传感器习题课幻灯片.ppt

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传感器习题课幻灯片

解:无论是变间隙型或变面积型传感器,它们的输出都只与电容间隙和面积的关系如下: 由此可见,对于差动脉冲调宽电路,不论是改变平板电容器的极板间距离或极板间面积,其变化量与输出量都成线性关系。除此之外,调宽线路还具有如下一些特点: (1)不像调幅线路那样,需对元件提出线性玩耍求; (2)效率高,信号只要经过低通滤波器就有较大的直流输出; (3)不需要解调器; (4)由于低通滤波器作用,对输出矩形波纯度要求不高。 这些特点都是其他电容测量给路无法比拟的。 跳变 触发器翻转 跳变 触发器翻转 变间隙型差动电容传感器工作原理 上述五图为电容C1C2情况下A、B、C、D各点和输出U0的电压波形。 变间隙型差动电容传感器 变面积型差动电容传感器 变间隙型差动电容传感器电压U0 输出公式及所有推导过程。(P49) ⑾已知平板电容传感器极板间质介为空气,极板面积S=a×a=(2×2)cm2,间隙δ0=0.1mm。试求传感器的电容值;若由于装配关系,两极板间不平行,一侧间隙为δ0,而另一侧间隙为δ0+b(b=0.01mm)。求此时的传感器电容值。 解:初始电容值 式中 两极板不平行时求电容值 ⑿变间距(δ)型平板电容传感器,当δ0=1mm时,若要求测量线性度为0.1%时,求允许间距测量最大变化量是多少? 解:当变间距平板电容器的Δd/d《1时,其线性度表达式为 由题意故得0.1%=(Δd/1)×100%,即测量允许变化Δd=0.001mm。 三、第三次作业 ①何为电感式传感器?电感式传感器分哪几类?各有何特点? 电感式传感器是利用电磁感应把被测的物理量如位移、压力、流量、振动等转换成线圈的自感系数L或互感系数M的变化,再由测量电路转换为电压或电流的变化量输出,实现非电量 到电量的转换。 电感式传感器种类很多,主要有自感式、互感式、涡流式三种传感器。 优点: ⑴结构简单,传感器无活动电触点,因此工作可靠寿命长; ⑵灵敏度和分辨率高,能测出0.01μm的位移变化。传感器的输出信号,电压灵敏度一般每毫米的位移可达数百毫伏的输出; ⑶线性度和重复性都比较好; 缺点:频率响应较低,不宜快速动态测控。 另外,在自感式传感器中变间隙式电感传感器要应用广泛(P59)。互感式传感器具有测量精度高、灵敏度高、结构简单、性能可靠等优点,因此也被广泛应用于非电量测量(P59) 。涡流传感器最大的特点是能对位移、厚度、表面温度、电解质浓度、速度、应力、材料损伤等进行非接触式连续测量,另外还具有体积小、灵敏度高、频率响应很宽等特点,所以应用极其广泛。 ②给出差动自感传感器的结构,并推导差动自感传感器的输出特性和灵敏度。 衔铁下移(P61) 忽略高次项 提高一倍 ③分析差动整流电路的工作原理以及衔铁在不同位置时的电路波形图。 电压输出型 全波整流电路 正半周 负半周 ① 当衔铁在中间位置时 ② 当衔铁向上移动时 ③ 当衔铁向下移动时 ④互感式传感器的等效电路及工作原理。 当衔铁在中间位置时 当衔铁向上移动时 当衔铁向下移动时 工作原理 等效电路 (1)衔铁位于中间位置时 * 传感器原理及应用 西南交通大学电气工程学院 (学分: 2 学时: 32) 主讲教师:华泽玺 电话传感器习题课 一、第一次作业 二、第二次作业 三、第三次作业 一、第一次作业 ①写出传感器的定义; 传感器是指那些对被测量对象的某一确定的信息具有感受(或响应)与检出功能,并按照一定规律转换成与之对应的有用输出信号的元器件或装置。 (补充)传感器(Transducer或sensor)有时亦被称为换能器、变换器、变送器或探测器。 ②何为传感器的静态特性?静态特性的主要技术指标有哪些? 是指当被测量的各个值处于稳定状态(静态测量 之下)时,传感器的输出值与输入值之间关系的数学表达式、曲线或数表。 主要技术指标有:线性度、滞后、重复性、灵敏度、分辨率、阈值、稳定性、漂移、精度(静态误差)等。 ③何为传感器的动态特性?动态特性的主要技术指标有哪些? 是指当被测量随时间变化时,传感器的输出值与输入值之间关系的数学表态式、曲线或数表。 在研究动态特性时,通常根据阶跃变化和正弦变化两种标准输入来考察传感器的响应特性。 ④传感器的线性度是怎样确定的?拟合直线的确定有哪几种常用方法? 线性度也称为非线性误差,表示传感器实际的输入—输出关系曲线偏离拟合直线(一般选取与实际曲线误差最小的直线)的程度。 表达式 E ——非线性误差(线性度) △max ——校准曲线与拟合 直线间的最大差值 YFS —— 满量程输出值 ⑤一阶传感器怎样确定输入信号频率范围? 对数幅频特性曲线

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