测试技术(8) 王伯雄
测试技术(8) 王伯雄
第三章被测量的获取
第三章 被测量的获取
第三章被测量的获取 3.1被测量获取的基本概念 32传感器的分类 33电阻式传感器 34电阻式温度计 3.5热敏电阻 3.6电感式传感器 3.7电容式传感器 3.8压电传感器 3.9磁电式传感器 3.10红外辐射检测 3.11固态图象传感器 3.12霍尔传感器
第三章 被测量的获取 3.1 被测量获取的基本概念 3.2 传感器的分类 3.3 电阻式传感器 3.4 电阻式温度计 3.5 热敏电阻 3.6 电感式传感器 3.7 电容式传感器 3.8 压电传感器 3.9 磁电式传感器 3.10 红外辐射检测 3.11 固态图象传感器 3.12 霍尔传感器
学习重点 ◆获取被测量的基本方法,传感器的分类及依 据的原理; 参量型(电阻、电容、电感)传感器的作用 原理、测量电路和典型应用; ◆绝对速度、惯性加速度传感器的频率响应特 性曲线及其分析,系统特性参数(ωn,G)的 求法
学习重点 获取被测量的基本方法，传感器的分类及依 据的原理； 参量型（电阻、电容、电感）传感器的作用 原理、测量电路和典型应用； 绝对速度、惯性加速度传感器的频率响应特 性曲线及其分析，系统特性参数（ωn，ς）的 求法
3.1被测量获取的基本概念 ◆传感:将被测的量或被观察地量通过一个被 测量传感器或敏感元件转换成一个电的、液 压的、气动的、或其它形式的物理输出量。 ◆用来完成这种转换的装置则称为传感器或敏 感元件。 ■敏感元件:直接感受被测物理量并对其进行转换 的元件或单元。 ■传感器:敏感元件及其相关的辅助元件和电路组 成的整个装置 ■敏感元件是传感器的核心部件
3.1被测量获取的基本概念 传感：将被测的量或被观察地量通过一个被 测量传感器或敏感元件转换成一个电的、液 压的、气动的、或其它形式的物理输出量。 用来完成这种转换的装置则称为传感器或敏 感元件。 ◼ 敏感元件：直接感受被测物理量并对其进行转换 的元件或单元。 ◼ 传感器：敏感元件及其相关的辅助元件和电路组 成的整个装置。 ◼ 敏感元件是传感器的核心部件
◆传感器处于测试与检测装置的输入端,传感 器性能的优劣直接影响整个测试装置的工作 4特性。 ◆线性传感器: 若传感器的输入量及其输出量之间的特性曲线是 条直线,则称该传感器是线性传感器,即 y=X0+kx。式中x、y分别为传感器的输入与输出, x为初始值,常数k称传感系数、转换比、灵敏 度或斜率 ◆非线性传感器:特性曲线不是一条直线的传 感
传感器处于测试与检测装置的输入端，传感 器性能的优劣直接影响整个测试装置的工作 特性。 线性传感器： 若传感器的输入量及其输出量之间的特性曲线是 一条直线，则称该传感器是线性传感器，即 y=x0+kx。式中x、y分别为传感器的输入与输出， x0为初始值，常数k 称传感系数、转换比、灵敏 度或斜率。 非线性传感器：特性曲线不是一条直线的传 感器
◆传感器产生误差的原因 实际特性曲线与设定特性曲线之间存在偏差 传感器的不可逆变化 引起不可逆变化的原因:老化、零件接触点状况变化、 热的或机械的过载、以及化学变化等 ◆消除传感器误差的方法 ■合理的结构设计。 ◆例如:力传感器的结构设计中设法避免横向敏感力的 产生 对影响传感器的干扰量进行补偿 ■稳定传感器的工作环境条件、合理传感器的安 装方法。 ■对传感器的定期维护和校准
传感器产生误差的原因： ◼ 实际特性曲线与设定特性曲线之间存在偏差 ； ◼ 传感器的不可逆变化 。 引起不可逆变化的原因：老化、零件接触点状况变化、 热的或机械的过载、以及化学变化等 。 消除传感器误差的方法 ◼ 合理的结构设计。 例如：力传感器的结构设计中设法避免横向敏感力的 产生。 ◼ 对影响传感器的干扰量进行补偿。 ◼ 稳定传感器的工作环境条件、合理传感器的安 装方法。 ◼ 对传感器的定期维护和校准
3.2传感器的分类 ◆按被测物理量进行分类: ■力传感器、速度传感器、温度传感器等 ◆按传感器的工作原理或传感过程中信号转换的 原理分类: ■结构型传感器:根据传感器的结构变化来实现信 号的传感,如电容传感器 ■物性型传感器:根据传感器敏感元件材料本身物 理特性的变化来实现信号的转换。如压力加速度 计是利用了传感器中石英晶体的压电效应;光敏 电阻则是利用材料在受光照作用下改变其电阻的 效应,等等
3.2传感器的分类 按被测物理量进行分类 ： ◼ 力传感器、速度传感器、温度传感器等。 按传感器的工作原理或传感过程中信号转换的 原理分类： ◼ 结构型传感器：根据传感器的结构变化来实现信 号的传感，如电容传感器。 ◼ 物性型传感器：根据传感器敏感元件材料本身物 理特性的变化来实现信号的转换。如压力加速度 计是利用了传感器中石英晶体的压电效应；光敏 电阻则是利用材料在受光照作用下改变其电阻的 效应，等等
◆根据传感器与被测对象之间的能量转换 关系分类: 能量转换型传感器(亦称无源传感器):直 接由被测对象输入能量来使传感器工作的 如热电偶温度计、弹性压力计等等。 能量控制型传感器(亦称有源传感器):依 靠外部提供辅助能源来工作,由被测量来控 制该能量的变化。如电桥电阻应变仪
根据传感器与被测对象之间的能量转换 关系分类： ◼ 能量转换型传感器（亦称无源传感器）：直 接由被测对象输入能量来使传感器工作的。 如热电偶温度计、弹性压力计等等。 ◼ 能量控制型传感器（亦称有源传感器）：依 靠外部提供辅助能源来工作，由被测量来控 制该能量的变化。如电桥电阻应变仪
3.3电阻式传感器 ◆电阻式传感器:将被测的量转变为电阻变化的一种 传感器 工作原理: 个电导体的电阻值 R pL(Q2) A (3.1) 式中:R一电阻(g) p一材料的电阻率(92mm2m); -导体的长度(m) A一导体的截面积(mm2) 改变长度l,则可形成滑动触点式变阻器或电位计; 改变、A和p则可做成电阻应变片; 改变p,则可形成热敏电阻、光导性光检测器、压阻应变 片、以及电阻式温度检测器
3.3电阻式传感器 电阻式传感器：将被测的量转变为电阻变化的一种 传感器。 一、工作原理： 一个电导体的电阻值： 式中：R－电阻（Ω）； ρ－材料的电阻率（Ω·mm2 /m）； l－导体的长度（m）； A－导体的截面积（mm2）。 ➢ 改变长度l，则可形成滑动触点式变阻器或电位计； ➢ 改变l、A和ρ则可做成电阻应变片； ➢ 改变ρ，则可形成热敏电阻、光导性光检测器、压阻应变 片、以及电阻式温度检测器。 = () A l R (3.1)