《自动检测与转换技术》教案集

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《自动检测与转换技术》电子教案 项目二PPT 11测量转换电路

《自动检测与转换技术》电子教案 项目二PPT 11测量转换电路
检测技术
电 桥 衡 条 件
调 节 RP , 最 终 可 以 使
R1/R2=R4/R3( R1、R2 是 R1 、 R2 并 联 RP 后 的 等
效电阻),电桥趋于平
衡,Uo被预调到零位,
这一过程称为调零。图
中的R5是用于减小调节
范围的限流电阻。
检测技术
单 臂 电 桥
全桥四臂工作 方式的灵敏度 最高,双臂半 桥次之,单臂 半桥灵敏度最 低。
的应变1~4)正负号相间,就可
以使输出电压Uo成倍地增大。上 述三种工作方式中,全桥四臂工 作方式的灵敏度最高,双臂半桥 次之,单臂半桥灵敏度最低。采 用全桥(或双臂半桥)还能实现 温度自补偿。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
检测技术
双 臂 电 桥
R1、 R2为应变片, R3、R4为固定电阻 。 应变片R1 、R2 感受 到 的 应 变 1~2 以 及
产生的电阻增量正
负号相间,可以使
输出电压Uo成倍地增
大。
检测技术
四 臂 全 桥
全桥的四个桥臂都为应变片,如 果设法使试件受力后,应变片R1 ~ R4产生的电阻增量(或感受到

《自动检测与转换技术》电子教案 项目二PPT 任务二压电式传感器

《自动检测与转换技术》电子教案 项目二PPT 任务二压电式传感器


场 方
电极化处理 后的电畴

所谓极化处理,就是在一定温度下对压电陶瓷施加强电场 (如20~30kv/cm直流电场),经过2~3小时以后,压电 陶瓷就具备压电性能了。 经过极化处理的压电陶瓷,在外电场去掉后,其内部仍存在 着很强的剩余极化强度,当压电陶瓷受外力作用时,电畴的 界限发生移动,因此剩余极化强度将发生变化,压电陶瓷就 呈现出压电效应。
8
F 极化面
Q
F
逆压电效应
{ 机械能
压电介质
正压电效应
压电效应及可逆性
}电能
9
2、压电材料的分类及特性
压电传感器中的压电元件材料一般有三 类: 一类是压电晶体(如上述的石英晶体); 另一类是 经过极化处理的 压电陶瓷;第三类 是新型有机材料。
10
(一)石英晶体
天然形成的石英晶体外形
11
天然形成的石英晶体外形(续)
19
(二)压电陶瓷
压电陶瓷是人工制造的多晶压电材料, 它比石英晶体的压电灵敏度高得多,而制造 成本却较低,因此目前国内外生产的压电元 件绝大多数都采用压电陶瓷 。常用的压电陶 瓷材料有锆钛酸铅系列压电陶瓷(PZT)及 非铅系压电陶瓷 (如BaTiO3等)。经过极化 处理后具有压电效应。
20
为了使压电陶瓷具有压电效应,必须进行极 化处理。
任务二压电式压力传感器
本任务掌握压电传感器的 结构、原理、应用.
1
一、压电传感器的工作原理
压电式传感器是一种自发电式传感器。它的基本 原理是压电效应。
特点:压电式传感器响应频带宽(动态测量), 灵敏度高;结构简单,工作可靠、很小轻;广泛应用 于工程力学、医学等领域。
用途:压电传感元件是力敏感元件,它可以测量 最终能变换为力的那些非电物理量,例如动态力、动 态压力、振动加速度等,但不能用于静态参数的测量。

