§3-1～2电阻传感器的信号调节
传感器调校制度模版
传感器调校制度模版一、引言本制度的目的是确保传感器的准确性和可靠性，在调校过程中遵循标准化的程序和方法。
通过实施此制度，旨在提高传感器的精度和性能，保障产品质量和客户满意度。
二、适用范围本制度适用于所有需要进行传感器调校的项目。
所有与传感器调校相关的部门和人员必须遵守本制度。
三、定义1. 传感器调校：对传感器进行校准、调试和配置的过程，以确保其准确性和性能。
2. 校准：通过与已知标准进行比较，调整传感器的输出以减小误差。
3. 调试：对传感器进行设置和配置，以满足特定的工作要求。
四、责任和义务1. 质量部门负责制定和维护传感器调校制度，监督制度的执行和合规性。
2. 技术人员应熟悉传感器调校相关知识和技术，并按照制度要求进行调校工作。
3. 操作人员应按照制度进行传感器调校，并记录调校过程和结果。
五、传感器调校流程1. 调校前准备1.1 检查传感器和相关设备是否完好无损。
1.2 准备标准装置和测试设备。
1.3 根据需要，选择适当的环境条件进行调校。
2. 校准过程2.1 连接传感器和标准装置。
2.2 检查传感器的输出与标准装置的读数是否一致。
2.3 如有差异，按照标准操作步骤进行调整，直至输出与标准装置一致。
2.4 记录校准结果和调整过程。
3. 调试过程3.1 检查传感器的配置和设置是否符合要求。
3.2 根据工作要求，调整传感器的参数和设置。
3.3 检查调试结果和工作状态。
3.4 记录调试结果和设置参数。
六、记录和报告1. 调校和调试过程中，应记录关键步骤、参数和事件。
2. 调校完成后，应撰写调校报告，包括调校结果、校准和调试过程记录等信息。
3. 调校报告应存档并向相关部门提供副本。
七、培训和审核1. 新员工应接受传感器调校相关培训，了解本制度和工作要求。
2. 定期进行内部审核，评估制度的有效性和合规性。
3. 根据需要进行外部审核，确保制度符合相关标准和法规要求。
八、制度更新和修订1. 质量部门应定期评估和更新本制度，确保其与最新的技术和法规保持一致。
传感器信号调理电路
传感器信号调理电路传感器信号调理电路传感器信号调理电路信号调理往往是把来自传感器的模拟信号变换为用于数据采集、控制过程、执行计算显示读出和其他目的的数字信号。
模拟传感器可测量很多物理量，如温度、压力、力、流量、运动、位置、PH、光强等。
通常，传感器信号不能直接转换为数字数据，这是因为传感器输出是相当小的电压、电流或电阻变化，因此，在变换为数字数据之前必须进行调理。
调理就是放大，缓冲或定标模拟信号，使其适合于模/数转换器(ADC)的输入。
然后，ADC对模拟信号进行数字化，并把数字信号送到微控制器或其他数字器件，以便用于系统的数据处理。
此链路工作的关键是选择运放，运放要正确地接口被测的各种类型传感器。
然后，设计人员必须选择ADC。
ADC应具有处理来自输入电路信号的能力，并能产生满足数据采集系统分辨率、精度和取样率的数字输出。
传感器传感器根据所测物理量的类型可分类为：测量温度的热电偶、电阻温度检测器(RTD)、热敏电阻；测量压力或力的应变片；测量溶液酸碱值的PH电极；用于光电子测量光强的PIN光电二极管等等。
传感器可进一步分类为有源或无源。
有源传感器需要一个外部激励源(电压或电流源)，而无源传感器不用激励而产生自己本身的电压。
通常的有源传感器是RTD、热敏电阻、应变片，而热电偶和PIN二极管是无源传感器。
为了确定与传感器接口的放大器所必须具备的性能指标，设计人员必须考虑传感器如下的主要性能指标：·源阻抗——高的源阻抗大于100KΩ——低的源阻抗小于100Ω·输出信号电平——高信号电平大于500mV满标——低信号电平大于100mV满标·动态范围在传感器的激励范围产生一个可测量的输出信号。
它取决于所用传感器类型。
放大器功用放大器除提供dc信号增益外，还缓冲和定标送到ADC之前的传感器输入。
放大器有两个关键职责。
一个是根据传感器特性为传感器提供合适的接口。
另一个职责是根据所呈现的负载接口ADC。
传感器和信号调理
传感器与信号调理模拟题11 为了测量某一电阻器两端的压降，我们考虑两种可供选择的方法：利用精确度为0.1%读数的电压表；利用精确度为0.1%读数的电流表。
若电阻器的公差为0.1%，试问哪一种方法更精确？ 1答: dV=RdI+IdR对于微小变化，可用增量近似代表微分，△V/V=△I/I+△R/R9 利用精确度为0.1%读数的电压表,不确定性为0.1%利用精确度为0.1%读数的电流表,不确定性为电流测量的不确定性与电阻本身的不确定性的迭加，为0.2%2 （1） 一个K=2.1的350欧姆应变片被粘贴到铝支柱（E=73GPa ）上。
支柱的外径为50mm ，内径为47.5mm 。
试计算当支柱承受1000Kg 负荷时电阻的变化。
（2）阐述在单端固支悬臂梁上采用单应变片、双应变片、4应变片的贴法。
2答：（1）△R=RK ε=RKF/AE,代入给定数据，结果为0.52欧姆（2）在单端固支悬臂梁上粘贴单应变片时，可在梁的合适位置的上表面或下表面粘贴；在单端固支悬臂梁上粘贴双应变片时，可在梁的合适位置的上表面与下表面对称粘贴，形成差动半桥；在单端固支悬臂梁上粘贴四应变片时，可在梁的两个合适位置的上表面和下表面对称粘贴，形成差动全桥；3 第3题图变极距型电容传感器示意图，试推导其输出特性。
