测量与传感器技术.教程分析.ppt

测量与传感技术 主讲:储健 绪论 是自动化技术的重要组成部分。 是机械、电子、计算机有机结合的中间环节。 专业基础课程 ——电工学、电子技术、光学等。 应用 没有测量就没有科学，至少是没有真正意义上的科学。 常见的传感器 参考书籍 目录 第一章 敏感材料 第二章 电阻式传感器 第三章 电容式传感器 第四章 电感式传感器 第五章 压电式传感器 第六章 磁电式传感器 第七章 光电传感器 第八章 温度传感器 第九章 超声传感器 第十章 信号放大电路 第十一章 信号处理电路 第十二章 信号转换电路 第一章 敏感材料 敏感性 灵敏系数高、响应速度快、测量范围宽、检测精度高、选择性好 可靠性 耐热、耐磨损、耐腐蚀、耐振动、耐过载 可加工性 易成型、尺寸稳定、互换性好 经济性 成本低、成品率高、性价比高 第一节 敏感材料转换功能 一、晶向表示法 目前已知32种晶体点阵，其物理特性均与晶向有关。 截距法： 法线法 二、晶向对称与电介质极化  晶体无对称中心是产生压电性的必要条件  三、敏感材料的转换功能 1.压—电转换功能 20种 2.磁—电转换功能 （1）藿尔效应（hall effect （2）磁阻效应 3.光—电效应 （1）外光电效应 （2）光导效应 （3）光付效应 4.热—电转换功能 （1）热释电效应 b 珀尔帖效应（Peltier effect 第二节半导体敏感器材 一、半导体的电子特性 二、外场对半导体物理性能的影响 1.电场 2.磁场 3.温度场 4.机械外力 5.光照和放射线 三、微细加工技术 2.氧化掺杂技术 3.键合技术 第三节陶瓷敏感材料 一、电子陶瓷的烧结过程 二、压电陶瓷 三、热释电陶瓷 四、半导体陶瓷 1.负温度系数 NTC 热敏电阻 2.正温度系数 PTC 热敏电阻 3.临界温度系数 CTR 热敏电阻 第四节有机敏感材料 一、有机热敏器件 1.塑料NTC 2.塑料PTC 二、高分子材料的压电性和热释电性 第二章电阻式传感器 力、 扭矩、 位移、 速度、 加速度 流量 等物理量的测量 第一节金属应变片 一、金属材料的电阻应变效应 　 二、金属应变片类型 １．丝式应变片 ２．箔式应变片 　 ４．应变片粘贴 三金属应变片的静态特性 1.灵敏系数 （1）机械滞后 （2）零点漂移 （3）蠕变 金属应变片的动态特性 1.应变极限和疲劳寿命 2.动态响应特性 第二节应变力传感器 一、直流电桥 1.平衡条件 2.直流电桥（输出）电压灵敏度 　 ３．输出电压非线性误差 　 ４．差动电桥 二、交流电桥 三、应变片温度误差 １．产生温度误差的原因 （２）自身补偿法 　 （３）组合式补偿法 四、应变式传感器 ３．双固定梁 　 ３．双端固定梁 　 ４．薄壁圆环 第三节压阻式传感器 一、半导体的压阻系数 二、影响压阻系数的因素 三、硅杯 １．硅杯的结构与材料 　 ２．硅压力膜片应力分布  ３．硅杯尺寸与固有频率 五、压阻式传感器的温度漂移  第三章电容式传感器 对于位移、角位移、振动、压力、加速度 第一节电容式传感式 一、变间隙式电容传感器 ２．固定介质与可变间隙式电容传感器 二、变面积式电容传感器 1.线位移式传感器 2.圆拄型线位移式电容传感器 三、变介电常数式电容传感器 第二节电容式传感器输出电路 一、电容式传感器的等效电路 二、电容式传感器的输出电路 1.交流电桥 调幅电路 2.差动脉宽调制电路 3.调频电路 4.运算放大器式电路 三、电容式传感器的抗干扰措施 1.消除边缘效应的影响 2.消除寄生电容的影响 1 采用双层屏蔽等位传输技术 第三节电容式压力传感器 一、电容式压力传感器的结构 二、膜片形状与灵敏系数 三、电容式压力传感器的输出电路 1.阻抗电桥电路 2.二极管环型检波电路 3.电容控制振荡电路 第四章电感式传感器 第一节自感式传感器 一、变气隙式传感器 第五章压电式传感器 第一节 压电转换器件 二、石英晶体的压电特性 第二节压电式传感器输出电路 压电常数与偶合系数 二、晶片组合压电器件 三、压电器件等效电路 四、压电传感器对输出电路的要求 五、电压放大器 六、电荷放大器 第三节压电式力学传感器 一、压电式力敏传感器 2 双向力传感器 3 三向分力传感器 二、压电式压力传感器 三、压电式加速度传感器 1压电式加速度传感器的结构 第六章磁电式传感器 第一节磁电感应式传感器 １．恒磁通型 　 ２．变磁通型 二、数字量传感器的动态特性 　 （１）磁头获取信号所需时间（采集时间）　　几十微妙； （２）放大整形电路的工作时间　 几十纳