《自动检测与转换技术》电子教案 项目七速度检测

《自动检测与转换技术》电子教案 项目七速度检测

检测技术
速 度 检 测
任务一速度测量概述
转速测量的基本方法 测周法是在转速脉冲的间隔内,用时钟脉冲来测量转速的 一种方法、即测出传感器输出信号(或经分频后)的周期。 其测量过程与测频法相似,适合于低转速测量。图7—7为 测周法转速测量原理图。
检测技术
速 度 检 测
任务一速度测量概述
转速测量的基本方法 混合法是在测频法的基础上,吸取测周法的优点汇集而成 的一种转速测量方法。它是在转速传感器输出脉冲启动定 时脉冲的同时,计取传感器输出脉冲个数和时钟脉冲个数, 而当到达测量时间时,先停止对传感器输出脉冲的计数, 在下一个定时脉冲启动之前再停止时钟脉冲的计数。
任务二磁电传感器测速
磁电传感器的灵敏度
对于直线运动的磁电感应式传感器,其灵敏度可由式(7-3)导出,即
K
e v
NBl
对于旋转运动的磁电感应式传感器.其灵敏度可由式(7-5)导出,即
K e NBS
检测技术
速 度 检 测
任务二磁电传感器测速
相对速度传感器
图7-13为国产CD-2型磁电式相对速度传感器的结构示意图。磁钢5通过壳体3构成磁回 路,线圈4置于磁回路的缝隙个,当被测物体的振动通过顶杆1使线圈运动时,因切割 磁力线,而在线圈的两端产生感应电压,其值可由(6-3)式求得。可见,线圈的输出电 压与被阅物体之间的相对振动速度成正比。如将传感器的外壳固定在校测振动物体 上.而将活动部分的顶杆压在校测物上,这时可测出两个构件之间的相对振动速度。

4、误差、响应时间、输出控制形式等

检测技术
任务一速度测量概述

转速传感器的选用方案
(1)接触式测量

接触式旋转式速度传感器与运动物体直接接触。当运动物

自动检测与转换技术课程教学设计

自动检测与转换技术课程教学设计

自动检测与转换技术课程教学设计1 《自动检测与转换技术》课程整体教学设计一、管理信息课程名称:自动检测与转换技术开课部门:电气工程系课程编号:40330805 制定人:略修订日期:略二、基本信息课程总学时:56课程总学分:3.5授课对象:电气自动化专业学生和应用电子技术专业学生课程性质和任务:自动检测与转换技术是自动控制、自动计量、遥感技术、人工智能、电控技术等领域的基础性学科,是自动监测控制系统信息获取、信息转换、信号处理的主要途径,是一门实验性学科, 是电气技术及自动化、自动控制等专业学生的必修专业基础课。

本课程开设一学期,教学时数为40学时,2.5学分。

本课程的任务是:使学生了解工业中常用的传感器的工作原理及适用的场合,使学生能够利用所学知识,正确选用传感器;加强动手能力的培养,结合实验环境理解教材的内容,培养学生分析问题、解决问题的能力,提高学生的专业素质。

先修课程:电工基础、电子技术、单片机原理与应用、电气控制与PLC技术等。

后续课程:自动控制原理与系统、变频技术、智能技术、计算机控制技术等。

三、课程设计1.课程目标设计(1)能力目标1)能对一般检测系统中的理论及技术问题进行分析和判断。

2)能够选择和使用传感器,并利用各种传感器组建检测系统。

3)能够查阅相关资料,对一般检测系统进行析的能力。

4)能够对检测系统进行组建、故障诊断和维修(2)知识目标1)了解检测技术的基础概念2)掌握电阻传感器、电感传感器、电容传感器、热电偶传感器、超声波传感器、光电传感器常用传感器、压电传感器、霍尔传感器等的工作原理、基本结构、测量电路和各种应用。

3)掌握测量的基本知识和各种数据处理方法,了解检测技术的综合应用,了解自动检测技术的发展趋势(3)素质目标1)通过本课程的讲授扩展学生本专业的知识面,提供专业素质。