采用差动技术带来了哪些优势？第3题图 变极距型电容传感器示意图 3答：单一式初始时 00/d s c ε=动极板上移d ∆000001)1(d d c d d d sdd sc ∆-=∆-=∆-=εε差动式)1/(01ds d c c ∆-=)1/(002d d c c ∆+=rd d d c c c c ε/2112121+∆=+-采用差动技术，提高灵敏度、降低非线性、提高抗共模干扰的能力。
4 第4题图是变气隙型自感传感器示意图，推倒其传感特性表达式第4题图 变气隙型自感传感器示意图4答：自感表达式I N L φ=其中m R NI=φ δR R R F m +=FF F F A l R μ=A R 02μδδ=因为 0μμ>>F所以δR R F <<，δR R m ≈所以传感器电感δμδ20222A N R N R N L m =≈=当铁心向下位移△δ时，传感器电感为0020021)1(2)(2δδδδδμδδμ∆+=∆+=∆+=L A N A N L5 下图分别是压电传感器与电荷放大器连接的示意图和压电传感器与电压放大器连接的示意图，分别推导其输出电压与传感器受力之间的关系式；如果测量准静态量，应选用哪种接口电路形式？第5题图a 压电传感器与电荷放大器连接示意图第5题图b 压电传感器与电压放大器连接示意图5答：压电传感器与电荷放大器连接时，输出电压与传感器受力之间的关系式推导：)1/(10FFC j R I U ω+-= ωωωωj C Q C j R Q j FF F111+⨯-=+-=FF C R 10=ω所以 200)(11ωω+⨯=FC Q U （一阶高通滤波特性）当0ωω>>时，FC Q U =0 测力F时，dF Q =， 所以F c dF U /0= 压电传感器与电压放大器连接时，输出电压与传感器受力之间的关系式推导：10U K U ⋅= 121R R K +=ωωωωωj CQ c j RQ j c j R I U i1111+⨯=+=+=RC10=ω 200)(11ωω+⨯=CKQU （一阶高通滤波特性）0ωω>>时，]/[/0i c a C C C kQ C KQ U ++==测力时，dF Q = CdFKU =0 如果测量准静态量，应选用电荷放大器接口电路形式。
第4课 电阻式传感器信号调节.差动结构
RLEAD
-
-FORCE
+
恒流源用在桥路中
CONDTANT CURRENT EXCITATION MINIZES WIRING RESISTANCE ERRORS
4-LEAD BRIDGE
I
RLEAD
+ VREF -
VO
I
RLEAD
I = VREF I RSENSE
RSENSE
Figure 2.16
+
+VS
VB
R
R
VOUTΒιβλιοθήκη = VB [ ∆R ][1+ 2R
R2] R1
+VS
+
VOUT
-
-VS
-
R2
-VS
R +△R R
R1
简单的交流电桥
SIMPLIFIED AC BIDGE DROVE CIRCUIT
+E
Q1
Q3
V3,4
+SENSE
V1,2
Q2
VO
- SENSE
Q4
+E
V1,2 Q1,Q2 ON
VB
VB
R
R R +△R R
Vo
Vo
VB
VB
R R -△R R +△R R -△R
Vo
Vo
R R+△R R R+△R R R+△R R -△R R+△R
VO :
VB 4
[
R
∆R + ∆R
]
2
Linearty Error:
0.5%/%
VB 2
[
传感器效调校操作规程
传感器调校操作规程1、安全测控仪器设备必须定期调校。
安全监控设备每月必须调校、测试1次。
2、安全测控仪器使用前和大修后，必须按产品使用说明书的要求测试、调校合格方能下井。
3、采用载体催化原件的甲烷传感器必须使用校准气样和空气样在设备设置地点调校，便携式甲烷检测报警仪在仪器维修室调校，每15天1次。
甲烷电闭锁功能和风电闭锁功能每15天一次。
低浓度甲烷传感器调校方法：（1）、配备器材：、传感器效验仪（标准气体（按煤矿实际情况配备0.5、1.0、2.0%CH4）、配套的减压阀、气体流量计和橡胶软管，空气样等。
）。
（2）、调校前首先检查气瓶和流量阀装配位置是否正确，各连接处是否连接正确可靠。
（3）、效验仪的使用①、导气管与被检传感器连接。
②、首先对传感器进行“校零”，缓慢打开空气瓶瓶阀，调整流量调节阀，流量分别为150-200ml/min进行空气“校零”测试。
（“校零”前仪器是在进入工作状态至少20分钟后）。
观察LED数字显示是否为零，若有偏差，可将遥控器对准传感器显示窗,轻轻按动遥控器上的选择键，使小数码管显示为“1”，然后再同时按动遥控器上的上升键和下降键，使仪器完成校零工作。
使用后关闭空气阀。
③、然后对传感器进行精度调节。
用同“校零”的方法打开标气样瓶瓶阀，调整流量，流量值同上，将通气罩插入传感器气室外面，通入标准甲烷气或预先制好的甲烷气，其浓度按实际地点设定报警断电值选用与之相近的标准气样，气体流量控制在150-200ml/min以上，此时，仪器的数字显示应指示在预先配制的标准甲烷气上，若有偏差，可将要控器对准传感器显示窗，轻轻按动遥控器上的选择键，使小数码管显示为“2”，需增加，按动遥控器上的上升键;若需减少，再按动遥控器上的下降键，使显示值与甲烷浓度值相对应。
④、在通气显示值缓慢上升的过程中，观察报警值与断电值，测量值稳定显示持续时间不得小于90秒。
显示值与校准值浓度应一致，如果经过调校后，显示值与实际标气值相差超过5%以上，说明此传感器故障，必须进行更换合格的传感器。
