传感器与检测技术复习市公开课特等奖市赛课微课一等奖课件.pptx

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 传感器与检测技术基础,1.,传感器定义、组成与各部分作用。,5.,误差表示方法：绝对误差、相对误差、引用误差。,2.,传感器分类。,3.,传感器静态特征：灵敏度、非线性度、重复性、回程误差、分辨率。,4.,传感器动态特征：,第1页,第,2,章 电阻式传感器,电阻式传感器,是将被测量改变转换成电阻改变,传感器。,电阻式传感器包含：应变式电阻传感器、压阻式传感,器和电位计式传感器。,1.,应变效应,2.,金属应变片：金属丝式和箔式、灵敏度,3.,压阻效应,4.,半导体应变片：灵敏度,5.,单臂、双臂四,臂电,桥输出电压、灵敏度、非线性误差计算,6.,电,桥和差特征以及应变片合理布片,5.,交、流,电桥平衡条件,第2页,计算：有一受拉轴，它弹性模量,E=210 11,（,N/M,），,u=0.4,，四个电阻标准值均为,200,（,），电阻灵敏度,K=2,，桥路电压为,2,伏，测得输出电压为,5.2,（,mV,）。,要求：（,1,）画出由四个电阻组成全桥电路图；,（,2,）求出轴上纵向及横向应变。,第3页,计算：如图所表示为一直流电桥，供电电源电动势,E=3V,，,R,3,=R,4,=100,，,R,1,和,R,2,为同型号电阻应变片，其电阻均为,100,，灵敏度系数,K=2.0,。两只应变片分别粘贴于等强度梁同一截面正反两面。设等强度梁在受力后产生应变为,5000,，试求此时电桥输出端电压,U,0,。,第4页,应变式电阻传感器用途：测量力、加速度、压力等。,压阻式传感器用途：测量压力、加速度等。,7.,电位器式传感器,经过改变电位计触头位置，将位移,改变转换为电阻改变。,简答题：画图说明电位器式电阻传感器工作原理，导出电阻、电压灵敏度表示式。,如图所表示，电位器式传感器输出电压与位移成一定百分比关系：,当电刷移动时就会引发输出电压改变，从而进行位移测量。其,电阻、,电压灵敏度为：,第5页,第,3,章 电容式传感器,1.,电容式传感器工作原理、分类及应用。,2.,电容式传感器优缺点,3.,电容式传感器测量电路。,4.,容栅式传感器特点。,第6页,第,4,章 电感传感器,2,、自感传感器三种类型：,变间隙式、变面积式、螺管型,1,、电感传感器工作原理：非电量,L/M,分类：,自感、互感、电涡流,3,、测量电路,4,、电涡流效应,5,、电涡流传感器工作原理与特点,就某一确定差动变压器式位移传感器而言，当激励电压幅值恒定时，其输出电压幅值和相位分别取决于被测位移哪些信息,?,答：取决于被测位移大小和方向。,第7页,磁电式传感器是经过磁电作用将被测量（如振动、位移、转速等）转换成电信号一个传感器。,1.,磁电感应式传感器分为两种：恒磁通式和变磁通式,即动圈式和磁阻式传感器。2.,霍尔传感器依据,霍尔效应,将被测量转换成霍尔电动势输出。,第,5,章 磁电式传感器,第8页,计算：已知变磁通式转速传感器输出电动势频率,f=72Hz,，测量齿盘齿数,Z=36,，求：,(1),被测轴转速是每分钟多少转？,(2),在上述情况下，假如计数装置读数误差为,1,个数字，其最大转速误差是多少？,第9页,第,6,章 热电式传感器,热电式传感器是一个将温度改变转换为电量改变装置。,将温度转换为电势大小热电式传感器叫热电偶；,将温度转换为电阻值大小热电式传感器叫做热电阻。,1.,热电效应,2.,热电势是由,接触电势,和,温差电势,两部分组成,3.,热电偶测温原理,4.,热电偶基本定律：中间导体定律、参考电极定律、中间温度定律、,均质导体定律,5.,薄膜热电偶,说明薄膜热电偶式温度传感器主要特点。,答：主要特点是：热容量小（或热惯性小），时间常数小，反应速度快。,第10页,7.,热电偶冷温度赔偿方法,8.,热电阻传感器是利用导体电阻值随温度改变,而改变原理进行测温,9.,热敏电阻分类及温度特征,式中：,R,T,、,R,0,温度,T,、,T,0,时阻值；,T,热力学温度；,B,热敏电阻材料常数，普通取,6000K,。,第11页,2,、图示串联式测温电路，其中,R,t,=R,0,1+,(t-t,0,),为感温热电阻，,R,s,为常值电阻，,E,为工作电压，,U,0,为输出电压，0.02/.,当给定温度为,0,，,R,t,电阻值为,10k,，若测温范围为,0400,，,输出电压,U,0,范围是,1V5V,，试计算工作电压,E,和常值电阻,R,s,各取多少,?,(,),第12页,计算：一热敏电阻在,0,和,100,时，电阻值分别为,200k,和,10k,。试计算该热敏电阻在,20,时电阻值。,解：热敏电阻普通表示式为：,式中：,R,T,为温度,T=t+273.15(K),时热敏电阻电阻值；,R,0,为温度,T,0,=t,0,+273.15(K),时热敏电阻电阻值；,设,t,0,=20,T,0,=t,0,+273.15=293.15(K),。