电子测量与传感器技术

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第六章

传感器

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Sensors

主要内容

1. 2. 3. 4.

传感器概述 电容式传感器 电感式传感器 压电式传感器

5. 6. 7. 8.

磁电式传感器 霍尔式传感器 光栅式传感器 光纤式传感器

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Sensors

本章学习要求

1.了解传感器的分类 2.掌握常用传感器测量原理

3.了解传感器测量电路

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Sensors

6.1 概 述

正在给主人敬送饮料的机器人

传感器技术——信息采集——“感官” 通信技术———信息传输——“神经” 计算机技术——信息处理——“大脑”

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Sensors传感器按感官的归类人的感觉 视 觉 听 觉 温 觉 与 触 觉 嗅 觉 味 觉 人的感官 眼

6.1 概 述

信号形态转换 光→电流 光→电阻 光→电流

相关器件 光电池 光敏电阻器 光电晶体管

物理现象 光电动势 光导效应

耳

皮 肤

位移→电压 位移→电阻 位移→电压 位移→电容 温度→电压 温度→电阻 压力→电阻 压力→电容 压力→电压 压力→电压气体→电阻 气体→电流 化学变化→电

压电器件 应变计 霍尔元件 压变电容器 热电偶

传感器与测量技术复习题

1.

传感器一般由三部分组成：敏感元件，转换元件，转换电路。其功能是以

一定精确度吧被测量量（主要是非电量）转换为与之有确切关系，便于应用的某种物理量。

3． 电阻应变式传感器有三部分组成：弹性元件，电阻应变片，测量电路。其中应变片是电阻应变式传感器的核心。

4． 电阻式温度传感器是利用导体或半导体电阻率随温度变化的特性制成的传感器，按采用的电阻材料可分为金属和半导体两大类。

5． 电容式传感器的工作原理是电容随面积S两平行板距离d及介电常数ε的变化而变化。典型的电容传感器中的电容通常做成平板和圆通。按测量所改变的电容量的参数分为变介电常数型。按被测位移可分为线位移和角位移；按结构可分为单一和差动。

7．自感式传感器的工作原理是把被测量变化转换成自感上的变化通过一定的转换电路转换成电压或电流输出。这类型的传感器有变气隙式自感，变面积式自感，螺线管式自感传感器等。

8．电涡流式传感器是利用电涡流效应工作的传感器，有高频反射式涡流传感器和低频透射式涡流传感器两种。其主要优点是测量范围大灵敏度高结构简单干干扰能力强。

9． 互感式传感器即差动变压器由初级线圈，次级线圈，铁心三部分组成，工作时，初级线圈接入激励电压，次级线圈产生

教案与讲稿

教 学 单 位 机械电子工程系 课 程 名 称 传感器与检测技术 学 时 学 分 适 用 专 业 机电一体化 授 课 教 师 周洁 职 称 助教

江西科技学院商学院教务处制

年 月 日

教 学 要 求

一、备课

1、教师要认真备课，吃透课程的内容，做到“五备”：①备教材：认真钻研教学大纲和教材，把握教材重点和难点，弄清各知识点的内在联系和规律。②备学生：深入了解学生，针对学生实际安排教学程序。③备教法：根据学生心理特点，选择最佳教学方法，注意因材施教，分类指导。④备学法：激发学生学习的积极性和主动性，帮助学生掌握学习方法，学会学习。⑤备作业和实验：安排分量合适、难易适当的作业。布置实验的内容和操作准备。

2、教师要认真写教案，没有教案不能上课。教案的基本要求是：①有明确的教学目的。②有主要的教学内容。③有对重点、难点的处理意见。④有恰当的板书设计。⑤有适当的作业。教案至少要提前3天完成。教师的教案要接受学校领导、教务处、教研室的检查

教案与讲稿

教 学 单 位 机械电子工程系 课 程 名 称 传感器与检测技术 学 时 学 分 适 用 专 业 机电一体化 授 课 教 师 周洁 职 称 助教

江西科技学院商学院教务处制

年 月 日

教 学 要 求

一、备课

1、教师要认真备课，吃透课程的内容，做到“五备”：①备教材：认真钻研教学大纲和教材，把握教材重点和难点，弄清各知识点的内在联系和规律。②备学生：深入了解学生，针对学生实际安排教学程序。③备教法：根据学生心理特点，选择最佳教学方法，注意因材施教，分类指导。④备学法：激发学生学习的积极性和主动性，帮助学生掌握学习方法，学会学习。⑤备作业和实验：安排分量合适、难易适当的作业。布置实验的内容和操作准备。

2、教师要认真写教案，没有教案不能上课。教案的基本要求是：①有明确的教学目的。②有主要的教学内容。③有对重点、难点的处理意见。④有恰当的板书设计。⑤有适当的作业。教案至少要提前3天完成。教师的教案要接受学校领导、教务处、教研室的检查

目 录

实验一数字万用表的应用 ............................................................................................................... 1-1 实验二波形观察与波形参数测量 ................................................................................................... 2-1 实验三线性电路频率特性研究 ....................................................................................................... 3-1 实验四 FFT频谱分析实验 .............................................................................................................. 4-1 实验五金属箔式应变片性能实验 ............

