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传感器与检测技术重点知识点总结

传感器与检测技术重点知识点总结
传感器与检测技术重点知识点总结

传感器与检测技术知识总结

1:传感器就是能感受规定的被检测量并按照一定规律转换成可输出信号的器件或装置。

一、传感器的组成

2:传感器一般由敏感元件,转换元件及基本转换电路三部分组成。①敏感元件就是直接感受被测物理量,并以确定关系输出另一物理量的元件(如弹性敏感元件将力,力矩转换为位移或应变输出)。②转换元件就是将敏感元件输出的非电量转换成电路参数(电阻,电感,电容)及电流或电压等电信号。③基本转换电路就是将该电信号转换成便于传输,处理的电量。

二、传感器的分类

1、按被测量对象分类

(1)内部信息传感器主要检测系统内部的位置,速度,力,力矩,温度以及异常变化。(2)外部信息传感器主要检测系统的外部环境状态,它有相对应的接触式(触觉传感器、滑动觉传感器、压觉传感器)与非接触式(视觉传感器、超声测距、激光测距)。

2、传感器按工作机理

(1)物性型传感器就是利用某种性质随被测参数的变化而

变化的原理制成的(主要有:光电式传感器、压电式传感

器)。

(2)结构型传感器就是利用物理学中场的定律与运动定律

等构成的(主要有①电感式传感器;②电容式传感器;③光栅式传感器)。

3、按被测物理量分类

如位移传感器用于测量位移,温度传感器用于测量温度。

4、按工作原理分类主要就是有利于传感器的设计与应用。

5、按传感器能量源分类

(1)无源型:不需外加电源。而就是将被测量的相关能量转换成电量输出(主要有:压电式、磁电感应式、热电式、光电式)又称能量转化型;

(2)有原型:需要外加电源才能输出电量,又称能量控制型(主要有:电阻式、电容式、电感式、霍尔式)。

6、按输出信号的性质分类

(1)开关型(二值型):就是“1”与“0”或开(ON)与关(OFF);

(2)模拟型:输出就是与输入物理量变换相对应的连续变化的电量,其输入/输出可线性,也可非线性;

(3)数字型:①计数型:又称脉冲数字型,它可以就是任何一种脉冲发生器所发出的脉冲数与输入量成正比;②代码型(又称编码型):输出的信号就是数字代码,各码道的状态随输入量变化。其代码“1”为高电平,“0”为低电平。

三、传感器的特性及主要性能指标

1、传感器的特性主要就是指输出与输入之间的关系,有静态特性与动态特性。

2、传感器的静态特性就是当传感器的输入量为常量或随时间作缓慢变化时,传感器的输出与输入之间的关系,叫静态特性,简称静特性。

表征传感器静态特性的指标有线性度,敏感度,重复性等。

3、传感器的动态特性就是指传感器的输出量对于随时间变化的输入量的响应特性称为动态特性,简称动特性。传感器的动态特性取决于传感器的本身及输入信号的形式。传感器按其传递,转换信息的形式可分为①接触式环节;②模拟环节;③数字环节。评定其动态特性:正弦周期信号、阶跃信号。

4、传感器的主要性能要求就是:1)高精度、低成本。2)高灵敏度。3)工作可靠。4)稳定性好,应长期工作稳定,抗腐蚀性好;5)抗干扰能力强;6)动态性能良好。7)结构简单、小巧,使用维护方便等;

四、传感检测技术的地位与作用

1、地位:传感检测技术就是一种随着现代科学技术的发展而迅猛发展的技术,就是机电一体化系统不可缺少的关键技术之一。

2、作用:能够进行信息获取、信息转换、信息传递及信息处理等功能。应用:计算机集成制造系统(CIMS)、柔性制造系统(FMS)、加工中心(MC)、计算机辅助制造系统(CAM)。

五、基本特性的评价

1、测量范围:就是指传感器在允许误差限内,其被测量值的范围;

量程:则就是指传感器在测量范围内上限值与下限值之差。

2、过载能力:一般情况下,在不引起传感器的规定性能指标永久改变条件下,传感器允许超过其测量范围的能力。过载能力通常用允许超过测量上限或下限的被测量值与量程的百分比表示。

3、灵敏度:就是指传感器输出量Y与引起此变化的输入量的变化X之比。

4、灵敏度表示传感器或传感检测系统对被测物理量变化的反应能力。灵敏度越高越好,因为灵敏度越高,传感器所能感知的变化量越小,即被测量稍有微小变化,传感器就有较大输出。K 值越大,对外界反应越强。

5、反映非线性误差的程度就是线性度。线性度就是以一定的拟合直线作基准与校准曲线作比较,用其不一致的最大偏差△Lmax与理论量程输出值Y(=ymax—ymin)的百分比进行计算。

6、稳定性在相同条件,相当长时间内,其输入/输出特性不发生变化的能力,影响传感器稳定性的因素就是时间与环境。

7、温度影响其零漂,零漂就是指还没输入时,输出值随时间变化而变化。长期使用会产生蠕变现象。

8、重复性:就是衡量在同一工作条件下,对同一被测量进行多次连续测量所得结果之间的不一致程度的指标;(分散范围小,重复性越好)

9、精确度:简称精度,它表示传感器的输出结果与被测量的实际值之间的符合程度,就是测量值的精密程度与准确程度的综合反映。

10、分辨力就是指传感器能检出被测量的最小变化量。

11、动态特性:反映了传感器对于随时间变化的动态量的响应特性,传感器的响应特性必须在所测频率范围内努力保持不失真测量条件。一般地,利用光电效应、压电效应等物性型传感器,响应时间快,工作频率范围宽。

12、环境参数:指传感器允许使用的工作温度范围以及环境压力、环境振动与冲击等引起的环境压力误差,环境振动误差与冲击误差。

六、传感器的标定与校准

1、标定(计量学称之为定度)就是指在明确传感器输入/输出变换关系的前提下,利用某种标准器具产生已知的标准非电量(或其它标准量)输入,确定其输出电量与其输入量之间的过程。

2、校准就是指传感器在使用前或使用过程中或搁置一段时间再使用时,必须对其性能参数进行复测或作必要的调整与修正,以确保传感器的测量精度。

3、标定系统的组成:①被测非电量的标准发生器;②待标定传感器;③它所配接的信号调节显示、记录器等。

4、静态标定就是给传感器输入已知不变的标准非电量,测出其输出,给出标定方程与标定常数,计算其灵敏度,线性度,滞差,重复性等传感器的静态指标。

5、传感器的静态标定设备有力标定设备,压力标定设备,温度标定设备等。

6、对设备要求:①具有足够的精度;②量程范围应与被标定传感器的量程相适应;③性能稳定可靠,使用方便,能适应多种环境。

7、传感器的动态标定的目的就是检验测试传感器的动态性能指标。

8、动态标定指标就是通过确定其线性工作范围,频率响应函数,幅频特性与相频特性曲线,阶跃响应曲线,来确定传感器的频率响应范围,幅值误差与相位误差,时间常数,阻尼比,固有频率等。

9、常用的标准动态激励设备有激振器、激波管、周期与非周期函数压力发生器;(其中激振器可用于位移、速度、加速度、力、压力传感器的动态标定)

10、传感器与检测技术的发展方向:⑴开发新型传感器。⑵传感检测技术的智能化。⑶复合传感器⑷研究生物感官,开发仿生传感器。

11、开发新型传感器:①利用新材料制作传感器;②利用新加工技术制作传感器;③采用新原理制作传感器。

12、传感检测技术的智能化:传感检测系统目前迅速地由模拟式、数字式向智能化方向发展。

功能:①自动调零与自动校准;②自动量程转换;③自动选择功能;④自动数据处理与误差修正;⑤自动定时测量;⑥自动故障诊断。

第二章位移检测传感器

1、移可分为线位移与角位移两种,测量位移常用的方法有:机械法,光测法,电测法。

2、位移传感器的分类:参量型位移传感器,发电型位移传感器,大位移传感器。

一、参量型位移传感器

1、参量位移传感器的工作原理:将被测物理量转化为电参数,即电阻,电容或电感等。

2、电阻式位移传感器的电阻值取决于材料的几何尺寸与物理特征,即R=p L/S

(1)电位计由骨架、电阻元件、电刷等组成;

(2)电位计优点:结构简单,输出信号大,性能稳定,并容易实

现任意函数关系,缺点:就是要求输入量大,电刷与电

阻元件之间有干摩擦,容易磨损,产生噪声干扰。

3、⑴线性电位计的空载特性:Rx=RX/L=KrX(Kr——电位计的

电阻灵敏度)。电位计输出空载电压为Uo=UiX/L=KuX(Ku ——电位计的电压灵敏度)

⑵非线性电位计空载特性:其电阻灵敏度Kr=DR/Dx,电压灵敏度Ku=Duo/Dx

4、电阻应变式位移传感器:就是将被测位移引起的应变元件

产生的应变,经后续电路变换成电信号,从而测出被测位移。

5、电容式位移传感器:就是利用电容量的变化来测量线位移或角位移的装置。

(1)变极距型的电容位移传感器:有较高的灵敏度,但电容

变化与极距变化之间为非线性关系,其它两种类型的位移传感器具有比较好的线性,但敏度比较低。

(2)变极板面积型电容位移传感器:用于线位移测量,也可用于角位移测量。

(3)变介质型电容式位移传感器:用于位移或尺寸测量的改

变介质型电容位移传感器,一般都具有较好的线性特性,但也有输入/输出呈非线性关系。

(4)容栅式电容位移传感器就是在面积型电容位移传感器

的基础上发展来的,可分为长容栅与圆容栅。(特点:因多极电容及平均效应,分辨力高,精度高,量程大对刻划精度与安装精度要求可有所降低,一种很有发展前途的传感器。

6、电容式位移传感器的绝缘与屏蔽

(1)若绝缘材料性能不佳,绝缘电阻随环境温度与湿度而变

化,还会使电容位移传感器的输出产生缓慢的零位漂移;

(2)绝缘材料应具有高的绝缘电阻、低的膨胀系数、几何尺

寸的长期稳定性与低的吸潮性;

(3)通常对电容位移传感器及其引线采取屏蔽措施,即将传感器放在金属壳内,接地应可靠;

(4)可以消除不稳定的寄生电容,还可以消除外界静电场与交变磁场的干扰。

7、电感式位移传感器:将被测物理量位移转化为自感L,互感

M的变化,并通过测量电感量的变化确定位移量。主要类型有自感式、互感式'、涡流式与压磁式。输出功率大,灵敏度高,稳定性好等优点。

(1)自感式电感位移传感器原理:缠绕在铁心的线圈中通以交变电流,产生磁通,形成磁通回路。

为了提高自感位移传感器的精度与灵敏度,增大特性的线性度,实际用的传感器大部分都作为差动式

改善其性能考虑的因素有:1)损耗问题,2)气隙边缘效应的影响,3)温度误差,4)差动式电感位移传感器的零点剩余电压问题。

(2)互感式位移传感器(测量范围最大):将被测位移量的变化转换成互感系数的变化,基本结构原理与常用变压器类似,故称为变压器式位移传感器。

(3)涡流式位移传感器:利用电涡流效应将被测量变换为传感器线圈阻抗Z变化的一种装置。只要分为高频反射与低频透射两类。

二、发电型位移传感器

1、发电型位移传感器(压电位移传感器)就是将被测物理量转换为电源性参量。

2、压电式位移传感器的基本工作原理就是将位移量转换为力的变化,然后利用压电效应将力的变化转换为点信号。

三、大位移传感器

1、磁栅式位移传感器就是根据用途可分为长磁栅与圆磁栅位移传感器,分别用于测量线位移与角位移。磁头分动态与静态。

2、当磁头不动时,输出绕组输出一等幅的正弦或余弦电压信号,其频率仍为励磁电压的频率,其幅值与磁头所处的位置关系。当磁头运动时,幅值随磁尺上的剩磁影响而变化。

4、光栅式位移传感器有测量线位移的长光栅与测量角位移的圆光栅。其性质:光栅移动方向与莫尔条纹移动方向垂直。

5、两块光栅作为一个标尺光栅(不动的)与一个指示光栅(动的),标尺光栅就是一个长条形光栅,光栅长度由所需量程决定。

6、莫尔条纹的性质:①当两个光栅沿刻线垂直方向相对移动时,莫尔条纹相对栅外不动点沿着近似垂直的运动方向移动,光栅移动一个栅距W,莫尔条纹移动一个条纹间距B;②光栅运动方向改变,莫尔条纹的运动方向也作相应改变;③光栅条纹的光强度随条纹移动按正弦规律变化。

