传感器原理及工程应用概述

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传感器原理及工程应用第五版郁有文

传感器原理及工程应用第五版郁有文

传感器原理及工程应用第五版郁有文在当今科技发展迅猛的时代,传感器在各行各业都扮演着非常重要的角色。

而《传感器原理及工程应用》这本由郁有文编著的第五版书籍,更是深入浅出地介绍了传感器的原理和工程应用,成为了广大工程技术人员不可或缺的参考书籍。

1. 传感器的概念和原理传感器作为一种能够感知并采集周围环境信息的装置,在现代社会中有着广泛的应用。

它通过感知物理量、化学量或生物量,并将其转换成电信号或其他所需形式的信息,以满足各种自动控制和信息处理系统的需要。

而在《传感器原理及工程应用》这本书中,郁有文详细地介绍了传感器的工作原理、分类和特点,使读者能够深入理解传感器的基本概念。

2. 传感器的工程应用除了介绍传感器的基本原理外,书中还对传感器在工程领域中的应用进行了全面的阐述。

比如在工业控制、环境监测、医疗器械等领域中,传感器都发挥着不可替代的作用。

通过《传感器原理及工程应用》,读者可以了解到不同类型的传感器在不同工程领域中的具体应用案例,从而更好地理解传感器在工程实践中的重要性。

3. 个人观点和理解作为一名工程技术人员,我对传感器的重要性有着深刻的认识。

而读完《传感器原理及工程应用》后,我对传感器的工作原理和应用领域有了更加全面和深入的理解。

我深信在未来的工程实践中,传感器将会发挥越来越重要的作用,而《传感器原理及工程应用》这本书将成为我不可或缺的宝贵资源。

总结回顾通过本文对《传感器原理及工程应用》这本书的介绍和讨论,我深入了解了传感器的工作原理和工程应用,以及在工程领域中的重要性。

我也共享了自己对这个主题的个人观点和理解。

相信在未来的工程实践中,我将能够更加灵活地运用所学知识,为工程技术的发展贡献自己的力量。

以上是根据您提供的主题《传感器原理及工程应用第五版郁有文》,撰写的一篇超过3000字的文章。

希望能够帮助您更全面、深入地了解这个主题。

随着科技的不断发展和进步,传感器在工程领域的应用也变得越来越广泛。

传感器原理及工程应用(第三版)郁有文1-5第2章

传感器原理及工程应用(第三版)郁有文1-5第2章

第2章 传 感 器 概 述
图2-2 传感器的灵敏度
第2章 传 感 器 概 述 2. 线性度 传感器的线性度是指传感器的输出与输入之间数量关系的线 性程度。输出与输入关系可分为线性特性和非线性特性。从传 感器的性能看, 希望具有线性关系, 即理想输入输出关系。但
实际遇到的传感器大多为非线性。
在实际使用中,为了标定和数据处理的方便,希望得到线 性关系,因此引入各种非线性补偿环节,如采用非线性补偿电 路或计算机软件进行线性化处理,从而使传感器的输出与输入 关系为线性或接近线性,但如果传感器非线性的方次不高, 输
第2章 传 感 器 概 述
图2-1 传感器组成方框图
第2章 传 感 器 概 述 传感器技术是一门知识密集型技术。传感器的原理有各种 各样,它与许多学科有关,其种类十分繁多,分类方法也很多,
但目前一般采用两种分类方法:一种是按被测参数分类,如温
度、压力、位移、速度等;另一种是按传感器的工作原理分类, 如应变式、电容式、压电式、磁电式等。 本书是按后一种分类 方法来介绍各种传感器的,而传感器的工程应用则是根据工程 参数进行叙述的。对于初学者和应用传感器的工程技术人员来
器的正反行程输出信号大小不相等,这个差值称为迟滞差值。
传感器在全量程范围内最大的迟滞差值ΔHmax与满量程输出值YFS 之比称为迟滞误差,用γH表示,即
H max H 100 % YFS
(2-4)
第2章 传 感 器 概 述 产生这种现象的主要原因是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,例如弹性敏感元件 弹性滞后、 运动部件摩擦、 传动机构的间隙、紧固件松动等。 迟滞误差又称为回差或变差。
第2章 传 感 器 概 述
第2章 传 感 器 概 述

传感器技术及工程应用

传感器技术及工程应用

传感器技术及工程应用1. 什么是传感器?大家好,今天我们来聊聊传感器技术。

听起来可能有点高大上,但其实它就像你生活中的小助手,默默地工作着。

传感器,简单来说,就是能够感知周围环境变化的小设备。

就像你在阳光下眯起眼睛,传感器也是用来“看”这个世界的,能感知光线、温度、湿度、运动等等。

想象一下,你的手机有个小眼睛,能知道你在什么时候打电话,什么时候在玩游戏,甚至在你听音乐的时候调节音量。

这就是传感器在背后默默地做功劳呢!1.1 传感器的工作原理那么,传感器是怎么工作的呢?其实原理并不复杂,很多时候都是利用物理或化学反应来完成感知的。

比如说,温度传感器像是一个热情的小伙伴,它能感知周围的温度变化,然后把这些信息传递给其他设备,像是空调或者暖气系统,让你的室内温度保持在一个舒适的范围内。

想想吧,夏天在炎热的阳光下,空调突然给你来一阵清凉,真是爽翻天了!1.2 传感器的种类传感器的种类可真是五花八门,像是一个大家庭,各有各的“绝活”。

比如,光传感器就像个“摄影师”,专门负责感知光线的强弱;而加速度传感器就像是一个运动员,能感知物体的运动状态;还有气体传感器,它就像个“侦探”,能嗅出空气中有害气体的存在。

这些传感器不仅能让我们的生活更加便利,还能在许多工程应用中发挥巨大的作用。

2. 传感器在工程中的应用2.1 智能家居说到传感器的应用,智能家居绝对是个热点。

想象一下,早上你刚睁开眼,窗帘自动打开,阳光洒进房间。

咦,怎么做到的?这就得益于光传感器和窗帘电机的完美配合。

还有,温湿度传感器会告诉空调室内的温度,让你不再受到“冷热交替”的折磨,真是为生活添彩!更神奇的是,智能家居还能通过手机控制,就像你身边有个万能遥控器,随时随地,想开就开。

2.2 工业自动化当然,传感器在工业领域也大显身手。

在制造业中,各种传感器被广泛应用于设备监测和故障诊断。

想象一下,一个工厂的机器在运转时,传感器能够实时监测它们的状态,及时发现问题,防止事故发生。

第1章传感器概述

第1章传感器概述

第1章传感器概述传感器原理及应用第1章传感器概述主要内容:1.1什么是传感器1.2传感器的作用和地位1.3传感器现状和国内外发展趋势1.4检测系统的组成原理1.5传感器的定义、组成和分类方法1.1什么是传感器在我们日常生活中,使用着各种各样的传感器电冰箱、电饭煲中的温度传感器;空调中的温度和湿度传感器;抽油烟机中的煤气泄漏传感器;电视机和影碟机中的红外遥控器;照相机中的光传感器;汽车中燃料计和速度计等等,不胜枚举。

