传感器原理及应用课程总结

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1、绪论传感器定义：传感器是将各种非电量按一定规律转换成便于处理和传输的另一种物理量的装置。组成：敏感元转，转换元件（调制作用），测量电路分类：按输入量分类，按测量原理分类，按结构型和物理型分类【第2页】第一章静态特性：传感器在被测量的各个值处于稳定状态时，输出量和输入量之间的关系称为稳态特性。Y=a0+a1X+a2X2+…+anXn【第4页公式1-1】静态数学模型线性度：在规定条件下，传感器校准曲线与拟合直线间最大偏差裕满量程（F·S）输出值的百分比称为线性度。δL=±ΔYmax/YF·S×100％灵敏度：指到达稳定工作状态时输出变化量与引起次变化的输入变化量之比。【

2、第7页公式1-2】动态特性：指传感器对随时间变化的输入量的响应特性。（传感器的动态特性是传感器的输出值能够真实地再现变化着的输入量能力的反映。）【第10~11页，0，1，2阶数学模型】幅频特性，相频特性【第13~15页】对系统响应测试时，常采用正弦和阶跃两种输入信号。这是由于任何周期函数都可以用傅里叶级数分解为各次谐波分量，并把它近似地表示为这些正弦量之和。而节约信号则是最基本的瞬变信号。第二章（应变传感器与压阻式传感器相联系）金属应变片，特点：1.精度高，测量范围广。2.频率响应特性好。3.结构简单，尺寸小，质量轻。4.可在高（低）温、告诉、高压、强烈震动、强磁场

3、及核辐射和化学腐蚀等恶劣条件下正常工作。5.易于实现小型化，固态化。6.价格低廉，品种多样，便于选择。缺点：大应变状态时明显非线性，半导体传感器非线性严重；输出信号微弱，抗干扰能力差；不能显示应力场中应力梯度变化。金属丝：应变系数【第20页公式2-6】金属应变片：【第23页公式2-7】横向效应：金属应变片由于敏感栅的两端为半圆弧形的横栅，测量应变时，构件的轴向应变ε使敏感栅电阻发生变化，其横向应变εr也将使敏感栅半圆弧部分的电阻发生变化，应变片的这种既受轴向应变影响，又受横向应变影响而引起电阻变化的现象称为横向效应。温度误差：温度漂移→温度误差→因环境温度改变而引起

4、电阻变化的两个主要因素：其一是应变片的电阻丝具有一定温度系数；其二是电阻丝材料与测试材料的线膨胀系数不同。【公式2-16，17，18】（补偿方式？）应变极限：【第25页公式2-11】与测量电路联系起来看测量电路：电桥：相邻相异，相对相同【第30页公式2-27】应用：看书后习题【第332页】第三章电容表达式：C=ε0εrS/dε=ε0εr三种类型：变面积型，变介质介电常数型，变间距型【第46页】变间距型，采用差动式电容传感器，使灵敏度提高已被，而且使非线性误差可以减小一个数量级。线性度极大减少？【第49页】测量电路：【第53页图3-10】差动脉冲宽度调制电路：分析【第

5、55页】误差分析：寄生分布电容，边缘效应【第59页】otherstaffoftheCentre.Duringthewar,ZhuwastransferredbacktoJiangxi,andDirectorofthenewOfficeinJingdezhen,JiangxiCommitteeSecretary.Startingin1939servedasrecorderoftheWestNorthOrganization,SecretaryoftheSpecialCommitteeAfterthevictoryofthelongMarch,hehasbeentheN

6、orthwestOfficeoftheFederationofStateenterprisesMinister,ShenmufuguSARmissions,DirectorofNingxiaCountypartyCommitteeSecretaryandrecorderoftheCountypartyCommitteeSecretary,Ministersand边缘效应：边缘效应的影响相当于传感器并联一个附加电容，引起了传感器的灵敏度下降和非线性增加。消除方法：增大初始电容C0，即增大极板面积，减小极板间距，加装等位环。寄生分布电容：一般电容传感器的电容值很小，如果

7、激励电源频率较低，则电容传感器的容抗很大。因此，对传感器绝缘电阻要求很高；另一方面传感器除有极板间电容外，极板与周围物体也产生电容联系，这种电容称为寄生电容。寄生电容极不稳定，导致传感器特性不稳定，产生严重干扰。措施：静电屏蔽，将电容器极板放置在金属壳体内，并将壳体与大地相连。电极引出线也必须用屏蔽线，屏蔽线外套要求接地良好。第四章电涡流传感器电涡流传感器工作原理：当被测物体与传感器间的距离d改变时，传感器的Q值和等效阻抗Z、电L均发生变化，越是把位移量转化为电量。为何说被测导体是传感器一部分：1.无被测导体，不发生电涡流效应，必要条件。2.被测导体变化，传感器