傳感器原理及應(yīng)用

傳感器原理及應(yīng)用第一頁，共二十七頁，2022年，8月28日Chapter1

1．明確傳感器的定義、組成及其分類；傳感器技術(shù)的特點(diǎn)；傳感器與傳感器技術(shù)的地位和作用及其發(fā)展趨勢；2．掌握傳感器靜態(tài)特性指標(biāo)及定量描述方法；3．掌握傳感器動態(tài)特性的描述方法（微分方程，傳遞函數(shù)，頻率特性）及其動態(tài)特性指標(biāo)（一階傳感器的時間常數(shù)，二階傳感器的固有頻率n和阻尼比）的意義；4．掌握傳感器動態(tài)響應(yīng)（階躍響應(yīng)和頻率響應(yīng)）的分析方法；5．掌握傳感器動態(tài)誤差的意義及其計算方法；6．了解機(jī)-電模擬的基本方法和意義。第二頁，共二十七頁，2022年，8月28日一階傳感器二階傳感器微分方程傳遞函數(shù)頻率特性幅頻特性相頻特性動態(tài)誤差主要計算公式第三頁，共二十七頁，2022年，8月28日

Chapter2

被測量應(yīng)變（）電阻變化（R）電壓(U)1．掌握金屬電阻應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)、原理（電阻-應(yīng)變效應(yīng)，K=(R/R)/）及特性：2．掌握壓阻式傳感器工作原理，固態(tài)壓阻式傳感器的設(shè)計特點(diǎn)及其應(yīng)用；

第四頁，共二十七頁，2022年，8月28日

Chapter2

3．掌握電阻應(yīng)變式傳感器測量線路（直流惠斯通電橋）的結(jié)構(gòu)形式（特別是差動結(jié)構(gòu)）及特點(diǎn)，一般情況下，電橋輸出電壓為4．掌握電阻應(yīng)變式傳感器的組成、應(yīng)用及其分析方法；彈性敏感元件+電阻應(yīng)變片電阻應(yīng)變式傳感器；彈性敏感元件的應(yīng)變-應(yīng)力關(guān)系：=/E；彈性敏感元件的泊松比：Δd/d=l/l=。5．了解電位計式傳感器結(jié)構(gòu)和基本特性（自學(xué)）。第五頁，共二十七頁，2022年，8月28日

Chapter3

被測量L，M電磁感應(yīng)自感式傳感器（電感式傳感器）電感式傳感器—差動變壓器互感式傳感器—電渦流式傳感器第六頁，共二十七頁，2022年，8月28日

Chapter3

1.掌握電感式傳感器結(jié)構(gòu)、原理及其基本特性：

變氣隙型電感式傳感器螺管式電感傳感器電感量

靈敏度

非線性誤差差動結(jié)構(gòu)：靈敏度加倍；非線性誤差減小。第七頁，共二十七頁，2022年，8月28日

Chapter3

2.掌握電感式傳感器的電橋測量電路的輸出特性：交流電橋輸出：差動電阻平衡臂電橋：或差動變壓器電橋：或第八頁，共二十七頁，2022年，8月28日

Chapter3

3．掌握差動變壓器組成結(jié)構(gòu)、工作原理、輸出特性及其差動整流電路和相敏檢波電路的工作原理，輸出信號：4．掌握高頻反射式電渦流式傳感器的結(jié)構(gòu)、工作原理及其基本特性；5．掌握各類電感式傳感器的典型應(yīng)用（位移型傳感器）。第九頁，共二十七頁，2022年，8月28日

Chapter4

被測量（d，S，）CU(I,f)1．掌握不同類型的電容傳感器構(gòu)成原理及其用途，并結(jié)合應(yīng)用設(shè)計電容式傳感器：平行板電容器電容量：