传感器调试方法范文
传感器调试方法范文以下是一套常用的传感器调试方法，可帮助工程师快速检测和调整传感器的参数和功能。
1.了解传感器的工作原理和特征在进行传感器调试之前，首先要了解传感器的工作原理和特征。
不同类型的传感器有不同的工作原理，例如，光敏传感器使用光电效应来检测光强度，而加速度传感器则通过测量物体的加速度来计算运动状态。
了解传感器的工作原理和特征将有助于准确地进行调试和优化。
2.确定传感器的输出和敏感度传感器的输出是指传感器所测量的物理量的电信号表示。
在进行调试之前，需要确定传感器的输出类型和幅度范围。
有些传感器的输出是模拟信号，如电压或电流，而其他传感器的输出是数字信号。
此外，还要确定传感器的敏感度，即传感器对物理量变化的响应程度。
3.校准传感器参数传感器的参数校准是调整和校准传感器输出的过程。
传感器的准确度和稳定性受到许多因素的影响，如环境温度、电池电量、偏差和漂移等。
因此，需要对传感器进行参数校准，以确保其在各种条件下的准确性和稳定性。
校准传感器的方法之一是在已知环境中进行测试。
通过将传感器置于已知条件下，并与参考标准进行比较，可以确定传感器输出的偏差和误差。
然后，根据校准结果，可以对传感器的增益、偏移和线性性等参数进行调整。
4.测试传感器的功能和性能传感器的功能测试是确保传感器按照预期工作的过程。
传感器应能够实时采集环境数据，并将其转换为可用的信号。
因此，需要测试传感器是否能够准确地测量物理量，并将其正确转换为电信号。
功能测试可以通过模拟或模拟环境测试来完成。
例如，对于温度传感器，可以将其置于已知温度的热源中，并与参考温度计进行比较。
对于加速度传感器，可以将其连接到移动设备上，并测试其对运动状态的测量准确性。
性能测试是评估传感器实际性能的过程。
性能测试可以通过测量传感器的灵敏度、响应时间、线性度、稳定性和再现性等指标来完成。
这些指标可以用来评估传感器的批次一致性和长期使用的稳定性。
5.优化传感器性能在调试传感器时，常常需要对传感器进行性能优化，以提高其准确性和可靠性。
传感器与信号调理电路完整 ppt课件
uip-p(V) uop-p(V) 0.4 0.8 1.2 1.8 2.5
uop-pR1R +1R2uip-p11uip-p
临界饱和时：
uˆ ip -p
; uˆ o p -p
。
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传感器与信号调理电路完整
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传感器与信号调理电路完整
“放大”的含义及工作特性曲线 Vo
V-
E+ -
E+-0.3
Vi
线性放大区
V+
面包板的插孔间距、集成电路封装
软尺寸与硬尺寸
软引线尺寸：元器件安装到面包板或印制电路板上时，元器件对 焊盘间距要求不是很严格，如：普通电阻、电容、小功率三极管、 二极管等；
硬引线尺寸：元器件对安装尺寸有严格要求，如：大功率三极管、 继电器、电位器、集成电路。
DIP封装：双列直插封装，一般管脚数小于100
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传感器与信号调理电路完整
“放大”的含义及工作特性曲线 Vo
V-
E+ -
E+
Vi
线性放大区
V+
+
Vo
E-
0
V oA V i A (V +-V -)
反向截止
E“放大”的含义
正向饱和
Vi
Vo∈( E- , E+ )
运放的工作特性曲线
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传感器与信号调理电路完整
6
传感器信号的调理技术
Vin
R1
R RF R1 RF R1
（13-28） （13-29）
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第四节 放大器
二、同相比例放大器
图13-11是同相比例放大器电路。输入电压Vin直接从同相 输入端输入，输出电压Vout通过RF反馈到反相输入端。
该电路的放大增益K为：
K Vout 1 RF
（13-30）
对传感器最初的输出信号进行处理的方法常用的有阻抗匹配 器、电桥电路、放大器电路和噪声抑制电路等措施。
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第二节 阻抗匹配器
一、晶体管阻抗匹配器
晶体管阻抗匹配器如图13-1所示，晶体管的集电极直接与 电源＋E相连接，负载电阻接入发射极。实际上就是一个晶 体管射极输出器，又称射极跟随器。该电路具有以下三个特 点：
由场效应管组成的阻抗匹配器电路如图13-3所示。实际上 它就是一个场效应管源极输出器，它的电路结构与晶体管阻 抗匹配器相类同。由于场效应管是一种电压控制元件，它的 漏极电流只取决于栅极电压，而栅极加上电压时基本不取什 么电流，它与晶体管相比具有更高的输入阻抗，一般可达上 百兆欧甚至几千兆欧。为此场效应管阻抗匹配器更适宜于作 为微弱输入信号的阻抗匹配器，它常用作前置级信号的阻抗 变换器，有时就直接安装在传感器内，以减少外界的干扰。
1 ZF
1 RF
jCF
R RF R1 RF R1
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第四节 放大器