1.1什么是传感器1.1什么是传感器眼(视觉)耳(听觉)鼻(嗅觉)皮肤(触觉)舌(味觉)1.1什么是传感器如果用机器完成这一过程,计算机相当人的大脑,执行机构相当人的肌体,传感器相当于人的五官和皮肤。

传感器又是人体感官的延长,有人又称传感器为“电五官”,它作为替代补充人的感觉器官功能,传感器为人类客观定量认识世界起到重要作用。

1.1什么是传感器1.1什么是传感器1.2传感器技术的作用和地位1.2传感器技术的作用和地位1.2传感器技术的作用和地位1.2传感器技术的作用和地位第1章传感器概述1.2传感器技术的作用和地位第1章传感器概述第1章传感器概述第1章传感器概述1.2传感器技术的作用和地位第1章传感器概述第1章传感器概述1.2传感器技术的作用和地位1.2传感器技术的作用和地位1.2传感器技术的作用和地位1.2传感器技术的作用和地位1.2传感器技术的作用和地位第1章传感器概述1.3传感器现状和国内外发展趋势1.3传感器现状和国内外发展趋势1.3传感器现状和国内外发展趋势1.3传感器现状和国内外发展趋势使现场数据就近登陆,通过Internet网与用户之间异地交换数据远程控制等。

传感器的数字化和网络化1.4检测系统的组成原理1.4检测系统的组成原理1.4检测系统的组成原理1.4检测系统的组成原理1.4检测系统的组成原理1.4检测系统的组成原理1.4检测系统的组成原理1.5传感器的定义、组成和分类方法1.5传感器的定义、组成和分类方法1.5传感器的定义、组成和分类方法1.5传感器的定义、组成和分类方法1.5传感器的定义、组成和分类方法1.5传感器的定义、组成和分类方法1.5传感器的定义、组成和分类方法1.5传感器的定义、组成和分类方法1.6本课程的特点和研究内容1.6本课程的特点和研究内容传感器原理及应用第1章传感器概述传感器发展趋势传感器的历史远比近代科学来得古老,如‘天平’古埃及开始使用、利用液体热膨胀进行温度测量,在16世纪前后实现的。

