《测试技术第三章》PPT课件

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1、第三章常用传感器与敏感元件主要研究内容：1.了解传感器的分类2.常用传感器测量原理3.传感器选用3.1概述1.传感器(Sensor)定义传感器是能感受规定的被测量、并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。通常由敏感元件和转换元件组成(GB766-87)。目前，传感器转换后的信号大多为电信号。因而从狭义上讲，传感器是把外界输入的非电信号转换成电信号的器件或装置。霍尔电磁式车辆速度传感器由两个电磁线圈和永久磁铁组成。车速传感器安装在变速器输出轴附近的壳体上，输出轴上的停车锁定齿轮为感应转子。当输出轴转动时，齿轮的凸齿不断靠

2、近和离开传感器，使线圈内的磁通量发生变化，从而产生应变电流，ECM通过线圈感应车辆速度。传感器在非电量电测系统中的作用：一是敏感作用：感受并拾取被测对象的信号二是变换作用：被测信号转换成易于检测和处理的电信号获得传感器信号的两种方法：直接获得电信号的变化（开关传感器）；将物理量变换成电信号的变化（水位、压力等）。2.传感器的分类(1)按被测物理量分类:常见的被测物理量机械量:长度,厚度,位移,速度,加速度,旋转角,转数,质量,重量,力,压力,真空度,力矩,风速,流速,流量；声:声压,噪声。磁:磁通,磁场。温度:温度,热量,比热

3、。光：亮度，色彩。温度传感器压力传感器扭矩传感器角位移传感器光电式编码器电感式位移传感器直线光栅尺光电式编码器原理图(2)按传感器元件的变换原理分类:电阻式,电容式,电感式,压电式、光电式等.物性型:依靠敏感元件材料本身物理性质的变化来实现信号变换.例如:水银温度计,压电测力计.结构型:依靠传感器结构参数的变化实现信号转变.例如:电容式和电感式传感器.电容传声器、压力传感器的直流极化电路能量转换型: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的变化。例

4、如:电阻应变片。能量传递型:从某种能量发生器与接受器进行能量传递过程中实现敏感检测。例如:超声波发生器和接受器。(3)按传感器的能量传递方式分类:3.传感器的性能要求(1)对被测量系统的负载效应小；(2)转换灵敏度高，有较好的线性关系；(3)重复精度、精度适当，稳定性高；(4)反应速度快，动态特性好；(5)适应性和适用性强。电阻式传感器是把被测量转换为电阻变化的一种传感器按工作的原理可分为:热敏式电阻应变式变阻器式光敏式电敏式3.2电阻式传感器电阻应变式传感器--应变片金属电阻应变片的工作原理是基于金属导体的应变效应，即金属导

5、体在外力作用下发生机械变形时，其电阻值随着它所受机械变形(伸长或缩短)的变化而发生变化的现象。电阻丝应变片(康铜)电阻丝应变片(康铜)金属箔式应变片1)工作原理金属应变片的电阻R为(1)金属应变片（不变）金属应变计(2)半导体应变片（变化）半导体应变计2)金属应变计金属应变计有:丝式和箔式。优点:稳定性和温度特性好。缺点:灵敏度系数小。应变计3)半导体应变计优点：应变灵敏度大;体积小;能制成具有一定应变电阻的元件。缺点：温度稳定性和可重复性不如金属应变片。应变计薄膜型扩散型4)应变片测量电路VER1R2R3R4令：金属丝应

6、变片：V与应变成线性关系，可以用电桥测量电压测量应变5)电阻应变片的选择、粘贴技术1.目测电阻应变片有无折痕.断丝等缺陷，有缺陷的应变片不能粘贴。2.用数字万用表测量应变片电阻值大小。同一电桥中各应变片之间阻值相差不得大于0.5欧姆.3.试件表面处理：贴片处置用细纱纸打磨干净，用酒精棉球反复擦洗贴处，直到棉球无黑迹为止。4.应变片粘贴:在应变片基底上挤一小滴502胶水，轻轻涂抹均匀，立即放在应变贴片位置。5.焊线:用电烙铁将应变片的引线焊接到导引线上。6.用兆欧表检查应变片与试件之间的绝缘组织，应大于500M欧。7.应变片保护

7、：用704硅橡胶覆于应变片上，防止受潮。6)标准产品7)应用电阻应变式传感器的应用：测力案例：7)应用案例：桥梁固有频率测量案例：冲床生产记数和生产过程监测案例：机器人握力测量案例：振动式地音入侵探测器适合于金库、仓库、古建筑的防范，挖墙、打洞、爆破等破坏行为均可及时发现。案例：电子称原理将物品重量通过悬臂梁转化结构变形再通过应变片转化为电量输出。德国HBM电阻应变式传感器3.3电容式传感器1.变换原理:将被测量的变化转化为电容量变化两平行极板组成的电容器,它的电容量为:+++A当被测量δ、A或ε发生变化时，都会引起电容的

8、变化。如果保持其中的两个参数不变，而仅改变另一个参数，就可把该参数的变化变换为单一电容量的变化。2.分类a)极距变化型;+++c)介质变化型b)面积变化型:角位移型,平面线位移型,柱面线位移型.3.测量电路直流极化电路谐振电路电容传感器的电容作为谐振回路调谐电容的一部分。谐振