土木工程测试课件--2 传感器.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,SACE,概念：,把被测量转化为电阻变化的一种传感器。,按工作原理分类：,电阻应变式,（,核心为：,电阻应变片,）,电位计式,压阻式,2-2,电阻式传感器,X ,L A R,基本原理,2-2,电阻式传感器,1,电阻应变式传感器：,应变片弹性元件附件,工作原理：基于电阻应变效应,2,电位计：,精度,0.05,0.025mm,电位计的使用,变阻器与分压器,R,x,x,U,A,B,U,U,x,x,U,A,B,2-2,电阻式传感器,3,、压阻式传感器,F R,压阻效应：单晶半导体材料在沿某一轴向受外力作用时，其电阻率发生很大变化的现象,2-2,电阻式传感器,电感式传感器是基于电磁感应原理，它是把被测量转化为电感量的一种装置。,分类,:,电感式传感器,自感型,可变磁阻型,涡流式,互感型,2-3,电感式传感器,1,自感型,-,可变磁阻式,可变导磁面积型,原理,:,电磁感应,2-3,电感式传感器,1,自感型：,（,2,）涡流式,金属板置于变化磁场中或在磁场中运动时，在金属板种产生感应电流,高频反射式涡流传感器,低频透射式涡流传感器,2-3,电感式传感器,2,互感型,-,差动变压器,W,W1,W2,E,s,x,-x,工作原理,:,互感现象,.,E,w,E,out,2-3,电感式传感器,1,工作原理,传感器可等效成一个两端固定绷紧的均匀弦。,钢弦内应力的变化转变为钢弦振动频率的变化。,2-4,钢弦式传感器,基本原理,发出脉冲信号输入压力盒的电磁线路，激励钢弦产生振动，钢弦的振动在电磁线路内产生交变电动势，输入频率仪放大器后，示波，得到频率。,2-5,电容式、压电式、压磁式传感器,1,电容式传感器：,将被测量（尺寸、压力等）的变化转换成电容量变化的传感器。,工作原理,+,+,+,A,、,A,或,发生变化时，都会引起电容的变化。,2,压电式传感器,基本原理：,压电效应（外力作用下激起晶体表面荷电的现象，逆压电效应）,压电材料：压电单晶体（石英）、多晶体压电陶瓷（钛酸钡）,常用结构形式,串联,并联,F,+,q=DF,2-5,电容式、压电式、压磁式传感器,并联时间常数大，适宜用在测量慢变信号；,串联适于电路输入阻抗很高的时候。,2,压电式传感器,（,1,）加速度传感器,（,2,）测力传感器,2-5,电容式、压电式、压磁式传感器,3,压磁式传感器,基本原理：,压磁效应（铁磁材料受机械力作用，内部产生机械效应力，从而引起导磁系数发生变化）,2-5,电容式、压电式、压磁式传感器,3,压磁式传感器,基本元件：,应用举例,2-5,电容式、压电式、压磁式传感器,2-7,其它传感器,1,磁电式传感器,基本原理：电磁感应，产生感应电动势,2-6,其它传感器,1,磁电式传感器,（,2,）霍尔传感器,基本原理：霍尔元件基于霍尔效应，产生感应电动势,金属或半导体材料置于磁场中，通过电流时，,垂直于电流和磁场方向，产生感应电动势,2-6,其它传感器,1,磁电式传感器,（,2,）霍尔传感器,应用举例,位移传感器,霍尔乘法器,2-6,其它传感器,1,磁电式传感器,（,3,）磁阻效应传感器,基本原理：磁阻效应,沿电流方向电阻的变化,2-6,其它传感器,2,光电式传感器,（,1,）外光电效应,（在光线作用下，物质内的电子逸出物体表面向外发射的现象）,（,2,）内光电效应,（受光照物体电导率发生变化或产生光电动势的效应）,2-7,其它传感器,2,光电式传感器,主要形式,2-7,其它传感器,3,气敏传感器,基本原理,半导体气敏元件同气体,接触后，造成半导体性,质发生变化，,测量特定气体的成分或者浓度,将成分和浓度转变为电信号，进行监测和报警。,例：二氧化锡气敏元件测酒精含量,2-7,其它传感器,4,湿度传感器,基本原理,利用湿敏元件进行湿度测量和控制。,湿敏元件,利用湿敏材料吸收空气中的水分而导致本身电阻值发生变化。,2-7,其它传感器,5,水分传感器,基本原理,将水分含量转换成电信号进行测定和表示,高分子物质的电阻与含水率有关,2-7,其它传感器,6,光纤传感器,基本原理,外界因素（温度、压力、电场、磁场等）变化时，传光特性（相位和光强）会发生变化。,2-8,传感器的选择和标定,1,传感器的选择,输入输出线性好，灵敏度高,滞后、偏移误差小,动态特性好,功耗小,对测试对象影响小,抗干扰能力强,重复性好，有互换性,抗腐蚀性好，能长期使用,易维修和校准,2-7,传感器的选择和标定,2,压力盒的选择和埋设要求,静力匹配,弹性模量,泊松比,密度,2-7,传感器的选择和标定,2,压力盒的选择和埋设要求,结构参数的选择,教材,P43,埋设要求,教材,P44,2-7,传感器的选择和标定,3,传感器的标定,定义：通过试验建立传感器输入量和输出量之间的关系，求出传感器输出特性曲线（标定曲线）,标定方法,标准输出设备非电量标准值,标准测试系统未知的非电量,要求,(1),传感器的标定应该在其使用条件相似的状态下进行；,(2),被测对象的,f,30Hz,时，可只作静标定。,(3),重复标定的次数和提高测试精度，减小偶然误差。,2-7,传感器的选择和标定,4,压力,传感器的标定,确定压力传感器或压力测量系统的灵敏度及误差，,（,1,）油压标定,2-7,传感器的选择和标定,4,压力,传感器的标定,（,2,）,埋入式压力传感器的压沙标定,2-7,传感器的选择和标定,4,压力,传感器的标定,（,3,）,接触式压力传感器,The end.,Thanks!,