7、感应同步器就是利用电磁感应原理将线位移与角位移转换成点信号的一种装置。根据用途,可将感应同步器分为直线式与旋转式两种,分别用于测量线位移与角位移。

原理:当滑块的两相绕组用交流电励磁时,由于电磁感应,在定尺的绕组中会产生与励磁电压同频率的交变感应电动势E。当滑尺相对定尺移动时,滑尺与定尺的相对位置发生变化,改变了通过定尺绕组的磁通,从而改变了定尺绕组中输入的感应电动势E。

根据对滑尺的正、余弦绕组供给励磁电压方式的不同,又分为鉴相与鉴幅型测试系统。

特点:①精度较高,对环境要求低,可测大位移;②工作可靠,抗干扰能力强,维护简单,寿命长;③对局部误差有平均化作用。)

8、激光式位移传感器结构由:激光器、光学元件、光电转换元件组成激光测试系统,将被测位移量转化成电信号。(特点:精度高,测量范围大、测试时间短、非接触、易数字化、效率高。)

9、激光干涉测长技术用途:①精密长度测量(磁尺、感应同步器、光栅检定);②精密机床位移检测与校正;③集成电路制作中的精密定位。

10、常用的激光干涉测长传感器:①单频激光干涉传感器;②双频激光干涉传感器。

第三章力、扭矩与压力传感器

一、测力传感器

1:测量力的传感器多为电气式,根据转换方式分为参量型与发电型。参量型测力传感器有电阻应变式,电容式,电感式,发电型测力传感器有压电式,压磁式。

2:电阻式应变测力传感器原理就是将力作用在弹性元件上,弹性元件在力作用下产生应变,利用贴在弹性元件上应变片将应变转换成电阻的变化,然后利用电桥将电阻变化转换成电压或电流的变化,在送入测量放大电路测量。

弹性元件:(1)柱型弹性元件;(2)薄壁环型弹性元件;(3)梁型弹性元件:悬臂梁式、两端固定梁式。

3、应变片就是非电量电测中一种常见的转换元件。,由于应变片使用简单,测量精度高,体积小,动态响应好,应用广。

4、金属丝的作用就是感受机械试件的应变变化,称为敏感栅。

5、对金属丝的要求:(1)具有较高的电阻系数(单位长度的电阻要大);(2)具有尽可能大的电阻应变灵敏度系数;(3)具有较小的温度系数;(4)具有较高的弹性极限,以便得到较宽的应变测量范围;(5)良好的加工性与焊接性;(6)对铜的热电动势要小。

6、底基的作用:就是将试件的应变准确地传给敏感栅,所以底基应具有较低的弹性模量,较高的绝缘电阻,良好的抗湿抗热性能。(常用底基:纸基、胶基、玻璃纤维布基)

纸基制作简单,价格便宜,比较柔软,易于粘贴,应变极限打,但耐潮湿性与耐热性差。

胶基比纸基更柔软,且具有较好的绝缘性,较高的弹性,耐热与耐潮湿性都较好,

7、箔式电阻应变片:敏感栅就是用(3~5)um厚的金属箔粘于胶基上,用光刻技术加工成需要的形状。

优点:(1)金属箔很薄,因而所感受的应力状态与试件表面的应力状态更接近;(2)箔式敏感栅面积大,散热条件好,允许通过较大的电流,灵敏度较高,输出信号功率比较大,为丝式电阻应变片的100~400倍;(3)箔式敏感栅的尺寸可以做的很准确,基长可以很短,并能制成任意形状,从而可扩大使用范围;(4)便于成批生产。

缺点:生产工序复杂,引线的焊点采用锡焊,不适于在高温环境中测量,另外价格比较高。

8、半导体应变片的工作原理就是基于压阻效应。

(1)压阻效应就是指固体受到应力作用时,其电阻率发生变化。这就叫压阻效应。

(2)优点:半导体应变片横向效应小,其横向灵敏度几乎为零;机械滞后小,可制成小型与超小型片子。

(3)缺点:应变灵敏系数的离散性大,机械强度低,非线性误差大,温度系数大,使用于需要大信号输出场合。

9、应变片的布置与接桥方式:电桥又单臂、双臂、四臂工作方式(平衡条件U。=0 R1R3=R2R4)

10、压电式传感器就是基于压电元件的压电效应而工作的。压电效应有正压电效应与逆压电效应。

(1)正压电效应就是当某些晶体沿一定方向受外力作用而变形时,在其相应的两个相对表面产生极性相反的电荷,当外力去掉后,又恢复到不带电状态,电荷的极性取决于变形的形式。

(2)逆压电效应就是当某些晶体的极化方向施加外电场,晶体本身将产生机械变形,当外电场撤去后,变形也随之消失。

电压式传感器的前置放大器的输入阻抗应尽可能的高。

11、压电式力传感器就是利用压电晶体的纵向与剪切向压电效应。(单分量与多分量)

12、电荷放大器的选择:要求电荷放大器输入阻抗高于1012Ω,低频响应为0、001Hz

13、压磁效应就是在机械力作用下,铁磁材料内部产生应力变化,使磁导率发生变化,磁阻相应也发生的现象。外力就是拉力时,在作用力方向铁磁材料磁导率提高,垂直作用力方向磁导率降低;作用力为压力时,则反之

14、压磁式力传感器工作原理就是根据压磁效应原理,当在一次侧绕组通过交变励磁电流时,铁心中产生磁场,由于压磁元件在未受力时各向同性,磁力线呈轴对称分布。15、压磁式力传感器结构主要就是由压磁元件,弹性机架,基座与传力钢球等组成。

二、扭矩传感器

1、电阻应变式扭矩传感器的工作原理就是在轴类零件受扭矩作用时,在其表面产生切应变,此应变可用电阻应变片测量。(集流环按工作原理分类:电刷-滑环式、水银式、感应式。)

2、压磁式扭矩仪又叫磁弹式扭矩仪工作原理就是根据磁弹效应,受扭矩作用的轴的导磁性发生相应变化,即磁导率发生变化,从而引起线圈的感抗变化,通过测量电路测量感抗的变化可确定扭矩。

3、电容式扭矩测量仪工作原理就是利用机械结构,将轴受扭矩作用后的两端相对转角变化变换成电容器两极板之间的相对有效面积的变化,引起电容量的变化来测量扭矩。其最要优点就是灵敏度高,测量时它需要集流装置传输信号。

4、光电式扭矩测量仪:这种扭矩传感器的工作转速为(100~800)r/min,测量精度为1%。

5、钢弦式扭矩传感器就是将扭矩转换成钢弦固有频率变化进行工作。(优点:抗干扰能力强,允许导线长达几百米到几千米,测量精度可达±1%。)

三、压力式传感器

1、弹性式压力传感元件有:波登管、膜片与波纹管三类。

2、电量式压力计就是用各种传感器或测量元件将压力变换成电量或电参数,再经后接相应的测量电路进一步变换,最后由显示或记录仪显示或记录下来,以实现压力测量的装置。常用的测压力系统所用的传感器有电容式,电感式,电阻式,涡流式,压电式。

(1)电容式压力传感器就是将压力转换成电容的变化,经电路变换成电量输出。其特点就是灵敏度高,适合测量微压,频响好,抗干扰能力较强。

(2)应变式压力传感器的工作原理就是利用应变片将弹性元件在压力作用下产生的应变转换成电量的变化。应变式压力传感器体积小重量轻,精度高,测量范围宽,从几帕到500MPa,频响高,同时耐压,抗振,应用广泛。

(3)压阻式压力传感器就是利用压阻效应将压力变换成电阻的变化实现压力测量。其特点就是频响宽,动态响应快,测量范围从几Pa到三亿Pa,适用于爆炸,冲击压力的测量。

(4)电感式压力传感器就是将压力变化转换成电感变化,通过测量电路再将电感变化转换成电量实现压力测量。其特点就是频响低,使用于静态或变化缓慢压力的测试。

(5)涡流式压力传感器属于电感式压力传感器中的一种,它就是利用涡流效应将压力变换成线圈阻抗的变化,再经测量电路转换成电量。它有良好的动态特性,适合在爆炸等极其恶劣的条件下工作,如测量冲击波。

(6)霍尔式压力传感器结构原理就是波登管在压力作用下其

末端产生位移,带动了霍尔元件在均匀梯度的磁场中运动。由于波登管的频响较低,适用于静态或变化缓慢压力的测量。(7)压电式压力传感器工作原理就是压力通过膜片或活塞,压块作用在晶片上,晶片上就是产生了电荷,经后接放大器的变换,由显示或记录仪器显示或记录,实现对压力的测量。其特点就是具有频响宽,可测压力范围大,体积小,重量轻,安装方便,可测多向压力等特点,应用广泛,适用于测动态力与冲击力,但不适于测静态力。

第四章速度、加速度传感器

一、速度传感器

1、测速发电机就是机电一体化系统中用于测量与自动调节电机转速的一种传感器。它由绕组的定子与转子构成。

2、根据励磁电流的种类,测速发电机分为直流测速发电机(电磁式与永磁式两种)与交流测速发电机两类。

3、在实际应用中,机电一体化系统对测速发电机的主要要求有:

①输出电压对转速应保持较精准的正比关系。②转动惯量要小。③灵敏度要高,即测速发电机的输出电压对转速的变化反应要灵敏。

(1)直流测速发电机就是一种微型直流发电机。其工作原理就是根据电磁感应原理,在恒定磁场中,旋转的电枢绕组切割磁通,并产生感应电动势,而后测速的发电机。

(2)空载时,直流测速发电机的输出电压与电枢感应电动势相等,因而输出电压与转速成正比。

负载时,测速发电机的输出电压应比空载时小,这就是电阻r s(中枢绕组)的电压降造成的。

(3)直流测速电动机在理想情况下系数Ce与C与输出电压之间的关系:C=Ce/(1+Rs/Rl),Vcf=CeN/(1+Rs/Rl)、

(3)直流测速电动机产生误差的原因与改进方法?

