传感器与传感器技术课件.ppt
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- 传感器 技术 课件
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1、传感器原理与应用传感器原理与应用内容提要和基本要求内容提要和基本要求教学内容和重点: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);传感器的基本概念及其基本特性(静态、动态特性);传感器的标定和校准方法;传感器的标定和校准方法;各类传感器的转换原理;特性分析及其设计方法;测量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;电路;实际应用;实验。实验。参考学时:参考学时:56或或64学时,其中讲课学时,其中讲课4450学时;实验学时;实验1214学时。学时。考核方法:考核方法:平时平时(作业、考勤作业、考勤)15%+实验实验15%+期末考试期末考试70%Chapt
2、er1 1明确传感器的定义、组成及其分类;传感器技术的明确传感器的定义、组成及其分类;传感器技术的特点;传感器与传感器技术的地位和作用及其发展趋势;特点;传感器与传感器技术的地位和作用及其发展趋势;2掌握传感器静态特性指标及定量描述方法;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,频率特性)及其动态特性指标(一阶传感器的时间常数数,二阶传感器的固有频率,二阶传感器的固有频率 n和阻尼比和阻尼比)的意义;)的意义;4掌握传感器动态响应(阶跃响应和频率响应)
3、的分析掌握传感器动态响应(阶跃响应和频率响应)的分析方法;方法;5掌握传感器动态误差的意义及其计算方法;掌握传感器动态误差的意义及其计算方法;6了解机了解机-电模拟的基本方法和意义。电模拟的基本方法和意义。一一 阶阶 传传 感感 器器 二二 阶阶 传传 感感 器器微分方程微分方程 传递函数传递函数 频率特性频率特性 幅频特性幅频特性相频特性相频特性 动态误差动态误差 tKxtydttdy tKxtydttdydttydnn21222 s1KsH 1s2s1KsHn22nj1KjHnnjKjH212 21KjHA 222241nnKA arctanarctan 2nn12arctan111214
4、112n222n主要计算公式主要计算公式 Chapter2 被测量被测量 应变(应变()电阻变化(电阻变化(R)电压电压(U)1掌握金属电阻应变片的结构、原理(电阻掌握金属电阻应变片的结构、原理(电阻-应变效应,应变效应,K=(R/R)/)及特性:)及特性:2掌握压阻式传感器工作原理,固态压阻式传感器的设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;计特点及其应用;/21RR21/21/RRKLLERR21ERRKLB/21/Chapter2 3掌握电阻应变式传感器测量线路(直流惠斯通电桥)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
5、况下,电桥的结构形式(特别是差动结构)及特点,一般情况下,电桥输出电压为输出电压为4掌握电阻应变式传感器的组成、应用及其分析方法;掌握电阻应变式传感器的组成、应用及其分析方法;弹性敏感元件弹性敏感元件+电阻应变片电阻应变片 电阻应变式传感器;电阻应变式传感器;弹性敏感元件的应变弹性敏感元件的应变-应力关系:应力关系:=/E;弹性敏感元件的泊松比弹性敏感元件的泊松比:d/d=l/l=。5了解电位计式传感器结构和基本特性(自学)。了解电位计式传感器结构和基本特性(自学)。4321432144KURRRRRRRRUUiiO Chapter3 被测量被测量 L,M电磁感应电磁感应 自感式传感器(电感式
6、传感器)自感式传感器(电感式传感器)电感式传感器电感式传感器 差动变压器差动变压器 互感式传感器互感式传感器 电涡流式传感器电涡流式传感器 Chapter3 1.掌握电感式传感器结构、原理及其基本特性: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变气隙型电感式传感器 螺管式电感传感器螺管式电感传感器 电感量电感量 灵敏度灵敏度 非线性非线性 误差误差 差动结构:灵敏度加倍;非线性误差减小。差动结构:灵敏度加倍;非线性误差减小。rrmlKlSWRWL120222220ccrrllrlWLrLlLLK112220crcLrlWlLK%lrL10011ccrlrlWL2220 Cha
7、pter3 2.掌握电感式传感器的电桥测量电路的输出特性:掌握电感式传感器的电桥测量电路的输出特性:交流电桥输出:交流电桥输出:差动电阻平衡臂电桥:差动电阻平衡臂电桥:或或 差动变压器电桥:差动变压器电桥:或或 ZOEZZZZZZZZU44332211LLEUo2SSoRREU2ZZEUo2ELRLUSo22)(2 Chapter3 3掌握差动变压器组成结构、工作原理、输出特性及其差掌握差动变压器组成结构、工作原理、输出特性及其差动整流电路和相敏检波电路的工作原理,动整流电路和相敏检波电路的工作原理,输出信号:输出信号:4掌握高频反射式电涡流式传感器的结构、工作原理及其掌握高频反射式电涡流式传
8、感器的结构、工作原理及其基本特性;基本特性;5掌握各类电感式传感器的典型应用(位移型传感器)。掌握各类电感式传感器的典型应用(位移型传感器)。MME2MMLRME2E0S2P2PPS Chapter4 被测量被测量 (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:合应用设计电容式传感器:平行板电容器电容量:平行板电容器电容量:柱式电容器电容量:柱式电容器电容量:dSdSCr0dDLCln2 Chapter4 空气介质的变间隙式电容传感器:空气介质的变间隙式电容传感器:灵敏度:灵敏度:非线性误差:非
9、线性误差:具有固体介质的变间隙式电容传感器:具有固体介质的变间隙式电容传感器:线位移变面积式电容传感器:线位移变面积式电容传感器:00ddCC001/ddCCK%100/%100/)/(0020ddddddLCC2111dddNxdbCCC0 xdbxCK Chapter4 角位移变面积式电容传感器:角位移变面积式电容传感器:变介电常数式电容传感器:变介电常数式电容传感器:(线性线性)2分析各种电容式传感器测量电路特点:交流不平衡电分析各种电容式传感器测量电路特点:交流不平衡电桥,二极管检波电路,差动脉冲宽度调制电路,运算法测量桥,二极管检波电路,差动脉冲宽度调制电路,运算法测量电路等;电路等
10、;3了解杂散电容产生原因及减少或消除杂散电容影响的了解杂散电容产生原因及减少或消除杂散电容影响的方法;方法;4明确电容式差压变送器结构原理,掌握分析计算电容明确电容式差压变送器结构原理,掌握分析计算电容变送器初始电容及灵敏度变化的方法。变送器初始电容及灵敏度变化的方法。xdbnnCCCx00CCKdSC0r Chapter5 力力(F)电荷电荷(Q)1掌握压电材料压电效应的意义及描述方法掌握压电材料压电效应的意义及描述方法(Q=dijF);2掌握石英及压电陶瓷材料的压电机理及其压电特性;掌握石英及压电陶瓷材料的压电机理及其压电特性;3掌握压电式传感器的等效电路(等效电容器掌握压电式传感器的等效
11、电路(等效电容器Ca=S/h,或电荷源或电荷源Q=dijF、电压源、电压源Ua=Q/Ca)及测量电路的)及测量电路的特点特点;分析分析电压前置放大器与电荷前置放大器的特性及区别:电压前置放大器与电荷前置放大器的特性及区别:Chapter5 电压前置放大器电压前置放大器传感器的电压灵敏度:传感器的电压灵敏度:输入电压输入电压Ui与作用力之间的相位差与作用力之间的相位差:理想情况:幅值比理想情况:幅值比 电压灵敏度电压灵敏度22331)CCC()R(RdFUKicamimu)/arctan(n2 22)()(1)(icaicaamimCCCRCCCRUUKicamamuCCCdFUK33 Chap
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