Chapter4finish.ppt

▲ 例3 某压电晶体的电容为1000pF，Sq=2.5C/cm,电缆电容Cc=3000pF，示波器的输入阻抗为1M欧和并联电容为50pF,求（1）压电晶体的电压灵敏度Su; （2）测量系统高频响应的灵敏度 4.7 磁敏传感器 1.半导体霍尔元件 霍尔效应 当半导体中流过一个电流时，若在与该电流垂直的方向上外加一个磁场，则在与电流及磁场分别成直角的方向上会产生一个电压。这种现象也称为霍尔效应 。 霍尔效应原理图 半导体霍尔元件的结构 半导体磁敏电阻 半导体磁敏电阻的结构(蛇形元件) 利用磁场造成的电流偏转使元件阻抗增加这种特点制成的双端磁敏传感器。 磁性体磁敏电阻 利用强磁材料的磁场异向性制成的磁敏元件。 磁性体磁敏电阻的结构 电磁感应型磁敏传感器 原理： 范围： 法拉第电磁感应定律 只能检测交流磁场，不能检测直流磁场 电磁感应型磁敏传感器 2. 磁敏传感器的应用 电流计 磁感应开关 磁敏电位器 霍尔电动机 纸币及预付卡识别设 卡形电流计的结构 霍尔电动机的结构示意图 霍尔电动机等效电路 ▲ 4.8 传感器选用原则 选择传感器主要考虑灵敏度、线性范围、响应特性、稳定性、精确度、测量方式等六个方面的问题。 1. 灵敏度 一般说来，传感器灵敏度越高越好，但在确定灵敏度时，要考虑以下几个问题。 a)灵敏度过高引起的干扰问题； b)量程范围。 3 响应特性 传感器的响应特性是指在所测频率范围内，保持不失真的测量条件。 实际上传感器的响应总不可避免地有一定延迟，但总希望延迟的时间越短越好。 2 线性范围 任何传感器都有一定的线性工作范围。在线性范围内输出与输入成比例关系，线性范围愈宽，则表明传感器的工作量程愈大。传感器工作在线性区域内，是保证测量精度的基本条件。 4 稳定性 稳定性是表示传感器经过长期使用以后，其输出特性不发生变化的性能。影响传感器稳定性的因素是时间与环境。 5 精确度 传感器的精确度是表示传感器的输出与被测量的对应程度。 6 测量方式 传感器工作方式，也是选择传感器时应考虑的重要因素。例如，接触与非接触测量、破坏与非破坏性测量、在线与非在线测量等。 ▲ 应变片受力后，电阻的变化dR 则 两边同除以R，同时R=ρL/A，则 dL/L=ε——金属导线长度的相对变化，称纵向应变。 dρ/ρ——导线电阻率的相对变化。 dA/A——导线截面积的相对变化，称为称横向应变。 (2).工作原理 对于圆形截面积的导线，若其半径为r，则 横向应变dr/r和纵向应变dL/L之比称为泊桑比，即 故 E为导线材料的弹性模量，λ为压阻系数，与材料有关。 则 已知 当导体材料确定后，μ、λ、E均为常数，则(1+2μ+λE)为常数。 灵敏度为： 应变片电阻的相对变化率dR/R与应变ε之间是线形关系 dL/L=ε——纵向应变 S由两部分组成： 前一部分(1+2μ)单由金属导线的几何尺寸变化引起的； 后一部分λE是电阻率随应变而引起变化的部分，它除与金属导线几何尺寸有关外，还与金属本身的特性有关。 返回 当略去传感器的漏电阻Ra时 qt≈ei(Ca+Cc+Ci) 当略去电荷放大器的输入电阻Ri的影响时 qf≈(ei-ey)Cf 则整个电路中的电荷为： q≈qt+qf= ei(Ca+Cc+Ci)+(ei-ey)Cf= eiC+ (ei-ey)Cf 式中，ei为放大器的输入端电压；ey为放大器输出端电压；Cf为电荷放大器的反馈电容。 (3).电荷放大器 ey=-Kei 其中，K为放大器的开环放大倍数 q≈qt+qf= ei(Ca+Cc+Ci)+(ei-ey)Cf= eiC+ (ei-ey)Cf 所以 开环增益K足够大 系统的灵敏度为： 在一定条件下，电荷放大器的输出电压与传感器的电荷量成正比，而与电缆的分布电容无关； 系统输出灵敏度取决于反馈电容，所以可以通过调节反馈电容 ei=(q+eyCf)/(C+Cf) 返回 作业 P136 4-4 4-5 * 电阻应变式加速度计结构原理如图2—22 所示。它由重块、悬臂梁、应变片和阻尼液体等构成。当有加速度时，重块受力，悬臂梁弯曲，按梁上固定的应变片之变形便可测出力的大小，在已知质量的情况下即可计算出被测加速度。壳体内灌满的粘性液体作为阻尼之用。这一系统的固有频率可以做得很低。 参见《检测与传感器.pdf》 * 热敏电阻包括正温度系数（PTC）和负温度系数（NTC）热敏电阻，以及临界温度热敏电阻（CTR）． PTC（Positive Temperature Coeff1