①有负载时,电枢反映去磁作用的影响,使输出电压不再与转速成正比,遇到这种问题可以在定子磁极上安装补偿绕组,或使负载电阻大于规定值。

②电刷接触降压的影响,这就是因为电刷接触电阻就是非线性的,即当电机转速较低,相应的电枢电流较小时接触电阻较大,从而使输出电压很小,只有当转速较高,电枢电流较大时,电刷压降才可以认为就是常数,为了减小电刷接触压降的影响,即缩小不灵敏区,应采用接触压降较小的铜-石墨电极或铜电极,并在它与换向器相接触的表面上镀银。

③温度影响,这就是因为励磁绕组中长期流过电流易发热,其电阻值也相应增大,从而使励磁电流减小的缘故,在实际使用中可在直流测速发电机的绕组回路中串联一个电阻值较大的附加电阻,在接到励磁电源上。

4、交流测速电动机可分为永磁式,感应式与脉冲式三种。

交流测速电动机的工作原理就是利用定子,转子齿槽相互的位置的变化,使输出绕组中的磁通产生脉冲,从而产生感应电动势,这种工作原理称为感应子式发电机原理。

5、线振动速度传感器的工作原理就是当一个绕有N匝的线圈作垂直于磁场方向相对运动时,线圈切割磁力线,由法拉第电磁感应定律可得其线圈产生感应电动势。

6、陀螺式角速度传感器分为:转子陀螺、压电陀螺、激光陀螺、光纤陀螺。

(1)转子陀螺式角速度传感器就是一种惯性传感器,安装简单,使用方便,但有机械活动部件,被测角速度范围±30°~120°/s,质量较大,成本高,寿命低。

(2)压电陀螺式利用压电晶体的压电效应工作,分:振梁型、双晶片型、圆管型。

(3)光纤陀螺式:具有无机械传动部件、无需预热时间、对加速度不敏感、动态范围宽、体积小、灵敏度高等优点。7、霍尔式传感器的工作原理就是利用霍尔元件组成的传感器,在被测物上粘有多对小磁钢,霍尔元件固定于小磁钢附近,当被测物转动时,每当一个小磁钢转过霍尔元件,霍尔元件输出一个相应的脉冲,测得单位时间内的脉冲个数,即可得被测物的转速与角速度。

8、电涡流式转速传感器的工作原理就是在传感器靠近在被测物上设定的等距标记安装,当被测物转动时,传感器输出频率与转速成正比的信号。

9、半导体硅流速传感器的工作原理就是依据发热体与放置发热体的流体介质的热导率与流体流速相关原理制成的。

二、加速度传感器

1、常用加速度传感器的种类有压电式,应变式,磁致伸缩式。

2、压电式加速度传感器的频率范围广、动态范围宽、灵敏度高,故应用较为广泛

压电加速度传感器的工作原理就是利用压电陶瓷的压电效应可构成不同使用要求的振动加速度传感器来制作的。

常用的三种原理结构式压缩型,剪切型,弯曲型。其特点就是它可以作得很小,重量很轻,对被测机构的影响就小,压电传感器的内阻抗很高,输出的能量很微小,要在接高输入阻抗的前置放大器。放大器有两种就是电压放大器与电荷放大器。

电荷放大器输出电压与电缆分布电容无关。一般加速度传感器的尺寸越大,其固有频率越低

3、应变式加速度传感器的工作原理就是经过质量-弹簧惯性系统将加速度转换为力,再将力作用于弹性元件,从而将力转换为应变,通过测量应变可以测量加速度。

第五章视觉、触觉传感器

1:视觉传感器在机电一体化系统中的作用有三种:①进行位置检测。②进行图像识别③进行物体形状,尺寸缺陷的检测。2:视觉传感器(以光电变换为基础)的组成及各组成环节的作用?

(1)照明部:为了从被测物体得到光学信息而需要照明,就是充

分发挥传感器性能的重要条件。

(2)接受部:由透镜与虑光片组成,具有聚成光学图像或抽出有效信息的功能。

(3)光电转换部:将光学图像信息转换成电信号。

(4)扫描部:将二维图像的电信号转换为时间序列的一维信号。在机器人领域,几乎都就是采用工业电视摄像机作为视觉传感器。

3:光电式摄像机就是由接收部分,光电转换部分与扫描部分组成的二维视觉传感器。

4:固体半导体摄像机原理就是由许多光电二极管组成阵列,作为摄像机的感光部分以代替光导摄像管。它就是由摄像元件(CCD),信号处理电路,驱动电路与电源组成。摄像元件(CCD)就是一种MOS行晶体开光集成电路。

5:二维CCD摄像元件的构成主要有隔行传送方式与帧传送方式两种。

6:激光式视觉传感器的原理就是利用激光作为定向性高密度光源的视觉传感器构成的,这种传感器用作激光扫描器来识别商品上的条形码。

7:红外图像传感器原理就是把波长(2~20)um的红外光图像变换成如同电视图像的时序扫描信号输出的传感器。它通常由红外敏感元件与电子扫描电路组成。

8:人工视觉(机器视觉):使用机器的自动化刀法实现类似人类视觉的功能。

人工视觉系统的硬件构成一般由图像输入,图像处理,图像存储与图像输出四个系统构成。各部件的用途就是(1)图像输入就是通过视觉传感器将对象物体变成二维或三维图像,再经光电变换将光信号变成电信号,通过扫描采样将图像分解成许多像素,再把表示各个像素信息的数据输入计算机进行图像处理。(2)图像处理就是对获取的图像信息进行预处理(前处理),以滤去干扰,噪声,并作几何,色彩方面的校正,以提高信噪比。目的就是改善图像质量,以利于进行图像识别。(3)图像存储就是把表示图像各个像素的信息送到存储,以备调用。图像的信息量大。(4)图像输出分为两类:①一类就是只要求瞬时知道处理结果,以及计算机用对话形式进行处理的显示终端,该类称为软拷贝。②另一类就是可长时间保存结果,称为硬拷贝。9:物体图像信息的输入识别物体前先将物体的有关信息输入到计算机内。被输入的信息主要有明亮度信息,颜色信息与距离信息。

10:图像处理的方法有微分法与区域法。

10:接触觉传感器最早就是微动开关。它工作范围宽,不受电,磁干扰,简单,易掌握,成本低,但响应速度低,动作压力高。原理:它们都就是通过在一定接触力下,切换通—断状态,输出高或低的电平信号,以表示就是否发生接触。

11:硅橡胶触觉传感器的工作原理就是硅橡胶与金属电极对置,接触,硅橡胶受压其电阻值就改变,当金属电极受力压硅橡胶时,输出电压相应变化。

12:压觉传感器定义通过高密度配置这种传感器,可以获得同物体接触时各部分不同的压力,将该压力变换成相应处的电压信号,可以获得关于物体形状的信息。特点:动作准确,精度高,缺点就是体积大,不能高密度配置。

13:滑动觉传感器应用于工业机器人手指把持面与操作对象之间的相对运动,以实现实时控制指部的夹紧力。

第六章温度传感器

1:温度代表物质的冷热程度,就是物体内部分子运动剧烈程度的标志。测量温度的方法有接触式与非接触式。

2:接触式的特点就是感温元件与被测对象直接物理接触,进行热传导。

3:非接触式的特点就是感温元件与被测对象不物理接触,而就是通过热辐射进行热传递。

4:热电偶式温度传感器属于接触式热电动势型传感器,它的工作原理就是热电效应。

热点效应:当两种不同金属导体两端相互紧密地连接在一起组成一个闭合电路时,由于两个接触点温度T'与T0不同,回路中将产生热电动势,并有电流通过,这种把热能转换成电能的现象称为热电效应。

5:热电动势由接触电动势与温差电动势组成。

6:接触电动势就是由于两种不同导体的自由电子密度不同而在接触处形成的电动势。

7:温差电动势就是在同一根导体中由于两端温度不同而产生的电动势。

中间导体定律:导体a,b组成的热电偶,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,这一结论被称为中间导体定律

8:热电偶通常由热电极,绝缘材料,接线盒与保护套组成。

9:热电偶可分为:(1)普通热电偶:主要用于测量液体与气体的温度。

(2)铠装热电偶(缆式热电偶):特点就是测量结热容量小,热惯性小,动态响应快,挠性好,适用于普通热电偶不能测量的空间温度。

(3)薄膜热电偶:主要用于测量固体表面小面积瞬时变化的温度,特点就是热容量小,时间常数小,反应速度快。

(4)并联热点偶:它就是把几个同一型号的热电偶的同性电极参考端并联在一起。适用于测量平均温度。

(5)串联热电偶:(热电堆)

10:热电偶参考端电位补偿法有:恒温法,温度修正法,电桥补偿法,冷端补偿法,电位补偿法。

11:电位补偿法就是在热电偶回路中接入一个自动补偿的电动势。

12:热电阻式传感器可分为金属热电阻式与热敏电阻式。13:金属热电阻式温度传感器就是电阻体,电阻体就是由金属导体构成的。

14:热电阻的结构主要由不同材料的电阻丝绕制而成,为了避免通过交流电时产生感抗,或有交变磁场时产生感应电动势,在绕制时采用双线无感绕制法。

15:热敏电阻式温度传感器的感温元件就是对温度非常敏感的热敏电阻,所用材料就是陶瓷半导体,其导电性取决于电子-空穴的浓度。其特点就是热敏电阻的温度系数比金属热电阻大,体积小,重量轻,很适用于小空间温度测量,它的热惯性小,反应速度快,适用于测量快速变化的温度。

16:非接触式温度传感器采用热辐射与光电检测的方法。其工作机理就是当物体受热后,电子运动的动能增加,有一部分热能转变为辐射能量的多少与物体的温度有关,当温度较低时,辐射能力很弱;当温度较高时,辐射能力很强。

17:非接触式温度传感器可分为全辐射式温度传感器,亮度式温度传感器与比色式温度传感器。

18:全辐射温度传感器就是利用物体的全光谱范围内总辐射能量与温度的关系测量温度。特点就是适用于远距离,不能直接接触的高温物体,其范围就是(100~2000度)

19:亮度式温度传感器利用物体的单色辐射亮度随温度变化的原理,并以被测物体光谱的一个狭窄区域内的亮度与标准辐射体亮度进行比较来测量温度。特点就是量程较宽,有较高的测量精度,一般用于测量(700~3200度)范围的浇铸。轧钢,锻压,热处理时的温度。

20:比色温度传感器以测量两个波长的辐射亮度之比为基础。特点就是用于连续自动检测钢水,铁水,炉渣与表面没有覆盖物的高温物体温度,其量程为(800~2000)度,测量精度为0、5%。它的优点就是反应速度快,测量范围宽,测量温度接近于实际值。

21:半导体温度传感器以半导体P-N结的温度特性为理论基础的。就是利用晶体二极管与晶体三极管为感温元件。采用半导体二极管作温度传感器,有简单,价廉的优点,用它可制成半导体温度计,测量范围在(0~50)度。用晶体三极管制成的温度传感器测量精度高,测量范围较宽在(-50~150)度之间,因而用于工业,医疗等领域的测量仪器或系统。都还有很好的长期稳定性

第七章气敏、湿度、水份传感器

一、气敏传感器

1:气敏传感器就是一种将检测到的气体成分与浓度转换为电信号的传感器。

2:气敏元件的工作机理就是吸附效应。半导瓷气敏电阻值将随吸附气体的数量与种类而改变。

3:如果材料的功函数大于吸附分子的离解能,吸附分子将向材料释放电子而成为正离子吸附。氧气与氮氧化合物倾向于负离子吸附,称为氧化型气体。

4:氢气,CO碳氢化合物与酒类倾向于正离子吸附,称为还原型气体。

5:半导瓷气敏元件与半导体单晶体相比,具有工艺简单,使用方便,价格便宜,对气体浓度变化响应快,即使在低浓度下灵敏度也很高等优点,故可用于制作多种具有实用价值的气敏元件。其缺点就是稳定性差,老化较快。

6:常用气敏元件的种类按其结构可分为:烧结型,薄膜型与厚膜型。

7:(1)烧结型器件的一致性较差,机械强度也不高,但它价格便宜,工作寿命较长,应用广泛。(2)薄膜型气敏元件(如氧化锡,ZnO气敏性最好)为物理性附着系统,器件之间的性能差异仍较大。(3)厚膜气敏元件的一致性较好,机械强度高,适于批量生产。

8:气敏元件的几种应用实例有:①气敏电阻检漏报警器。②矿灯瓦斯报警器。③一氧化碳报警器。④煤气传感器。它可分为半导式与接触燃烧式。

二、湿度传感器

9:湿敏元件就是利用湿敏材料吸收空气中的水份而导致本身电阻值发生变化的原理制成的。优点就是灵敏度高,体积小,寿命长,可以进行遥测与集中控制。

10:湿度就是指大气中所含的水蒸气量。最常用的两种方法就是绝对湿度与相对湿度。

11:绝对湿度就是指一定大小空间中水蒸气的绝对含量。12:相对湿度就是指为某一被测蒸气压与相同温度下饱与蒸气压比值的百分数,这就是一个无量纲值。

13:氯化锂湿敏电阻式利用吸湿性盐类潮解,离子导电率发生变化而制成的测湿元件。

14:负特性湿敏半导瓷就是由于它们的电阻率随湿度的增加而下降。

15:正特性湿敏半导瓷就是一类材料(Fe3O4半导瓷)的电阻率随着湿度的增加而增大。

16:半导体陶瓷湿敏元件的材料,主要就是不同类型的金属氧化物。

半导体湿敏元件具有较好的热稳定性,较强的抗沾污能力,能在恶劣,易污染的环境中测得准确的湿度数据,而且有响应快,使用温度范围宽(可在150度以下使用),可加热清洗。17:热敏电阻式湿敏元件特点与应用就是:(1)灵敏度高且响应速度快,(2)滞后现象:(3)不像干湿球温度计需要水与纱布及其它维修保养:(4)可连续测量:(5)抗受风,油,尘埃能力强。应用:使用这种绝对湿度传感器的湿度调节,可制造出精密的恒湿槽。

