传感器(终定).doc

（一）传感器的定义是：能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置δ为气隙的厚度；μ0为空气的导磁率；S0为气隙的截面积） 联立上式，可得： 当线圈匝数为常数时，电感L仅仅是磁路中磁阻Rm的函数，只要改变δ或S0均可导致电感的变化。 （十一）电容式传感器工作原理： 由绝缘介质分开的两个平行金属板组成的平板电容器，当忽略边缘效应影响时，其电容量： {其中，ε为电容极板板间介质的介电常数，ε=ε0εr（ε0为真空介电常数，εr为极板间介质相对介电常数）；A为两平行板所覆盖的面积；d为两平行板之间的距离} 若电容器极板间的距离由初始值d0缩小Δd，电容量增大ΔC，则： 当时，，则： 在d0较小时，对于同样的Δd变化所引起的ΔC可以增大，从而使传感器灵敏度提高。但d0过小容易引起电容器击穿或短路。 （十二）霍尔效应：置于磁场中的静止载流导体，当它的电流方向与磁场方向不一致时，载流导体上平行于电流和磁场方向上的两个面之间产生电动势，这种现象称霍尔效应。 （十三）压电式传感器的测量电路：电压放大器和电荷放大器的分析。P73-P74 （十四）光电式传感器是将光通量转换为电量的一种传感器。光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件三部分组成。（框图） （十五）课后习题和补充题。 （十六）虚拟仪器的特点：labview，实验室虚拟仪器工作平台是一种基于G语言（图形化编程语言）的具有革命性的图形化虚拟仪器开发环境。具有以下特点： ⑴具有图形化的编程方式，设计者无需编写任何文本格式的代码，是真正的工程师语言。 ⑵提供丰富的数据采集，分析及存储的库函数。 ⑶提供传统的数据调试手段，如设置断点，单步运行，同时提供独具特色的执行工具，使程序动画式进行，利于设计者观察到程序运行的细节，使程序的调试和开发更为便捷。 ⑷囊括了PCI,GPIB,PXI,VXI,RS-232/485,USB等各种仪器通信总线标准的所有功能函数，使得不懂得总线标准的开发者也能驱动不同总线标准接口设备与仪器。 ⑸提供大量与外部代码或软件进行连接的机制，如DLL（动态链接库），DDE（共享库），Activex等。 ⑹具有强大的Internet功能，支持常用的网络协议，方便网络，远程测控仪器开发。 课后题 第一章 1.什么是传感器？它由哪几个部分组成？分别起到什么作用？ 传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。 传感器由敏感元件，转换元件，转换电路组成。敏感元件是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的物理量；转换元件把敏感元件的输出作为它的输入，转换成电路参量；上述电路参数接入基本转换电路，便可转换成电量输出。 4．某位移传感器，在输入量变化5 mm时，输出电压变化为300 mV，求其灵敏度。 解：其灵敏度S= 第十一章 6．测得某检测装置的一组输入输出数据如题表11-3，试用最小二乘法拟合直线，求其线性度和灵敏度； 题表11-3 x 0.9 2.5 3.3 4.5 5.7 6.7 y 1.1 1.6 2.6 3.2 4.0 5.0 解： ，， ，， 令y=ax+b,则： ， 第二章 1．什么是应变效应？什么是压阻效应？什么是横向效应？ 解：应变效应，是指在导体产生机械变形时，它的电阻值相应发生变化。 压阻效应，是指半导体材料在某一轴向受外力作用时，其电阻率ρ发生变化的现象。 横向效应，是指将直的电阻丝绕成敏感栅后，虽然长度不变，应变状态相同，但由于应变片敏感栅的电阻变化较小，因而其灵敏系数k较电阻丝的灵敏系数k0小的现象。 4、钢材上粘贴的应变片的电阻变化率为0.1%，钢材的应力为10kg/mm2。试求 ①　求钢材的应变。 ②　钢材的应变为300×10-6时，粘贴的应变片的电阻变化率为多少? 解：由题意得应变片电阻相对变化量根据材料力学理论可知：应变 （σ为试件所受应力），钢材的弹性模量一般为2.05×1011 （1） （2） 5、如系题图1-1所示为等强度梁测力系统，为电阻应变片，应变片灵敏度系数，未受应变时，当试件受力时，应变片承受平均应变，求 （1）应变片电阻变化量和电阻相对变化量。 （2）将电阻应变片置于单臂测量电桥，电桥电源电压为直流3，求电桥 输出电压是多少。 （b） 等强度梁测力系统 解： （1）， （2） 设桥臂比，分母中可忽略，并考虑到平衡条件，则上式可写为： 附加题 图1为一应变片直流电桥，其中E=4V，R1=R2=R3=R4=120Ω，试求（1）R1为金属应变片，其余为固定电阻，当R1增量时，电桥输出电压 （2）R