第一章:传感器技术基础
1、P2 一个完整的自动测控系统一般由传感器、测量电路、显示记录装置(或调节执行设置)和电源四部分组成。自动测控系统可分为开环和闭环两种。
传感器的主要作用:是将被测非物理量转换成与其有一定关系的电量。
2、P15 远距离传输输出电流国际上规定为4—20MA。信号为0时对应4MA,满输出时对应20MA;国内有用0—10MA的。
3、如何选择量程?(用计算来说明问题)
例:若U=10V,A:一块表S1=0.1 A1=30V B:一块表S2=0.2 A2=20V 问:哪一个好? 解:
因为 S=|△M/Am|×10V
所以 △M1=S1×Am1/100=0.1×30/100=0.03 △M2=S2×Am2/100=0.2×20/100=0.04 Rx=△M/U×100%
用0.1级表示测量时,最大示值相对误差: 所以: R1=△M1/U×100%=0.03/10×100%=0.003 用0.2级表示测量时,最大示值相对误差: 所以: R2=△M2/U×100%=0.04/10×100%=0.004
所以 R1﹤R2
所以 用0.1级表比用0.2的示值相对误差小 所以 用0.1级表更合适 第二章:温度传感器
1、P19华氏温标F和摄氏温标C的大小换算:C=5/9(F-32) 热力学温标T和摄氏温标t的大小换算:t=T-273.15 2、P20热电偶的工作原理(图见书、文字、公式) 热电偶的总热电动势:Eab(T,T0)=Eab(T)-Eab(T0)
由此可见,热电偶电动势的大小只与导体A、B的材料和冷、热端的温度有关,而与导体的粗细、长短及两导体接触面积无关。(热电势和两端温差有关)。判断热电偶正负极的方法:将热端稍加热,在冷端用直流电表辨别正负极。 3、P21热电偶的基本定律
(1)匀质导体定律(2)中间导体定律(3)中间温度定律 4、P22例题2.1(热电偶的计算必须会)P49第5、6题 5、P27热电偶的冷端补偿
(1)、补偿导线:延伸型(X)补偿导线和补偿型(C)补偿导线
(2)、冷端温度补偿:计算修正法、机械零位调整法、冰浴法、冷端补偿器发(补偿电桥法)
6、P29热电阻的原理:铂热电阻测量范围:-200——850℃。铜热电阻的测量范围:-50——150℃。
7、P30热电阻传感器的测量电路一般使用电桥电路,工业上常采用三线制接法,为什么采用?因为1、可一定程度上克服导线电阻的变化对测量结果的影响;2、可将温度附加误差控制在0.5%以内,基本上可满足工程要求。
8、P31热敏电阻:正温度系数(PTC)热敏电阻、负温度系数(NTC)热敏电阻和临界温度热敏电阻(CTR) NTC只要用于温度测量和补偿。
突变型PTC只要用于温度开关,缓变型PTC只要用于在较宽的温度范围内进行温度补偿或温度测量。 CTR主要用做温度开关。 第三章:力传感器
1、P51什么传感器可以测力?
力传感器有很多,从力-电转换原理来看有电阻式(电位器式和应变片式)、电感式(自感、互感和涡流)、电容式、压电式、压磁式和压阻式等。 2、P54应变效应:
导体或半导体受外力作用变形时,其电阻值也将随之变化,这种现象称为应变效应。
3、P56应变式电阻传感器使用注意事项:1、应变片的粘贴:(1)、粘合剂种类的选用(2)、试件的表面处理(3)、确定贴片位置(4)、应变片的粘贴(5)、固化(6)、粘贴质量的检查(7)、引线的焊接与防护2、实际应用中电桥电路的调
零3、传感器的温度补偿 4、P63压电效应和逆压电效应
压电效应:某些晶体受一定方向外力作用而发生机械变形时,相应地在一定的晶体表面产生符号相反的电荷,外力去掉后,电荷消失,力的方向改变时,电荷的符号也随之改变,这种现象称作压电效应。
压电效应是可逆的,即当晶体带电或处于电场中时,晶体的体积将产生伸长或缩短的变化,这种现象称作电致伸缩效应或逆压电效应。超声波传感器就是利用这种效应制作的。 5、P65压电材料:压电晶体、压电陶瓷、高分子压电材料 6、P66压电式传感器的测量电路:电压放大器、电荷放大器(电荷放大器的输出电压只与反馈电容有关,而与连接电缆无关)。
7、P68煤气灶电子点火装置(原理、图见书)
原理:利用高压跳火来点燃煤气。当使用者将开关往里压时,把气阀打开;将开关旋转,则使弹簧往左压;此时,弹簧有一很大的力撞击压电晶体,则产生高压放电,导致燃烧盘点火。
8、P68电容式传感器的实际应用类型:变极距型、变面积型、变介电常数型。
9、P70电容式传感器的测量电路:桥式电路、调频电路、脉冲宽度调制电路
10、P75测量电路:
电感式电感传感器的测量转换电路通常采用电桥电路。其作用是把电感的变化转换为电压或电流信号,以便送入后续放大电路进行放大,然后由仪器指示或记录。 (1)、变压器电桥电路
(2)、相敏检波电路:作用:相敏检波电路起信号解调作用。当衔铁正位移时,仪表指针正向偏移;当衔铁反位移时,仪表指针反向偏移。因此,采用相敏检波整流电路,得到的输出信号既能反映位移大小,也能反映位移方向。 11、P77差动变压器输出的是交流电压,若用交流电压表测量,只能反映衔铁位移的大小,而不能反映移动方向。另外,其测量值中将包含零点残余电压。为了达到能辨别移动方向及消除零点残余电压的目的,实际测量时,常采用差动整流电路和相敏检波电路。 第四章:光电式传感器
1、P92光电效应分类:外光电效应、内光电效应和光生伏特效应。
2、P92光电器件有哪些?
光电管、光电倍增管、光敏电阻、光敏晶体管、光电池等。 3、P94光敏电阻(原理图、外形、图形符号见书) 工作原理:基于内光电效应。
光敏二极管(结构示意图及图形符号、基本应用电路见书)