传感器和测量的基本知识课件.ppt

1、1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2精度等级值测量范围的上、下限、最大绝对允许误差值AxxxxAminmaxmaxg%100g%minmaxmax4.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。35.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

2、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。42.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

3、。5输出满度值最大非线性绝对误差）线性度（非线性误差myLmLymaxmax%100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dxdyK 对于线性传感器来说，它的灵敏度K是个常数。63.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。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

4、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。82.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92-1 热电阻1.一般了解热电阻效应及其原理

5、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）R0=10.00欧姆，分度号为Pt10;（2）R0=100.00欧姆，分度号为Pt100;铜热电阻初始电阻：Cu50(R0=50.00欧姆)和Cu100(R0=100.00欧姆)。10百分度电阻比定义：式中R100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

6、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。0100)100(RRW11R1R2R3ERt123图2-5 热电阻两线测量桥路1.电阻体 2.引出线 3.显示表122-2 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

7、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。133.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。142.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

8、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。xRdRK/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R0=120 的应变片。应变片的允许工作电流又称为最大工

9、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16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R1粘贴在被测试件的表面上，补偿应变片RB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。17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186.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