传感器原理与应用复习.ppt

第一章第一章 传感器的基本概念传感器的基本概念§1-1 传感器的定义与组成传感器的定义与组成传感器的定义传感器的定义 传传感感器器是是能能感感受受规规定定的的被被测测量量并并按按照照一一定定的的规规律律转转换换成可用输出信号的器件和装置成可用输出信号的器件和装置 传感器又称为敏感元件、检测器、转换器等传感器又称为敏感元件、检测器、转换器等 传传感感器器的的输输入入量量为为所所要要求求测测量量的的量量，，如如光光、、热热、、电电、、力学量和机械量等力学量和机械量等 传传感感器器的的输输出出信信号号通通常常是是电电量量，，这这便便于于传传输输、、转转换换、、处处理理、、显显示示电电量量有有许许多多形形式式，，如如电电压压，，电电流流，，电电阻阻，，电电容等传感器输出信号的形式由其原理确定传感器输出信号的形式由其原理确定传感器的组成传感器的组成 传感器由敏感元件和转换元件组成传感器由敏感元件和转换元件组成 敏感元件：敏感元件：传感器中能直接感受或响应被测量的传感器中能直接感受或响应被测量的部分。

部分 转换元件：转换元件：传感器中能将敏感元件感受或响应的传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的电信号部分被测量转换成适于传输或测量的电信号部分被测量敏感元件转换元件辅助电源信号转换电路传感器组成方框图§1-2传感器的分类传感器的分类一、根据被测参数分类一、根据被测参数分类二、根据能量的传递方式分类二、根据能量的传递方式分类三、根据输出信号的性质分类三、根据输出信号的性质分类四、根据传感器的工作原理分类四、根据传感器的工作原理分类§1-3传感器的数学模型概述传感器的数学模型概述传感器的数学模型按被测量状态的不同可分为：传感器的数学模型按被测量状态的不同可分为：•当被测量处于稳定状态时，传感器输出量与输入当被测量处于稳定状态时，传感器输出量与输入量之间的关系可用如下量之间的关系可用如下多项式表示多项式表示：：•当被测量随时间变化时，传感器输出量与输入量当被测量随时间变化时，传感器输出量与输入量之间的关系可用之间的关系可用微分方程描述微分方程描述：： §1-4传感器的基本特性传感器的基本特性一、传感器的静态特性一、传感器的静态特性1．线性度：．线性度：2．灵敏度：．灵敏度：3. 重复性：重复性：4．迟滞：．迟滞：5．漂移：．漂移：二、传感器的动态特性二、传感器的动态特性1．基本动态特性方程：．基本动态特性方程：2．时域分析：阶跃响应．时域分析：阶跃响应3．频域分析：频率响应．频域分析：频率响应4．传感器的频率响应分析举例．传感器的频率响应分析举例 分析步骤：分析步骤：u 列出微分方程；列出微分方程；u 求出传感函数；求出传感函数；u 分析幅频特性。