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第三节 电桥电路
所以当n＝1时，SV有最大值。也就是在电桥电压一定时， 当桥臂R1=R2，R3=R4时，或者R1=R3，R2=R4时都可以 获得最大的电桥灵敏度。前者称为电桥的第一对称形式，后
者称为电桥的第二对称形式，等臂电桥则是一个特例。
传感器效调校操作规程
传感器调校操作规程1、安全测控仪器设备必须定期调校。
安全监控设备每月必须调校、测试1次。
2、安全测控仪器使用前和大修后，必须按产品使用说明书的要求测试、调校合格方能下井。
3、采用载体催化原件的甲烷传感器必须使用校准气样和空气样在设备设置地点调校，便携式甲烷检测报警仪在仪器维修室调校，每15天1次。
甲烷电闭锁功能和风电闭锁功能每15天一次。
低浓度甲烷传感器调校方法：（1）、配备器材：、传感器效验仪（标准气体（按煤矿实际情况配备0.5、1.0、2.0%CH4）、配套的减压阀、气体流量计和橡胶软管，空气样等。
）。
（2）、调校前首先检查气瓶和流量阀装配位置是否正确，各连接处是否连接正确可靠。
（3）、效验仪的使用①、导气管与被检传感器连接。
②、首先对传感器进行“校零”，缓慢打开空气瓶瓶阀，调整流量调节阀，流量分别为150-200ml/min进行空气“校零”测试。
（“校零”前仪器是在进入工作状态至少20分钟后）。
观察LED数字显示是否为零，若有偏差，可将遥控器对准传感器显示窗,轻轻按动遥控器上的选择键，使小数码管显示为“1”，然后再同时按动遥控器上的上升键和下降键，使仪器完成校零工作。
使用后关闭空气阀。
③、然后对传感器进行精度调节。
用同“校零”的方法打开标气样瓶瓶阀，调整流量，流量值同上，将通气罩插入传感器气室外面，通入标准甲烷气或预先制好的甲烷气，其浓度按实际地点设定报警断电值选用与之相近的标准气样，气体流量控制在150-200ml/min以上，此时，仪器的数字显示应指示在预先配制的标准甲烷气上，若有偏差，可将要控器对准传感器显示窗，轻轻按动遥控器上的选择键，使小数码管显示为“2”，需增加，按动遥控器上的上升键;若需减少，再按动遥控器上的下降键，使显示值与甲烷浓度值相对应。
④、在通气显示值缓慢上升的过程中，观察报警值与断电值，测量值稳定显示持续时间不得小于90秒。
显示值与校准值浓度应一致，如果经过调校后，显示值与实际标气值相差超过5%以上，说明此传感器故障，必须进行更换合格的传感器。
3.1.2.3传感器
第三章电感式传感器及应用§3-1 自感式1．说明单线圈和差动变隙式传感器的主要组成、工作原理和基本特性。
2．为什么螺线管式电感传感器比变隙式电感传该器有更大的测位移范围？3．根据单线圈和差动螺线管式电感传该器的基本特性，说明它们的性能指标有何异同。
4．电感式传该器测量电路的主要任务是什么？变压式电桥和带相敏整流的交流电桥，谁能更好的完成这一任务？为什么？5．说明电动测微仪和电感式压力传该器的基本组成和工作原理。
作业题1. 利用原理，将非电量的变化转换成线圈（或）变化的装置，叫电感式传该器。
该传该器可分为和两大类。
（电磁感应；电感；互感；自感式；互感式）2. 自感式有式和式。
以上每种形式又可再分为式与式两种结构。
（闭路变隙；开路螺线管；单线圈；差动）3. 闭磁路变隙式电感传该器主要有、和等部分组成。
而单线圈螺线管式电感传该器则由、和等部分组成。
（铁磁性壳体；线圈；活动铁心）4. 由单线圈变隙式电感传该器的基本特性可知，其与、相矛盾。
为解决这一矛盾，通常采用或电感传该器。
（测量范围；灵敏度；线性度；差动变隙式；螺线管式）5．写下面的比较表：比较项目闭磁路变隙式电感传该器开磁路螺线管式电感传该器灵敏度高低测量范围较小较大测量误差3%左右±5%左右制造装配困难方便，批量生产互换性强应用逐渐减小越来越多6. 在工程技术中，电感式传该器经常用来测量、、、、、、、及等非电量。
（位移；尺寸；振动；力；压力；转矩；应力；流量；比重）7. 电动测微仪是用于测量变化的仪器，其主要优点为、、以及等等。
（微小位移；重复性好；精度高；灵敏度高；输出信号便于处理）8. 电动测微仪的测量电路有电桥、电桥和电桥等，而应用最多的为的交流电桥。
（紧耦合电感；变压器式交流；带相敏整流；带相敏整流）9．当电动测微仪采用变压器式交流电桥时，不论衔铁向哪个方向移动，电桥输出电压总是。
因此，不论采用，还是都无法判别该输出电压的，即无法判别衔铁。
传感器信号调理电路
对于数字测量系统，除了使传感器输出信号（包括电压、 动态范围、信号源内阻、带宽等参数指标）适合于转换 为离散数据流外，信号调理的作用还在于满足模拟传感 器与数字DAQS之间的接口要求：(1)信号隔离，(2)信号
的预处理，(3)去除无用信号。
传感器输入的信号是一种原始的待处理电信号， 一般不方便直接使用，需要进行加工处理，这就是 传感器的信号调理。信号调理电路将传感器输出的 微弱信号转换为电压、电流或频率等便于测量的电 信号，输出信号精度较高。
1 概述
在数据采集中, 经常会遇到一些微弱的微伏级信号， 例如热电偶的输出信号，需要用放大器加以放大。
运算放大器
第一个使用真空管设 计的放大器大约在 1930年前后完成，这 个放大器可以执行加 与减的工作。 60年代 晚期，仙童半导体推 出了第一个被广泛使 用的集成电路运算放 大器，型号为μ A709.