传感器原理与应用

传感器原理与应用

传感器原理与应用
传感器是一种能够将非电信号转化为电信号的设备。

它通过感知某种特定的物理量或化学量,并将其转化为可测量的电信号,从而实现对环境和物体的感知和测量。

传感器的工作原理包括以下几种:
1. 电阻传感器:利用电阻的变化来测量被测量物理量的变化,如温度传感器、光敏电阻等。

2. 容抗传感器:利用电容值的变化来测量被测量的物理量的变化,如压力传感器、湿度传感器等。

3. 电感传感器:利用电感值的变化来测量被测量物理量的变化,如液位传感器、接近传感器等。

4. 磁阻传感器:利用磁阻值的变化来测量被测量物理量的变化,如磁场传感器、位置传感器等。

5. 光电传感器:利用光电效应来测量被测量物理量的变化,如光电传感器、光纤传感器等。

传感器在各个领域有广泛的应用,包括但不限于以下几个方面:
1. 工业自动化:传感器被广泛应用于工业领域,用于监测和控制各种物理量,如温度、湿度、压力、流量等。

2. 环境监测:传感器被用于监测环境中的各种污染物、气体浓度、温度、湿度等物理量,以保障环境质量。

3. 医疗健康:传感器被应用于医疗设备中,如心率传感器、血氧传感器、体温传感器等,用于监测患者的生理参数。

4. 智能家居:传感器被应用于智能家居系统中,用于感知环境的状态和人的行为,实现自动控制和智能化。

5. 汽车领域:传感器被广泛应用于汽车中,用于检测车辆状态、驾驶行为、环境条件等,实现安全监控和驾驶辅助功能。

6. 物联网:传感器是物联网的重要组成部分,通过感知和收集各种物理量的数据,实现设备间的通信和数据交互。

传感器原理及工程应用作业

传感器原理及工程应用作业

传感器原理及工程应用作业传感器是一种能够感知、检测和响应特定外部物理量或化学量的装置。

它通过将外部物理量或化学量转换为电信号来实现传感功能。

传感器的原理可以分为多种类型,包括电阻、电容、电磁、光电等。

电阻传感器是通过测量电阻值的变化来检测外部物理量的。

例如,温度传感器可以通过测量热敏电阻的电阻变化来测量温度。

电容传感器则是通过测量电容器的电容值来检测外部物理量的变化。

例如,湿度传感器可以通过测量湿度对介质电容值的影响来测量湿度。

电磁传感器利用材料的磁性质来检测外部物理量。

例如,磁场传感器可以通过测量磁感应强度来检测磁场的存在。

光电传感器则是利用光的特性来检测外部物理量。

例如,光电开关可以通过光电效应来实现光的检测。

传感器在工程中有广泛的应用。

其中一个常见的应用是在工业领域中的自动控制系统中。

例如,温度传感器可以用于检测机器设备的温度,并根据温度变化来控制设备的工作状态。

湿度传感器可以用于检测空气中的湿度,并根据湿度变化来控制空调系统的工作状态。

光电传感器可以用于检测物体的位置和速度,并根据检测结果来控制自动化生产过程。

另一个常见的应用是在环境监测领域中。

传感器可以用于检测大气污染物的浓度,例如二氧化碳、甲醛等。

这可以帮助人们了解环境质量,并采取相应的措施来改善环境。

传感器还可以用于检测水质、土壤质量等,以保护生态环境。

此外,传感器还广泛应用于医疗领域。

例如,心率传感器可以用于监测患者的心率,并根据心率的变化来判断患者的健康状态。

血糖传感器可以用于监测糖尿病患者的血糖水平,并根据检测结果调整药物剂量。

总的来说,传感器作为一种重要的工程技术手段,在各个领域都有着广泛的应用。

通过感知、检测和响应外部物理量或化学量,传感器帮助我们实现了许多自动化、智能化的控制和监测功能,为人们的生活和工作带来了便利和安全。

未来随着技术的不断发展,传感器的应用将会更加广泛和多样化。

传感器原理及应用

传感器原理及应用

传感器原理及应用传感器是一种能够感知、检测某种特定物理量并将其转化为可供人们观测或处理的信号的装置。

它在现代科技领域中起着至关重要的作用,广泛应用于工业控制、环境监测、医疗诊断、智能家居等领域。

本文将从传感器的原理及其应用展开介绍。

首先,传感器的原理是基于物理效应或化学效应实现的。

常见的传感器类型包括光电传感器、压力传感器、温度传感器、湿度传感器、气体传感器等。

光电传感器利用光电效应,将光信号转化为电信号,常用于光电开关、光电编码器等设备中。

压力传感器则是利用压电效应或电阻应变效应来检测压力变化,广泛应用于汽车制动系统、工业自动化等领域。

温度传感器则是利用热电效应、热敏电阻效应等原理来感知温度变化,常见于电子设备、空调系统等。

湿度传感器则是利用介电常数变化或电阻变化来检测湿度变化,应用于气象观测、农业温室等领域。

气体传感器则是利用气体的化学反应来检测气体浓度,常见于环境监测、工业安全等领域。

其次,传感器的应用非常广泛。

在工业控制领域,传感器常用于测量温度、压力、流量、液位等参数,用于实现自动化生产、设备监测等功能。

在环境监测领域,传感器被广泛应用于大气污染监测、水质监测、土壤湿度监测等方面,为环保工作提供重要数据支持。

在医疗诊断领域,传感器被用于测量体温、血压、心率等生理参数,为医生提供诊断依据。

在智能家居领域,传感器被用于感知人体活动、光照强度、温湿度等信息,实现智能灯光、智能门锁、智能空调等功能。

总之,传感器作为现代科技的重要组成部分,其原理和应用已经深入到人们的生活和工作中。

随着科技的不断发展,传感器的种类和性能将会不断提升,应用领域也将会不断拓展,为人们的生活和生产带来更多便利和可能。

希望本文能够为读者对传感器有更深入的了解提供一些帮助。

传感器的应用及原理

传感器的应用及原理

传感器的应用及原理一、传感器的基本原理传感器作为现代科技领域的重要组成部分,具备将物理量转化为可供人们感知、测量和控制的电信号的能力。

传感器的基本原理可以分为以下几种:1.电阻原理:根据材料在电流、电压或电路中的阻力变化来测量和感应物理量。

2.电容原理:利用物质的电容性质来测量和探测物理量。

3.电感原理:根据电流在线圈中引起的磁场变化来感测和测量物理量。

4.光电原理:通过光电传感器接收光信号,转换为电信号来感知和测量物理量。

5.超声波原理:利用超声波在空气或其他介质中传播的速度和方向来感应和测量物理量。

6.压阻原理:通过应变产生电阻变化来实现物理量的测量和感应。

二、传感器的应用领域1. 工业自动化•温度传感器:用于测量和控制工业过程中的温度变化,如在炉温控制、液体流体控制等方面的应用。

•压力传感器:广泛应用于液体和气体压力测量及控制,包括制造业、能源、汽车等领域。

•流量传感器:用于测量和控制液体和气体流量,如在供应链管理、工程控制等方面的应用。

•位置传感器:用于测量物体的位置和运动状态,广泛应用于机器人导航、自动控制等领域。

2. 智能家居•光照传感器:用于感知室内外的光照强度,并根据需要自动调节灯光亮度。

•湿度传感器:测量和控制室内空气中的湿度,实现智能的温湿度调控。

•烟雾传感器:检测室内烟雾浓度,及时报警并采取相应措施。

•人体红外传感器:感测人体存在,并根据人体动静自动调节室内灯光和电器设备的状态。

3. 医疗领域•心率传感器:通过监测心电图信号,实时测量和记录人体心率,用于心脏病和健康管理。

•血压传感器:实时测量和监测人体血压水平,用于高血压和心血管疾病的预防和治疗。

•血氧传感器:测量人体血液中的氧气饱和度,用于监测肺部功能和呼吸疾病的筛查。

4. 环境监测•CO2传感器:测量和监测室内外空气中的CO2浓度,用于实现室内空气质量的监控和管理。

•PM2.5传感器:感测空气中的细颗粒物,用于评估空气质量和环境污染情况。

传感器原理及工程应用第4章

传感器原理及工程应用第4章
输出电压为:
Z2 Z4 U0 U AC U AC Z1 Z 2 Z3 Z 4

Z3 Z 4 R0
Z2 1 U0 U AC U AC Z1 Z 2 2 Z 2 Z1 U AC Z1 Z 2 2
所以:
第4章 电感式传感器
传感器原理及应用
4.1变磁阻式传感器(自感式) 4.1.3 测量电路(转换电路) (1)交流电桥式
U
Ui
(a)残余电压的波形
1
UZ t
UZ
2
3
4 5 t
(b)波形分析
1 基波正交分量 2 基波同相分量 3 二次谐波 4 三次谐波5 电磁干扰
零点残余电压产生原因: ①基波分量 由于差动变压器两个次级绕组不可能完 全一致,因此它的等效电路参数(互感M、 自感L及损耗电阻R)不可能相同,从而使两 个次级绕组的感应电动势数值不等。又因初 级线圈中铜损电阻及导磁材料的铁损和材质 的不均匀,线圈匝间电容的存在等因素,使 激励电流与所产生的磁通相位不同。
衔铁气隙增大Δσ时,电感的相对减小量为
L 2 2 3 [1 ( ) ] ( ) ( ) L0 0 0 0 0 0 0
第4章 电感式传感器
传感器原理及应用
4.1变磁阻式传感器(自感式) 4.1.2 输出特性 对上式作线性处理忽略高次项时
L1 L2 2 K0 L0 0
第4章 电感式传感器
传感器原理及应用
4.1变磁阻式传感器(自感式) 4.1.2 输出特性 讨论: • 比较单线圈,差动式的灵敏度提高了一倍; • 差动式非线性项比单线圈多乘了(Δσ/σ)因子; • 不存在偶次项,因Δσ/σ<<1,线性度得到改善。 • 差动式的两个电感结构,可抵消温度、噪声干扰 的影响。

新型传感器的原理和应用

新型传感器的原理和应用

新型传感器的原理和应用传感器是一种能够将物理量或化学反应等转换为数字信号的电子设备,而新型传感器则指的是在传统传感器的基础上,加入了新的元器件或采用了更先进的原理进行设计的传感器。