分析幅频特性第二章第二章 电阻式传感器电阻式传感器第一节第一节 电位器式电阻传感器电位器式电阻传感器 重点掌握线绕式电位器传感器的重点掌握线绕式电位器传感器的结构、工作原结构、工作原理、负载特性，阶梯特性和电压分辨率理、负载特性，阶梯特性和电压分辨率第二节第二节 应变式电阻传感器应变式电阻传感器 1、、 重点掌握重点掌握应变效应应变效应，金属电阻应变片的结构，金属电阻应变片的结构及工作原理，及工作原理，灵敏系数灵敏系数及决定因素，半导体应变及决定因素，半导体应变片的结构及工作原理，片的结构及工作原理，压阻效应压阻效应；； 2、、重点掌握测量电路：重点掌握测量电路： 直流电桥（单臂电桥，双臂电桥，全桥）：直流电桥（单臂电桥，双臂电桥，全桥）：平衡平衡条件，电压灵敏度，非线性误差及其补偿方法；条件，电压灵敏度，非线性误差及其补偿方法； 交流电桥：交流电桥：平衡条件平衡条件 3、应用实例：加速度测量、应用实例：加速度测量第三章第三章 电容式传感器电容式传感器一、一、掌握电容式传感器的工作原理掌握电容式传感器的工作原理Ø变极距型变极距型Ø变极板面积型变极板面积型Ø变介质型变介质型Ø单一电容和差动式变极距型传感器非线性误单一电容和差动式变极距型传感器非线性误差分析差分析Ø电容式传感器的灵敏度电容式传感器的灵敏度二、掌握电容式传感器的测量电路二、掌握电容式传感器的测量电路Ø调频电路调频电路Ø谐振电路谐振电路Ø运算放大器式电路运算放大器式电路Ø二极管双二极管双T型交流电桥型交流电桥Ø脉冲宽度调制电路脉冲宽度调制电路Ø电桥电路电桥电路三、电容式传感器的应用三、电容式传感器的应用1.电容式测厚仪电容式测厚仪2.电容式压力传感器电容式压力传感器3.石英挠性伺服加速度计石英挠性伺服加速度计第四章第四章 电感式传感器电感式传感器变磁阻式传感器变磁阻式传感器1.工作原理工作原理2.输出特性输出特性3.差动电感式传感器的工作原理，输出特性差动电感式传感器的工作原理，输出特性及测量电路（交流电桥，变压器式交流电及测量电路（交流电桥，变压器式交流电桥）桥）4.灵敏度灵敏度互感式传感器互感式传感器1.工作原理工作原理2.等效电路等效电路3.测量电路测量电路4. 差动整流电路差动整流电路5. 相敏检波电路相敏检波电路电涡流式传感器电涡流式传感器1.工作原理工作原理2.等效电路等效电路3.测量电路测量电路4. 调频式电路调频式电路5. 调幅式电路调幅式电路电感式传感器应用电感式传感器应用1.差动式电感测厚式差动式电感测厚式2.涡流式传感器应用：涡流式传感器应用：3. 测量位移、振幅、转速及厚度测量位移、振幅、转速及厚度 第五章第五章 热电式传感器热电式传感器热电偶热电偶1.热电效应：接触电势，温差电势热电效应：接触电势，温差电势2.热电偶基本定律：定律的内容、证明及应热电偶基本定律：定律的内容、证明及应用用3.测量电路：单点温度，温差及平均温度的测量电路：单点温度，温差及平均温度的测量测量4.热电偶冷端补偿方式热电偶冷端补偿方式热电阻热电阻1.铂电阻、铜电阻：铂电阻、铜电阻：2. 电阻与温度的关系电阻与温度的关系3. 分度表分度表2.测量电路：测量电路：3. 三线式电桥测量电路三线式电桥测量电路4. 四线式测量电路四线式测量电路热敏电阻热敏电阻温度特性：温度特性：NTC，，PTC，，CTR热电式温度传感器应用热电式温度传感器应用恒温控制应用电路恒温控制应用电路第六章第六章 压电式与压磁式传感器压电式与压磁式传感器压电式传感器压电式传感器1.压电效应：顺压电效应，逆压电效应压电效应：顺压电效应，逆压电效应2.压电晶体和压电陶瓷压电晶体和压电陶瓷3.压电晶片的串并联：串联和并联的特点压电晶片的串并联：串联和并联的特点4.测量电路：电压放大器，电荷放大器测量电路：电压放大器，电荷放大器5.应用实例：应用实例：6. 压电式测力传感器压电式测力传感器7. 压电式压力传感器压电式压力传感器8. 压电式加速度传感器压电式加速度传感器压磁式传感器压磁式传感器1.压磁效应：压磁效应：2.压磁元件的工作原理压磁元件的工作原理3.阻流圈式，变压器式及桥式压磁传阻流圈式，变压器式及桥式压磁传感器感器第七章第七章 光电式与光导式传感器光电式与光导式传感器光电式传感器光电式传感器1.外光电效应：外光电效应：2.内光电效应：光电导效应、光生伏特效应内光电效应：光电导效应、光生伏特效应3.光电器件：光电管、光敏电阻、光电池、光电器件：光电管、光敏电阻、光电池、光敏二极管，光敏三极管（掌握结构、工光敏二极管，光敏三极管（掌握结构、工作原理及符号）作原理及符号）4.应用实例应用实例5. 烟尘浊度监测仪烟尘浊度监测仪6. 光电转速测量光电转速测量第八章第八章 磁电式传感器磁电式传感器一、霍尔传感器一、霍尔传感器1.霍尔效应：霍尔效应：2.工作原理：工作原理：3.霍尔系数与灵敏度霍尔系数与灵敏度4.测量电路测量电路5.二、磁敏电阻，磁敏二极管三极管二、磁敏电阻，磁敏二极管三极管6.了解磁阻效应，磁敏二极管的工作原理了解磁阻效应，磁敏二极管的工作原理7.三、磁电式传感器应用三、磁电式传感器应用8. 霍尔位移传感器霍尔位移传感器9.汽车霍尔点火器汽车霍尔点火器第九章第九章 气、湿敏传感器气、湿敏传感器气敏传感器气敏传感器1.电阻型半导体气敏材料的导电机理电阻型半导体气敏材料的导电机理2.电阻型半导体气敏传感器的结构电阻型半导体气敏传感器的结构湿敏传感器湿敏传感器 氯化锂氯化锂(LiCl)湿敏元件工作原理湿敏元件工作原理气、湿敏传感器的应用气、湿敏传感器的应用1.基于基于SnO2气敏传感器的自动吸排油烟机气敏传感器的自动吸排油烟机2.自动去湿器自动去湿器例1：将一支灵敏度为0.08mV/℃的铬镍-康铜热电偶与电压表相连，电压表接线端温度为25℃，若电压表上读数为10mV，则热电偶热端温度为多少？例2：负温度系数热敏电阻的阻值与温度的关系表示为，在0℃和100℃时，电阻值分别为200kΩ和10kΩ，则该热敏电阻在20℃时的电阻值为多少？ 。