目 录

一、课程设计目的与要求……………………………………….…………….…..2

二、元件介绍…………………………………………………………………….…....3 三、课程设计原理…………………………………………………………………...6

3.1霍尔效应………………………………………………………………………... 6 3.2测磁场的原理,载流长直螺线管内的磁感应强度 ……………………..8

四、课程设计内容………………………………………………………...………...10

4.1电路补偿调节……………………………………………………………...…..10 4.2失调电压调零 …………………………………………………………….…..10 4.3按图4-3接好信号处理电路……………………………………………......10 4.4按图4-4接好总测量电路……………………………………………….….11 4.5数据记录与处理……………………………………………………….……....12 4.6数据拟合..……………………………………………………………….…........14

五、成品展示……………………………………………………………………….....16

第1讲

教学时数：2学时 基本内容： 绪论

§0-1 自动检测技术概述 §0-2 传感器概述

§0-3 测量误差与数据处理 教学目的：

1. 掌握传感器的定义、组成和分类 2. 掌握误差的相关概念

3. 了解测量数据的处理方法 教学重点：

1.传感器的定义、组成和分类 2.误差的相关概念

教学重点：误差的相关概念 教学方法：多媒体讲授 教学过程：

§0-1 自动检测技术概述

一、 自动检测技术的地位和作用

（1）在工农业生产中，为了保证能正常、高效地生产，要有一定的测试手段进行生产过程的检查和监视，这些测试手段就是仪器仪表。

（2）由于微电子技术、计算机技术、通讯技术及网络技术的迅速发展，对电量的测量技术相应地得到提高，如准确度高、灵敏度高、反应速度快、能够连续进行测量、自动记录、远距离传输和组成控制网络等。

（3）在工程上所要测量的参数大多数为非电量，如机械量（位移、尺寸、力、振动、速度等），热工量（温度、压力、流量、物位等），成分量（化学成分、浓度等）和状态量（颜色、透明度、磨损量等），因而促使人们用电测的方法来测量非电量的仪器仪表，研究如何能正确和快速地测量非电量的技术。 二、自动检测系统的组成

在自动检测系统中，各个组成部分常以信息

测验-传感器与检测技术

一、填空题

1、霍尔集成电路可分为 和 。

2、电容传感器的测量转换电路有三种，分别是__________、__________、__________。

3、自发电式传感器是指只有在 时才会产生电量。

4、压电传感器里常见的压电元件有 、 和 三种。

二、选择题

１、属于四端元件的 。

A. 应变片 B. 压电晶片 C. 霍尔元件 D. 热敏电阻

2、公式EH=KHIBcos 中的角 是指 。

A. 磁力线与霍尔薄片平面之间的夹角 ；B. 磁力线与霍尔元件内部电流方向的夹角C.

之间的夹角

3、霍尔元件采用恒流源激励是为了 。

A. 提高灵敏度 B. 克服温漂 C. 减小不等位电势

4、减小霍尔元件的输出不等位电势的办法是 。

A. 减小激励电流 B. 减小磁感应强度 C. 使用电桥调零电位器 磁力线与霍尔薄片的垂线

5、在两片间隙为1mm的两块平行极板的间隙中插入_________，可测得最大的电容

传感器与测试技术作业

一、填空题

1传感器通常由直接响应于被测量的 _______ 和产生可用信号输出的_______________ 以及相应的 _____ 组成。

2、电阻应变片式传感器按制造材料可分为① ____ 材料和② _________体材料。它们在受到外力作用时电阻发生变化，其中①的电阻变化主要是由 ____ 形成的，而②的电阻变化主要是由 ___ 造成的。 材料传感器的灵敏度较大。

3、在变压器式传感器中，主线圈和次线圈互感M的大小与 成正比，与 ____成正比，与磁回路中 ____ 成反比，而单个空气隙磁阻的大小可用公式 ______ 表示。

4、光电传感器的工作原理是基于物质的光电效应，目前所利用的光电效应

大致有三大类：第一类是利用在光线作用下 ___________现象，即 效应， ____ 传感器属于这一类；第二类是利用在光线作用下 ______ 现象， 传感器属于这一类。第三类是利用在光线作用下 现象，即 ______ 效应， ______ 传感器属于这一类。

测验-传感器与检测技术

一、填空题

1、霍尔集成电路可分为 和 。

2、电容传感器的测量转换电路有三种，分别是__________、__________、__________。

3、自发电式传感器是指只有在 时才会产生电量。

4、压电传感器里常见的压电元件有 、 和 三种。

二、选择题

１、属于四端元件的 。

A. 应变片 B. 压电晶片 C. 霍尔元件 D. 热敏电阻

2、公式EH=KHIBcos 中的角 是指 。

A. 磁力线与霍尔薄片平面之间的夹角 ；B. 磁力线与霍尔元件内部电流方向的夹角C.

之间的夹角

3、霍尔元件采用恒流源激励是为了 。

A. 提高灵敏度 B. 克服温漂 C. 减小不等位电势

4、减小霍尔元件的输出不等位电势的办法是 。

A. 减小激励电流 B. 减小磁感应强度 C. 使用电桥调零电位器 磁力线与霍尔薄片的垂线

5、在两片间隙为1mm的两块平行极板的间隙中插入_________，可测得最大的电容