-
R4
R6
A2
器A3，将双端 Ui2
+
U4
输入变为对地
测量放大器原理电路
的单端输入。
2 测量放大器的电路原理
测量放大器的增益
K U0 Ui1 Ui2
Ui1
+
U3 R3 U5
R5
A1
(U3 U 4 )U0
-
R1
-
(Ui1 Ui2 )(U3 U 4 ) IG RG
R2
A3
UO
+
U3 Ui1 IG R1
而同比例运算放大器可以得到较大的
输入电阻，较低的输出电阻
R2
-∞ +
uo
+ N1
R3 ui
测量放大器
测量放大器是一种带有精密差动电压增益的 器件，具有高输入阻抗、低输出阻抗、强抗 共模干扰能力、低温漂、低失调电压和高稳 定增益等特点，在检测微弱信号的系统中， 被广泛用作前置放大器。
精品文档-传感器原理及应用(郭爱芳)-第3章
第3章 电阻式传感器 图3.3 金属电阻应变片的种类
第3章 电阻式传感器
4) 薄膜式应变片 薄膜式应变片是利用真空蒸镀、沉积或溅射等方法在绝缘 基底上制成各种形状的薄膜敏感栅，膜厚小于1 μm。这种应 变片的优点是应变灵敏系数大，允许电流密度大，可以在－ 197～317℃温度下工作。
第3章 电阻式传感器
在应变极限范围内，金属材料电阻的相对变化量与应变成 正比，即
ΔR R
S0
(3.5)
第3章 电阻式传感器
3.1.2 金属电阻应变片 1. 应变片的结构及测量原理 金属电阻应变片简称应变片，其结构大体相同，如图3.2
所示。金属电阻应变片由基底、敏感栅、覆盖层和引线等部分 组成。
第3章 电阻式传感器 图3.2 金属电阻应变片的结构
第3章 电阻式传感器
图3.1所示为金属电阻丝的电阻应变效应原理图。长度为 L、截面积为A、电阻率为ρ的金属电阻丝，在未受外力作用时 的原始电阻值为
R L
A
(3.1)
图3.1 金属电阻丝的电阻应变效应
第3章 电阻式传感器
当受到轴向拉力F作用时，其长度伸长ΔL，截面积相应减 小ΔA，电阻率ρ则因晶格变形等因素的影响而改变Δρ，故 引起电阻变化ΔR。对式(3.1)全微分可得
第3章 电阻式传感器 图3.4 应变片轴向受力及横向效应
第3章 电阻式传感器
2) 横向效应 由于应变片的敏感栅是由多条直线段和圆弧段组成，若该 应变片受轴向应力而产生纵向拉应变εx时，则各直线段的电 阻将增加。但在圆弧段，如图3.4(b)所示，除产生纵向 拉应变εx外，还有垂直方向的横向压应变εy=－εx，沿各微 段轴向(即微段圆弧的切向)的应变在εx和εy之间变化。在圆 弧段两端的起、终微段，即θ=0°和θ=180°处，承受+εx应 变；而在θ=90°的微段处，则承受εy=－εx应变。因此，将 金属电阻丝绕成敏感栅后，虽然长度不变，应变状态相同，但 应变片敏感栅的灵敏系数S比电阻丝的灵敏系数S0低，这种现 象称为应变片的横向效应。
各种传感器调校方法
KGA5矿用一氧化碳传感器传感器的遥控调整预热15分钟后方可进行调整，正常调整应具备两个条件：新鲜空气，固定浓度的标准气样。
调校顺序应该是先调零点，再调整精度。
传感器通电后LED 首先显示“-CO-”，然后依次显示报警点，传感器地址，初始化显示完后显示测得的浓度值。
传感器的调整通过遥控器来操作，传感器进入调整状态时的第一位红色数码管显示功能号，后三位显示测量数据，调整内容及对应的数码管显示如下：零点：“1×××”精度：“2×××”报警点：“3×××”地址：“4×××”传感器进行调整时，需要将遥控器对准显示窗口，按“CO”键后进入调整状态（功能1）。
按“功能+”键时，功能号从功能1加到功能4，而按“功能—”则从功能4减到功能1。
当用户调整完毕后必须按“退出”键，退出遥控调试状态，进入正常显示状态。
调试步骤如下：（1）调零点：当通入新鲜空气时，按遥控器上的“功能+”或“功能—”，进入状态1，数码管显示数为“1 XXX”，再按“参数+”或“参数—”，使数码管显示“1 000”。
（2）调精度：给传感器通入确定浓度的标准CO气样，按遥控器上的“功能+”或“功能—”，进入状态2，数码管显示数为“2 XXX”，再按“参数+”或“参数—”，使数码管显示对应比标准气体的浓度。
（3）报警点：按遥控器上的“功能+”或“功能—”，进入状态3，数码管显示数为“3 XXX”（出厂时设为24），用户需要调整时，按“参数+”或“参数—”，使数码管显示为用户要求的值。
（4）地址号：地址参数的调整只有在使用485通讯时才需要设置。
按遥控器上的“功能+”或“功能—”，进入状态4，数码管显示数为“4 XXX”（0≤XXX≤255），用户需要调整时，按“参数+”或“参数—”，使数码管显示为用户要求的值。
注意：1 几台传感器在一起，遥控器对有效区域内的一台传感器的调节会影响带其他的传感器，可以通过短路块短接K2来屏蔽遥控器的接收。
电阻器调节技术的使用方法
电阻器调节技术的使用方法电阻器是一种常见的电子元件，广泛应用于电路中，用于调节电流、电压和功率等参数。
电阻器调节技术的使用方法涉及到电路设计、电阻器选择和调节等方面。
本文将从这几个方面介绍电阻器调节技术的使用方法。
一、电路设计在使用电阻器进行调节时，首先要进行合理的电路设计。
电阻器通常与其他电子元件配合使用，构成复杂的电路。
电路设计需要根据具体的应用需求来确定电阻器的类型、数值和连接方式等，以保证电路的正常工作。
在电路设计中，需要考虑的因素包括工作电压、工作电流、功率消耗和温度等。
对于低功率的电路，我们可以选择常规的碳膜电阻器或金属膜电阻器。
而对于高功率的电路，需要选择能够承受较大功率的功率电阻器，如金属氧化物电阻器。
二、电阻器选择在进行电路设计时，需要根据具体的调节需求来选择合适的电阻器。
电阻器有不同的数值和阻值范围，根据调节的要求，我们可以选择合适的电阻器。