新型传感器具有更高的精度、更广的适用范围及更好的可靠性,因此在当前的信息时代中被广泛应用于各种领域中。

一、新型传感器的原理1、光电传感器光电传感器是利用光电器件将光信号转换为电信号的传感器。

例如,常见的反光式传感器是利用发射器发出的光束被反射回来后被接收器接收的原理,作为触发电平来控制设备的运行。

2、声波传感器声波传感器是采用超声波、声纳等原理来测量物体的位置、形状等参数的传感器。

例如,超声波定位装置利用了超声波发射器和接收器之间的反射原理,通过计算返回的时间和距离来确定物体的位置。

3、生物传感器生物传感器是基于生物学原理、技术和材料,在微观尺度下建立的一种新型传感器。

例如,基于DNA的生物传感器就是通过在电极表面固定DNA分子,利用DNA分子与目标分子的特异性识别性,达到检测目标分子的目的。

二、新型传感器的应用1、智能家居智能家居可以通过无线网络连接智能传感器,从而实现温度、湿度、烟雾、气体、光照等参数的实时监测和远程控制。

例如,利用温湿度传感器可以实现室内温度的调节,通过烟雾传感器可以及时检测火灾情况。

2、工业制造传感器技术在工业制造领域的应用十分广泛,实现了整个生产链的自动化和数字化。

例如,采用压力传感器,可以实时检测液压系统的压力变化,从而确保工程机械的运行安全。

3、医疗健康新型传感器的应用在医疗健康领域也具有巨大潜力。

例如,通过生物传感器可以检测人体内的生理指标,如血液中的葡萄糖、脂肪等,从而帮助人们实现远程监测和健康管理。

4、无人驾驶随着人工智能的发展和传感器技术的不断更新,无人驾驶技术已取得了长足进步。

例如,利用激光雷达和摄像头等传感器,可以在车辆运行时检测周围环境,进而实现自主驾驶的功能。

总之,新型传感器具有越来越广泛的应用领域,未来将会有更多类别、更先进的传感器技术不断涌现,为人类的生活带来更多的便利和安全。

传感器原理及工程应用

传感器原理及工程应用

传感器原理及工程应用1. 传感器的基本概念要聊传感器,得从最基础的东西说起。

传感器,简单来说,就是一种可以感知外界信息的装置。

就像是你手上的一双眼睛,能够看见周围发生的事情。

它们的任务是将这些信息转化成我们可以理解的数据。

想象一下,你的手机屏幕能够自动调整亮度,这背后就是传感器在发挥作用。

它们通过感应周围的光线强度来决定屏幕的亮度,这一过程就像是你给手机配了一双聪明的眼睛,它能根据环境的变化来做出调整。

2. 传感器的工作原理2.1 传感器的基本原理那么,传感器到底是怎么工作的呢?说白了,它们是通过检测环境中的某些特定量,比如温度、湿度或者光线强度,然后把这些信息转化成电信号。

接下来,这些电信号被送到处理系统,最后变成我们能理解的形式。

打个比方,你在烤箱里烤蛋糕,传感器就像是一个小侦探,时刻监视着温度的变化。

一旦蛋糕的温度达到预设的标准,传感器会发出信号,告诉烤箱“嘿,该关火啦!”这样,你的蛋糕才能刚刚好,不会过熟也不会半生不熟。

2.2 不同类型的传感器传感器的种类可多了,比如温度传感器、压力传感器、加速度传感器等等。

每种传感器都有自己的“特长”。

温度传感器负责监测温度,压力传感器则关注压力变化,像在车胎里监测气压就是它的工作。

加速度传感器呢,则能够感知物体的运动状态,甚至能检测到你的手机是不是在掉落。

想象一下,你的手机屏幕突然变暗,可能就是因为温度传感器发现了热量的变化,调整了亮度。

3. 传感器在工程中的应用3.1 传感器在汽车中的应用传感器在工程领域中的应用可谓是无处不在。

在汽车工业中,传感器的作用尤为重要。

你可以把它们想象成车上的“小帮手”,比如汽车中的倒车雷达。

它通过传感器检测车后方的距离,提醒司机“哎呀,小心点儿,不要撞到东西啦!”这让停车变得简单多了。

而且,在现代汽车里,传感器还能帮助实现自动驾驶,确保你在行驶过程中不会出现意外,真的是高科技的好帮手。

3.2 传感器在智能家居中的应用再来说说智能家居。

传感器的原理及工程应用

传感器的原理及工程应用

传感器的原理及工程应用1. 传感器的概述传感器是一种将物理量转换为能够被电气或其他形式检测的信号的装置。

它们在工程中起着至关重要的作用,被广泛应用于各种领域,如自动化控制、环境监测、医疗设备等。

2. 传感器的原理传感器基于不同的物理原理进行工作,下面列举了几种常见的传感器原理:•光电传感器:基于光的吸收、反射或透射原理进行工作,包括光敏二极管、光电二极管等。

•压力传感器:基于材料的弹性变化或荷兰德原理进行测量,包括压阻传感器、压电传感器等。

•温度传感器:基于材料的热传导、热散射或热辐射原理进行测量,包括热敏电阻、热电偶等。

•加速度传感器:利用质量感应原理进行测量,包括压电加速度传感器、电容加速度传感器等。

3. 传感器的工程应用传感器在工程中有着广泛的应用,以下列举了几个典型的工程应用场景:3.1 自动化控制•工业自动化:传感器在工业自动化领域广泛应用,如生产线上的温度传感器、压力传感器用于控制流程参数。