柱式電容器電容量：第十頁，共二十七頁，2022年，8月28日

Chapter4

空氣介質(zhì)的變間隙式電容傳感器：靈敏度：非線性誤差：具有固體介質(zhì)的變間隙式電容傳感器：線位移變面積式電容傳感器：

第十一頁，共二十七頁，2022年，8月28日

Chapter4

角位移變面積式電容傳感器：

變介電常數(shù)式電容傳感器：(線性)

2．分析各種電容式傳感器測量電路特點(diǎn)：交流不平衡電橋，二極管檢波電路，差動脈沖寬度調(diào)制電路，運(yùn)算法測量電路等；3．了解雜散電容產(chǎn)生原因及減少或消除雜散電容影響的方法；4．明確電容式差壓變送器結(jié)構(gòu)原理，掌握分析計算電容變送器初始電容及靈敏度變化的方法。第十二頁，共二十七頁，2022年，8月28日

Chapter5

力(F)電荷(Q)1．掌握壓電材料壓電效應(yīng)的意義及描述方法(Q=dijF)；2．掌握石英及壓電陶瓷材料的壓電機(jī)理及其壓電特性；3．掌握壓電式傳感器的等效電路（等效電容器Ca=S/h，或電荷源Q=dijF、電壓源Ua=Q/Ca）及測量電路的特點(diǎn);分析電壓前置放大器與電荷前置放大器的特性及區(qū)別：第十三頁，共二十七頁，2022年，8月28日

Chapter5

電壓前置放大器傳感器的電壓靈敏度：輸入電壓Ui與作用力之間的相位差:理想情況：幅值比電壓靈敏度第十四頁，共二十七頁，2022年，8月28日

Chapter5

測量電路的時間常數(shù)：，n=1/，幅值比，

相位差；低頻響應(yīng)動態(tài)誤差：

電荷前置放大器輸出電壓：與之間的相位差：第十五頁，共二十七頁，2022年，8月28日

Chapter5

4．學(xué)會分析壓電式加速度計的頻率響應(yīng)特性及其應(yīng)用頻率范圍的確定方法。加速度計微分方程：靈敏度與頻率關(guān)系：

第十六頁，共二十七頁，2022年，8月28日

Chapter6被測量電動勢

1.掌握磁電式傳感器的結(jié)構(gòu)（恒定磁通式和變磁通式）及其工作原理（電磁感應(yīng)原理e=NdΦ/dt）；2．掌握磁電式傳感器的設(shè)計方法和典型應(yīng)用（速度型傳感器）；3．掌握磁電式振動傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器的結(jié)構(gòu)和特性分析。第十七頁，共二十七頁，2022年，8月28日

Chapter7

溫度電信號（電阻、電壓、電流等）1.掌握金屬熱電阻的測溫原理（電阻溫度效應(yīng)），明確鉑熱電阻和銅熱電阻的熱電特性、測溫范圍、百度電阻比（W(100)＝R100/R0）、分度號（Pt100、Pt50和Cu100、Cu50）和分度表；2.了解熱敏電阻的三種基本類型和NTC熱敏電阻的基本特性；3.掌握PN結(jié)型溫度傳感器（晶體二極管、三極管和集成溫度傳感器）的測溫原理及特性；第十八頁，共二十七頁，2022年，8月28日

Chapter7

4.熟悉熱電偶的結(jié)構(gòu)和熱電效應(yīng)，明確熱電偶的熱電勢由接觸電勢和溫差電勢兩部分構(gòu)成；5.掌握熱電偶的測溫原理及其冷端溫度補(bǔ)償方法；6.了解熱電偶的基本定律及其分度號和分度表；7.熟悉各種熱電式傳感器在溫度測量和控制中的基本應(yīng)用方法和電路特點(diǎn)。