2)通过实验来领会所学知识,培养了学生独立思考能力,动手能力和创新能力起到了十分重要的作用3)通过知识教学的过程培养学生爱岗敬业与团队合作的基本素质。

《自动检测与转换技术》电子教案 项目一PPT 1自动检测系统

《自动检测与转换技术》电子教案 项目一PPT 1自动检测系统

NTC贴片热敏电阻
MYG20通用插件压敏电阻
检测技术
传 输 变 换 部 件
也称中间部件,作用是将感受部件输出的信号根据显 示部件的要求传送给显示部件,往往构成独立完整的器件, 通称为变送器。
远传4-20mA液位变送 器
法兰式压力变送器
检测技术
显 示 部 件
也称二次仪表,作用是接受传输变换部件送来的信号 并将其转换为测量人员可以辨识的信息。一般分为模拟显 示仪表、பைடு நூலகம்字显示仪表、屏幕显示仪表。
阻值数显表
压力显示仪表
检测技术
自 动 检 测 系 统
利用各种检测仪表对生产过程中的各种工艺变量自动、 连续地进行测量、显示或记录,以供操作者观察或直接自 动监督生产情况的系统,称为自动检测系统。
视觉在线自动检测
五金件自动检测系统
检测技术
感 受 部 件
也称一次仪表,它是测量仪表的感受部分直接与被测 对象相联系(但不一定直接接触)。作用是感受被测参数 的大小和变化,并随着被测参数变化产生一个相应的信号。

自动检测与转换技术教学大纲60课时

自动检测与转换技术教学大纲60课时

《自动检测与转换技术》教学大纲课程编号:适用专业:电气、工自学时数:60 (理论)学分数:执笔人:xxx 修订时间:2007-4一.课程说明本课程是测控技术与仪器、电子信息工程、电气工程及自动化等专业的一门专业基础课程及电子科学与技术专业的选修课程。

它以各类传感器的工作机理为线索,详细介绍了各类传感器的工作原理、基本结构、相应的测量及检测电路和在各个领域中的应用,使学生掌握传感器的使用方法和设计要点的基本技能。

着重介绍工业、科研、生活中常用传感器的工作原理、测量转换电路及传感器的应用.各章节的重点放在传感器的选型、调试、测量数据分析等解决实际问题的基本技能上。

二.课程的性质和任务本课程是传感器的定义、组成、发展趋势和各种传感器所基于的效应及其工作原理与应用。

难点在于本科程是集电学、光学、物理、化学、数学、力学、微电子学、机械、工艺和加工等于一体以及构造各种传感器的数学模型。

传感器是将各种非电量(包括物理量、化学量、生物量等)按一定规律转换成便于处理和传输的另一种物理量的装置。

传感器技术是涉及传感(检测)原理的传感器件。

传感器开发和应用的综合技术,随着现代测量、控制和自动化技术的发展,传感器技术越来越受到重视。

三.课程内容第一章检测技术概念主要内容:1.测量的基本概念及方法2.测量误差及分类3.传感器及基本特性教学目标:1.了解在各个领域中的传感器的作用,掌握传感器的定义、组成、分类和发展动向。

2.掌握传感器的静特性、动特性和技术指标。

3.掌握检测技术的基本概念及检测方法,测量误差及分类,测量结果的数据统计处理和传感器及其基本特性.作业及复习要求:测量的基本概念,各种误差的计算。

第二章弹性敏感元件主要内容:1.弹性敏感元件的基本特性2.弹性敏感元件的材料3.变换力的弹性敏感元件4.变换压力的弹性敏感元件教学目标:1.弹性敏感元件在非电量电测技术中占有极为重要的地位,故要掌握弹性敏感元件的基本特性2.了解变换力和变换压力的弹性敏感元件作业及复习要求:弹性元件材料及其特性,压力与弹性变换的换算第三章电阻式传感器主要内容:1.电位器式传感器2.电阻应变式传感器3.气敏电阻传感器4.测温热电阻传感器5.湿敏电阻传感器教学目标:1.掌握应变效应、压阻效应、金属丝灵敏系数和应变片灵敏系数、电阻式传感器的工作原理及应用。

