传感器的基本要求(12复习).

Chapter3 电感
被测量 L，M 电磁感应 自感式传感器（电感式传感器）√ 电感式传感器— 互感式传感器— 电涡流式传感器 差动变压器
Chapter3
1.掌握电感式传感器结构、原理及其基本特性： 变气隙型电感式传感器P59
电感量
灵敏度 非线性 误差
W 2 0 SW 2 1 L K Rm
KB
R / R

1 2
/

LE
Chapter2 应变
3．掌握电阻应变式传感器测量线路（直流惠斯通电桥） 的结构形式（特别是差动结构）及特点，一般情况下，电桥 输出电压为√ √
U i R1 R2 R3 R4 U i UO K 1 2 3 4 4 R R R R 4
C / C0 1 K 灵敏度： √ d d0 (d / d 0 ) 2 100% d / d 0 100% 非线性误差： L d / d 0
线位移变面积式电容传感器：
b C C x C0 x d
C b K x d
Chapter4 电容
1 1
2
动态误差
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1
EG
• 设时间常数为5s的温度计，从的室温条 件下突然输入的开水中，经过15s之后， 温度计的指示值为多少度?
Chapter2 应变
被测量 应变（） 电阻变化（R） 电压(U)
1．掌握金属电阻应变片的结构、原理（电阻-应变效应，
K=(R/R)/）及特性：√
内容提要和要求
教学内容和重点： 传感器的基本概念及其基本特性（静态、动 态特性）； 各类传感器的转换原理；特性分析及其设 计方法；测量 电路；实际应用；
《传感器原理》
Chapter1 基础
1．了解传感器的定义、组成及其分类； 传感器技术的特点；传感器发展趋势； 2．掌握传感器静态特性指标及定量描述 方法； 3．掌握传感器动态特性的描述方法（微 分方程，传递函数，频率特性）及其动态特 性指标（一阶传感器的时间常数，
C 2 灵敏度为： K x ln( D / d )
√√
OR .变介质型电容式传感器P48
电容式液位传感器 图示同轴圆柱形电容器的初始 电容为: 2 0 h C0 ln(r2 r1 )
电容式液位传感器结构原理图与等效电路
4．掌握电阻应变式传感器的组成、应用及其分析方法； 弹性敏感元件+电阻应变片 电阻应变式传感器；√ 弹性敏感元件的应变-应力关系：=/E； 弹性敏感元件的泊松比：Δd/d=l/l=。
EG
实心圆柱试件上，沿轴线和圆周方向各贴 一片应变片。已知应变电桥的供桥电压 E=4V，R1=R2=120Ω，μ=0.285，应变片 的灵敏系数K=2， 试求：ΔR1=1.2Ω时，电桥输出电压UO=？
Chapter4 电容
被测量 （d，S，） C U(I,f) 1．掌握不同类型的电容传感器构成原理及其用途，并结 合应用设计电容式传感器：
平行板电容器电容量： C S
柱式电容器电容量：
r 0 S
d
C
d 2L
D ln d
√
Chapter4 电容
空气介质的变间隙式电容传感器： C d C0 d0
变面积型电容传感器中，平板形结构对极距变化特别敏感， 测量精度受到影响,而圆柱形结构受极板径向变化的影响很小， 成为实际中最常采用的结构。P78 其电容计算式为： C
2 x ln( D / d )
当重叠长度x变化时，电容量变化为：
C C0 C 2 L 2 x 2 ( L x) 2x ln( D / d ) ln( D / d ) ln( D / d ) ln( D / d )
6．了解机-电模拟的基本方法和意义。
主要计算公式
一阶传感器
微分方程
dy t yt Kx t dt
Hs K 1 s
√
传递函数
频率特性 幅频特性 相频特性
H j
K 1 j
K 1
2
A H j
arctan arctan
√
R 1 2 / R R / R / K 1 2 1 2


2．掌握压阻式传感器工作原理，固态压阻式传感器的设 计特点及其应用；
R 1 2 L E L R
角位移变面积式电容传感器： C C 0 nb C C x nC 0 x K
d


r 0S 变介电常数式电容传感器： C (线性) d
2．分析各种电容式传感器测量电路特点： 3．掌握分析计算电容变送器初始电容及灵敏度变化的方 法。
电容式物位计原理P48.
√
K0
1 0
L


100 %
差动结构：灵敏度加倍；非线性误差减小。
Chapter3 电感 P61
2.掌握电感式传感器的电桥测量电路的输出特性：
Z1 Z 2 Z 3 Z 4 交流电桥输出：U O Z Z Z Z E Z 2 3 4 1

E L 差动电阻平衡臂电桥： U o 2 L


E RS 或 Uo 2 RS
L
2 RS (L)
2 2
差动变压器电桥： U o E Z 2 Z


或 Uo
E
Chapter3
3．掌握各类电感式传感器的典型应用（位移 型传感器）。
EG
变磁阻式传感器，铁芯导磁截面积 A=1.5cm2，长度=20cm，铁芯相对磁导 率μ=5000，线圈匝数W=3000，若原始气 隙0=0.5cm，若Δ=±0.1mm： （1）求其灵敏度ΔL/Δ=？ （2）采用差动方式如P60图5-3，其灵敏 度ΔL/Δ=？