例如，在调节电流时，可以使用可变电阻器或旋钮电阻器。
它们通过调整旋钮或转动轴向来改变电阻值，从而实现对电路中电流的调节。
而在调节电压时，可以使用分压电阻器。
分压电阻器按照特定的比例将输入电压分压输出，以实现对电压的调节。
此外，还有一种特殊的电阻器叫做可编程电阻器，它可以通过数字信号或电压控制来实现电阻值的调节。
可编程电阻器常用于自动化控制系统中，具有高精度和快速响应的特点。
三、电阻器调节电阻器调节是指通过改变电阻器的阻值，来调节电路中的电流、电压或功率等参数。
通常，可以通过旋钮、开关或数字信号控制来实现电阻器的调节。
在进行电阻器调节时，需要注意以下几点：1. 在调节前，先确认电路处于断电状态，以免发生触电事故。
2. 在操作电阻器时，要轻拧旋钮，避免过度用力导致旋钮损坏。
3. 在调节电阻器时，要注意变化的过程。
过快或过慢的调节可能导致电路失衡，影响电路的稳定性。
4. 在调节电阻器后，要观察电路的变化情况，确保调节效果符合预期。
总结电阻器调节技术是电子工程中常用的技术手段之一。
§3-1～2电阻传感器的信号调节
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3
4 导线的影响
传感技术及应用
两引线法电阻受到引线电阻影响（零示误差）
Rw1
V = I (R+RW1+RW2)
V
Rw2 Rw1 Rw2
R
四引线法电阻不受引线电阻影响(条件)
V = I R V
Rw3 Rw4
R
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传感技术及应用
5 偏转法和示零法
• • 偏转法检测待测电阻两端的压降或流过待 测电阻的电流。 示零法是建立在测量电桥基层上的。
rmvrrmvorovm等效电路321电位器2004914传感技术及应用10不增加rm而减小误差的方法用电位器精确调整rmvrrm2004914传感技术及应用11不增加rm而减小误差的方法采用对称连接的电源rmvrrmrmvrrxrmvrvr2004914传感技术及应用12远距离使用电位器的导线影响三引线电路rw1rw2rw3vm0vrrw3rrw1rw3vm1vrrrw1rw3rw2vrvmrw3rw1vmvr2004914传感技术及应用13消除远距离使用电位器的导线影响四引线电路rw1rw2rw3rw4vm00vm1vrrrw1rw3可消除失调误差灵敏度同三引线电路rw2vrvmrw3rw1rw42004914传感技术及应用14使用ad模数转换器将电位器的供电电源作为ad转换器的参考电压测量电位器的输出电压和参考电压之比
150℃ :R=100(1+0.004(150-0))=160 0.8000V 151℃ :R=100(1+0.004(151-0))=160.4 0.8020V 1 ℃0.002V
电压分辨率800mV/224=0.047uV 温度分辩率Δ=0.000000047V/ ( 0.002V/ ℃)=0.000024 ℃ 800mv/160=5mA R1/R2 = 5mA/200uA=25
电阻传感器(应变片修改)ppt课件
2-2
如果应变片的灵敏度K 和试件的横截面
积A以及弹性模量Ｅ均为已知，则只要设法 测出R /R的数值，即可获知试件受力Ｆ的
大小，可用于电子秤的称重和测量拉力等。
应变片的应用
将应变片粘贴在斜拉绳表面 ，可测量斜拉绳所受的拉力
应变片可用于 电子秤
（三）、应变片的种类与结构
应变片可分为金属应变片及半导体应变 片两大类。
FF
应变式荷重传感器外形及受力位置（续）
F
F
荷重传感器原理演示
贴在荷 重传感器表 面的应变片 在向下力的 作用下产生 变形。轴向 变短，径向 变长。
汽车衡
测量装货量或 判断超载
电子秤
远距离 显示
磅秤
超市打印秤
人体秤
吊钩秤
便携式
电子秤中的各类弹性元件
材料应变的测量
斜拉桥上的斜拉绳 应变测试
金属丝式应变片，金属丝易脱胶，逐渐 被箔式所取代。但金属丝式应变片价格便宜， 多用于大批量、一次性试验。
箔式应变片中的箔栅是金属箔通过光刻 、腐蚀等工艺制成的。箔式应变片与片基的接 触面积大得多，散热条件较好，在长时间测量 时的蠕变较小，一致性较好，目前广泛用于各 种应变式传感器中。
金属丝式应变片的 结构
半导体应变片
半导体应变片的主要优点是灵敏度高； 缺点是：灵敏度的一致性差、温漂大、电阻 与应变间非线性严重。
在使用时，需采用半桥、全桥温度补偿 及非线性补偿措施。
箔式应变片的外形
应变片主要性能指标举例
上表中，哪几个型号是半导体应变片？ 依据是什么？
应变片的粘贴：
1. 去污：采用 手持砂轮工具除去 构件表面的油污、 漆、锈斑等，并用 细纱布交叉打磨出 细纹以增加粘贴 力 ，用浸有酒精 或丙酮的纱布片或 脱脂棉球擦洗。
传感器信号调节问题的解决方法
传感器信号调节问题的解决方法面向传感器的调节电路设计师，经常发现此类电路的开发多少有些令人头疼。
然而，只需少量基础知识并使用新的在线传感器设计工具，这个过程面临的很多挑战都能够迎刃而解。
虽然现在市面上有多种传感器，但压力传感器最为常见。
因此，本文将讨论基于惠斯顿电桥压力传感器的基本工作原理，以及用于转换这种桥传感器输出的处理电路，包括偏移和增益校准。
基于惠斯顿电桥的压力传感器许多压力传感器使用微机电系统(MEMS)技术，它们由4个采用惠斯顿电桥结构连接的压敏电阻组成。
当这些传感器上没有压力时，桥中的所有电阻值都是相等的。
当有外力施加于电桥时，两个相向电阻的阻值将增加，而另两个电阻的阻值将减小，而且增加和减小的阻值彼此相等。
遗憾的是，事情并非如此简单，因为传感器存在偏移和增益误差。
偏移误差是指没有压力施加于传感器时存在输出；增益误差指传感器输出相对于施加于传感器外力的敏感程度。