•智能家居:由传感器控制的自动化系统可以智能地调节照明、温度、安防等各种设备,提供便捷的居住体验。

•智能交通:传感器在智能交通系统中用于监测车辆流量、道路状况,以及控制信号灯等。

3.2 环境监测•大气监测:传感器可以测量空气中的温度、湿度、氧气浓度等参数,用于气象预测、空气质量监测等。

•水质监测:传感器可以测量水中的PH值、溶解氧、浊度等参数,用于地下水监测、水处理厂运行控制等。

•土壤监测:传感器可以测量土壤湿度、温度、养分含量等参数,用于农田灌溉、农作物生长控制等。

3.3 医疗设备•心率监测:传感器可以监测患者的心率,实时反馈给医护人员进行诊断和治疗。

•血压监测:传感器可以测量患者的血压,用于诊断高血压、低血压等病症。

•呼吸监测:传感器可以监测患者的呼吸频率和呼气二氧化碳含量,用于呼吸系统疾病的诊断和治疗。

3.4 智能穿戴设备•运动监测:传感器可以测量运动设备的运动状态,如步数、距离、速度等,用于运动量统计和运动指导。

传感器原理及工程应用第四版

传感器原理及工程应用第四版

传感器原理及工程应用第四版传感器是一种能够感知外部环境并将感知到的信息转化为可用信号的装置。

它在工程领域有着广泛的应用,涉及到物联网、智能制造、环境监测等方面。

本文将对传感器的原理及工程应用进行介绍,希望能够为读者提供一些有益的知识和信息。

首先,我们来了解一下传感器的原理。

传感器的工作原理通常是利用特定的物理效应,如电磁感应、压阻效应、光电效应等,将感知到的信息转化为电信号或其他形式的信号输出。

例如,温度传感器利用热敏电阻的电阻值随温度变化的特性来感知温度,并将其转化为电压信号输出。

光电传感器则是利用光电效应来感知光线的强弱,并输出相应的电信号。

不同类型的传感器有着不同的工作原理,但它们的基本功能都是将感知到的信息转化为可用信号输出。

在工程应用中,传感器有着广泛的应用。

首先是在物联网领域,传感器作为物联网的重要组成部分,可以实现对环境、设备、物品等的实时监测和数据采集。

比如,智能家居系统中的温湿度传感器可以实时监测室内温湿度,并通过无线网络将数据传输到智能控制终端,实现智能温控。

其次,在智能制造领域,传感器的应用也十分广泛。

通过传感器对设备运行状态、生产过程参数等的监测,可以实现智能化的生产调度和设备维护,提高生产效率和产品质量。

此外,传感器在环境监测、医疗诊断、交通管理等领域也有着重要的应用价值。

除了以上提到的应用领域,传感器在军事、航天、能源等领域也有着重要的应用。

例如,军事中的雷达、红外探测器等都是基于传感器原理的设备,用于实现目标探测、识别和跟踪。

在航天领域,航天器上配备了各种传感器,用于对太空环境、地球大气、地面目标等进行监测和探测。

在能源领域,传感器的应用可以实现对能源设备运行状态的实时监测和控制,提高能源利用效率。

总的来说,传感器作为一种能够感知外部环境并将感知到的信息转化为可用信号的装置,在工程应用中有着广泛的应用前景。

通过对传感器的原理及工程应用的了解,可以更好地理解传感器在各个领域的作用和意义,为相关领域的工程设计和应用提供参考和指导。

传感器原理及工程应用知识点总结

传感器原理及工程应用知识点总结

传感器原理及工程应用知识点总结传感器是一种能将非电信号转化为电信号并进行相关处理的设备。

它在现代工程中具有广泛的应用,包括环境监测、机械检测、生物医学、农业等领域。

本文将对传感器的原理及其在工程中的应用进行总结。

一、传感器的基本原理传感器的基本原理是根据被测量的物理量对传感器的感受区域产生的改变进行检测。

常见的物理量包括温度、压力、湿度、光强、位移等。

传感器可以通过敏感元件、电路和接口电路等部分完成信号的转换和处理。

传感器的敏感元件根据被测物理量的特点选择不同的材料,如热敏电阻、压阻、温敏电阻等。

通过电路和接口电路的设计,可以将传感器输出的模拟信号转换为数字信号,方便后续的处理和传输。

二、传感器的分类及应用传感器可以根据其感测方式、被测物理量、工作原理等进行分类。

根据感测方式可分为接触式传感器和非接触式传感器;根据被测物理量可分为温度传感器、压力传感器、湿度传感器等;根据工作原理可分为电阻型传感器、电容型传感器、压电型传感器等。

传感器在工程应用中起着重要作用。

以温度传感器为例,它可以在石油工业、空调制冷和电子设备等领域得到广泛应用。

温度传感器可以通过测量物体的热量来判断其温度,并将温度信号转换为电信号输出。

在石油行业中,温度传感器可以用于监测管道中油品的温度,以确保管道正常运行,避免泄漏事故的发生。

在空调制冷和电子设备中,温度传感器可以用于控制设备的温度,实现温度的自动调节。

三、传感器的发展趋势随着科技的不断发展,传感器也在不断创新和进步。

未来传感器的发展趋势主要体现在以下几个方面:1. 微型化:传感器将越来越小型化,可以集成在更多的设备和系统中,实现更广泛的应用。

2. 智能化:传感器将具备更强大的处理能力和智能化的功能,可以通过学习和适应,根据环境变化做出相应的反应。

3. 多元化:传感器将不再只具备单一功能,而是多功能的,可以同时感知多个物理量,并进行多种数据的处理和传输。

传感器是一种将非电信号转化为电信号并进行处理的设备,它在现代工程中发挥着重要作用。

传感器原理及工程应用概述

传感器原理及工程应用概述

第二章传感器归纳1、传感器是能感觉规定的被测量并依照必然的规律变换成可用输出信号的器件或装置。

2、传感器是由敏感原件和变换原件组成3、两种分类方法:一种是按被测参数分类,一种是按传感器工作原理分类4、传感器的根本特点可分为静态特点和动向特点5、静态特点是指被测量的值处于牢固状态时输入与输出的关系。

主要指标有矫捷度、线性度、迟滞、重复性和漂移等。

6、矫捷度是输出量增量ΔY与引起输出量增量ΔY的相应输入量增量ΔX之比。

用 S表示即 S=ΔYΔX。

7、线性度是指传感器的输入与输出之间数量关系的线性程度。

也叫非线性误差用γL表示即γL=8、传感器在相同工作条件下输入量由小到大〔正量程〕及由大到小〔反量程〕变化期间输入输出特点曲线不重合的现象称为迟滞。

迟滞误差用9、重复性是指传感器在相同的工作条件下输入量按同一方向做全量程连续屡次变化时,所得特点曲线不一致的程度。

最大重复差值10、漂移是指输入量不变的情况下传感器输出量随着时间变化。

产生漂移的原因有两个一是传感器自己结构参数一是周围环境。

温度漂移的计算第三章应变式传感器1、电阻应变式传感器是以电阻应变片为变换原件的传感器。

2、工作原理是基于电阻应变效应,即导体在外界作用下产活力械变形〔拉伸或压缩〕是,其电阻值相应发生变化〔应变效应〕。

3、电阻应变片分为丝式电阻应变片和箔式电阻应变片。

4、电阻在外力作用下而改变原来尺寸或形状的现象称为变形,而去掉外力后物体又能完好恢复其原来的尺寸和形状,这类变形称为弹性变形。

拥有弹性变形特点的物体称为弹性原件。

5、应变片的电阻值是指应变片没有粘贴且未受应变时,在室温下测定的电阻值即初始电阻值。

6、将直的电阻丝绕成敏感栅后,诚然长度不变,但应变状态不相同,应变片敏感栅的电阻变化减小,所以其矫捷系数 K 较整长电阻丝的矫捷系数 K0 小,这类现象称为应变片的横向效应。

为了减少横向效应产生的测量误差,现在一半多采用箔式应变片。

7、应变片温度误差:由于测量现场环境温度的改变而给测量带来的附加误差。

传感器原理及工程应用

传感器原理及工程应用

传感器原理及工程应用传感器是一种能够将非电信号转化为电信号的器件,它能够测量和感知环境中的物理量,并将这些物理量转化为可用的电信号输出。

传感器的应用非常广泛,涵盖了各个领域,如工业生产、环境监测、医疗健康、智能家居等。

传感器的工作原理主要有以下几种:1.电阻传感器:电阻传感器根据物理量的变化而改变电阻值,将物理量转化为电压信号输出。

常见的有光敏电阻、温度传感器等。

2.压阻传感器:压阻传感器通过外界物理量对压敏电阻的压力作用,产生电阻变化,并将变化转化为电信号输出。

常见的有压力传感器、应变传感器等。

3.电容传感器:电容传感器通过自身电容的变化来感知外界物理量的变化,并将变化转化为电信号输出。

常见的有湿度传感器、触摸屏传感器等。

4.磁电传感器:磁电传感器根据外界磁场的变化来感知物理量的变化,并将变化转化为电信号输出。

常见的有磁场传感器、霍尔效应传感器等。

5.超声波传感器:超声波传感器通过发射超声波,并接收超声波的反射信号来测量物体之间的距离。

常见的有超声波测距传感器、超声波清洗传感器等。

传感器的工程应用非常广泛,以下几个领域是传感器应用的主要方向:1.工业自动化:传感器在工业生产中起到了不可或缺的作用,能够测量和监测生产过程中的各种物理量,如温度、压力、流量等,为生产过程的控制和优化提供数据支持。