第十九頁，共二十七頁，2022年，8月28日

Chapter8

光電信號

1.明確光電傳感器由光源、光學(xué)元件和光電元件組成；2.熟悉光電元件的光-電轉(zhuǎn)換原理是光電效應(yīng)，即外光電效應(yīng)（h=mv02/2+A0）和內(nèi)光電效應(yīng)（光電導(dǎo)效應(yīng)和光生伏特效應(yīng)）；3.掌握主要光電元件（光電管、光電倍增管、光敏電阻、光敏二極管和光敏三極管、光電池等）的結(jié)構(gòu)和主要特性(特別是光譜特性、光電特性）；4.理解發(fā)光二極管（LED）的發(fā)光機(jī)理：電子空穴復(fù)活，所釋放出的光子能量h，即為PN結(jié)禁帶寬度Eg，所以Eg=h=hc/，從而，=hc/Eg，禁帶寬度Eg決定LED發(fā)射光的顏色；明確LED的伏安特性和光譜特性；第二十頁，共二十七頁，2022年，8月28日

Chapter8

5.熟悉光電傳感器的四種基本類型和主要應(yīng)用；6.熟悉光纖傳感器所用光導(dǎo)纖維的結(jié)構(gòu)及其傳光原理（全反射原理）；7.掌握光纖傳感器結(jié)構(gòu)類型，明確光纖在傳感器中的作用；8.了解光纖傳感器在位移、壓力、流量、液位、溫度、等不同場合的應(yīng)用方法；9.了解紅外傳感器的基本原理及其主要應(yīng)用；10.了解電荷耦合器件（CCD）的圖像感光原理及圖像信號的轉(zhuǎn)移原理。第二十一頁，共二十七頁，2022年，8月28日Capter9磁場電信號1.掌握霍爾效應(yīng)及霍爾元器件的工作原理，KH=RH/d=1/ned；2.熟悉霍爾傳感器的應(yīng)用方法；3.了解磁敏電阻的結(jié)構(gòu)原理與應(yīng)用方法；4.了解磁敏二極管、三極管的結(jié)構(gòu)原理及應(yīng)用方法。第二十二頁，共二十七頁，2022年，8月28日Capter10被測量數(shù)字、頻率

1．掌握光柵傳感器結(jié)構(gòu)（照明系統(tǒng)、光柵副、光電元件）及莫爾條紋的形成機(jī)理和特性；2.掌握測量光柵傳感器位移的辨向原理及提高測量精度的細(xì)分技術(shù)；3.了解感應(yīng)同步器的結(jié)構(gòu)原理及其信號處理方法；4.掌握碼盤式角數(shù)字編碼器的結(jié)構(gòu)和工作原理；5.掌握幾種主要的頻率式數(shù)字傳感器（振筒式、振膜式、振弦式傳感器等）的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及頻率信號的檢測方法和應(yīng)用。第二十三頁，共二十七頁，2022年，8月28日Capter11氣體成分、濃度電信號1．了解熱導(dǎo)式、熱線式、熱敏電阻式氣體傳感器的測量原理和基本檢測電路；2．掌握接觸燃燒式氣體傳感器、半導(dǎo)體氣體傳感器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并會設(shè)計簡單的氣體報警器；3．紅外氣體傳感器和濕式氣體傳感器的結(jié)構(gòu)和檢測原理。第二十四頁，共二十七頁，2022年，8月28日Capter12濕度電阻、電容等

1.明確濕度的定義及其表示方法：絕對濕度V=mV/V(mg/m3)；相對濕度=(V/W)T100%RH2．熟悉濕度傳感器的類型（水分子親和力型和非水分子親和力型）及濕敏元件的主要特性參數(shù)；3．掌握電解質(zhì)濕度傳感器、半導(dǎo)體陶瓷濕度傳感器、高分子材料濕度傳感器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、感濕原理及其感濕特性。4.了解非水分子親和力型濕度傳感器的測濕原理和特點(diǎn)；5.熟悉濕度傳感器的應(yīng)用方法及其濕度控制電路的設(shè)計。第二十五頁，共二十七頁，2022年，8月28日Capter13（自學(xué)）

1.了解超聲波的產(chǎn)生及其傳輸特性，熟悉超聲波傳感器的結(jié)構(gòu)和