jiǎn)述1)超調(diào)量σ：傳感器輸出超出穩(wěn)定值而出現(xiàn)的最大偏差，常用相對(duì)于最終穩(wěn)定值的百分比來(lái)表示。

2)延滯時(shí)間td：階躍響應(yīng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)值的50%所需要的時(shí)間。

3)上升時(shí)間tr：傳感器的輸出由穩(wěn)態(tài)值的10%變化到穩(wěn)態(tài)值的90%所需的時(shí)間。

4)峰值時(shí)間tp：傳感器從階躍輸入開(kāi)始到輸出值達(dá)到第一個(gè)峰值所需的時(shí)間。

5)響應(yīng)時(shí)間ts：傳感器從階躍輸入開(kāi)始到輸出值進(jìn)入穩(wěn)態(tài)值所規(guī)定的范圍內(nèi)所需的時(shí)間。

(2)頻率響應(yīng)法頻率響應(yīng)法是從傳感器的頻率特性出發(fā)研究傳感器的動(dòng)態(tài)特性。第15頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.2測(cè)量誤差與準(zhǔn)確度1.2.1測(cè)量誤差的基本概念

1.測(cè)量誤差的有關(guān)術(shù)語(yǔ)

(1)真值真值即真實(shí)值，是指在一定時(shí)間及空間條件下，被測(cè)物理量本身所具有的真實(shí)數(shù)值。

(2)標(biāo)稱(chēng)值標(biāo)稱(chēng)值是指測(cè)量?jī)x器或測(cè)量器具上標(biāo)示的量值，如標(biāo)準(zhǔn)砝碼上標(biāo)出的1kg。

(3)測(cè)量誤差測(cè)量誤差是指用儀器測(cè)量出來(lái)的結(jié)果與被測(cè)量的真值之差，即測(cè)量誤差=測(cè)量結(jié)果－真值。

(4)測(cè)量準(zhǔn)確度測(cè)量準(zhǔn)確度即測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度，反映測(cè)量結(jié)果與真值接近程度的量。

(5)等準(zhǔn)確度測(cè)量等準(zhǔn)確度測(cè)量是指在同一條件下所進(jìn)行的一系列重復(fù)測(cè)量。第16頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.2測(cè)量誤差與準(zhǔn)確度(6)非等準(zhǔn)確度測(cè)量非等準(zhǔn)確度測(cè)量是指在多次測(cè)量中，對(duì)測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確度有影響的一切條件不能維持完全不變的測(cè)量。

(7)測(cè)量不確定度測(cè)量不確定度是表征被測(cè)量的真值在某數(shù)值范圍內(nèi)不能肯定的程度，就是對(duì)測(cè)量誤差極限估計(jì)值的評(píng)價(jià)。

2.測(cè)量誤差的表示方法

(1)絕對(duì)誤差

(2)相對(duì)誤差

(3)引用誤差

例1-1一個(gè)電壓表的滿量程為100V，校準(zhǔn)該表時(shí)得到最大絕對(duì)誤差為0.15V，試確定該電壓表的準(zhǔn)確度等級(jí)。

解：由式(1-11)可知，該電壓表的最大引用誤差為第17頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.2測(cè)量誤差與準(zhǔn)確度例1-2現(xiàn)需選擇一臺(tái)測(cè)溫范圍為0~500℃的測(cè)溫儀表。根據(jù)工藝要求，溫度指示值的誤差不允許超過(guò)±4℃，試問(wèn)應(yīng)選哪一級(jí)準(zhǔn)確度等級(jí)的測(cè)溫儀表？

解：工藝允許的最大引用誤差為

1.2.2誤差的分類(lèi)方法

在測(cè)量過(guò)程中，由于被測(cè)量千差萬(wàn)別，產(chǎn)生誤差的原因也不相同，所以，誤差的種類(lèi)也很多。若按照誤差產(chǎn)生的原因及其性質(zhì)來(lái)分，誤差分為系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差和粗大誤差。

1.系統(tǒng)誤差在相同的測(cè)量條件下，對(duì)同一被測(cè)量進(jìn)行多次測(cè)量時(shí)，誤差的大小和符號(hào)保持不變或按照一定規(guī)律出現(xiàn)，則把這種誤差稱(chēng)為系統(tǒng)誤差(systemerror)。第18頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.2測(cè)量誤差與準(zhǔn)確度系統(tǒng)誤差可分為定值系統(tǒng)誤差和變值系統(tǒng)誤差。定值系統(tǒng)誤差是指數(shù)值和符號(hào)都保持不變的系統(tǒng)誤差。變值系統(tǒng)誤差是指數(shù)值和符號(hào)按照一定規(guī)律變化的系統(tǒng)誤差。變值系統(tǒng)誤差按照其變化規(guī)律的不同，又可分為線性系統(tǒng)誤差、周期性系統(tǒng)誤差和復(fù)雜規(guī)律系統(tǒng)誤差。