2.环境监测:传感器在环境监测中能够感知大气的温度、湿度、气体浓度等物理量,为环境质量监测和预警提供数据依据。

3.医疗健康:传感器在医疗健康领域的应用越来越广泛,可以用于测量人体温度、心率、血压等生理参数,为医疗诊断和健康管理提供数据支持。

4.智能家居:传感器在智能家居中起到了重要的作用,能够感知室内温度、湿度、照明等物理量,通过智能控制系统实现室内环境的自动调节和优化。

5.交通运输:传感器在交通运输中的应用主要用于交通流量的监测和管控,可以感知车辆和行人的实时信息,为交通管理提供数据支持。

总之,传感器作为一种重要的工程装置,它通过将物理量转化为电信号输出,实现了对环境中各种物理量的感知和测量。

传感器原理及工程应用课程大纲

传感器原理及工程应用课程大纲

传感器原理及工程应用课程大纲
一、课程简介
传感器原理及工程应用是一门涉及传感器技术、电子工程、计算机科学等多个领域的综合性课程。

本课程旨在使学生掌握各类传感器的原理、特性及应用,了解传感器在工程实践中的重要性和应用价值,培养学生在传感器设计和应用方面的实践能力和创新思维。

二、课程目标
1.掌握常见传感器的原理、特性及测量方法,如电阻式、电容式、电感式、光电式、热电式等传感器。

2.了解传感器的基本参数,如灵敏度、线性范围、分辨率、稳定性等,以及它们对测量精度的影响。

3.学习传感器在各类工程领域中的应用,如工业控制、环境监测、医疗诊断、智能交通等。

4.掌握传感器信号的处理、转换和传输技术,了解常见的数据采集和控制系统。

5.培养学生的实践能力和创新思维,通过实验和项目实践,使学生能够独立设计和应用传感器。

三、课程内容
第一章:传感器概述
1.传感器的定义、分类及发展历程
2.传感器的基本参数与性能指标
3.传感器的选用原则与应用注意事项
第二章:电阻式传感器
1.电位器式传感器
2.电阻应变片传感器
3.测量电路及信号处理方法
第三章:电容式传感器
1.工作原理与结构类型
2.电容式传感器的特点与用途
3.测量电路及信号处理方法
第四章:电感式传感器
1.自感式传感器与互感式传感器的工作原理与结构
2.电感式传感器的特点与用途
3.测量电路及信号处理方法
第五章:光电式传感器
1.光电效应与光电元件的工作原理与结构类型
2.光电式传感器的特点与用途
3.测量电路及信号处理方法。

常用传感器原理及应用

常用传感器原理及应用

常用传感器原理及应用传感器是能够将非电信号转换为电信号的设备,是现代工程技术中最常用的测量和控制元件之一、传感器可以检测和测量各种物理量,如温度、压力、湿度、光照、加速度等,并将其转换为相应的电信号,以供其他设备进行处理和判断。

以下是常见的一些传感器的原理及应用。

1.温度传感器温度传感器是一种能够测量物体温度的传感器。

其工作原理主要有电阻式传感器、热敏电阻传感器和半导体温度传感器等。

电阻式传感器利用金属电阻的温度特性来测量温度;热敏电阻传感器是利用材料的温度特性,该材料温度升高时电阻值降低的特点;半导体温度传感器是基于半导体材料的温度特性来测量温度。

温度传感器广泛应用于空调、电冰箱、温度计、热水器等家用电器中,以及各种工业自动控制系统中。

2.压力传感器压力传感器是一种能够测量介质压力的传感器。

其工作原理主要有电阻式传感器、电容式传感器和压阻传感器等。

电阻式传感器是利用材料的应变变化来测量压力;电容式传感器是通过测量被测介质与电容器之间的电容变化来测量压力;压阻传感器是利用压阻材料的阻值随压力改变而改变来测量压力。

压力传感器广泛应用于工业生产中的流量测量、液位控制、工业自动化等领域。

3.湿度传感器湿度传感器是一种能够测量空气湿度的传感器。

其工作原理主要有电阻式传感器、电容式传感器和热电传感器等。

电阻式传感器是利用湿度对电阻的影响来测量湿度;电容式传感器是通过测量介质中水分与电容器之间的电容变化来测量湿度;热电传感器是利用湿度对热湿传感元件的影响来测量湿度。

湿度传感器广泛应用于气象观测、温室控制、工业生产等领域。

4.光照传感器光照传感器是一种能够测量环境光照强度的传感器。

其工作原理主要有光电二极管传感器、光敏电阻传感器和光电导传感器等。

光电二极管传感器是利用光照对光电二极管电流的影响来测量光照强度;光敏电阻传感器是通过测量光敏电阻的电阻变化来测量光照强度;光电导传感器是通过测量光电导传感器的电阻变化来测量光照强度。

举例说明传感器的工作原理及应用

举例说明传感器的工作原理及应用

举例说明传感器的工作原理及应用1. 传感器的工作原理传感器是将物理量转化为电信号的装置,它能够感知和接收各种物理量的变化,并将其转换为可测量的电信号。

传感器的工作原理基于不同的物理现象,以下是几种常见的传感器工作原理的举例:•光电传感器:光电传感器的工作原理是利用光电效应将光信号转化为电信号。

通过接收环境中的光线变化,可以测量光的强度、颜色和位置等信息。

光电传感器广泛应用于自动化、光电检测等领域。

•压力传感器:压力传感器的工作原理是基于张力敏感元件的变形来测量物体的压力。

当外界施加压力时,传感器内部的材料会发生变形,从而改变传感器电路的电阻或电容值。

压力传感器被广泛应用于工业控制、汽车工程和生物医学等领域。

•温度传感器:温度传感器的工作原理是利用温度对电阻、电容或半导体材料的影响来测量温度变化。

常见的温度传感器有热电偶、热敏电阻和半导体温度传感器等。

温度传感器在气象、工业自动化及家电等领域有着广泛的应用。

2. 传感器的应用传感器作为一种能够感知和接收物理量变化的装置,具有广泛的应用场景。

以下是几个常见的传感器应用的举例:•汽车领域:在汽车领域,传感器被广泛用于测量各种物理量,如温度、压力、速度、湿度等。

它们可以实时监测车辆状态,提供数据支持给汽车控制系统。

例如,车载加速度传感器可以感知车辆的加速度变化,为车辆稳定性控制提供数据。

•环境监测:传感器在环境监测中起着重要的作用。

通过测量温度、湿度、空气质量等物理量,传感器可以帮助监测和评估环境的变化情况。

例如,空气质量传感器可以感知空气中的污染物浓度,对环境质量进行实时监测。

•医疗领域:传感器在医疗领域的应用非常广泛。

例如,血压传感器可以测量人体的血压变化,帮助医生监测患者的健康状况;心率传感器可以测量心脏的跳动频率,监测心脏功能。

传感器的应用使医生能够更准确地评估患者的病情。

•工业控制:在工业控制中,传感器广泛应用于测量、监测和控制各种物理量。

例如,压力传感器可以监测管道中的液体或气体压力,帮助控制系统稳定运行;光电传感器可以检测产品的位置和缺陷,用于自动化生产线中的质量控制。

传感器的原理及应用

传感器的原理及应用

传感器随着现代科技的发展,传感器技术的应用越来越广泛。

其中,在传感器家族中占有重要地位的成员——温度传感器的应用也深入了各个领域。

于是,在新学期的研学课中,我们小组决定研究温度传感器的构造,工作原理,各种用途并争取自己设计出一款新的传感器.那么先来了解一下传感器的大家族吧.以下是我们小组前期活动中收集到的资料的汇编.一、传感器定义什么叫传感器?从广义上讲,传感器就是能感知外界信息并能按一定规律将这些信息转换成可用信号的装置;简单说传感器是将外界信号转换为电信号的装置。

