传感器和测量的基本知识课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,*,传感器原理与应用,复习课,第一章 传感器和测量的基本知识,1-1,测量的基本概念,1.了解测量的定义标准量及其单位的意义，标准量的大小对测量结果的影响。,2.一般了解零位法、偏差法和微差法等测量方法,3.了解精密度、准确度、精确度的定义及其关系,1,复习课第一章 传感器和测量的基本知识1,4.掌握仪表精度等级的概念,精确度等级：仪器在规定工作条件下，其最大绝对允许误差值相对仪表测量范围的百分数。,2,4.掌握仪表精度等级的概念2,5.掌握分辨率的定义和一般仪表中分辨率的规定,显示仪表检测到被测量最小变化量的能力。,一般模拟式仪表的分辨率规定为最小刻度分格数值的一半；数字式仪表的分辨率规定为最后一位的数字。,1-2,传感器的一般特性,1.掌握传感器的定义、基本组成、基本特性的表示方法,检测中首先感受被测量，并将它转换成与被测量有确定对应关系的电量的器件。,传感器一般由敏感元件和传感元件两个基本部分组成。,传感器的基本特性通常用静态特性和动态特性来描述。,3,5.掌握分辨率的定义和一般仪表中分辨率的规定3,2.掌握传感器的静态特性和动态特性、线性度及灵敏度的定义,传感器变换的被测量的数值处于稳定状态时，传感器的输入-输出的关系称传感器的静态特性。,动态特性是指传感器测量动态信号时，输出对输入的相应特性。,传感器实际输出与输入特性曲线与其两个端点连线（称理论直线）之间的偏差称为传感器的非线性误差。,评价线性度（或非线性误差）的指标：取其中最大值与输出满刻度值之比。,4,2.掌握传感器的静态特性和动态特性、线性度及灵敏度的定义4,传感器在稳态标准条件下，输出变化对输入变化的比值称灵敏度，用K表示，即,对于线性传感器来说，它的灵敏度K是个常数。,5,传感器在稳态标准条件下，输出变化对输入变化的比值称灵敏度，用,3.掌握传感器静态特性技术指标的名称,描述传感器的静态特性的技术指标：线性度、灵敏度、迟滞、重复性。,4.一般了解传感器迟滞、重复性等技术指标。,1-3,传感器中的弹性敏感元件,1.掌握传感器中敏感元件、传感元件、弹性元件、灵敏度的定义,敏感元件：传感器中直接感受被测量（一般为非电量），并输出与被测量成确定关系的其他量（包括电量）的元件。,6,3.掌握传感器静态特性技术指标的名称6,传感元件：只感受由敏感元件输出的，与被测量成确定关系的另一种非电量，然后输出电量的元件称为传感元件。,有的敏感元件直接输出电量，那么敏感元件和传感元件就合而为一。如热电偶和热敏电阻等传感器。,弹性元件：具有弹性变形这种特性的物体称为弹性元件。,弹性变形：物体因外力作用而产生变形，如果外力去掉后能完全恢复其原来尺寸和形状的，这种变形称为弹性变形。,机械弹性敏感元件的灵敏度是指单位力作用下产生的变形。灵敏度大，表明弹性元件软，变形大。,7,传感元件：只感受由敏感元件输出的，与被测量成确定关系的另一种,2.掌握机械弹性敏感元件的输入量和输出量的类型,机械弹性敏感元件的输入量通常是力（力矩）或流体压力（简称压力）。输出量是应变或位移（线位移或角位移）。,3.一般了解弹性元件的形式及应用范围,8,2.掌握机械弹性敏感元件的输入量和输出量的类型8,第二章 电阻式传感器及应用,2-1,热电阻,1.一般了解热电阻效应及其原理,2.掌握工业和计量部门常用热电阻的类型和测温范围及其初始电阻值，百度电阻比的定义,工业和计量部门常用热电阻的类型为：铂热电阻和铜热电阻。,铂热电阻,使用温度范围,：-200650 和-200850 两种。,铜热电阻,使用温度范围,：-50150,铂热电阻,初始电阻值,（1）R,0,=10.00欧姆，分度号为Pt10;,（2）R,0,=100.00欧姆，分度号为Pt100;,铜热电阻,初始电阻,：Cu50(,R,0,=50.00欧姆)和,Cu100(,R,0,=100.00欧姆)。,9,第二章 电阻式传感器及应用2-1 热电阻9,百分度电阻比定义,：,式中R,100,表示100 时的电阻值,3.