18:高分子膜湿敏元件它用于工业湿度计测中。

19:高分子膜湿度传感器的工作原理就是以随高分子膜吸收或放出水份儿引起电导率或电容变化测量环境相对湿度的装置。

20:电子湿度计的构成它由检测部分(有携带型,墙袋型与凸缘型三种传感器),数字显示器与变换器等构成。

21:高分子膜湿敏元年的主要用途就是广泛用于湿度监视,记录与控制,尤其可用于普通湿度计难以测量的小于20%RH的湿度中,湿度计使用在超过90%RH的高湿度区域中会出现结露,结露时,湿度传感器在沾湿间歇不能测量,一旦沾湿现象消失,恢复原来特性。

22:结露传感器的优点就是(1)实际使用时,传感器特性并不因表面的垃圾与尘埃以及其它气体的污染而受影响。(2)可以用于高湿状态。(3)具有快速开关特性,所以工作点变动小。(4)工作电路可用直流电压。

三、水份传感器

23:水份就是存在于物质中水的数量,以百分比表示。该项指标就是掌握物质保存状态与质量管理的指标。

24:水份传感器(水份计)有直流电阻型,高频电阻型,电容率型,气体介质,近红外型,中子型与核磁共振型。

25:水份传感器的工作原理就是利用了被测物质的电学性质,高分子物质的电阻R与其含水率M之间的关系,通过测定电阻值,就能测定水份含量。。

26:直流电阻式水份传感器的工作原理就是利用微型计算机储存了温度修正以及各种试样水份与电阻值相关的特性,通过转换开关进行各种试样的水份测定。

第八章传感检测系统的构成

一:电桥

1:传感检测系统的组成及其各环节的功能就是:通常就是由传感器,中间转换电路,微机接口电路,分析处理及控制显示电路等部分组成,分别完成信息的获取,转换,传输,分析处理,显示记录等功能。

2:电桥就是把电阻,电感与电容等元件参数转换成电压或电流的一种测量电路。这种测量电路简单直接,而且精度与灵敏度都较高,在缉拿侧系统中应用较多。

3:按电源的不同电桥分为直流电桥与交流电桥。按电桥的工作方式可分为平衡电桥与不平衡电桥。按电桥被测电阻的接入方式可分单臂电桥与差动电桥。

4:直流电桥就是在电桥的输入端加入直流电源E。

5:交流电桥就是采用交流电源供电的电桥。

6:当用电桥进行测量时,可采用零测法与偏差测量法。

7:平衡状态的应用就是基于零测法。利用热电阻传感器测量温度,应用的就就是电桥的平衡状态。它一般适合于测量静态值。不平衡状态的应用基于偏差测量法。它既可以测量静态值又可以测量动态值,其测量精度受检流计的精度及电源稳定性的影响,但能满足实际测量的要求。

8:衡量电桥的工作特性质量的两项指标就是电桥的灵敏度及电桥的非线性误差。

9:电桥的灵敏度就是指单位输入量时的输出变化量。

10:电桥调零就是在测量时,由于就是利用了电桥的不平衡输出反映被测量的变化情况,因此,测量前电桥的输出应调为零,称为电桥调零。

11:电桥调零通常采用串联调零与并联调零两种方法。串联调零电路,微调电位器Rw串联在桥路中,它多用在桥臂参数R值较大的场合。调零电位器的阻值Rw<

三:调制与解调

12:调制就是指将直流信号换成交流信号的过程。常用的调制器有晶体管调制器与提高输出电压的晶体管调制器。

13:调解就是指当直流信号被调制成交流信号后,若再将该交流信号还原成直流信号。常用的调制器就是二极管调制器与三极管调制器。

四:滤波器

14:滤波方式有无源滤波,有源滤波与数字滤波。

15:若检测系统中对滤波要求不太高,可以采用无源滤波器。无源滤波器电路简单缺点就是带负载能力差。

16:一阶低通滤波器就是指传递函数为一阶。它适用于精度要求不高的场合。高通滤波器就是指RC电路具有高频信号容易通过并抑制低频信号的作用。

17:带通滤波器用于通过某一频段的信号,而将此频段以外的信号加以抑制或衰减。衡量带通滤波器的工作特性好坏的重要指标就是品质因数,其定义为中心频率fo与通频带宽度B 之比。在fo一定的条件下,Q越大通频带越窄,选择性越好。18:有源滤波器由运算放大器与RC网络组成。

19:有源滤波器与无源滤波器相比具有的优点就是(1)有源滤波器不用电感线圈,因而在体积,重量,价格,线性等方面具有明显的优越性,便于集成化。(2)由于运算放大器输入阻抗高,输出阻抗低,可以提供良好的隔离性能,并可提供所需增益。(3)可以使低频截止频率达到很低范围。

20:一阶低通滤波器的缺点就是对截止频率以外的信号衰减较慢,因此选择性差。二阶低通滤波器(R1=R2=R,C1=C2=C)能克服一阶低通滤波器的缺点。二阶高通滤波器可以克服一阶滤波器在w小于wo附近衰减慢的缺点。带通滤波器品质因数Q越大,通频带宽度越窄,则选择性越好,改变Rf或RF可以改变Q与B,不影响fo。带阻滤波器就是抑制某个频率范围内的频率分量,使其衰减,而让此频带以外的频率顺利通过。

21:数字滤波方法有(1)限定最大偏差法,它最要用于变化比较缓慢的参数。(2)算术平均值法。适用于压力测量,流量测量。

(3)加权平均滤波法。

22:模/数(A/D)转换就是指将模拟量变为数字量。数/模(D/A)就是指将数字量变为模拟量。

23:数/模(D/A)转换器的技术指标就是(1)分辨率:(2)精度:转换器的精度就是指输出模拟电压的实际值与理想值之差。这种误差由参数电压的波动,运算放大器的零点漂移,模拟开关的压降以及电阻阻值的偏差引起的。(3)线性度。通常用非线性误差的大小表示数/模转换器的线性度。(4)输出电压(或电流)的建立时间。

24:模拟量、转换为数字量的方法很多,目前用的较多的就是逐次逼近法。

25:多路模拟开关环节通常在微机控制的检测系统中,要采用多路信号,为了减少检测通道的设备,而使多个信号的采样共同使用一个模/数转换器,需将经过多路传感器转换后的信号采用分时法切换到模/数转换器上。

26由于多路模拟开关在接通时有一定的导通电阻,在某种情况下对信号的传递精度带来较大影响,一般可通用加大负载阻抗以减小其影响。

27:采样保持器的原理就是模/数转换器在将模拟量转换成数字量的过程中需要一定的时间,这就要在模/数转换开始时将信号电平保持住,而在模/数转换结束后又能对输入信号进行采样。

28:为了使采样保持器达到一定的精度,需在它的输入级采用缓冲器,以减少信号源的输出阻抗,增加负载的输入阻抗。采样开关被接通的时间称为采样时间。

七:传感器检测信号的细分与辨向原理

1:几何量测量中采用机械式细分、光学式细分与电子式细分等方法。

2:辨向原理:相位角不能就是0o、180o、360o,否则会出现两路信号刚好相差整数周期或相位刚好想反。

3:四倍细分电路:又称直接细分。

29:按照干扰的来源可以分两类就是系统内部的干扰与来自系统外部的干扰。

30:产生内部干扰的因素有:信号通过公共电源,地线与传输线的阻抗相互耦合形成的干扰。

31:外部干扰的因素有:外部高压电源因绝缘不良形成的漏电,广播电视,高频感应加热等,空间电磁波的辐射,周围机械振动与冲击的影响等。

32:形成干扰的三个条件就是:干扰源,干扰的耦合通道,干扰的接收电路。

33:抑制干扰的方法有:(1)接地:在测量系统中有四种接地系统:安全地,信号源地,数字信号地与模拟信号地。

(2)屏蔽:①静电屏蔽:其方法有两种①就是用金属屏蔽罩罩住带静电的物体,并将屏蔽罩接地,使罩外空间不存在静电场②用屏蔽罩罩住测量电路,保证罩内部存在静电场。②低频磁感应屏蔽:其原理就是使绝大部分磁通量经屏蔽体通过,选用导磁性能好的材料做屏蔽罩。③高频磁感应屏蔽:其对辐射电磁场屏蔽。(3)隔离:变压器隔离电路与光电耦合电路。

(4)滤波:①电源滤波②退耦滤波器③有源滤波④数字滤波34:典型噪声干扰的抑制(1)设备启,停时产生的电火花干扰:消除这种干扰的方法通常就是采用RC吸收电路,即将电阻R与电容C串联后并联到继电器触点或电源开关两端。(2)共模噪声:噪声电压或电流同时加到两信号上所产生的噪声称共模噪声。抑制这种干扰采用差分放大器,因为它几乎对共模噪声没有放大作用。(3)串扰:克服串扰的有效方法就是将不同信号线分开,并且留有最大可能的空间隔离。

35:克服串扰在设计及组装检测系统时,应注意的问题就是:(1)信号线,数据线,控制线尽可能分开,以避免不同类型的走线平行或靠近。(2)走线尽可能短,尽可能不在集成芯片之间走线。

(3)电源线与地线要设计的尽量粗而短。(4)对于单稳态,多谐振荡器等易受电源影响的器件,要在近旁的电源-地线之间接入电容器进行去耦,易受干扰的器件要远离振荡器。

36:传感检测系统中的微机接口就是将被测的模拟量,经过传感器,放大器,采样保持器,A/D转换后输入微型计算机。

37:传感检测系统中微机接口的基本方式就是(1)开关量接口方式(2)数字量接口方式(3)模拟量接口方式。

38:ADC 与CPU的时间协调,其时间常数远比CPU的指令周期长。其控制方式有(1)延时等待式(2)中断式。(3)查询式。39:液晶显示器就是一种低功耗器件,其液晶显示器的驱动方式由电极引线的选择方式确定一般有静态驱动与时分割驱动。

40:为消除环境温度的影响,需要对传感器信号进行温度补偿,其补偿在计算机能力允许时,可采用计算机软件进行,也可采用硬件电路实现。利用计算机软件进行温度补偿时常用公式法与表格法。

第九章信号分析及其在测试中的应用

1:信号有静态信号与动态信号。静态信号就是指其量值与时间无关的信号。动态信号就是指其量值随时间变化的信号。2:信号分为确定性信号与非确定性信号。

3:确定性信号就是指能用明确的数字解析关系式或图表描述的信号。确定性信号分为周期信号与非周期信号。

4:周期信号就是指若信号依一定的时间间隔T周而复始,则该信号为周期信号。实际上周期信号往往不就是仅含一个正(余)弦的简单周期信号,但它们具有取值周期重复性的特征。

5:非周期信号就是指在时域内不按周期重复出现,但仍可用明确的数字关系式或图表描述的信号。

6:非确定性信号就是指非周期性信号时域波形不确定,无法用确切的数字关系式描述,也不能准确预测未来的结果的信号。

7:模拟信号就是指在某一自变量连续变化的间隔内,信号的数值连续,为模拟信号。

8:离散信号就是指自变量在某些不连续数值时,输出信号才具有确定值称为离散信号。

9:数字信号就是指如果将其各离散点的幅值也作离散化,以二进制编码表示。

10:信号均值Ux就是指信号x(t)在整个时间坐标的积分平均,它表示信号中常值分量或直流分量。

11:信号的方差就是指描述信号的(波动范围),其正平方根бx=√б2x称为信号的标准差。

12:信号的均方值描述信号的强度,表示信号的(平均功率)。13:信号的概率密度函数描述了信号的(指定幅值的取值机会)。

14:任意一个周期信号x(t)都可认为由两类基本信号组成一类就是以ao描述的直流分量,一类就是由许多正交的,幅值分别以an与bn描述的,频率各为基频整数倍的余弦与正弦分量的迭加而组成。