所以它由敏感元器件(感知元件)和转换器件两部分组成,有的半导体敏感元器件可以直接输出电信号,本身就构成传感器。

敏感元器件品种繁多,就其感知外界信息的原理来讲,可分为①物理类,基于力、热、光、电、磁和声等物理效应。

②化学类,基于化学反应的原理。

③生物类,基于酶、抗体、和激素等分子识别功能。

通常据其基本感知功能可分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类(还有人曾将传感器分46类)。

下面对常用的热敏、光敏、气敏、力敏和磁敏传感器及其敏感元件介绍如下。

二、温度传感器及热敏元件温度传感器主要由热敏元件组成。

热敏元件品种教多,市场上销售的有双金属片、铜热电阻、铂热电阻、热电偶及半导体热敏电阻等。

以半导体热敏电阻为探测元件的温度传感器应用广泛,这是因为在元件允许工作条件范围内,半导体热敏电阻器具有体积小、灵敏度高、精度高的特点,而且制造工艺简单、价格低廉。

1 半导体热敏电阻的工作原理按温度特性热敏电阻可分为两类,随温度上升电阻增加的为正温度系数热敏电阻,反之为负温度系数热敏电阻。

⑴正温度系数热敏电阻的工作原理此种热敏电阻以钛酸钡(BaTio3)为基本材料,再掺入适量的稀土元素,利用陶瓷工艺高温烧结尔成。

纯钛酸钡是一种绝缘材料,但掺入适量的稀土元素如镧(La)和铌(Nb)等以后,变成了半导体材料,被称半导体化钛酸钡。

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第二章传感器概述1、传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。

2、传感器是由敏感原件和转换原件组成3、两种分类方法:一种是按被测参数分类,一种是按传感器工作原理分类4、传感器的基本特性可分为静态特性和动态特性5、静态特性是指被测量的值处于稳定状态时输入与输出的关系。

主要指标有灵敏度、线性度、迟滞、重复性和漂移等。

6、灵敏度是输出量增量ΔY与引起输出量增量ΔY的相应输入量增量ΔX之比。

用S表示即S=ΔY\ΔX。

7、线性度是指传感器的输入与输出之间数量关系的线性程度。

也叫非线性误差用γL表示即γL=8、传感器在相同工作条件下输入量由小到大(正量程)及由大到小(反量程)变化期间输入输出特性曲线不重合的现象称为迟滞。

迟滞误差用9、重复性是指传感器在相同的工作条件下输入量按同一方向做全量程连续多次变化时,所得特性曲线不一致的程度。

最大重复差值10、漂移是指输入量不变的情况下传感器输出量随着时间变化。

产生漂移的原因有两个一是传感器自身结构参数一是周围环境。

温度漂移的计算第三章应变式传感器1、电阻应变式传感器是以电阻应变片为转换原件的传感器。

2、工作原理是基于电阻应变效应,即导体在外界作用下产生机械变形(拉伸或压缩)是,其电阻值相应发生变化(应变效应)。

3、电阻应变片分为丝式电阻应变片和箔式电阻应变片。

4、电阻在外力作用下而改变原来尺寸或形状的现象称为变形,而去掉外力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。

具有弹性变形特性的物体称为弹性原件。

5、应变片的电阻值是指应变片没有粘贴且未受应变时,在室温下测定的电阻值即初始电阻值。

6、将直的电阻丝绕成敏感栅后,虽然长度不变,但应变状态不同,应变片敏感栅的电阻变化减小,因而其灵敏系数K较整长电阻丝的灵敏系数K0小,这种现象称为应变片的横向效应。

为了减少横向效应产生的测量误差,现在一半多采用箔式应变片。

7、应变片温度误差:由于测量现场环境温度的改变而给测量带来的附加误差。

产生的主要因素有以下两个方面:一是电阻温度系数的影响,一是试件材料和电阻丝材料的线膨胀系数的影响。

8、电阻应变片的温度补偿方法:1)线路补偿法2)应变片的自补法9***电阻应变片的测量电路10、压阻效应是指在一块半导体的某一轴向施加一定的压力时,其电阻值产生变化现象,第四章电感式传感器1、利用电磁感应原理将被测非电量如、位移、压力、流量、振动等转换成线圈自感系数L或互感系数M的变化,再由测量电路转换为电压或电流的变化量输出,这种装置称为电感式传感器。

2、零点残余电压:传感器在零点位移时的输出电压。

产生原因主要有以下两点一是由于两电感线圈的电气参数及导磁体几何尺寸不完全对称,因此在两电感线圈上的电压幅值和相位不同,从而形成了零点残余电压的基波分量。

一是由于传感器导磁材料磁化曲线的非线性(如铁磁饱和,磁滞损耗)使得激励电流与磁通波形不一致,从而形成了零点残余电压的高次谐波分量。

为减小电感式传感器的零点残余电压,可以采取以下措施1)在设计和工艺上,力求做到磁路对称,铁芯材料均匀;要经过热处理以除去机械应力和改善磁性;两线圈毕恭毕敬绕制要均匀,力求几何尺寸与电气特性保持一致。

2)在电路上进行补偿。

3、把被测的非电量变化转化为线圈互感变化的传感器称为互感式传感器。

这种传感器是根据变压器的基本原理制成的,并且次级绕组用差动形式连接,故称差动变压器式传感器。

差动变压器结构形式较多,有变隙式,变面积式和螺线管式等等,4、差动式变压器传感器的测量电路1)差动整流电路2)相敏检波电路(用来区分大小方向)5、根据法拉第电磁感应定律,块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作切割磁力线运动时,导体内将产生呈旋涡状的感应电流,此电流叫电涡流,以上现象称为电涡流效应。

根据电涡流效应制成的传感器称为电涡流传感器。

电涡流传感器可分为高频反射式和低频透射式两类。

6、电涡流径向形成范围大约在传感器线圈外半径的1.8~2.5倍范围内,且分布不均匀。

7、所谓贯穿深度是指把电涡流强度减小到表面强度的1\e处的表面厚度。

8、电涡流传感器的测量电路1)调频式电路2)调幅式电路第五章电容式传感器1、电容式传感器是将被测非电量的变化转换为电容量变化的一种传感器。

可分为1)变极距型电容传感器2)变面积型电容式传感器3)变介质型电容式传感器。

2、电容传感器做成差动式之后,灵敏度增加了一倍,而非线性误差则大大降低了。

第六章压电式传感器1、压电式传感器的工作原理是基于某些介质材料的压电效应,是一种典型的有源传感器。

通过材料受力作用变形时,其表面会有电荷产生面实现非电量测量。

2、某些电介质同学录沿着一定方向对其施力而使它变形时内部就产生极化现象,同时在它的两个表面上便产生符号相反的电荷同学录外力去掉后,又重新恢复到不带电的状态,这种现象称压电效应。