典型传感器一般规定激励电压为5V，具有20mV/V的标称满刻度输出。
这意味着在激励电压为5V时，标称满刻度输出为：20 mV/V X 5 V = 100 mV.偏移电压可能是2mV，或满刻度的2%；最小和最大满刻度输出电压可能是50mV和150mV，或标称满刻度的±50%。
假设两个电阻串联形成电阻串，由于是等值电阻，因此两电阻间的节点电压是电阻串电压的一半。
如果一个电阻值增加1%，另一个电阻减小1%，那么两个电阻节点处的电压将改变1%。
如果将两个电阻串进行并联，如图1所示，左边下方的电阻和右边上方的电阻阻值均减小1%，另外两个电阻增加1%，那么两个”中”点间的电压将从零差值变为改变2%。
两个并行分支的这种配置就被称为惠斯顿桥。
图1：受激励电压VEX和差分输出电压V驱动的惠斯顿桥。
如果不了解偏移以及传感器输出电压和压力之间的真实关系，我们就只能粗略估计施加于传感器上的压力大小。
这意味着需要采样校准的方法来获得更好的精度。
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R
I
Rr
Vo
GND
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传感技术及应用
在分压器上增加一个运算放大器，这样输出就与未知电阻成反比的 电路
Vr R
பைடு நூலகம்
Rr
Vo
OPAMP
GND
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传感技术及应用
§3-2-1电位器
理想情况下,电压表具有无穷大内阻时,
Vo= Vr α
(1- α )RT Vr
当电压表具有有限电阻Rm时
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Rt -t° Vr R Vo
传感技术及应用
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传感技术及应用
练习题
左图所示电路是利用Pt100做 为传感器（在0℃时电阻为 100Ω,α=0.004)的温度计的 一部分。参考电流源 (200μA)高度稳定，运算放 大器和FET对参考电流放大 而没有显著误差。ADC(模 数转换器）是24位Σ-Δ型,具 有差动输入端，输入范围 为800mV。若温度测量范 围为-50℃~-150℃。试计算 获得800mV范围的R1/R2， 并计算理论分辨率。
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传感技术及应用
3输出信号最大的条件
R0 V0 R
在电阻R上的功耗P： P=(V0/(R0+R))2*R 将上式对R的一阶偏导设为零，求相对于R的最大功耗: dP/dR=2（V0/(R0+R))(-V0)R/(R0+R)2 +(V0/(R0+R))2 =(V0/(R0+R))2(R0-R)/(R0+R)=0 由此得到 R=R0时，输出功率最大。 对应的最大功率为 Pmax=V02/4R0
OPAMP
Vr
激励＋ 检测＋ R
1）恒压源法 2）恒流源法
V0
检测－ 激励－ Rr
利用恒流源对电阻供电，然后测量电 阻两端的电压。传感器的输出V0 呈现线性 关系，其电压为 V0=IrR= (Vr/Rr)R0(1+x)
•
如果x<<1,V0 会是在一个很大的基础电压上 的微小起伏。
GND
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4 导线的影响
传感技术及应用
两引线法电阻受到引线电阻影响（零示误差）
Rw1
V = I (R+RW1+RW2)
V
Rw2 Rw1 Rw2
R
四引线法电阻不受引线电阻影响(条件)
V = I R V
Rw3 Rw4
R
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传感技术及应用
5 偏转法和示零法
• • 偏转法检测待测电阻两端的压降或流过待 测电阻的电流。 示零法是建立在测量电桥基层上的。
传感技术及应用
(a)供分压器用的信号放大
得到输出零点误差(OZE),和输入零点误差(OZE)
(b)考虑运算放大器输入失调电压和 电流误差时的等效原理图
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传感技术及应用
•
运算放大器的工作温度T的计算 上述Vio,Ip,In和Iio都是在运算放大器工作温度下的值。如果环境温度为Ta， 放大器的热阻是θ，运算放大器的耗散功率为Pd,则 T=Ta+Pd×θ
传感技术及应用
§3电阻式传感器的信号调节
电阻式传感器是应用规模最大的一类传感器。
§3-1电阻的测量 §3-2分压器
§3-2-1电位器 §3-2-2用于热敏电阻 §3-2-3动态测量 §3-2-4分压器的放大器
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传感技术及应用
§3-1 电阻的测量
1 电阻变化的一般表达式
传感器对被测对象响应时的电阻变化的普遍方程为： R=R0 f(x) 对于线性传感器： R = R0 ( 1 + x ) 2-5-1 x的值取决于传感器的类型和被测对象的变化范围。 电位器：0～－1 应变片：0.00001 热敏电阻：适中 2对调节电路的两个要求 需要电压或电流驱动以获取有用信号； 供电电源信号大小，同时受传感器自热影响。
得到
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传感技术及应用