15:周期信号频谱的特点:(1)离散性:频谱谱线就是离散的。(2)收敛性:谐波幅值总的趋势随谐波次数的增加而降低。(3)谐波性:谱线只出现在基频整数倍的频率处。

16:非周期信号包括准周期信号与瞬态信号。准周期信号的特点就是谱线离散,并无法确定其基频wo与谐频now,只有频率分量幅值大小而没有共同周期。

17:振动测试的目的就是(1)检查机器运转时的振动特性,检验产品质量,为设计提供依据。(2)考核机器设备承受振动与冲击的能力及对系统的动态响应特征进行测试。(3)分析查明振动产生的原因,寻找振源,为减振与隔振措施提供资料。(4)对工作机器进行故障监控,避免重大事故发生。

18:振动测试的内容就是(1)振动参数的测试:对振动的位移,幅值,频率,相位,波形等参数的测定。(2)物体结构参数的测试:对结构的固有频率,阻尼,刚性,振型等参数的测定。

19:按产生振动的原因可分为自由振动,强迫振动与自激振动;按振动系统结构参数特性可分为线性振动与非线性振动;按振动的规律可分确定性振动与随机振动。

20:振动的激励方式有(1)稳态正弦激振(2)随机激振(3)瞬态激振。常用的瞬态激振就是①快速正弦扫描激振②脉冲激振③阶跃激振

21:激振器就是对被测对象施加某种预定要求的激振力,从而激起被测对象振动的装置。

22:电动式激振器按其磁场形成的方法就是永磁式与励磁式。前者多用于小型激振器,后者用于较大型的激振器。它主要用于对被测对象作绝对激振。

23:振动测试的方法有机械法,电测法与光学法。

24:电测法测振系统有(1)压电式测振系统:它就是利用压电式加速度传感器直接测得振动加速度的测振系统。(2)磁电式测振系统:该系统用磁电式传感器吧振动速度转换成电压,经测振仪器进一步变换,再由指示仪器指出其振动值或用记录仪器记录出波形,或直接由数据处理装置进行需要的数据处理。(3)电参数测振系统:该系统采用电容式或电感式,电阻应变式,涡流式传感器吧振动参数转换成电容或电感,电阻,电抗等电参数变化进行测振的系统。其优点就是传感器大多数为非接触式,且灵敏度较高,适于微小振动的旋转体测振。

25:机械阻抗的倒数称为机械导纳。

26:机械阻抗就是复数,,可写成幅值,相角或实部,虚部形式,也可用幅,相特性或奈奎斯特图表示。

27:功率谱密度函数,可用于工业设备工作状况的分析与故障诊断。

传感器与检测技术(知识点总结)

传感器与检测技术(知识点总结) 一、传感器的组成2:传感器一般由敏感元件,转换元件及基本转换电路三部分组成。①敏感元件是直接感受被测物理量,并以确定关系输出另一物理量的元件(如弹性敏感元件将力,力矩转换为位移或应变输出)。②转换元件是将敏感元件输出的非电量转换成电路参数(电阻,电感,电容)及电流或电压等电信号。③基本转换电路是将该电信号转换成便于传输,处理的电量。 二、传感器的分类 1、按被测量对象分类(1)内部信息传感器主要检测系统内部的位置,速度,力,力矩,温度以及异常变化。(2)外部信息传感器主要检测系统的外部环境状态,它有相对应的接触式(触觉传感器、滑动觉传感器、压觉传感器)和非接触式(视觉传感器、超声测距、激光测距)。 2、传感器按工作机理(1)物性型传感器是利用某种性质随被测参数的变化而变化的原理制成的(主要有:光电式传感器、压电式传感器)。(2)结构型传感器是利用物理学中场的定律和运动定律等构成的(主要有①电感式传感器;②电容式传感器; ③光栅式传感器)。 3、按被测物理量分类如位移传感器用于测量位移,温度传感器用于测量温度。

4、按工作原理分类主要是有利于传感器的设计和应用。 5、按传感器能量源分类(1)无源型:不需外加电源。而是将被测量的相关能量转换成电量输出(主要有:压电式、磁电感应式、热电式、光电式)又称能量转化型;(2)有原型:需要外加电源才能输出电量,又称能量控制型(主要有:电阻式、电容式、电感式、霍尔式)。 6、按输出信号的性质分类(1)开关型(二值型):是“1”和“0”或开(ON)和关(OFF);(2)模拟型:输出是与输入物理量变换相对应的连续变化的电量,其输入/输出可线性,也可非线性;(3)数字型:①计数型:又称脉冲数字型,它可以是任何一种脉冲发生器所发出的脉冲数与输入量成正比;②代码型(又称编码型):输出的信号是数字代码,各码道的状态随输入量变化。其代码“1”为高电平,“0”为低电平。 三、传感器的特性及主要性能指标 1、传感器的特性主要是指输出与输入之间的关系,有静态特性和动态特性。 2、传感器的静态特性是当传感器的输入量为常量或随时间作缓慢变化时,传感器的输出与输入之间的关系,叫静态特性,简称静特性。表征传感器静态特性的指标有线性度,敏感度,重复性等。 3、传感器的动态特性是指传感器的输出量对于随时间变化的输入量的响应特性称为动态特性,简称动特性。传感器的动态特

传感器原理复习提纲及详细知识点(2016)

传感器原理复习提纲第一章绪论 1.检测系统的组成。 2.传感器的定义及组成。 3. 传感器的分类。 4.什么是传感器的静态特性和动态特性。

5.列出传感器的静态特性指标,并明确各指标的含义。 x输入量,y输出量,a0零点输出,a1理论灵敏度,a2非线性项系数 灵敏度传感器在稳态下,输出的变化量与引起该变化量的输入变化量之比。 表征传感器对输入量变化的反应能力 线性传感器非线性传感器 迟滞正(输入量增大)反(输入量减小)行程中输出输入曲线不重合称为迟滞。 产生迟滞的原因:由于传感器敏感元件材料的物理性质和机械另部件的缺陷 所造成的,如弹性敏感元件弹性滞后、运动部件摩擦、传动机构的间隙、 紧固件松动等。 线性度传感器的实际输入-输出曲线的线性程度。 4种典型特性曲线 非线性误差 % 100 max? ? ± = FS L Y L γ ,ΔLmax——最大非线性绝对误差,Y FS——满量程输出值。 直线拟合线性化:出发点→获得最小的非线性误差(最小二乘法:与校准曲线的残差平方和最小。) 例用最小二乘法求拟合直线。 设拟合直线y=kx+b 残差△i=yi-(kxi+b) k y x =?? % 100 2 max? ? = FS H Y H γ 最小 ∑? n i2

分别对k 和b 求一阶导数,并令其 =0,可求出b 和k 将k 和b 代入拟合直线方程,即可得到拟合直线,然后求出残差的最大值Lmax 即为非线性误差。 重复性 重复性是指传感器在输入量按同一方向作全量程连续多次变化时, 所得特性曲线不一致的程度。重复性误差属于随机误差,常用标准 差σ计算,也可用正反行程中最大重复差值计算,即 或 零点漂移 传感器无输入时,每隔一段时间进行读数,其输出偏离零值,即为零点漂移。 零漂=,式中ΔY0——最大零点偏差;Y FS ——满量程输出。 温度漂移 温度变化时,传感器输出量的偏移程度。一般以温度变化1度,输出最大偏差与满量程的百分比表示, 即温漂=Δmax ——输出最大偏差;ΔT ——温度变化值;YFS ——满量程输出。 6. 一阶特性的指标及相关计算。 一阶系统微分方程 τ:时间常数,k=1静态灵敏度 拉氏变换 )()()1(s X s Y s =+τ 传递函数 s s X s Y s H τ+= = 11 )()()( 频率响应函数 ωτ ωωωj j X j Y j H += = 11 )()()( 误差部分 7. 测量误差的相关概念及分类。 相关概念 (1)等精度测量(2)非等精度测量(3)真值(4)实际值(5)标称值(6)示值(7)测量误差 分类 系统误差 随机误差 粗大误差 %100)3~2(?± =FS R Y σ γ% 1002max ??± =FS R Y R γkx y dt dy =+τ

软件测试技术知识点整理

一、软件测试的定义 软件测试是一个过程或一系列过程,用来确认计算机代码完成了其应该完成的功能,不执行其不该有的操作。 1.软件测试与调试的区别 (1)测试是为了发现软件中存在的错误;调试是为证明软件开发的正确性。 (2)测试以已知条件开始,使用预先定义的程序,且有预知的结果,不可预见的仅是程序是否通过测试;调试一般是以不可知的内部条件开始,除统计性调试外,结果是不可预见的。(3)测试是有计划的,需要进行测试设计;调试是不受时间约束的。 (4)测试经历发现错误、改正错误、重新测试的过程;调试是一个推理过程。 (5)测试的执行是有规程的;调试的执行往往要求开发人员进行必要推理以至知觉的"飞跃"。 (6)测试经常是由独立的测试组在不了解软件设计的条件下完成的;调试必须由了解详细设计的开发人员完成。 (7)大多数测试的执行和设计可以由工具支持;调式时,开发人员能利用的工具主要是调试器。 2.对软件测试的理解 软件测试就是说要去根据客户的要求完善它.即要把这个软件还没有符合的或者是和客户要求不一样的,或者是客户要求还没有完全达到要求的部分找出来。 (1)首先要锻炼自己软件测试能力,包括需求的分析能力,提取能力,逻辑化思想能力,即就是给你一个系统的时候,能够把整个业务流程很清晰的理出。 (2)学习测试理论知识并与你锻炼的能力相结合。 (3)想和做。想就是说你看到任何的系统都要有习惯性的思考;做就是把实际去做练习,然后提取经验。 总结测试用例,测试计划固然重要,但能力和思想一旦到位了,才能成为一名合格的软件测试工程师。 二、软件测试的分类 1.按照测试技术划分 (1)白盒测试:通过对程序内部结构的分析、检测来寻找问题。检查是否所有的结构及逻辑都是正确的,检查软件内部动作是否按照设计说明的规定正常进行。--结构测试 (2)黑盒测试:通过软件的外部表现来发现错误,是在程序界面处进行测试,只是检查是否按照需求规格说明书的规定正常实现。--性能测试 (3)灰盒测试:介于白盒测试与黑盒测试之间的测试。

《传感器与检测技术》实验实施方案1

自考“机电一体化”专业衔接考试《传感器与检测技术》课程 实验环节实施方案 一、实验要求 根据《传感器与检测技术》课程教学要求,实验环节应要求完成3个实验项目。考虑到自考课程教学实际情况,结合我院实验室的条件,经任课教师、实验指导教师、教研室主任和我院学术委员会认真讨论,确定开设3个实验项目。实验项目、内容及要求详见我院编制的《传感器》课程实验大纲。 二、实验环境 目前,我院根据编制的《传感器》课程实验大纲,实验环境基本能满足开设的实验项目。实验环境主要设备为: 1、486微机配置 2、ZY13Sens12BB型传感器技术实验仪 三、实验报告要求与成绩评定 学生每完成一个实验项目,要求独立认真的填写实验报告。实验指导教师将根据学生完成实验的态度和表现,结合填写的实验报告评定实验成绩。成绩的评定按百分制评分。 四、实验考试 学生在完成所有实验项目后,再进行一次综合性考试。教师可以根据学生完成的实验项目,综合出3套考试题,由学生任选一套独立完成。教师给出学生实验考试成绩作为最终实验成绩上报。 五、附件

附件1 《传感器与检测技术》课程实验大纲 附件2 实验报告册样式 以上对《传感器与检测技术》课程实验的实施方案,妥否,请贵校批示。 重庆信息工程专修学院 2009年4月14日

附件1 《传感器与检测技术》课程实验教学大纲 实验课程负责人:段莉开课学期:本学期 实验类别:专业课程实验类型:应用性实验 实验要求:必修适用专业:机电一体化 课程总学时:15 学时课程总学分: 1分 《传感器与检测技术》课程实验项目及学时分配

