复习课
第一章 传感器和测量的基本知识
§1-1 测量的基本概念
1.了解测量的定义标准量及其单位的意义,标准量的大小对测量结果的影响.
2.一般了解零位法,偏差法和微差法等测量方法
3.了解精密度,准确度,精确度的定义及其关系
4.掌握仪表精度等级的概念
精确度等级:仪器在规定工作条件下,其最大绝对允许误差值相对仪表测量范围的百分数.
5.掌握分辨率的定义和一般仪表中分辨率的规定
显示仪表检测到被测量最小变化量的能力.
一般模拟式仪表的分辨率规定为最小刻度分格数值的一半;数字式仪表的分辨率规定为最后一位的数字.
§1-2 传感器的一般特性
1.掌握传感器的定义,基本组成,基本特性的表示方法
检测中首先感受被测量,并将它转换成与被测量有确定对应关系的电量的器件.
传感器一般由敏感元件和传感元件两个基本部分组成.
传感器的基本特性通常用静态特性和动态特性来描述.
2.掌握传感器的静态特性和动态特性,线性度及灵敏度的定义
传感器变换的被测量的数值处于稳定状态时,传感器的输入-输出的关系称传感器的静态特性.
动态特性是指传感器测量动态信号时,输出对输入的相应特性.
传感器实际输出与输入特性曲线与其两个端点连线(称理论直线)之间的偏差称为传感器的非线性误差.
评价线性度(或非线性误差)的指标:取其中最大值与输出满刻度值之比.
传感器在稳态标准条件下,输出变化对输入变化的比值称灵敏度,用K表示,即
对于线性传感器来说,它的灵敏度K是个常数.
3.掌握传感器静态特性技术指标的名称
描述传感器的静态特性的技术指标:线性度,灵敏度,迟滞,重复性.
4.一般了解传感器迟滞,重复性等技术指标.
§1-3 传感器中的弹性敏感元件
1.掌握传感器中敏感元件,传感元件,弹性元件,灵敏度的定义
敏感元件:传感器中直接感受被测量(一般为非电量),并输出与被测量成确定关系的其他量(包括电量)的元件.
传感元件:只感受由敏感元件输出的,与被测量成确定关系的另一种非电量,然后输出电量的元件称为传感元件.
有的敏感元件直接输出电量,那么敏感元件和传感元件就合而为一.如热电偶和热敏电阻等传感器.
弹性元件:具有弹性变形这种特性的物体称为弹性元件.
弹性变形:物体因外力作用而产生变形,如果外力去掉后能完全恢复其原来尺寸和形状的,这种变形称为弹性变形.
机械弹性敏感元件的灵敏度是指单位力作用下产生的变形.灵敏度大,表明弹性元件软,变形大.
2.掌握机械弹性敏感元件的输入量和输出量的类型
机械弹性敏感元件的输入量通常是力(力矩)或流体压力(简称压力).输出量是应变或位移(线位移或角位移).
3.一般了解弹性元件的形式及应用范围
第二章 电阻式传感器及应用
§2-1 热电阻
1.一般了解热电阻效应及其原理
2.掌握工业和计量部门常用热电阻的类型和测温范围及其初始电阻值,百度电阻比的定义
工业和计量部门常用热电阻的类型为:铂热电阻和铜热电阻.
铂热电阻使用温度范围:-200~650 ℃和-200~850 ℃两种.
铜热电阻使用温度范围:-50~150 ℃
铂热电阻初始电阻值(1)R0=10.00欧姆,分度号为Pt10;
(2) R0=100.00欧姆,分度号为Pt100;
铜热电阻初始电阻:Cu50(R0=50.00欧姆)和Cu100(R0=100.00欧姆).