2.隨機(jī)誤差在相同的測(cè)量條件下，對(duì)同一被測(cè)量進(jìn)行多次測(cè)量時(shí)，其誤差的大小和符號(hào)以不可預(yù)知的方式變化著，把這種誤差稱(chēng)為隨機(jī)誤差(randomerror)。第19頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.2測(cè)量誤差與準(zhǔn)確度隨機(jī)誤差按其概率分布的特點(diǎn)，可分為正態(tài)分布隨機(jī)誤差和非正態(tài)分布隨機(jī)誤差。隨機(jī)誤差是獨(dú)立的、微小的、偶然的，因此，隨機(jī)誤差的大小表明測(cè)量結(jié)果的分散性。通常用精密度表示隨機(jī)誤差的大小。隨機(jī)誤差大，測(cè)量結(jié)果分散，精密度低；隨機(jī)誤差小，測(cè)量結(jié)果的重復(fù)性好，精密度高。

3.粗大誤差在相同的測(cè)量條件下，對(duì)同一被測(cè)量進(jìn)行多次測(cè)量時(shí)，顯著偏離測(cè)量結(jié)果的誤差，稱(chēng)為粗大誤差(abnormalerror)。

1.2.3誤差的分析方法

1.系統(tǒng)誤差的分析系統(tǒng)誤差的特點(diǎn)是在一定條件下對(duì)同一被測(cè)量的多次測(cè)量中誤差保持恒定，而當(dāng)條件改變時(shí)誤差按一定規(guī)律變化。第20頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.2測(cè)量誤差與準(zhǔn)確度(1)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)誤差的方法發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)誤差的根本方法應(yīng)從系統(tǒng)誤差來(lái)源上去研究，分析實(shí)驗(yàn)條件，注意每一個(gè)因素的影響。

1)實(shí)驗(yàn)對(duì)比法。

2)殘余誤差觀察法。

3)計(jì)算數(shù)據(jù)比較法。

(2)系統(tǒng)誤差的減小與消除分析和研究系統(tǒng)誤差的最終目的是減小和消除系統(tǒng)誤差，常用的方法有以下幾種。

1)從產(chǎn)生誤差的根源上消除系統(tǒng)誤差，如采用符合實(shí)際的理論公式,正確地安裝和調(diào)整儀器裝置,實(shí)驗(yàn)中嚴(yán)格保證儀器裝置的測(cè)量條件,防止外界的各種干擾等。

2)修正測(cè)量結(jié)果。

3)抵消系統(tǒng)誤差。第21頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.2測(cè)量誤差與準(zhǔn)確度(3)系統(tǒng)誤差分析的特點(diǎn)系統(tǒng)誤差具有確定的規(guī)律性，發(fā)現(xiàn)了就能消除，針對(duì)性強(qiáng)。

2.隨機(jī)誤差的分析就某一次測(cè)量來(lái)說(shuō)，隨機(jī)誤差的大小和方向是不可預(yù)知的，但對(duì)同一量進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)量就會(huì)發(fā)現(xiàn)，隨機(jī)誤差是按一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律分布的，可以利用這種規(guī)律對(duì)測(cè)量結(jié)果做出隨機(jī)誤差的估計(jì)。

(1)隨機(jī)誤差的概率無(wú)數(shù)次的實(shí)驗(yàn)事實(shí)和統(tǒng)計(jì)理論都證明，大部分測(cè)量中的隨機(jī)誤差都服從正態(tài)分布規(guī)律。

1)單峰性。

2)有界性。

3)對(duì)稱(chēng)性。

4)抵償性。第22頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.2測(cè)量誤差與準(zhǔn)確度(2)隨機(jī)誤差的處理

3.粗大誤差的分析方法粗大誤差是由于測(cè)量者的粗心大意導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果明顯偏離真值的誤差，含有粗大誤差的數(shù)據(jù)必須被剔除。

對(duì)于粗大誤差的判斷最常用的準(zhǔn)則為拉依達(dá)準(zhǔn)則——3σ準(zhǔn)則。

1.2.4有效數(shù)字與測(cè)量數(shù)據(jù)的處理

1.有效數(shù)字因?yàn)樵跍y(cè)量中不可避免地存在誤差，所以測(cè)量數(shù)據(jù)只能是一個(gè)近似數(shù)。

(1)數(shù)字的舍入規(guī)則當(dāng)需要n位有效數(shù)字時(shí)，對(duì)超過(guò)n位的數(shù)字要根據(jù)舍入規(guī)則進(jìn)行處理。