实验一 金属箔式应变片性能—单臂电桥 一、 实验目的 1、观察了解箔式应变片的结构及粘贴方式。 2、测试应变梁变形的应变输出。 3、比较各桥路间的输出关系。 二、 实验内容 了解金属箔式应变片,单臂电桥的工作原理和工作情况。(用测微头实现) 三、 实验仪器 直流稳压电源、电桥、差动放大器、双平行梁测微头、一片应变片、电压表、主、副电源。 四、 实验原理 电阻丝在外力作用下发生机械变形时,其电阻值发生变化,这就是电阻应变效应,描述电阻应变效应的关系式为: R Ku R ?=式中 R R ?为电阻丝电阻相对变化,K 为应变灵敏系数, l u l ?=为电阻丝长度相对变化,金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件,通过它转换 被测部位受力状态变化、电桥的作用完成电阻到电压的比例变化,电桥的输出电压反映了相应的受力状态。对单臂电桥输出电压 14 O EKu U = 。 五、 实验注意事项 1、直流稳压电源打到±2V 档,电压表打到2V 档,差动放大增益最大。 2、电桥上端虚线所示的四个电阻实际上并不存在,仅作为一标记,让学生组桥容易。 3、做此实验时应将低频振荡器的幅度旋至最小,以减小其对直流电桥的影响。 六、 实验步骤 1、了解所需单元、部件在实验仪上的所在位置,观察梁上的应变片,应变片为棕色衬底箔式结构小方薄片。上下二片梁的外表面各贴二片受力应变片和一片补偿应变片,测微头在双平行梁前面的支座上,可以上、下、前、后、左、右调节。 2、将差动放大器调零:用连线将差动放大器的正(+)、负(-)、地短接。将差动放大器的输出端与电压表的输入插口Vi 相连;开启主、副电源;调节差动放大器的增益到最大位置,然后调整差动放大器的调零旋钮使电压表显示为零,关闭主、副电源,拆去实验连线。 3、根据图1接线。R1、R2、R3为电桥单元的固定电阻。R X =R4为应变片;将稳压电源的切换开关置±4V 档,电压表置20V 档。调节测微头脱离双平行梁,开启主、副电源,调节电桥平衡网络中的W1,使电压表显示为零,然后将电压表置2V 档,再调电桥W1(慢慢地调),使电压表显示为零。

传感器与检测技术复习资料

传感器与检测技术复习资料(总6页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1 -CAL-本页仅作为文档封面,使用请直接删除

第一章 by YYZ 都是老师上课给的应该全都有了。 1.传感器是一种以一定精确度把被测量(主要是非电量)转换为与之有确定 关系、便与应用的某种物理量(主要是电量)的测量装置。 2.传感器的组成:信号从敏感元件到转换元件转换电路。 3.敏感元件:它是直接感受被测量,并输出与被测量成确定关系的某一物理 量的元件。 4.转换元件:敏感元件的输出就是它的输入,它把输入转换成为电路参数。 5.转换电路:将电路参数接入转换电路,便可转换为电量输出。 6.误差的分类:系统误差(测量设备的缺陷),随机误差(满足正态分 布),粗大误差。 7.系统误差:在同一条件下,多次测量同一量值时绝对值和符号保持不变, 按一定规律变化的误差称为系统误差。材料、零部件及工艺的缺陷,标准测量值,仪器刻度的标准,温度,压力会引起系统误差。 8.随机误差:绝对值和符号以不可预定的变化方式的误差。仪表中的转动部 件的间隙和摩擦,连接件的弹性形变可引起随机误差,随机误具有随机变量的一切特点。 9.粗大误差:超出规定条件下的预期的误差。粗大误差明显歪曲测量结果, 应该舍去不用。 10.精度:反映测量结果与真值接近度的值。 11.精度可分为准确度、精密度、精确度。 12.准确度:反映测量结果中系统误差的影响程度。 13.精密度:反映测量结果中随机误差的影响程度。 14.精确度:反映测量结果中系统误差和随机误差综合的影响程度,其定量特 征可以用测量的不确定度(或极限误差)表示。 15.精密度高的准确度不一定高,准确度高的精密度不一定高,但精确度高, 则精密度和准确度都高。

传感器技术知识点

1-1衡量传感器静态特性的主要指标。说明含义。 1、线性度——表征传感器输出-输入校准曲线与所选定的拟合直线之间的吻合(或偏离)程度的指标。 2、回差(滞后)—反应传感器在正(输入量增大)反(输入量减小)行程过程中输出-输入曲线的不重合程度。 3、重复性——衡量传感器在同一工作条件下,输入量按同一方向作全量程连续多次变动时,所得特性曲线间一致程 度。各条特性曲线越靠近,重复性越好。 4、灵敏度——传感器输出量增量与被测输入量增量之比。 5、分辨力——传感器在规定测量范围内所能检测出的被测输入量的最小变化量。 6、阀值——使传感器输出端产生可测变化量的最小被测输入量值,即零位附近的分辨力。 7、稳定性——即传感器在相当长时间内仍保持其性能的能力。 8、漂移——在一定时间间隔内,传感器输出量存在着与被测输入量无关的、不需要的变化。 9、静态误差(精度)——传感器在满量程内任一点输出值相对理论值的可能偏离(逼近)程度。 1-2计算传感器线性度的方法,差别。 1、理论直线法:以传感器的理论特性线作为拟合直线,与实际测试值无关。 2、端点直线法:以传感器校准曲线两端点间的连线作为拟合直线。 3、“最佳直线”法:以“最佳直线”作为拟合直线,该直线能保证传感器正反行程校准曲线对它的正负偏差相等并 且最小。这种方法的拟合精度最高。 4、最小二乘法:按最小二乘原理求取拟合直线,该直线能保证传感器校准数据的残差平方与最小。 1-3什么就是传感器的静态特性与动态特性?为什么要分静与动? (1)静态特性:表示传感器在被测输入量各个值处于稳定状态时的输出-输入关系。 动态特性:反映传感器对于随时间变化的输入量的响应特性。 (2)由于传感器可能用来检测静态量(即输入量就是不随时间变化的常量)、准静态量或动态量(即输入量就是随时间变化的变量),于就是对应于输入信号的性质,所以传感器的特性分为静态特性与动态特性。 1—4 传感器有哪些组成部分?在检测过程中各起什么作用? 答:传感器通常由敏感元件、传感元件及测量转换电路三部分组成。 各部分在检测过程中所起作用就是:敏感元件就是在传感器中直接感受被测量,并输出与被测量成一定联系的另一物理量的元件,如电阻式传感器中的弹性敏感元件可将力转换为位移。传感元件就是能将敏感元件的输出量转换为适于传输与测量的电参量的元件,如应变片可将应变转换为电阻量。测量转换电路可将传感元件输出的电参量转换成易于处理的电量信号。 1-5传感器有哪些分类方法?各有哪些传感器? 答:按工作原理分有参量传感器、发电传感器、数字传感器与特殊传感器;按被测量性质分有机械量传感器、热工量传感器、成分量传感器、状态量传感器、探伤传感器等;按输出量形类分有模拟式、数字式与开关式;按传感器的结构分有直接式传感器、差分式传感器与补偿式传感器。 1-6 测量误差就是如何分类的? 答:按表示方法分有绝对误差与相对误差;按误差出现的规律分有系统误差、随机误差与粗大误差按误差来源分有工具误差与方法误差按被测量随时间变化的速度分有静态误差与动态误差按使用条件分有基本误差与附加误差按误差与被测量的关系分有定值误差与积累误差。 1-7 弹性敏感元件在传感器中起什么作用? 答:弹性敏感元件在传感器技术中占有很重要的地位,就是检测系统的基本元件,它能直接感受被测物理量(如力、位移、速度、压力等)的变化,进而将其转化为本身的应变或位移,然后再由各种不同形式的传感元件将这些量变换成电量。1-8、弹性敏感元件有哪几种基本形式?各有什么用途与特点? 答:弹性敏感元件形式上基本分成两大类,即将力变换成应变或位移的变换力的弹性敏感元件与将压力变换成应变或位移的变换压力的弹性敏感元件。 变换力的弹性敏感元件通常有等截面轴、环状弹性敏感元件、悬臂梁与扭转轴等。实心等截面轴在力的作用下其位移很小,因此常用它的应变作为输出量。它的主要优点就是结构简单、加工方便、测量范围宽、可承受极大的载荷、缺点就是灵敏度低。空心圆柱体的灵敏度相对实心轴要高许多,在同样的截面积下,轴的直径可加大数倍,这样可提高轴的抗弯能力,但其过载能力相对弱,载荷较大时会产生较明显的桶形形变,使输出应变复杂而影响精度。环状敏感元件一般为等截面圆环结构,圆环受力后容易变形,所以它的灵敏度较高,多用于测量较小的力,缺点就是圆环加工困难,环的各个部位的应变及应力都不相等。悬臂梁的特点就是结构简单,易于加工,输出位移(或应变)大,灵敏度高,所以常用于较小力的测量。扭转轴式弹性敏感元件用于测量力矩与转矩。 变换压力的弹性敏感元件通常有弹簧管、波纹管、等截面薄板、波纹膜片与膜盒、薄壁圆筒与薄壁半球等。弹簧管可以把压力变换成位移,且弹簧管的自由端的位移量、中心角的变化量与压力p成正比,其刚度较大,灵敏度较小,但过载能力强,常用于测量较大压力。波纹管的线性特性易被破坏,因此它主要用于测量较小压力或压差测量中。 Z-1 分析改善传感器性能的技术途径与措施。

汽车检测与诊断技术知识点总结复习过程

1.汽车检测与诊断技术是汽车检测技术与汽车故障诊断技术的统称。汽车检测是指为了确定汽车技术状况或工作能力所进行的检查与测量。汽车诊断是指在不解体(或仅拆下个别小件)的情况下,确定汽车的技术状况,查明故障部位及故障原因 2.汽车检测分类 1.安全性能检测 2.综合性能检测 3.汽车故障检测 4.汽车维修检测 汽车维修检测包括汽车维护检测和汽车修理检测,汽车维护检测主要是指汽车二级维护检测,它分为二级维护前检测和二级维护竣工检测。汽车修理检测主要是指汽车大修检测,它分为修理前,修理中及修理后检测 3.随机误差是指误差的大小和符号都发生变化而且没有规律可循的测量误差,不可避免 4.粗大误差是指由于操作者的过失而造成的测量误差 ,可以避免 5.汽车检测系统通常由电源,传感器,变换及测量装置,记录及显示装置,数据处理装置的组成 传感器是一种能够把被测量的某种信息拾取出来,并将其转换成有对应关系的,便于测量的电信号装置 变换及测量装置是一种将传感器送来的电信号变换成易于测量的电压或电流信号的装置 6.检测系统的基本要求:1.具有适当的灵敏度和足够的分辨力 2.具有足够的检测精度另外,检测系统还应具备良好的动态特性 灵敏度是指输出信号变化量与输入信号变化量的比值 分辨力是指检测系统能测量到最小输入量变化的能力,即能引起输出量发生变化的最小输入变化量 7.智能化检测系统的特点:1自动零位校准和自动精度校准 2自动量程切换 3功能自动选择 4自动数据处理和误差修正 5自动定时控制 6.自动故障诊断 7功能越来越强大 8使用越来越方便 8.诊断参数分类 诊断参数可分为三大类:工作过程参数,伴随过程参数,几何尺寸参数 (1)工作过程参数:指汽车工作时输出的一些可供测量的物理量、化学量,或指体现汽车功能的参数,如汽车发动机功率、燃油消耗率、最高车速和制动距离等。从工作参数本身就能表诊断对象总的技术状况,适合于总体诊断 (2)伴随过程参数:伴随过程参数一般并不直接体现汽车或总成的功能,但却能通过其在汽车工作过程中的变化,间接反映诊断对象的技术状况,如工作过程中出现的振动、噪声、发热和异响等。伴随过程参数常用于复杂系统的深入诊断。 (3)几何尺寸参数:几何尺寸参数能够反映诊断对象的具体结构要素是否满足要求,可提供总成、机构中配合零件之间或独立零件的技术状况,如配合间隙、自由行程、圆度和圆柱度等。 9.诊断参数选用原则: (1)单值性 (2)灵敏性 (3)稳定性 (4)信息性 10.诊断参数标准的组成:(1)初始标准值 (2)极限标准值 (3)许用标准值 11.诊断周期 汽车诊断周期是汽车诊断的间隔期,以行使里程或使用时间表示,诊断周期的确定,应满足技术和经济两方面的条件,获得最佳诊断周期。 最佳诊断周期,是能保证车辆的完好率最高而消耗的费用最少的诊断周期。

