传感器技术与应用复习.ppt

第1章 传感器技术基础,掌握： 1.传感器的定义和组成 2.传感器按工作原理分类 3.传感器的静态数学模型 4.传感器的静态特性 5.传感器提高传感器性能的主要方法：线性化、差动、补偿和校正 了解： 1.自动测试系统的组成 2.传感器的动态特性 3.传感器的材料 4.传感器的制造技术 5.传感器的标定与校准,第2章 温度传感器,掌握： 1.热力学温标转换公式 2.热电效应定义与热电偶测温原理 3.热电阻的温度特性（函数） 4.AD590应用电路 了解： 1.热电偶基本定律 2.热电偶材料 3.热电阻传感器结构 4.温度传感器的应用,第3章 力传感器,掌握： 弹性敏感元件的特性：刚度、灵敏度、弹性滞后、弹性后效 弹性敏感元件分类 电阻应变片工作原理 电阻应变片测量电路 压电效应和逆压电效应 变极距式和变面积式电容传感器原理 自感式传感器原理 了解： 压电传感器类型和测量电路 电容式传感器测量电路 电感式传感器类型和测量电路 常见力传感器应用举例,第4章 光电式传感器,掌握 外光电效应、内光电效应、光生伏打效应的概念 光敏电阻、光敏二极管三极管、光电耦合器的原理和结构 热释电效应的定义 光电式数字转速表结构 了解 光电元件特性 光纤传感器分类及各自特点,第5章 图像传感器,掌握 CCD电荷耦合器件原理 数码相机（结构） 了解 CCD和CMOS图像传感器应用实例,第6章 霍耳传感器及其它磁传感器,掌握 霍尔效应 霍尔元件主要参数 了解 磁阻效应 磁敏二极管、三极管 霍尔传感器应用领域,第7章 位移传感器,掌握 机械位移传感器定义 接近传感器定义 电容式、电感器、热释电接近传感器 转速传感器类型 了解 电容式位移传感器 差动变压器 接近传感器 压差式液位传感器原理 电磁式流量传感器的工作原理,第8章 气体和湿度传感器,掌握 气体传感器类型 湿度传感器分类 气体报警器结构 了解 气体湿度传感器应用,第9章 新型传感器,了解 微波传感器定义、分类、特点 超声波传感器的种类、应用,第10章 传感器接口电路,掌握 传感器信号的处理方法 检测电路常用电路类型 传感器和微型计算机的连接的模数转换和压频转换 了解 传感器接口电路实例,1.4 电桥电路在测量中的应用 被测量是非常微弱的，必须用专门的电路，最常用的电路就是各种电桥电路。 1.4.1 直流测量电桥分析 如图所示为最常用的电阻 电桥，有四个电阻组成桥臂， 一个对角接电源 U 另一个作为输出 U0,1. 桥路形式 如图所示，电桥各臂的电阻分别为R1、 R2、R3、R4。U为电桥的直流电源电压。当四臂电阻等臂电桥： R1=R2=R3=R4=R， 输出对称电桥：R1=R2=R，R3=R4=R(RR) 电源对称电桥：R1=R4=R，R2=R3 =R(RR),2. 工作方式 单臂工作：电桥中只有一个臂接入被测量，其它三个臂采用固定电阻： 双臂工作：如果电桥两个臂接入被测量，另两个为固定电阻就称为双臂工作电桥，又称为半桥形式： 全桥方式：如果四个桥臂都接入被测量则称为全桥形式。,3. 输出方式 电桥的输出方式有电流型和电压型两种，主要根据负载情况而定。 （1）电流输出型 当电桥的输出信号较大，输出端又接入电阻值较小的负载如检流计或光线示波器进行测量时，电桥将以电流形式输出，如图所示，负载电阻为Rg，由图可得,应用有源-端口网络定理，电流输出电桥可以简化成下图所示的电路。图中E相当于电桥输出端开路电压Uab，R为网络的入端电阻。,流过负载Rg的电流为,当Ig=0时，电桥平衡。故电桥平衡条件为 R1R3=R2R4或,当电桥负载电阻Rg等于电桥输出电阻时，即阻抗匹配时，有,这时电桥输出功率最大，电桥输出电流为,输出电压为,当桥臂R1为与被测量有关的可变电阻，且有电阻增量R时，略去分母中的R项则： 对于输出对称电桥：,对于电源对称电桥：,对于等臂电桥 ：,由以上结果可以看出，三种形式的电桥，当RR时，其输出电流都与应变片的电阻变化率即应变成正比，它们之间呈线性关系。 （2）电压输出型 当电桥输出端接有放大器时，由于放大器的输入阻抗很高，所以可以认为电桥的负载电阻为无穷大，这时电桥以电压的形式输出。输出电压即为电桥输出端的开路电压，其表达式为,单臂工作状态，即R1为应变片。,对于输出对称电桥：,对于电源对称电桥：,对于等臂电桥：,由上面三种结果可以看出，当桥臂应变片的电阻发生变化时，电桥的输出电压也随着变化。当RR时，电桥的输出电压与应变成线性关系。还可以看出在桥臂电阻产生相同变化的情况下，等臂电桥的灵敏度要高。,在实际使用中