《自动检测与转换技术 》电子教案 第四章

《自动检测与转换技术  》电子教案 第四章
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4.1 光栅传感器
光栅传感器主要用于长度和角度的精密测量以及数控系统的 位置检测等,在坐标测量仪表和数控机床的伺服系统中有广 泛的应用。
4.1.1 光栅的结构和分类 光栅的结构 如图4-l 所示为光栅的结构。光栅是由很多等节距的透光和不
透光的刻线相互排列构成的栅形光器件,主要由主光栅和指 示光栅组成,主光栅又称标尺光栅。图中,W 为光栅的栅距, a 为光栅栅线的宽度,b 为光栅栅线之间的间隙宽度,三者之 间的关系是W = a +b ,通常a=b 。光栅的精度越高,栅距W 就小
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4.1 光栅传感器
4.1.3 光栅传感器常用的光路 垂直透射式光路 如图4-4 所示,光源1发出的光线经准直透镜2 后成为平行光
束,垂直投射到光栅卡,由主光栅3和指示光栅4形成的莫尔 条纹信号直接由光电元件5接收。这种光路适用于粗栅距的黑 自透射光栅。
这种光路的特点是结构简单、位置紧凑、调整使用方便, 是目前应用比较广泛的一种。
第4章 数字式传感器
4.1 光栅传感器 4.2 磁栅传感器 4.3 容栅传感器
第4 章数字式传感器
随着科学技术的进步和生产的发展,对测量提出了大尺寸、 数字化、高精度、高效益和高可靠性等一系列要求,因而近 年来出现了新的测量元件:数字传感器,以适应当前生产和 利学技术不断发展的需要。
数字式传感器就是将被测量转化为数字信号,并进行精确检 测和控制的传感器。按其定义可分为直接数字传感器和间接 数字传感器。目前,它们在机床业的数控技术、自动化技术 以及计量技术中已被日益广泛地采用。本章主要介绍常用的 光栅传感器、磁栅传感器、容栅传感器及数字式角编码器。
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4.1 光栅传感器

检测转换技术教学教案

检测转换技术教学教案
弄清楚检测与测量的区别:测量是确定被测对象量值;检测可能是确定量值,也可以是判定被测参数的“有”或“无”,也可以是一种预报、故障分析。
什么是检测的过程:用敏感元件将被测参数的信息转换成另一种形式的信息,通过显示或其他形式被人们所认识。
什么是检测仪表组成;检测系统;名称术语;被测参数;待测参数;直接测量;间接测量;检测仪表的分类。
主要教具
多媒体教学图文并用。
备注
本章节讲授4学时。
授课过程及内容
备注
介绍膨胀式温度计(压力式温度计、双金属温度计),工作原理及使用场合。
介绍热电偶温度计,工作原理及使用场合。从中学会什么是热电效应,根据热电偶温度计的测温原理,学会热电偶的冷端对测温的影响。学会冷端温度的补偿。
介绍热电阻温度计测温原理,提出热电阻测温时为什麽采用三线制。温度变送器工作原理。
教案
授课时间
09年10月23日星期1第1.2节
09年10月28日星期3第1.2节
授课内容概要
第三章检测仪表
第一节检测仪表的构成和设计方法
主要内容:检测仪表的组成和检测系统的结构形式;检测仪表的设计方法;检测仪表中常见的信号变换方法
目的要求
了解检测系统的结构形式及设计常用的方法。检测仪表中常见的信号变换方法。
磁电式检测元件主要是介绍:磁电式检测元件是通过电磁原理将被测物理量转换成电信号的一种检测元件。霍尔元件的应用。
目的要求
要求理解:光电效应是指光照射到物质上引起其电特性(电子发射、电导率、电位、电流等)发生变化的现象。
要求理解:利用电磁感应定律,将被测量转变成感应电动势而进行测量。
重点
光电效应:外光电效应、内光电效应。了解光电池、光敏二极管、光敏三极管的工作原理。