1)小于第n位單位數(shù)字的0.5就舍掉。

2)大于第n位單位數(shù)字的0.5，則第n位加1。第23頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.2測(cè)量誤差與準(zhǔn)確度3)恰為第n位單位數(shù)字的0.5，則第n位為偶數(shù)或零時(shí)就舍去，為奇數(shù)時(shí)則進(jìn)1。

(2)參加中間運(yùn)算的有效數(shù)字的處理

1)加法運(yùn)算：運(yùn)算結(jié)果的有效數(shù)字位數(shù)應(yīng)與參與運(yùn)算的各數(shù)中小數(shù)點(diǎn)后面的有效位數(shù)相同。

2)乘除運(yùn)算：運(yùn)算結(jié)果的有效數(shù)字位數(shù)，應(yīng)與參與運(yùn)算的各數(shù)中有效位數(shù)最小的相同。

3)乘方及開(kāi)方運(yùn)算：運(yùn)算結(jié)果的有效數(shù)字位數(shù)比原數(shù)據(jù)多保留一位。

4)對(duì)數(shù)運(yùn)算：取對(duì)數(shù)前后有效數(shù)字位數(shù)應(yīng)相同。

2.測(cè)量數(shù)據(jù)的處理常用的數(shù)據(jù)處理方法有列表法、圖示法、最小二乘法線性擬合。第24頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.2測(cè)量誤差與準(zhǔn)確度(1)列表法列表法是把被測(cè)量的數(shù)據(jù)列成表格，可以簡(jiǎn)明地表示有關(guān)物理量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，便于隨時(shí)檢查測(cè)量結(jié)果是否合理，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和分析問(wèn)題。

(2)圖示法圖示法是用圖形或曲線表示物理量之間的關(guān)系，它能更直觀地表示物理量之間的變化規(guī)律，如遞增或遞減。

(3)最小二乘法線性擬合圖示法雖然能很直觀方便地將測(cè)量中的各種物理量之間的關(guān)系、變化規(guī)律用圖像表示出來(lái)，但是，在圖像的繪制上往往會(huì)引起一些附加的誤差。第25頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.3彈性敏感元件1.3.1彈性敏感元件的特性

物體因外力作用而改變?cè)瓉?lái)的尺寸或形狀，稱(chēng)為變形。如果外力去掉后物體能夠完全恢復(fù)其原來(lái)的尺寸和形狀，這種變形稱(chēng)之為彈性形變。彈性敏感元件直接感受力、壓力、力矩等物理量，其輸出為彈性元件本身的變形（應(yīng)變、位移、轉(zhuǎn)角）。作用在彈性敏感元件上的外力與該外力引起的相應(yīng)的變形之間的關(guān)系稱(chēng)之為彈性敏感元件的特性。彈性敏感元件是很多傳感器的核心部分，它能夠?qū)⒏鞣N形式的非電量轉(zhuǎn)換成應(yīng)變或位移量，然后由傳感元件將這些量轉(zhuǎn)換成電量。

1.彈性敏感元件的特性

(1)剛度第26頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.3彈性敏感元件(2)靈敏度靈敏度表示彈性敏感元件在單位力作用下產(chǎn)生變形的大小。

(3)彈性滯后彈性滯后是指在彈性敏感元件彈性變形范圍內(nèi)，對(duì)彈性敏感元件進(jìn)行加、卸載的升、降行程測(cè)量中曲線不重合的現(xiàn)象。第27頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.3彈性敏感元件圖1-7剛度特性第28頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.3彈性敏感元件圖1-8彈性滯后現(xiàn)象(4)彈性后效當(dāng)彈性敏感元件上載荷從一個(gè)值變化到另一個(gè)值時(shí)第29頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.3彈性敏感元件，相應(yīng)的變形不能立即完成，而要經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間間隔逐漸完成，這種現(xiàn)象稱(chēng)之為彈性后效。圖1-9彈性后效第30頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.3彈性敏感元件(5)溫度特性周?chē)h(huán)境溫度的變化會(huì)引起彈性敏感元件材料的彈性模量E的變化，變化的大小用溫度系數(shù)βt表示。

