传感器技术与应用复习.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,*,第,1,章 传感器技术基础,掌握：,1.,传感器的定义和组成,2.,传感器按工作原理分类,3.,传感器的静态数学模型,4.,传感器的静态特性,5.,传感器提高传感器性能的主要方法：线性化、差动、补偿和校正,了解：,1.,自动测试系统的组成,2.,传感器的动态特性,3.,传感器的材料,4.,传感器的制造技术,5.,传感器的标定与校准,第,2,章 温度传感器,掌握：,1.,热力学温标转换公式,2.,热电效应定义与热电偶测温原理,3.,热电阻的温度特性（函数）,4.AD590,应用电路,了解：,1.,热电偶基本定律,2.,热电偶材料,3.,热电阻传感器结构,4.,温度传感器的应用,第,3,章 力传感器,掌握：,弹性敏感元件的特性：刚度、灵敏度、弹性滞后、弹性后效,弹性敏感元件分类,电阻应变片工作原理,电阻应变片测量电路,压电效应和逆压电效应,变极距式和变面积式电容传感器原理,自感式传感器原理,了解：,压电传感器类型和测量电路,电容式传感器测量电路,电感式传感器类型和测量电路,常见力传感器应用举例,第,4,章光电式传感器,掌握,外光电效应、内光电效应、光生伏打效应的概念,光敏电阻、光敏二极管三极管、光电耦合器的原理和结构,热释电效应的定义,光电式数字转速表结构,了解,光电元件特性,光纤传感器分类及各自特点,第,5,章 图像传感器,掌握,CCD,电荷耦合器件原理,数码相机（结构）,了解,CCD,和,CMOS,图像传感器应用实例,第,6,章 霍耳传感器及其它磁传感器,掌握,霍尔效应,霍尔元件主要参数,了解,磁阻效应,磁敏二极管、三极管,霍尔传感器应用领域,第,7,章 位移传感器,掌握,机械位移传感器定义,接近传感器定义,电容式、电感器、热释电接近传感器,转速传感器类型,了解,电容式位移传感器,差动变压器,接近传感器,压差式液位传感器原理,电磁式流量传感器的工作原理,第,8,章气体和湿度传感器,掌握,气体传感器类型,湿度传感器分类,气体报警器结构,了解,气体湿度传感器应用,第,9,章 新型传感器,了解,微波传感器定义、分类、特点,超声波传感器的种类、应用,第,10,章 传感器接口电路,掌握,传感器信号的处理方法,检测电路常用电路类型,传感器和微型计算机的连接的模数转换和压频转换,了解,传感器接口电路实例,1.4,电桥电路在测量中的应用,被测量是非常微弱的，必须用专门的电路，最常用的电路就是各种电桥电路。,1.4.1,直流测量电桥分析,如图所示为最常用的电阻,电桥，有四个电阻组成桥臂，,一个对角接电源,U,另一个作为输出,U,0,1.,桥路形式,如图所示，电桥各臂的电阻分别为,R,1,、,R,2,、,R,3,、,R,4,。,U,为电桥的直流电源电压。当四臂电阻等臂电桥：,R,1,=,R,2,=,R,3,=,R,4,=,R,，,输出对称电桥：,R,1,=,R,2,=,R,，,R,3,=,R,4,=,R,(,R,R,),电源对称电桥：,R,1,=,R,4,=R,，,R,2,=,R,3,=,R,(,R,R,),2.,工作方式,单臂工作：电桥中只有一个臂接入被测量，其它三个臂采用固定电阻：,双臂工作：如果电桥两个臂接入被测量，另两个为固定电阻就称为双臂工作电桥，又称为半桥形式：,全桥方式：如果四个桥臂都接入被测量则称为全桥形式。,3.,输出方式,电桥的输出方式有电流型和电压型两种，主要根据负载情况而定。,（,1,）,电流输出型 当电桥的输出信号较大，输出端又接入电阻值较小的负载如检流计或光线示波器进行测量时,，电桥将以电流形式输出，如图所示，负载电阻为,R,g,，由图可得,应用有源,-,端口网络定理，电流输出电桥可以简化成下图所示的电路。图中,E,相当于电桥输出端开路电压,U,ab,，,R,为网络的入端电阻。,流过负载,Rg,的电流为,当,I,g,=0,时，电桥平衡。故电桥平衡条件为,R,1,R,3,=,R,2,R,4,或,当电桥负载电阻,R,g,等于电桥输出电阻时，即阻抗匹配时,，有,这时,电桥输出功率最大,，电桥输出电流为,输出电压为,当桥臂,R,1,为与被测量有关的可变电阻，且有电阻增量,R,时，略去分母中的,R,项则：,对于输出对称电桥：,对于电源对称电桥：,对于等臂电桥：,由以上结果可以看出，三种形式的电桥，当,R,R,时，其输出电流都与应变片的电阻变化率即应变成正比，它们之间呈线性关系。,（,2,）电压输出型,当电桥,输出端接有放大器时，由于放大器的输入阻抗很高，所以可以认为电桥的负载电阻为无穷大，这时电桥以电压的形式输出,。输出电压即为电桥输出端的开路电压，其表达式为,单臂工作状态，即,R,1,为应变片。,对于输出对称电桥：,对于电源对称电桥：,对于等臂电桥：,由上面三种结果可以看出，当桥臂应变片的电阻发生变化时，电桥的输出电压也随着变化。,当,R,R,时,，电桥的输出电压与应变成线性关系。还可以看出在桥臂电阻产生相同变化的情况下，等臂电桥的灵敏度要高。,在实际使用中为了进一步提高灵敏度，常采用等臂电桥，四个被测信号接成两个差动对称的全桥工作形式，如图所示，其输出为：,由上式看出，由于充分利用了双差动作用，它的,输出电压为单臂工作时的,4,倍，大大提高了测量的灵敏度。,