《自动检测与转换技术》电子教案 项目三PPT 1、温度及温标

《自动检测与转换技术》电子教案 项目三PPT 1、温度及温标
检测技术
定义:表示物体冷热程度、反映物体内部热运动状 态的物理量称为温度。


在一个密闭的空间里,气体分子在高温时的运动速度比低温时快!
检测技术
温 标
温度的数值表示 方法称为温标。它规 定了温度的读数的起 点(即零点)以及温 度的单位。各类温度 计的刻度均由温标确 定。国际上规定的温 标有:摄氏温标、华 氏温标、热力学温标 等。
检测技术
热 力 学 温 标
热力学温标是建立在 热力学第二定律基础 上的最科学的温标, 是 由 开 尔 文 ( Kelvin ) 根据热力学定律提出 来的,因此又称开氏
温标。它尔文勋爵像

《自动检测与转换技术》电子教案 项目一PPT 项目一检测认知

《自动检测与转换技术》电子教案 项目一PPT 项目一检测认知

检测技术
传感器的特性及技术指标

1Байду номын сангаас灵敏度
是指传感器在稳态下输出变化量和输入变化量的比值,用

符号S表示。即


式中x为输入量,y为输出量。
检测技术
传感器的特性及技术指标

1.灵敏度
是指传感器在稳态下输出变化量和输入变化量的比值,用

符号S表示。即


式中x为输入量,y为输出量。
检测技术
传感器的特性及技术指标
ymin-量程最小值
检测技术
传感器的特性及技术指标



E max 100% max 100%

y fs
ymax ymin
检测技术
传感器的特性及技术指标
检测技术
检 测 认 知
测量误差的表示方法
(1)绝对误差 绝对误差是指测量值Ax与真值A0之间的差 值。即
Δ=Ax-A0
(2)相对误差 相对误差是指绝对误差Δ与真值A0的百分比。

100 %
A0
(3)最大引用(相对)误差 最大引用误差是指最大绝对误
差Δm与仪表的量程值Am的百分比。即
m
m Am

2.线性度
线性度是指传感器输出与输入之间的线性程度,又称非线

性误差,用符号E表示,如图1-3所示。它的大小为传感
器实际特性曲线与理想直线之间的最大偏差和传感器满量

程输出的百分比。即
E max 100% max 100%

y fs
ymax ymin
式中:Δmax-最大非线性误差; yfs-输出满量程; ymax-量程最大值

《自动检测与转换技术》电子教案 项目十二PPT 1、声波的分类

《自动检测与转换技术》电子教案 项目十二PPT 1、声波的分类
检测技术
声 波 分 类
次声波是频率低于20赫兹的声波,人耳听不到,但 可与人体器官发生共振,7~8Hz的次声波会引起人 的恐怖感,动作不协调,甚至导致心脏停止跳动。
检测技术
可 闻 声 波
频率在20赫兹20000赫兹之间, 响度在0分贝-110 分贝之间,正常 人都能听得到, 这样的声音称为 可闻声波
象类似于光波。
美妙的音乐可使人陶醉
检测技术
超 声 波
高于20KHz以上 (或振动频率大 小于16Hz)的, 人在自然环境下 无法听到和感受 到的声波都称为 超声波
蝙蝠能发出和听见超声波
检测技术

波ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ


超声波与可闻声波不同,它可以被聚焦,具有能量集
中的特点。超声波被聚焦后,具有较好的方向性,在遇到两
种介质的分界面时,能产生明显的反射和折射现象,这一现

《自动检测与转换技术》电子教案 项目三PPT 5计算修正法

《自动检测与转换技术》电子教案 项目三PPT 5计算修正法
图所示为镍铬 -镍硅(K)热电偶测温 电路,热电极 A、B直 接焊接在钢板上(V 型 焊 接 ) , A ’ 、 B’ 为补偿导线,Cu为铜导 线,已知接线盒1 的温 度 t1=40C , 冰 瓶 中 为 冰水混合物,接线盒 3 的温度t3=20.0C。
求:1)冰瓶的温度t 2;2)将热电极直接焊在钢板上 是应用了热电偶的什么定律?3)当Ux=29.9mV时,估 算被测点温度t x ;4)如果冰瓶中的冰完全融化,温 度上升,与接线盒1的温度相同,此时Ux=27.3mV,再
求t x。
检测技术
计 算 修 正 法
当热电偶的冷端温度t0 0C时,由于热端与
冷端的温差随冷端的变化而变化,所以测得的热电
势EAB(t,t0)与冷端为0C时所测得的热电势EAB (t,0C)不等。若冷端温度高于0C,则EAB(t, t0)<EAB(t,0C)。可以利用下式计算并修正测
量误差:
EAB(t,0C)=EAB(t,t0)+EAB(t0,0C)
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绪论本课介绍非电量的检测。