百分度电阻比定义:
式中R100——表示100 ℃时的电阻值
3.了解常用热电阻传感器的优缺点
4.一般了解普通工业用热电阻传感器的结构
5.掌握热电阻的测温原理,测温线路及其在桥路中的接线方法(电路图)和接法不同的原因
热电阻测温原理是将被测温度变化,转换成热电阻阻值的变化,通过测量线路测试该阻值的变化,即可知道被测温度的变化.
测温线路有两线制,三线制和四线制.
R1
R2
R3
E
Rt
1
2
3
图2-5 热电阻两线测量桥路
1.电阻体 2.引出线 3.显示表
§2-2 电位器
1.掌握电位器的定义及其按工作特性的分类
电位器是一种将机械位移(线位移或角位移)转换成与其成一定函数关系的电阻或电压的机电传感元件.
按工作特性分为线性和非线性(函数)电位器两种.
2.掌握线性和非线性电位器的定义,常用非线性电位器的结构形式
线性线绕电位器是指其输出电压(或电阻)与电刷行程x之间具有线性关系的电位器.
非线性线绕电位器是指其输出电压(或电阻)与电刷行程x之间具有非线性关系的电位器.又称为函数电位器.
常用的非线性电位器:变骨架式和变节距式两种.
3.了解电位器的工作原理和用途
4.一般了解线性电位器的空载和负载特性
§2-3 电阻应变片
1.掌握应变式传感器的组成及各部分的功能
应变式传感器由电阻应变片和测量线路两部分组成.
电阻应变片是将被测试件上的应变变化转换成电阻变化,而测量线路则进一步将该电阻的变化再转换成电压或电流的变化,以便显示或记录被测非电量的大小.
2.了解应变片的组成和分类.掌握金属电阻应变片广泛使用的敏感栅形式和材料
金属电阻应变片广泛使用的敏感栅形式是箔式,材料是康铜.
3.了解电阻应变片的工作原理
4.掌握电阻应变片灵敏度系数和横向效应的定义,主要参数的名称及初始电阻和允许工作电流的定义,常用的初始电阻值
应变片的灵敏系数定义:当试件轴线上受一维应力作用时,应变片的电阻变化率与试件主应力方向的应变之比.
用电阻丝制成的应变片,它的灵敏系数小于其电阻丝的灵敏系数的现象,称为应变片的横向效应.
应变片的主要参数:几何尺寸,初始电阻,允许工作电流.
应变片的初始电阻,是指应变片未粘贴时在室温下测得的静态电阻值,常见的有60,120,200,350,600和1000Ω,其中最常用的是R0=120 Ω的应变片.
应变片的允许工作电流又称为最大工作电流,是指允许通过应变片而不影响其工作特性的最大电流值.
5.掌握电阻应变片产生温度误差的主要原因及线路补偿方法(结构和电路接法)
产生应变片温度误差的原因有二:其一,由于电阻丝温度系数的存在,当温度改变时,应变片自身的标称电阻值发生变化;其二,当试件与电阻丝材料的线膨胀系数不
同时,温度改变将引起附加变形,使应变片产生附加电阻.
线路补偿法:工作应变片R1粘贴在被
测试件的表面上,补偿应变片RB则粘
贴在与被测试件材料完全相同的补偿
块上,且仅工作应变片承受应变.
图2-21 差动电桥补偿法
(a)悬臂梁 (b)单向受力轴 (c)差动电桥
6.掌握电阻应变片桥路的种类,采用交流不平衡电桥的原因,采用差动电桥的优点
根据所用电源的不同,电桥可分为直流电桥和交流电桥.根据读数方法,电桥可分为平衡电桥(零读法)和不平衡电桥(偏差法)两种.
电阻应变片传感器的测量线路大都采用交流不平衡电桥,其目的是为了配接交流放大器和克服分布电容的影响.
电阻应变片的配用测量电路采用差动电桥时,不仅可以提高电桥灵敏度,同时还能起到温度补偿的作用.
7.一般了解不平衡电桥的工作原理,非线性误差
8.了解应变式传感器的主要组成部分,按用途的分类及它们的工作原理