传感器与检测技术实验报告

“传感器与检测技术”实验报告 学号: 913110200229 姓名:杨薛磊 序号: 83

实验一电阻应变式传感器实验 (一)应变片单臂电桥性能实验 一、实验目的:了解电阻应变片的工作原理与应用并掌握应变片测量电路。 二、基本原理:电阻应变式传感器是在弹性元件上通过特定工艺粘贴电阻应变片来组成。一种利用电阻材料的应变效应将工程结构件的内部变形转换为电阻变化的传感器。此类传感器主要是通过一定的机械装置将被测量转化成弹性元件的变形,然后由电阻应变片将弹性元件的变形转换成电阻的变化,再通过测量电路将电阻的变化转换成电压或电流变化信号输出。它可用于能转化成变形的各种非电物理量的检测,如力、压力、加速度、力矩、重量等,在机械加工、计量、建筑测量等行业应用十分广泛。 三、需用器件与单元:主机箱中的±2V~±10V(步进可调)直流稳压电源、±15V直流 1位数显万用表(自备)。 稳压电源、电压表;应变式传感器实验模板、托盘、砝码; 4 2 四、实验步骤: 应变传感器实验模板说明:应变传感器实验模板由应变式双孔悬臂梁载荷传感器(称重传感器)、加热器+5V电源输入口、多芯插头、应变片测量电路、差动放大器组成。实验模板中的R1(传感器的左下)、R2(传感器的右下)、R3(传感器的右上)、R4(传感器的左上)为称重传感器上的应变片输出口;没有文字标记的5个电阻符号是空的无实体,其中4个电阻符号组成电桥模型是为电路初学者组成电桥接线方便而设;R5、R6、R7是350Ω固定电阻,是为应变片组成单臂电桥、双臂电桥(半桥)而设的其它桥臂电阻。加热器+5V是传感器上的加热器的电源输入口,做应变片温度影响实验时用。多芯插头是振动源的振动梁上的应变片输入口,做应变片测量振动实验时用。

传感器与检测技术期末考试重点

填空20/选择20/大题35/分析15/计算10 第零章 1.传感器的定义:传感器是能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置,通常有敏感元件和转换元件组成 2.传感器的组成:传感器有敏感元件和转换元件组成。但是由于传感器输出信号一般都很微弱,需要有信号调节与转换电路将其放大或变换为容易传输、处理、记录和显示的形式 3.传感器按能量关系分类:能量转换型传感器(热电偶、压电式、光电池、磁电),传感器直接将被测量的能量转换为输出量的能量;能量控制型传感器,由外部给传感器能量,而由被测量来控制输出的能量 第一章 4.非线性误差:在采用直线拟合线性化时,输入输出的校正曲线与其拟合直线之间的最大偏差,通常用相对误差γL来表示,γL=±ΔLmax/y FS×100%(ΔLmax 非线性最大偏差,y FS满量程输出) 5.静态灵敏度:传感器输出的变化量Δy与引起该变化量Δx之比,k=Δy/Δx 6.温度稳定性(温度漂移):指传感器在外界温度变化情况下输出量发生的变化 第二章 7.线性电位器的理想空载特性应具有严格的线性关系 8.电阻应变片的工作原理(P31设计题):基于电阻应变效应,即在导体产生接卸变形时,他的电阻值响应发生变化 9.测转速的传感器:电容式、霍尔式、光电式、电涡流式和磁电感应 10.电阻丝的灵敏系数:k0=ΔR/R=(1+2μ)-Δρ/(ρε) 11.电阻丝拉伸比例极限内,电阻的相对变化与应变成正比,即k0=1.7-3.6,ΔR/R≈k0ε,ε=Δl/l 12.金属丝式电阻应变片组成:敏感栅、基层和盖成、黏结剂、引线。其中敏感

栅是应变片最重要的部分,一般采用栅丝直径为0.015-0.05mm 13.横向效应(丝式存在横向效应铂式不存在):沿应变片轴的应变εx比然引起应变片电阻的相对变化,而沿垂直于应变片轴向的横向应变εy,也会引起其电阻的相对变化 14.温度误差及其补偿:由于敏感栅温度系数α及栅丝与试件膨胀系数(βg及βs)之差异性而产生虚假应变输出有时会产生与真实应变同数量级的误差 15.直流电桥平衡条件:R1/R2=R3/R4,R1R4=R2R3,即为电桥相邻两臂电阻的比值相等,或相对两臂电阻的乘积相等 16.直流电桥电压灵敏度:全桥U0=UΔR/R;单桥U0=UΔR/(4R);半桥U0=U ΔR/(2R);差分电桥(半桥)优点:输出电压U0与ΔR1/R1成严格的线性关系,没有非线性误差,而且电桥灵敏度比单臂时提高一倍,还具有温度补偿作用17.应变片册立传感器:荷重、拉压力传感器的弹性元件可以做成柱式、筒式、环式及梁式。半/全桥分布(图P43) 第三章 18.电感式传感器:利用线圈自感或互感的变化来实现测量的一种装置,可以用来测量位移、振动、压力、流量、重量、力矩、应变等多种物理量 19.电感式传感器的核心部分是可变自感或可变互感,在被测量转换成线圈自感或互感的变化时,一般要利用磁场作为媒介利用铁磁体的某些现象。这类传感器的主要特征是具有线圈 20.L=W2u0S0/(2l)0(电感值与线圈匝数平方成正比/与空气隙有效截面积S0成正比/与空气隙长度l0成反比。 21.变极距型(非极距型)传感器非线性原因:气隙厚度发生变化。改善:1)使初始间隙尽量大;2)测范围Δl尽量小;3)尽量使用差动式 22.与截面型自感式传感器相比,气隙型的灵敏度高。但其非线性严重,自由行程小,制造装配困难。近年来使用逐渐减少 23.差分自感式传感器其灵敏度与单极式相比较提高了一倍,非线性大大减小 24.P50变压器电桥推导

传感器与检测技术第二版知识点总结

传感器知识点 一、电阻式传感器 1) 电阻式传感器的原理:将被测量转化为传感器电阻值的变化,并加上测量电路。 2) 主要的种类:电位器式、应变式、热电阻、热敏电阻 应变电阻式传感器 1) 应变:在外部作用力下发生形变的现象。 2) 应变电阻式传感器:利用电阻应变片将应变转化为电阻值的变化 a. 组成:弹性元件+电阻应变片 b. 主要测量对象:力、力矩、压力、加速度、重量。 c. 原理:作用力使弹性元件形变发生应变或位移应变敏感元件电阻值变化通过测 量电路变成电压等点的输出。 3) 电阻值:A L R ρ= (电阻率、长度、截面积)。 4) 应力与应变的关系:εσE =(被测试件的应力=被测试件的材料弹性模量*轴向应变) 5) 应力与力和受力面积的关系:(面积) (力) (应力)A F = σ 6) 应变片的种类:

种类金属电阻应变片(应变为主)半导体电阻应变片(压阻为主)灵敏度 优点散热好允许通过较大电流 电阻应变的温度补偿:电桥补偿 应注意的问题: a.R3=R4; b.R1与R2应有相同的温度系数、线膨胀系数、应变灵敏度、初值; c.补偿片的材料一样,个参数相同; d.工作环境一样; 测量电路:直流电桥、交流电桥 直流电桥交流电桥 平衡条件R1R4=R2R3 输出电压

典型应用 种类被测量 电阻式力传感器荷重或力 电阻式压力传感器流动介质 ~液体重量传感器容器内液体的重量 ~加速度传感器加速度 ~差压传感器气动测量 二、电感式传感器 1)电感式传感器的原理:将输入物理量的变化转化为线圈自感系数L或互感系数M的 变化。 2)种类:变磁阻式、变压器式、电涡流式。 3)主要测量物理量:位移、振动、压力、流量、比重。 变磁阻电感式传感器 1)原理:衔铁移动导致气隙变化导致电感量变化,从而得知位移量的大小方向。

传感器与检测技术实验的报告.doc

精品资料 “传感器与检测技术”实验报告 序号实验名称 1 电阻应变式传感器实验 2 电感式传感器实验 学号: 3 电容传感器实验913110200229 姓名:杨薛磊 序号:83

实验一电阻应变式传感器实验 (一)应变片单臂电桥性能实验 一、实验目的:了解电阻应变片的工作原理与应用并掌握应变片测量电路。 二、基本原理:电阻应变式传感器是在弹性元件上通过特定工艺粘贴电阻应变片来组成。 一种利用电阻材料的应变效应将工程结构件的内部变形转换为电阻变化的传感器。此类传感 器主要是通过一定的机械装置将被测量转化成弹性元件的变形,然后由电阻应变片将弹性元 件的变形转换成电阻的变化,再通过测量电路将电阻的变化转换成电压或电流变化信号输出。 它可用于能转化成变形的各种非电物理量的检测,如力、压力、加速度、力矩、重量等,在 机械加工、计量、建筑测量等行业应用十分广泛。 三、需用器件与单元:主机箱中的± 2V ~± 10V (步进可调)直流稳压电源、±15V 直 流稳压电源、电压表;应变式传感器实验模板、托盘、砝码; 4 12位数显万用表(自备)。 四、实验步骤: 应变传感器实验模板说明:应变传感器实验模板由应变式双孔悬臂梁载荷传感器(称重传感器)、加热器 +5V 电源输入口、多芯插头、应变片测量电路、差动放大器组成。实验模 板中的 R1( 传感器的左下 )、R2( 传感器的右下 )、R3( 传感器的右上 )、R4( 传感器的左上)为称重传感器上的应变片输出口;没有文字标记的 5 个电阻符号是空的无实体,其中 4 个电阻 符号组成电桥模型是为电路初学者组成电桥接线方便而设;R5、R 6、R7是 350 Ω固定电阻, 是为应变片组成单臂电桥、双臂电桥(半桥)而设的其它桥臂电阻。加热器+5V是传感器 上的加热器的电源输入口,做应变片温度影响实验时用。多芯插头是振动源的振动梁上的应 变片输入口,做应变片测量振动实验时用。 1、将托盘安装到传感器上,如图 1 —4 所示。

传感器与检测技术总复习精华

传感器与检测技术总复 习精华 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】

填空: 1.传感器是把外界输入的非电信号转换成(电信号)的装置。 2.传感器是能感受规定的(被测量)并按照一定规律转换成可用(输出信号)的器件或装置。 3.传感器一般由(敏感元件)与转换元件组成。 (敏感元件)是指传感器中能直接感受被测量的部分 (转换元件)是指传感器中能将敏感元件输出量转换为适于传输和测量的电信号部分。 4.半导体应变片使用半导体材料制成,其工作原理是基于半导体材料的(压阻效应)。 5.半导体应变片与金属丝式应变片相比较优点是(灵敏系数)比金属丝高50~80倍。 6.压阻效应是指半导体材料某一轴向受到外力作用时,其(电阻率ρ)发生变化的现象。 7.电阻应变片的工作原理是基于(应变效应),即在导体产生机械变形时,它的电阻值相应发生变化。 8.金属应变片由(敏感栅)、基片、覆盖层和引线等部分组成。 9.常用的应变片可分为两类:(金属电阻应变片)和(半导体电阻应变片)。 半导体应变片工作原理是基于半导体材料的(压阻效应)。金属电阻应变片的工作原理基于电阻的(应变效应)。 10.金属应变片有(丝式电阻应变片)、(箔式应变片)和薄膜式应变片三种。 11.弹性敏感元件及其基本特性:物体在外力作用下而改变原来尺寸或形状的现象称为(变形),而当外力去掉后物体又能完全恢复其原来的尺寸和形状,这种变形称为(弹性变形)。 12.直线电阻丝绕成敏感栅后,虽然长度相同,但应变不同,园弧部分使灵敏系数K↓下降,这种现象称为(横向效应)。 13.为了减小横向效应产生的测量误差,现在一般多采用(箔式应变片)。 14.电阻应变片的温度补偿方法 1)应变片的自补偿法 这种温度补偿法是利用自身具有温度补偿作用的应变片(称之为温度自补偿应变片)来补偿的,应变片的自补偿法有(单丝自补偿)和(双丝组合式自补偿)。 15.产生应变片温度误差的主要因素有下述两个方面。 1)(电阻温度系数)的影响 2)试件材料和电阻丝材料的(线膨胀系数不同)的影响 16.写出三种能够测量加速度的传感器(电阻应变片式传感器)(电容传感器)(压电传感器)