三、自动检测系统的组成(1)系统框图:将系统中的主要功能或电路的名称画在方框内,按信号的流程,将几个方框用箭头联系起来,有时还可以在箭头上方标出信号的名称。

在产品说明书、科技论文中,利用框图可以较简明、清晰地说明系统的构成及工作原理。

对具体的检测系统或传感器而言,必须将框图中的各项内容赋以具体的内容。

图0-1 自动检测系统原理框图图0-6 人体信息接受过程框图与自动检测系统框图比较通过PPT,介绍方框图的画法:1.洗衣机;2.家用或中央空调;3.电饭煲;4.电冰箱5.电视机的框图举例。

(2)传感器(Transducer)指一个能将被测的非电量变换成电量的器件(演示教具,发散性课堂讨论)。

(3)信号调理电路信号调理电路包括放大(或衰减)电路、滤波电路、隔离电路等。

其中的放大电路的作用是把传感器输出的电量变成具有一定驱动和传输能力的电压、电流或频率信号等,以推动后级的显示器、数据处理装置及执行机构。

(4)显示器目前常用的显示器有四类:模拟显示、数字显示、图象显示及记录仪等。

模拟量是指连续变化量。

模拟显示是利用指针对标尺的相对位置来表示读数的,常见的有毫伏表、微安表、模拟光柱等。

数字显示目前多采用发光二极管(LED)和液晶(LCD)等,以数字的形式来显示读数。

前者亮度高、耐震动、可适应较宽的温度范围;后者耗电省、集成度高。

目前还研制出了带背光板的LCD,便于在夜间观看LCD的内容。

图像显示是用CRT或点阵LCD来显示读数或被测参数的变化曲线、图表或彩色图等第一章检测技术的基本概念引用误差所不超过2.5%。

表1-1 仪表的准确度等级和基本误差准确度等0.1 0.2 0.5 1.0 1.5 2.5 5.0级基本误差±0.1% ±0.2% ±0.5% ±1.0% ±1.5% ±2.5% ±5.0%例题:1. 已知被测电压的准确值为220V,请观察并计算图1-4所示的电压表上的准确度等级S、满度值A m、最大绝对误差Δm、示值A x、与220V正确值的误差Δ、示值相对误差γx以及引用误差γm。

2. 示值相对误差有没有可能小于引用误差?在仪表绝对误差不变的情况下,被测电压降为22V,示值相对误差γx将变大了?还是变小了?解:1. 从图1-4可知,准确度等级S=5.0级,满度值A m=300V。