例题：碲镉汞光敏电阻
例题：碲镉汞光敏电阻在入射光照射下从150Ω变化到10Ω。设计如右图 所示电路，要求在Vr=12V供电电压下，偏置电流为10mA，在1Hz时 允许最大误差幅度为1％。若Rm=10M Ω，电容C应取多少？ • 选择偏置电阻Rr:
根据偏流条件：Rr+R=12V/10mA=1.2K Ω 由于R的变化范围相对1.2K Ω小很多，可以选择Rr=1K Ω。 Rr
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§3-2-2用于热敏电阻
利用分压器线性化热敏电阻
负温度系数热敏电阻可表示 为 RT=R0eB(1/T-1/T0) =R0f(T) 与电阻R串联后,电阻R两端的 输出电压为 Vo=Vr R/(RT +R) =Vr/(1+ RT /R) =Vr/(1+ (R0 /R)f(T)) 定义s= Ro/R,得到 Vo=Vr/(1+ sf(T)) =Vr F(T)
Vr
R
Vo
C Rm Vm
•
选择耦合电容C:
为使在1Hz时幅度误差小于1％，则要求电路转换频率fc：
若选择Rm=10M Ω的电阻(假定后续放大器有大得多的输入阻抗)，则要求
则C=114nF，可选择C为120nF。
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§3-2-4分压器用的放大器失
调电压、失调电流与工作温 度
分压器要求使用高阻电压表。左图(a)所示 同相放大器具有高输入阻抗，而增益为1＋ R2/R1。C用来限制带宽，减小噪声。 考虑到分压器的戴维宁等效电路和左图(b) 中所示的运算放大器误差源，则输出电压为
＋5V
R1
R2
Io t°
200μA
ADC
Rt
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§3-2-3动态测量
交变信号测量中分压器的使用：
如果只对传感器R产生的交变信号感兴趣，利 用电容C和电阻Rm构成一个高通滤波器，这个 滤波器的传递函数为：
Vr R Rr
传感技术及应用
C
Vo
Vm
Rm
对应的幅度为：
图2-5-14
为获得比ε更小的幅度误差，转折频率fc频率 应满足：
Vm=V0 Rm/(R0+Rm)= Vr α /(1+(α *(1- α )/K)) 式中 K=Rm/RT 只有当K>>1时,才具有线性。
RM
α RT
误差在两端为0， 在任意位置的误差为 ε ＝（Vm-Vo)/Vo=-(α *(1- α ))/(K+ α *(1- α )) 误差在何处最大？，最大值为多少？ 求ε 最大位置 dε /d α ＝- (K*(1- 2α ))/(K+ α *(1- α ))2 ＝0 得α ＝0.5最大。 带入公式得ε 最大值为0.25/(K+0.25)。
Ro
Vo
Vm
RM
•
在中间α =0.5时误差最大,为0.25/(K+0.25)。
等效电路
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传感技术及应用
不增加Rm而减小误差的方法
将Rm连接在电位器电路的上半部。 用电位器精确调整 (1- α )RT Vr RM RM
α RT
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传感技术及应用
不增加Rm而减小误差的方法
α RT
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传感技术及应用
使用AD模数转换器
将电位器的供电电源作为AD 转换器的参考电压，测量电 位器的输出电压和参考电压 之比。 这样即使供电电压发生 波动，也不会影响电位器的 位置读数精度。
Vr
(1- α )RT
Vref in AGND Data Out
α RT
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传感技术及应用
• 3）双读数法 首先测量已知电阻Rr两端的电 压Vr，再测量未知电阻器R两端的 电压Vo： R=Vo/I 其中 I=Vr/Rr 所以 R=VoRr/Vr
V s
Rp R
I
Vo
Rr
Vr
GND
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§ 3-2分压器
Vr
传感技术及应用
分压器常用于测量大电阻。 如果Vr已知，电阻Rr的两端的 电压表读数为Vo， Vo＝RrVr/（Rr+R) 可计算出 R= Rr（Vr-Vo）/Vo
α RT
Vm/Vr
α 0 1
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传感技术及应用
消除远距离使用电位器的导线影响
Rw1
四引线电路(Rw1,Rw2,Rw3,Rw4)
Vm(0)=0 Vm(1)=Vr*RT /(RT+Rw1+Rw3) 可消除失调误差 灵敏度同三引线电路
Vr Rw2 Vm Rw3 Rw4
(1- α )RT
Vr
(1- α )RT
RM RM
将Rm连接在电位器电路的上半部。
α RT
用电位器Rx精确调整
Vr
(1- α )RT
Rx RM
α RT
采用对称连接的电源
Vr RM Vr
(1- α )RT
α RT
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传感技术及应用
远距离使用电位器的导线影响
Rw1
三引线电路(Rw1,Rw2,Rw3) Vm(0)=Vr*Rw3/(RT+Rw1+Rw3) Vm(1)=Vr*(RT + Rw3)/(RT+Rw1+Rw3) Vr Rw2 Vm Rw3 (1- α )RT