检测技术知识点总结

1、检测技术:完成检测过程所采取的技术措施。 2、检测的含义:对各种参数或物理量进行检查和测量,从而获得必 要的信息。 3、检测技术的作用:①检测技术是产品检验和质量控制的重要手段 ②检测技术在大型设备安全经济运行检测中得到广泛应用③检测技 术和装置是自动化系统中不可缺少的组成部分④检测技术的完善和 发展推动着现代科学技术的进步 4、检测系统的组成:①传感器②测量电路③现实记录装置 5、非电学亮点测量的特点:①能够连续、自动对被测量进行测量和 记录②电子装置精度高、频率响应好,不仅能适用与静态测量,选 用适当的传感器和记录装置还可以进行动态测量甚至瞬态测量③电 信号可以远距离传输,便于实现远距离测量和集中控制④电子测量 装置能方便地改变量程,因此测量的范围广⑤可以方便地与计算机 相连,进行数据的自动运算、分析和处理。 6、测量过程包括:比较示差平衡读数 7、测量方法;①按照测量手续可以将测量方法分为直接测量和间接 测量。②按照获得测量值得方式可以分为偏差式测量,零位式测量 和微差式测量,③根据传感器是否与被测对象直接接触,可区分为 接触式测量和非接触式测量 8、模拟仪表分辨率= 最小刻度值风格值的一半数字仪表的分辨率 =最后一位数字为1所代表的值 九、灵敏度是指传感器或检测系统在稳态下输出量变化的输入量变化的 比值 s=dy/dx 整个灵敏度可谓s=s1s2s3。 十、分辨率是指检测仪表能够精确检测出被测量的最小变化的能力 十一、测量误差:在检测过程中,被测对象、检测系统、检测方法和检测人员受到各种变动因素的影响,对被测量的转换,偶尔也会改变被测对象原有的状态,造成了检测结果和被测量的客观值之间存在一定的差别,这个差值称为测量误差。 十二、测量误差的主要来源可以概括为工具误差、环境误差、方法误差和人员误差等 十三、误差分类:按照误差的方法可以分为绝对误差和相对误差;按照误差出现的规律,可以分系统误差、随机误差和粗大误差;按照被测量与时间的关系,可以分为静态误差和动态误差。 十四、绝对误差;指示值x与被测量的真值x0之间的差值 =x—x0 十五、相对误差;仪表指示值得绝对误差与被测量值x0的比值r=(x-x0/x0)x100%

传感器与自动检测技术实验指导书.

传感器与自动检测技术验 指导书 张毅李学勤编著 重庆邮电学院自动化学院 2004年9月

目录 C S Y-2000型传感器系统实验仪介绍 (1) 实验一金属箔式应变片测力实验(单臂单桥) (3) 实验二金属箔式应变片测力实验(交流全桥) (6) 实验三差动式电容传感器实验 (9) 实验四热敏电阻测温实验 (12) 实验五差动变压器性能测试 (14) 实验六霍尔传感器的特性研究 (17) 实验七光纤位移传感器实验 (21)

CSY-2000型传感器系统实验仪介绍 本仪器是专为《传感器与自动检测技术》课程的实验而设计的,系统包括差动变压器、电涡流位移传感器、霍尔式传感器、热电偶、电容式传感器、热敏电阻、光纤传感器、压阻式压力传感器、压电加速度计、压变式传感器、PN结温度传感器、磁电式传感器等传感器件,以及低频振荡器、音频震荡器、差动放大器、相敏检波器、移相器、低通滤波器、涡流变换器等信号和变换器件,可根据需要自行组织大量的相关实验。 为了更好地使用本仪器,必须对实验中使用涉及到的传感器、处理电路、激励源有一定了解,并对仪器本身结构、功能有明确认识,做到心中有数。 在仪器使用过程中有以下注意事项: 1、必须在确保接线正确无误后才能开启电源。 2、迭插式插头使用中应注意避免拉扯,防止插头折断。 3、对从各电源、振荡器引出的线应特别注意,防止它们通过机壳造成短路,并 禁止将这些引出线到处乱插,否则很可能引起一起损坏。 4、使用激振器时注意低频振荡器的激励信号不要开得太大,尤其是在梁的自振 频率附近,以免梁振幅过大或发生共振,引起损坏。 5、尽管各电路单元都有保护措施,但也应避免长时间的短路。 6、仪器使用完毕后,应将双平行梁用附件支撑好,并将实验台上不用的附件撤 去。 7、本仪器如作为稳压电源使用时,±15V和0~±10V两组电源的输出电流之和 不能超过1.5A,否则内部保护电路将起作用,电源将不再稳定。 8、音频振荡器接小于100Ω的低阻负载时,应从LV插口输出,不能从另外两个 电压输出插口输出。

传感器与检测技术(重点知识点总结)

传感器与检测技术知识总结 1:传感器是能感受规定的被检测量并按照一定规律转换成可输出信号的器件或装置。 一、传感器的组成 2:传感器一般由敏感元件,转换元件及基本转换电路三部分组成。①敏感元件是直接感受被测物理量,并以确定关系输出另一物理量的元件(如弹性敏感元件将力,力矩转换为位移或应变输出)。②转换元件是将敏感元件输出的非电量转换成电路参数(电阻,电感,电容)及电流或电压等电信号。 ③基本转换电路是将该电信号转换成便于传输,处理的电量。 二、传感器的分类 1、按被测量对象分类 (1)内部信息传感器主要检测系统内部的位置,速度,力,力矩,温度以及异常变化。(2)外部信息传感器主要检测系统的外部环境状态,它有相对应的接触式(触觉传感器、滑动觉传感器、压觉传感器)和非接触式(视觉传感器、超声测距、激光测距)。 2、传感器按工作机理 (1)物性型传感器是利用某种性质随被测参数的变化而变化的原理制成的(主要有:光电式传感器、压电式传感器)。 (2)结构型传感器是利用物理学中场的定律和运动定律等构成的(主要有①电感式传感器;②电容式传感器;③光栅式传感器)。 3、按被测物理量分类 如位移传感器用于测量位移,温度传感器用于测量温度。 4、按工作原理分类主要是有利于传感器的设计和应用。 5、按传感器能量源分类 (1)无源型:不需外加电源。而是将被测量的相关能量转换成电量输出(主要有:压电式、磁电感应式、热电式、光电式)又称能量转化型; (2)有原型:需要外加电源才能输出电量,又称能量控制型(主要有:电阻式、电容式、电感式、霍尔式)。 6、按输出信号的性质分类 (1)开关型(二值型):是“1”和“0”或开(ON)和关(OFF); (2)模拟型:输出是与输入物理量变换相对应的连续变化的电量,其输入/输出可线性,也可非线性; (3)数字型:①计数型:又称脉冲数字型,它可以是任何一种脉冲发生器所发出的脉冲数与输入量成正比;②代码型(又称编码型):输出的信号是数字代码,各码道的状态随输入量变化。其代码“1”为高电平,“0”为低电平。 三、传感器的特性及主要性能指标 1、传感器的特性主要是指输出与输入之间的关系,有静态特性和动态特性。 2、传感器的静态特性是当传感器的输入量为常量或随时间作缓慢变化时,传感器的输出与输入之间的关系,叫静态特性,简称静特性。 表征传感器静态特性的指标有线性度,敏感度,重复性等。 3、传感器的动态特性是指传感器的输出量对于随时间变化的输入量的响应特性称为动态特性,简称动特性。传感器的动态特性取决于传感器的本身及输入信号的形式。传感器按其传递,转换信息的形式可分为①接触式环节;②模拟环节; ③数字环节。评定其动态特性:正弦周期信号、阶跃信号。 4、传感器的主要性能要求是:1)高精度、低成本。2)高灵敏度。3)工作可靠。4)稳定性好,应长期工作稳定,抗腐蚀性好;5)抗干扰能力强;6)动态性能良好。7)结构简单、小巧,使用维护方便等; 四、传感检测技术的地位和作用 1、地位:传感检测技术是一种随着现代科学技术的发展而迅猛发展的技术,是机电一体化系统不可缺少的关键技术之一。 2、作用:能够进行信息获取、信息转换、信息传递及信息处理等功能。应用:计算机集成制造系统(CIMS)、柔性制造系统(FMS)、加工中心(MC)、计算机辅助制造系统(CAM)。 五、基本特性的评价 1、测量范围:是指传感器在允许误差限内,其被测量值的范围; 量程:则是指传感器在测量范围内上限值和下限值之差。2、过载能力:一般情况下,在不引起传感器的规定性能指标永久改变条件下,传感器允许超过其测量范围的能力。过载能力通常用允许超过测量上限或下限的被测量值与量程的百分比表示。 3、灵敏度:是指传感器输出量Y与引起此变化的输入量的变化X之比。 4、灵敏度表示传感器或传感检测系统对被测物理量变化的反应能力。灵敏度越高越好,因为灵敏度越高,传感器所能感知的变化量越小,即被测量稍有微小变化,传感器就有较大输出。K值越大,对外界反应越强。 5、反映非线性误差的程度是线性度。线性度是以一定的拟合直线作基准与校准曲线作比较,用其不一致的最大偏差△Lmax与理论量程输出值Y(=ymax—ymin)的百分比进行计算。 6、稳定性在相同条件,相当长时间内,其输入/输出特性不发生变化的能力,影响传感器稳定性的因素是时间和环境。 7、温度影响其零漂,零漂是指还没输入时,输出值随时间变化而变化。长期使用会产生蠕变现象。 8、重复性:是衡量在同一工作条件下,对同一被测量进行多次连续测量所得结果之间的不一致程度的指标;(分散范围

东南大学传感器技术复习要点

绪论 1传感器的基本概念:能感受规定的被测量,并按一定的规律转换成可用信号的器件或装置,通常由敏感元件和转换元件组成。 2传感器构成法: 自源型、辅助能源型、外源型、相同敏感元件的补偿型、差动结构补偿型、不同敏感元件的补偿型、反馈型 3传感器按照传感机理分类:结构型,以敏感元件结构参数变化实现信号转换; 物性型,以敏感元件物性效应实现信号转换。 第一章传感器技术基础 1传感器的一般数学模型:静态模型、动态模型 2传感器的特性和指标 传感器的静态模型:线性度、回差(滞后)、重复性、灵敏度、分辨力、阀值、稳定性、漂移、静态误差; 传感器的动态模型:频率响应特性、阶跃响应特性、典型环节的动态响应、幅频特性、相频特性。 3改善传感器性能的技术途径: 结构、材料与参数的合理选择,差动技术,平均技术,稳定性处理,屏蔽、隔离与干扰控制,零示法、微差法与闭环技术,补偿、校正与“有源化”,集成化、智能化与信息融合。 4合理选择传感器的基本原则和方法: 依据测量对象和使用条件确定传感器类型、线性范围和量程、灵敏度、精度、频率响应特性、稳定性。 5传感器的标定和校准 静态标定:静态标定主要用于检测、测试传感器的静态特性指标,如:静态灵敏度、非线性、回差、重复性等; 动态标定:动态标定主要用于检测、测试传感器的动态特性指标,如:动态灵敏度、频率响应和固有频率等。 第二章电阻式传感器 1概念:通过电阻参数的变化来实现电测非电量的目的。 2电阻应变计的主要特性 静态特性:灵敏系数、横向效应及横向效应系数、机械滞后、蠕变和零漂、应变极限 动态特性:对正弦应变波、阶跃应变波的响应,疲劳寿命。 3温度效应及其补偿 热补偿原因:在实际应用应变计时,工作温度可能偏离室温,甚至超出常温范围,导致工作特性改变,影响输出。(这种单纯由温度变化引起应变计电阻变化的现象,叫应变计的温度效应。)在工作温度变化较大时,这种热输出干扰必须加以补偿。

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