当作用力方向改变时,电荷的极性也随之改变。

有时人们把这种机械能转换为电能的现象,称为“正压电效应”。

相反,当在电介质极化方向施加电场,这些电介质也会产生几何变形,这种现象称为“逆压电效应”3、压电材料分为两大类:压电晶体和压电陶瓷。

主要特性参数有1)压电常数:是衡量压电效应强弱的参数,它直接关系到压电输出灵敏度。

2)居里点温度:它是指压电材料开始丧失压电特性的温度。

4、纵向轴Z称为光轴,经过六面体棱线并垂直于光轴的X轴称为电轴,与X 和Z 轴同时垂直的轴Y称为机械轴。

通常批把沿电轴方向作用下产生的电荷的压电效应称为“纵向压电效应”。

而把沿机械轴Y方向的力作用下产生电荷的压电效应称为“横向压电效应”。

5、压电陶瓷要先极化再应用。

6、压电式传感器的测量电路有1)电压放大电路(阻抗变换器)2)电荷放大器。

7、了解压电式加速度传感器。

工作原理:当加速度传感器和被告测物一起受到冲击振动时,压电元件受质量块惯性力的作用,根据牛顿第二定律,此时惯性力是加速度的函数,即F=ma 式中F —质量块产生的惯性力,m—质量块的质量;a—加速度;此时惯性力F作用于压电元件上,因而产生电荷Q,当传感器选定后,m为常数,则传感器输出电荷为q=d1 1F=d1 1ma 与加速度a成正比。

因此,测得加速度传感器输出设备的电荷便可知加速度的大小。

第七章磁电式传感器1、磁电式传感器是通过磁电作用将被测量转换成电信号的一种传感器。

磁电传感器有磁电感应式传感器,霍尔式传感器等。

2、磁电式传感器的结构有两种:变磁通式和恒磁通式。

变磁通式传感器又可分为开磁路变磁通式(线圈、磁铁静止不动,)和闭磁路变磁通式传感器。

3、磁电式传感器的基本特性有非线性误差和温度误差4、置于磁场中的静止载流导体,当它的电流方向与磁场方向不一致时,载流体上垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势,这种现象称霍尔效应。

5、霍尔元件基本特性1)输入电阻和输出电阻:激励电极间的电阻值称为输入电阻。

霍尔电极输出电势寻电路外部来说相当于一个电压源,其电源内阻即为输出电阻。

不等位电势和不等位电阻:当霍尔元件的激励电流为I时,若元件所处位置磁感应电流强度为零,则它的霍尔电势应该为零但实际不为零这时测得的空载霍尔电势称为不等势电势。

产生原因:1)霍尔电极安装位置不对称或不在同一等电位面上2)半导体材料不均匀造成了电阻率不均匀右是几何尺寸不均匀3)激励电极接触不良造成激励电流不均匀分布等。

;寄生直流电势,在外加电场为零、霍尔元件用交流激励时,霍尔电极输出除了交流不等位电势外,还有一直流电势称为寄生直流电势。

6、大多数霍尔元件的温度系数α是正值,它们的霍尔电势随温度升高而升高而增加了α△T倍。

第八章光电式传感器1、光电式传感器(1)定义:是将被测量的变化转换成光信号的变化,再通过光电器件把光信号的变化转换成电信号的一种传感器。

(2)组成:一般由光源、光学通路、光学器件三部分组成。

(3)优点:频谱宽、不易受电磁干扰的影响、非接触式测量、响应快、可靠性高等。

2、光电器件:是将光信号的变化转换成电信号的一种器件,它是构成光电式传感器最主要的部件。

光电器件工作的物理基础是光电效应。

光电效应分为外光电效应和内光电效应。

3、外光电效应:在光线作用下,物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象称为外光电效应。

光电管、光电倍增管等基于外光电效应。

4、内光电效应:在光线作用下,物体的导电性能发生变化或产生光生电动势的效应称为内光电效应。

内光电效应分为光电导效应(如光敏电阻)和光生伏特效应(光电池)。

光敏二极管、光敏晶体管也基于内光电效应。

5、光敏电阻:又称为光导管。

它几乎都是用半导体材料制成的光电器件,其常用材料有硫化镉、硫化铅、锑化铟等。

主要参数:暗电阻与暗电流(光敏电阻在不受光照射时的阻值称为暗电阻,此时流过的电流称为暗电流);亮电阻与亮电流(光敏电阻在受光照射时的电阻称为亮电阻,此时流过的电流称为亮电流);光电流(亮电流与光电流之差称为光电流)。

6、光敏电阻的基本特性:伏安特性、光照特性、光谱特性、频率特性、温度特性。

7、光电池:是一种直接将光能转换为电能的光电器件。

光电池的工作原理是基于“光生伏特效应”的。

光电池的基本特性:光谱特性、光照特性、频率特性、温度特性。

8、光电耦合器件:是由发光原件(如发光二极管)和光电接收原件合并使用,以光作为媒介把输入端的电信号耦合到输出端的一种器件。

9、光电开关:是一种利用感光元件对变化的入射光加以接受,并进行光电转换,同时加以某种形式的放大和控制,从而获得最终的控制输出“开”、“关”信号保定器件。

10、光导纤维:简称光纤,是一种特殊结构的光学纤维。

组成:纤芯、包层、保护层。

11、光纤的基本特性:(1)数值孔径(NA):是表征光纤集光本领的一个重要参数即反应光纤接收光量的多少。

其意义是:无论光源发射功率有多大,只有入射角处于2θc的光椎角内,光纤才能导光。

(2)光纤模式:是指光波传播的途径和方式。

(一般纤芯直径为2-12um,只能传输一种模式称为单模光纤;纤芯直径较大50-100um,传输模式较多称为多模光纤)。

(3)光纤传输损耗:主要来源于材料吸收损耗、散射损耗、光波导弯曲损耗。

12、光纤传感器一般分为两大类:一类是利用光纤本身的某种敏感特性或功能制成的传感器称为功能型,又称为传感型传感器;一类是光纤仅仅起传输光的作用,它在光纤端面或中间加装其它敏感元件感受测量的变化,这类称为非功能性,又称为传光型传感器。

13、光纤传感器由光源、敏感元件(光纤或非光纤的)、光探测器、信号处理系统以及光纤等组成。

14、光纤传感器的应用:光纤加速度传感器、光纤温度传感器光纤旋涡流量传感器。

第十章超声波传感器1、超声波特性:聚束、定向、反射、透射等。

按超声振动辐射大小不同大致可分:用超声波使物体或物性变化的功率应用,称之为功率超声;用超声波获取若干信息,称之为检测超声。

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