最大绝对误差Δm=300V×5.0÷100=15V,示值A x=230V。

用更高级别的检验仪表测得被测电压(220V)与示值值的误差Δ=10V,示值相对误差γx=4.3%。

引用误差γm=(10/300)×100%=3.3%,小于出厂时所标定的5.0%。

2. 若绝对误差∆仍为10V,当示值A x为22V,示值相对误差γx=(10/22)×100%=45% 。

与测量220V时相比,示值相对误差大多啦图1-5 用超声波测距仪多次测量两座大楼之间距离的统计数据如果先将图1-5中的粗大误差剔除,再将多次测量值取算术平均值,试算出两座大楼之间的距离为多少米?课堂提问:还有哪些类似于图1-5分布规律的例子?提示:例如某校男生的身高的分布,交流电源相电压的波动,以及用激光测量某桥梁长度等。

~~~~~~~~~~~~~~~~~第三节传感器及其基本特性一、传感器的组成传感器由敏感元件、传感元件及测量转换电路三部分组成,如图1-7所示,能够将压力转换成位移的敏感元件之一(弹簧管)如图1-8所示。

图1-7 传感器组成框图图1-8 能够将压力转换成位移的敏感元件——弹簧管电位器式压力传感器示意图如图1-9所示。

当被测压力p增大时,弹簧管撑直,通过齿条带动齿轮转动,从而带动电位器的电刷产生角位移。

电位器电阻的变化量反映了被测压力p的变化。

在这个传感器中,弹簧管为敏感元件,它将压力转换成角位移α。

电位器为传感元件,它将角位移转换为电参量——电阻的变化(ΔR)。

当电位器的两端加上电源后,电位器就组成分压比电路,滑动臂输出电压U o与被测压力成确定关系。

在这个例子中,电位器又属于分压比式测量转换电路。

图1-9 电位器式压力传感器a)原理示意图 b)外形图1-弹簧管(敏感元件) 2-电位器(传感元件、测量转换电路)3-电刷 4-传动机构(齿轮-齿条)图1-10 电位器式压力传感器原理框图二、传感器的基本特性1.什么是灵敏度?灵敏度是指传感器在稳定状态下,输出变化值Δy与输入变化值Δx之比,用K来表示。

即xyK∆∆=(1-4)对线性传感器而言,灵敏度为一常数;对非线性传感器而言,灵敏度随输入量的变化而变化。

从传感器的输出曲线上看,曲线越陡,灵敏度越高。

2.什么是分辨力?分辨力是指传感器能检出被测信号的最小变化量。

当被测量的变化小于分辨力时,传感器对输入量的变化无任何反应。

对数字仪表而言,如果没有其他附加说明,一般可以认为该表的最后一位所表示的数值就是它的分辨力。

3.什么是分辨率?将分辨力除以仪表的满量程就是仪表的分辨率。

对数字仪表而言,一般可以将该表的最后一位所代表的数值除以该仪表的满量程,就可以得到该仪表的分辨率。

例题:在图1-11中,3位(最大显示999)数字液位计面板表的示值是多少?满量程是多少?分辨力是多少?分辨率又约为多少?4.线性关系人们总是希望传感器的输入与输出的关系成正比,即线性关系。

这样可使显示仪表的刻度均匀,在整个测量范围内具有相同的灵敏度。

如果传感器的输入与输出的关系为非线性关系,可以用计算机予以纠正。

5.迟滞现象迟滞是指传感器正向特性和反向特性的不一致程度,用计算机逐点测量得到的某第二章电阻传感器Ⅰ分析:普通收音机中的音量电位器容易磨损,温度大。

底要求时可以用。

检测技术中使用的电位器传感器耐磨程度是普通电位器的数百倍甚至数千倍,温漂也小于万分之一。

电位器传感器外形及电路接线如图2-1和图2-2所示,WDJ22-5型直线式电位器的技术指标如表2-1所示。

图2-1 电位器传感器 a )圆盘式 b )直线式图2-2 直线式电位器传感器的测量转换电路(分压比电路)图2-2中的电位器输出电压U o 与滑动臂的直线位移成正比,即i o U LxU ⨯=(2-1) 对圆盘式来说,U o 与滑动臂的旋转角度成正比:i o 360U U ⨯=α(2-2)表2-1 WDJ22-5型直线式电位器的技术指标(张力)太大或太小(与卷取速度有关)均影响成品质量。

在图2-3中,张力辊由于受到砝码重力,而将棉织品往下拉伸,向下的拉力与张力F成正比。

