第四章 被测量的获取

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1、测试测试技术技术4.1概述第四章被测量的获取第1.传感器(Sensor)定义测主要研究内容：四传感器是能感受规定的被测量、并按照一定的规律试章转换成可用输出信号的器件或装置。通常由敏感元件和技转换元件组成(GB766-87)。1.了解传感器的分类被在电测法中，传感器转换后的信号大多为电信号。术2.常用传感器测量原理测因而从狭义上讲，传感器是把外界输入的非电信号转换量成电信号的器件或装置。下图为装在轮毂处的速度传感基3.传感器选用器。的础安装板获接近开关取接近开关测试测试技术技术获得传感器信号的两种方法：直接获得电信号的变2.传感器的分类化（开关传感器）；将物理量变换成电信号的变化（水

2、位、压力等）。1)按被测物理量分类概常见的被测物理量•传感器在非电量电测系统中的作用：机械量：位移、力、速度、加速度…F一是敏感作用：热工量：温度、流量、热量、比热、压述力(差)…感受并拾取被测对象的信号物性参量：浓度、比重、真空度、酸碱度…F二是变换作用：状态参量：裂纹、缺陷、泄漏、磨被测信号转换成易于检测和处理的电损………信号测试测试技术技术2)按工作原理分类3)按信号变换特征:能量转换型和能量控制型.这种分类方法以传感器的工作原理作为分类依据,见表能量转换型:直接由被测对象输入能量使其工作.例如:热电偶温度计,压电式加速度计.能量控制型:从外部供给能量并由被测量控制外部供给能量

3、的变化.例如:电阻应变片.1测试测试技术技术4)按敏感元件与被测对象之间的能量关系:3.传感器的命名物性型：依靠敏感元件材料本身物理性质的变由主题词加四级修饰语构成。化来实现信号变换。如:水银温度计。主题词——传感器；结构型：依靠传感器结构参数的变化实现信号第一级修饰语——被测量，包括修饰被测量的定语；转变。第二级修饰语——转换原理，一般可后续以“式”字；第三级修饰语——特征描述，指必须强调的传感器结构、性能、材料特征、敏感元件及其它必要的性能特征，一般可后续以“型”字；第四级修饰语——主要技术指标（量程、精确度、灵敏度等）。测试测试技术技术4.传感器的性能要求4.传感器的性能要求1

4、)高灵敏度、线性、抗干扰的稳定性(对噪声不敏感)、容易调节(校准简易)2)高精度、高可靠性、无迟滞性、工作寿命长(耐用性)3)高响应速率、可重复性、抗老化、抗环境影响(热、振动、酸、碱、空气、水、尘埃)的能力4)选择性、安全性(传感器应是无污染的)、互换性、低成本5)宽测量范围、小尺寸、重量轻和高强度、宽工作温度范围测试测试技术技术5、改善传感器性能的技术途径：3.2电阻式传感器第1)差动技术——提高灵敏度、改善非线性误差、三1.掌握传感器工作原理及性能减小外界干扰(温度、电源、噪声等)影响。章2.了解传感器结构、种类2)平均技术——若干个传感单元同时感受被测被3.掌握测量电路及其补

5、偿方法量，输出为平均值，有效减小误差，提高灵敏度。测4.掌握应变片的布置及接桥方3)补偿与修正技术——软件或硬件等。量式4)屏蔽、隔离与干扰抑制5)稳定性处理——传感器是长期测量或反复使用的5.了解传感器的应用的器件。获取2测试测试技术3.2电阻式传感器技术滑动触点式传感器第电阻式传感器第公式三四电阻变化:RX=R/L.X=KR.X相应电刷位移x的电压输出U0为:U0=U/R.x=章将被测物理量的变化转换成电阻值的变化，再经章ks.x相应的测量电路显示或记录被测量值的变化。被被式中KR电位器的电阻灵敏度。测测式中KS电位器的电压灵敏度。•按工作的原理可分为:量量分类的F电阻应变式l的

6、常用电位器式传感器有:直线位移型、角位移型、获F变阻器式R=r获非线性型.A取取测试测试技术常用电位器式传感器技术电阻应变式传感器--应变片第四金属电阻应变片的工作原理是基于金属导体电的应变效应，即金属导体在外力作用下发生机械章阻变形时，其电阻值随着它所受机械变形(伸长或被式缩短)的变化而发生变化的现象。测传压阻效应：半导体材料在受到外力作用时，其量感电阻率ρ发生变化的现象。的器应用范围：用于位移、加速度、力、获压力、力矩等各种参数测量。取测试测试技术技术1)工作原理金属应变片的电阻R为R=rlA电电dR=¶Rdl+¶Rdr+¶RdA¶l¶r¶A阻阻2式式A=pr®dA=2prdr传

7、电阻应变式传感器特点：传dRdldrdr感①精度高，测量范围广；感R=l+r-2r器②使用寿命长，性能稳定可靠；器dr¶ldr③结构简单，体积小，重量轻；r=-ul=-ue,r=ls=leE④频率响应较好，既可用于静态测量又可用于动态测量；dR=(12+u+lE)eR⑤价格低廉，品种多样，便于选择和大量使用。3测试测试技术技术定义：电阻丝的灵敏度系数S0——表示单电阻应变片的横向效应位应变所引起的电阻相对变化。栅状结构敏感栅的电阻变化一定小于纯直电电线敏感