(6)固有頻率彈性敏感元件的動(dòng)態(tài)特性和變換被測(cè)載荷時(shí)的滯后現(xiàn)象，都由彈性敏感元件的固有頻率所決定。

2.彈性敏感元件的材料彈性敏感元件直接參與傳感器中的變換和測(cè)量，因此對(duì)于材料的選用十分重要。

1)彈性極限和強(qiáng)度極限要高。

2)彈性模量的溫度系數(shù)要小且要穩(wěn)定。

3)彈性滯后和彈性后效要小。

4)線膨脹系數(shù)要小且要穩(wěn)定。

5)有良好的抗氧化性。

6)有良好的機(jī)械加工和熱處理性能。第31頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.3彈性敏感元件7)在特殊條件下，要有良好的耐腐蝕性，并且具有良好的導(dǎo)電性或較高的絕緣性。表1-2常用彈性敏感元件的材料性能1.3.2彈性敏感元件的類(lèi)型第32頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.3彈性敏感元件傳感器中的彈性敏感元件的輸入量通常是力、力矩或流體的壓力，其輸出量為應(yīng)變或位移，即彈性敏感元件是將力或壓力轉(zhuǎn)換為應(yīng)變或位移的器件。因此彈性敏感元件有兩種基本形式：一是將力或力矩轉(zhuǎn)換為應(yīng)變或位移的變換力的彈性敏感元件；二是將壓力轉(zhuǎn)換為應(yīng)變或位移的變換壓力的彈性敏感元件。

1.變換力的彈性敏感元件常用變換力的彈性敏感元件有實(shí)心圓柱或空心圓柱、等截面圓環(huán)、等截面懸臂梁、等強(qiáng)度懸臂梁和扭轉(zhuǎn)軸等，如圖1-10所示。圖1-10變換力的彈性敏感元件

a)實(shí)心軸b)空心軸c)、d)等截面圓環(huán)e)變形的圓環(huán)

f)等截面懸臂梁g)等強(qiáng)度懸臂梁h)雙孔梁i)扭轉(zhuǎn)軸第33頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.3彈性敏感元件(1)圓柱式彈性敏感元件圓柱式彈性敏感元件的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可承受很大的載荷。

例1-3有一橫截面直徑為12mm的45鋼質(zhì)圓柱體，受到拉力F=2940N，分別求出圓柱體受拉后的徑向應(yīng)變和橫向應(yīng)變。(μ=0.3)

解：查表1-2可知，45鋼的彈性模量E=2.00×105MPa=2.00×1011Pa

(2)環(huán)式彈性敏感元件環(huán)式彈性敏感元件一般分為等截面圓環(huán)和變截面圓環(huán)兩種，大多做成等截面圓環(huán)，如圖1-10c所示。

(3)懸臂梁懸臂梁是一端固定一端自由的彈性敏感元件，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便。

1)等截面懸臂梁。

2)等強(qiáng)度懸臂梁。第34頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.3彈性敏感元件2.變換壓力的彈性敏感元件常見(jiàn)的變換壓力的彈性敏感元件有彈簧管、波紋管、平膜片、波紋膜片、膜盒和薄壁圓筒等，如圖1-11所示。圖1-11變換壓力的彈性敏感元件

a)彈簧管b)波紋管c)平膜片d)膜盒e)薄壁圓筒f)薄壁半球第35頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.3彈性敏感元件(1)彈簧管彈簧管又稱(chēng)為波登管，它是一個(gè)彎成圓弧形的空心管，一端固定一端自由，大多數(shù)是C形彈簧管。

(2)波紋管波紋管是一種表面上有許多同心環(huán)狀波紋的薄壁圓管，如圖1-11b所示。

(3)平膜片圓形膜片分為平膜片和波紋膜片，用來(lái)測(cè)量介質(zhì)的壓力。

(4)波紋膜片波紋膜片是一種壓有環(huán)狀同心波紋的薄板。

(5)膜盒為了增加膜片中心的位移，即提高靈敏度，可把兩個(gè)波紋膜片焊在一起，制作成具有腔體的盒狀元件，如圖1-11d所示。

(6)薄壁圓筒薄壁圓筒彈性敏感元件一般用于較大壓力的測(cè)量，如圖1-11e所示。

1.簡(jiǎn)述傳感器的組成及其各部分的基本功能。第36頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.3彈性敏感元件2.傳感器的靜態(tài)特性技術(shù)指標(biāo)及其各自的意義是什么？

3.傳感器的動(dòng)態(tài)特性常用什么方法進(jìn)行描述？

4.測(cè)量誤差按其性質(zhì)和特點(diǎn)可分為哪三類(lèi)？各有何特點(diǎn)？

5.用測(cè)量范圍為100~500℃的溫度檢測(cè)儀表測(cè)量200℃時(shí)，儀表的顯示值為202.5℃，求儀表在該測(cè)量點(diǎn)處的絕對(duì)誤差、相