当张力变化时,张力辊将上下移动,摆动杆带动摆动轮产生角位移α,带动圆盘式电位器的转轴旋转。

电位器的输出电压U F与α及棉织品的张力F成正比。

U F控制驱动卷取辊的伺服电动机,使卷取辊的旋转速度满足恒张力的要求。

电位器传感器在这个闭环系统中起负反馈的作用。

图2-3 布料张力测量及控制原理1-电位器角位移传感器 2-从动轮 3-同步齿形带 4-摆动轮 5-支架6-摆动杆 7-砝码 8-张力辊 9、10-传动辊 11-卷取辊 12-布料课外学习指导课堂补充作业打开抽水马桶的蓄水箱,试观察浮球是如何控制水位的。

能否利用电位器传感器测量,并用模拟电压表来显示出油箱的液位?试画出原理框图。

课外作业检测教学目标实现程度考察学生能否理解一只很简单的电位器传感器能有那些其他用途。

第二章电阻传感器Ⅱ课题:电阻应变传感器的原理及应用课时安排:2 课次编号:4~5教材分析难点:电桥的调零重点:电阻应变传感器的应用教学目的和要求1.了解应变效应的原理。

2.了解应变片的类型、结构及其测量转换电路。

3.掌握应变效应的应用。

采用教学方法和实施步骤:讲授、课堂讨论、分析教具:各种应变片各教学环节和内容演示先来做一个实验。

当我们用力拉电阻丝时,电阻丝的长度略有增加,直径略有减小,从而导致电阻值R变大。

在我们这个实验中,电阻丝的阻值从初始状态的10.00Ω增大到10.05Ω,如图2-4所示。

图2-4 电阻丝在拉力作用下阻值增大引出结论:应变效应导体或半导体材料在外界力的作用下,会产生机械变形,其电阻值也将随着发生变化,这种现象称为应变效应。

在工业中,将试材受力后所产生的长度相对变化量εx=Δl/l,称为纵向应变图2-5 电阻丝应变片a)金属电阻丝式应变片结构 b)制版腐蚀法制作的箔式应变片外形1-引出线 2-覆盖层 3-基底 4-电阻丝应变片可分为金属应变片及半导体应变片两大类。

半导体应变片的灵敏度比金属应变片高几十倍,但一致性差、温漂大、电阻与应变间非线性严重,必须考虑温度补偿。

表2-2列出了上海华东电子仪器厂生产的一些应变片的主要技术参数,图2-6为应变片的粘贴过程。

表2-2 应变片主要技术指标参数名称电阻值/ 灵敏度电阻温度系数/(1/℃)极限工作温度/℃最大工作电流/mAPZ-120型PJ-120型BX-200型BA-120型BB-350型PBD-1K型PBD-120型1201202001203501000±10%120±10%1.9~2.11.9~2.11.9~2.21.9~2.21.9~2.2140±5%120±5%20×10_620×10_6---<0.4%<0.2%-10~40-10~40-30~60-30~200-30~170<40<4020202525251520提问:表2-2中,哪几种型号属于半导体应变片?为什么?三、测量转换电路金属应变片的电阻变化范围很小,如果直接用欧表测量其电阻值的变化将十分困难,且误差很大,所以多使用不平衡电桥来测量这一微小的变化量,将电阻的变化转换为输出电压U o。

不平衡电桥测量转换电路如图2-7a所示。

电桥的一个对角线结点接入电源电压U i,另一个对角线节点为输出电压U o。

提问:电桥平衡条件是什么?为了使电桥在测量前的输出电压为零,应该选择四个桥臂电阻,使R1R3=R2R4或R1/R2=R4/R3。

图2-7 桥式测量转换电路a)基本应变桥路 b)桥路的调零原理不平衡电桥的分类:根据不同的要求,应变电桥有3种不同的工作方式。

1)单臂半桥工作方式(R1为应变片,R2、R3、R4为固定电阻,∆R2=∆R3=∆R4=0);2)双臂半桥工作方式(R1、R2为应变片,R3、R4为固定电阻,∆R3=∆R4=0);3)全桥工作方式(电桥的四个桥臂都为应变片)。

重点:什么是电桥的调零:实际使用中,R1、R2、R3、R4不可能严格地成比例关系,所以即使在未受力时,桥路的输出也不一定能严格为零,因此必须设置调零电路,如图2-7b所示。

调节RP,可以使电桥趋于平衡,U o被预调到零位,这一过程称为调零。

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