则上式中,R,0,即为所求值。,依据题中所给条件，有,（,1,）,（,2,）,第13页,（,1,）、（,2,）两式两边取对数有,所以该热敏电阻在,20,电阻值为：,第14页,压电传感器,1.,压电效应,并联接法输出电荷大,，本身电容大，所以时间常数也大，,适合用于测量缓变信号，并以电荷量作为输出场所,。,串联接法输出电压高，本身电容小，适合用于以电压作为输出量以及测量电路输入阻抗很高场所,。,2.,压电元件联接形式特点,3.,压电传感器,等效电路：,电压源和电荷源,4.,压电传感器,前置放大器,作用,5.,简述压电式传感器分别与电压放大器和电荷放大器相连时各自特点。,答：传感器与电压放大器连接电路,其输出电压与压电元件输出电压成正比,但轻易受电缆电容影响。,传感器与电荷放大器连接电路,其输出电压与压电元件输出电荷成正比,电缆电容影响小。,第15页,第七章 光电式传感器,1.,光电效应三种类型及惯用光电元件,2.,光电耦合器结构,发光元件和接收元件都封装在一个外壳内,3.,基本光电开关电路,（,a,）,（,b,）,（,c,）,4.,透射式光电式转速传感器工作原理,第16页,5.,光纤传感器能够分为两大类,:,一类是功效型（传感型）传感器,;,另一类是非功效型（传光型）传感器。,功效型传感器是利用光纤本身特征把光纤作为敏感元件,被测量对光纤内传输光进行调制,使传输光强度、相位、频率或偏振态等特征发生改变,再经过对被调制过信号进行解调,从而得出被测信号。非功效型传感器是利用其它敏感元件感受被测量改变,光纤仅作为信息传输介质。,6.,光栅按,应用,类型：长光栅和圆光栅,7.,莫尔条纹形成及其特征,第17页,7.,光栅传感器利用,光闸莫尔条纹测量位移,8.,为区分主光栅移动方向,需要有两个含有相差莫尔条纹信号同时输入来区分移动方向,且两个莫尔条纹信号相差,90,相位。,9.,四倍频细分,原理：在一个莫尔条纹宽度上并列放置四个光电元件，得到四个相差依次为,/2,电压信号，,在光栅作相对运动时，经过微分电路，在正向运动时，得到四个微分脉冲（加计数脉冲）；反向运动时，得到四个微分脉冲（减计数脉冲）。,第18页,1.,感应同时器作用是测量,(C ),A,、电压,B,、电流,C,、位移,D,、相位差,2,、以下测力传感器中，属于发电型测力传感器是,(B ),A,、自感式传感器,B,、磁电感应式传感器,C,、电容式传感器,D,、应变式传感器,3,、极对数为,4,永磁式交流测速发电机，当其轴与转速为,600(,转,/,分,),被测轴相连接时，则其输出交变电动势频率为,(A ),A,、,40Hz B,、,300Hz,C,、,600Hz D,、,2400Hz,4,、莫尔条纹光栅传感器输出是,(A ),A,、数字脉冲式,B,、调幅式,C,、调频式,D,、正弦波,选择题,第19页,5,、将电阻应变片贴在,(C ),上，就能够分别做成测力、位移、加速度等参数传感器。,A,、质量块,B,、导体,C,、弹性元件,D,、机器组件,6,、半导体热敏电阻率伴随温度上升，电阻率,(B ),A,、上升,B,、快速下降,C.,保持不变,D,、归零,7,、结构型传感器是依靠传感器,(C ),改变实现信号变换。,A,、材料物理特征,B,、体积大小,C,、结构参数,D,、电阻值,8,、莫尔条纹光栅传感器输出是,(A ),A,、数字脉冲式,B,、调幅式,C,、调频式,D,、正弦波,第20页,9,、以下被测物理量适合于使用红外传感器进行测量是（,C,）,A,、压力,B,、力矩,C,、温度,D,、厚度,10,、电桥测量电路作用是把传感器参数改变转为,(C ),输出。,A,、电阻,B,、电容,C,、电压,D,、电荷,11,、通常采取压力敏感元件有,(D ),A,、柱形弹性元件,B,、环形弹性元件,C,、梁形弹性元件,D,、波登管,第21页,填空题,1,、为了测得比栅距,W,更小位移量，光栅传感器要采取,细分技术,技术。,2,、在热电偶中，当引入第三个导体时，只要保持其两端温度相同，则对总热电动势无影响。这一结论被称为热电偶,中间导体,定律。,3,、有一个电阻式传感器，它在量程为,50mV,范围内最大绝对误差是,0.2mV,，则其非线性误差应该是,+-0.2%,。,4,、涡流传感器线圈与被测物体距离减小时，互感系数,M,将,增大,。,5,、在电桥测量中，因为电桥接法不一样，输出电压灵敏度也不一样，,四臂,接法能够得到最大灵敏度输出。,第22页,6,、几个热电偶并联可测量多点,平均温度,温度。,7,、热电势大小主要取决于热电偶回路,接触电动势。,8,、交流电桥各桥臂复阻抗分别为,Z1,，,Z2,，,Z3,，,Z4,，各阻抗相位角分别为若电桥平衡条件为,Z1/Z4=Z2/Z3,，那么相位平衡条件应为,。,第23页,