了解常用热电阻传感器的优缺点,4.一般了解普通工业用热电阻传感器的结构,5.掌握热电阻的测温原理、测温线路及其在桥路中的接线方法（电路图）和接法不同的原因,热电阻测温原理是将被测温度变化，转换成热电阻阻值的变化，通过测量线路测试该阻值的变化，即可知道被测温度的变化。,测温线路有两线制、三线制和四线制。,10,百分度电阻比定义：10,R,1,R,2,R,3,E,R,t,1,2,3,图2-5 热电阻两线测量桥路,1.电阻体 2.引出线 3.显示表,11,R1R2R3ERt123图2-5 热电阻两线测量桥路11,2-2,电位器,1.掌握电位器的定义及其按工作特性的分类,电位器,是一种将机械位移（线位移或角位移）转换成与其成一定函数关系的电阻或电压的机电传感元件。,按工作特性分为线性和非线性（函数）电位器两种。,2.掌握线性和非线性电位器的定义，常用非线性电位器的结构形式,线性线绕电位器是指其输出电压（或电阻）与电刷行程x之间具有线性关系的电位器。,非线性线绕电位器是指其输出电压（或电阻）与电刷行程x之间具有非线性关系的电位器。又称为函数电位器。,常用的非线性电位器：,变骨架式,和,变节距式,两种。,12,2-2 电位器12,3.了解电位器的工作原理和用途,4.一般了解线性电位器的空载和负载特性,2-3,电阻应变片,1.掌握应变式传感器的组成及各部分的功能,应变式传感器,由电阻应变片和测量线路两部分组成。,电阻应变片是将被测试件上的应变变化转换成电阻变化，而测量线路则进一步将该电阻的变化再转换成电压或电流的变化，以便显示或记录被测非电量的大小。,13,3.了解电位器的工作原理和用途13,2.了解应变片的组成和分类。掌握金属电阻应变片广泛使用的敏感栅形式和材料,金属电阻应变片广泛使用的敏感栅形式是箔式，材料是康铜。,3.了解电阻应变片的工作原理,4.掌握电阻应变片灵敏度系数和横向效应的定义，主要参数的名称及初始电阻和允许工作电流的定义、常用的初始电阻值,应变片的灵敏系数定义：当试件轴线上受一维应力作用时，应变片的电阻变化率与试件主应力方向的应变之比。,14,2.了解应变片的组成和分类。掌握金属电阻应变片广泛使用的敏感,用电阻丝制成的应变片，它的灵敏系数小于其电阻丝的灵敏系数的现象，称为应变片的横向效应。,应变片的主要参数：几何尺寸、初始电阻、允许工作电流。,应变片的初始电阻，是指应变片未粘贴时在室温下测得的静态电阻值，常见的有60、120、200、350、600和1000,，,其中最常用的是R,0,=120,的应变片。,应变片的允许工作电流又称为最大工作电流，是指允许通过应变片而不影响其工作特性的最大电流值。,5.掌握电阻应变片产生温度误差的主要原因及线路补偿方法（结构和电路接法）,产生应变片温度误差的原因有二：其一，由于电阻丝温度系数的存在，当温度改变时，应变片自身的标称电阻值发生变化；其二，当试件与电阻丝材料的线膨胀系数不,15,用电阻丝制成的应变片，它的灵敏系数小于其电阻丝的灵敏系数的现,同时，温度改变将引起附加变形，使应变片产生附加电阻。,线路补偿法：工作应变片R,1,粘贴在被,测试件的表面上，补偿应变片R,B,则粘,贴在与被测试件材料完全相同的补偿,块上，且仅工作应变片承受应变。,16,同时，温度改变将引起附加变形，使应变片产生附加电阻。16,图2-21 差动电桥补偿法,（a）悬臂梁 （b）单向受力轴 （c）差动电桥,17,图2-21 差动电桥补偿法17,6.掌握电阻应变片桥路的种类、采用交流不平衡电桥的原因，采用差动电桥的优点,根据所用电源的不同，电桥可分为直流电桥和交流电桥。根据读数方法，电桥可分为平衡电桥（零读法）和不平衡电桥（偏差法）两种。,电阻应变片传感器的测量线路大都采用交流不平衡电桥，其目的是为了配接交流放大器和克服分布电容的影响。,电阻应变片的配用测量电路采用差动电桥时，不仅可以提高电桥灵敏度，同时还能起到温度补偿的作用。,7.一般了解不平衡电桥的工作原理、非线性误差,8.了解应变式传感器的主要组成部分、按用途的分类及它们的工作原理,18,6.掌握电阻应变片桥路的种类、采用交流不平衡电桥的原因，采用,