【正文】 調(diào)頻法：電渦流線圈與被測導(dǎo)體的距離變小時(shí)，電渦流線圈的電感量也變小。引起LC振蕩器頻率升高。調(diào)頻法受外界影響小。電渦流探頭的結(jié)構(gòu) ：電渦流探頭起核心是一個(gè)扁平的“蜂巢”線圈，線圈用多股絞扭漆包線（能減小集膚效應(yīng)，提高Q值）繞制而成，外部用聚四氟乙烯等高品質(zhì)因數(shù)塑料密封。探頭直徑越大，測量范圍就越大，但分辨力就越差，靈敏度也降低。被測物為圓盤狀平面時(shí)，物體直徑應(yīng)該大于線圈直徑2倍以上，被測物為軸狀圓柱體的圓弧表面時(shí)，其直徑必須在線圈直徑4倍以上。變壓器和交流電動(dòng)機(jī)的鐵芯用硅鋼片疊制而成就是為了減少電渦流，避免發(fā)熱。通常把渦流密度減小到離開表面1/e的深度叫標(biāo)準(zhǔn)滲透深度。 E= %處深度。標(biāo)準(zhǔn)滲透深度＝電渦流傳感器的應(yīng)用： 電渦流測速 z為齒數(shù) f為頻率計(jì)讀數(shù) n單位為r/min(轉(zhuǎn)/分) 計(jì)算題f與T互為倒數(shù)，周期與頻率常用的接近開關(guān)分類 (1) 自感式、差動(dòng)變壓器式 它們只對導(dǎo)磁物體起作用。 激勵(lì)源頻率：1～10KHz(2) 電渦流式（俗稱電感接近開關(guān)） 它只對導(dǎo)電良好的金屬起作用。 (3) 電容式 它對接地的金屬或地電位的導(dǎo)電物體起作用，對非地電位的導(dǎo)電物體靈敏度稍差。(4) 磁性干簧開關(guān)（也叫干簧管） 它只對磁性較強(qiáng)的物體起作用。(5) 霍爾式 它只對磁性物體起作用。接近開關(guān)又稱無觸點(diǎn)行程開關(guān)。接近開關(guān)的特點(diǎn)：，不影響被測物工況。，工作壽命長。，防潮防塵性能好，工作可靠。、無火花、無噪音，適合防爆的場合。，易與計(jì)算機(jī)和PLC接口。，安裝調(diào)試方便。接近開關(guān)缺點(diǎn)：觸點(diǎn)容量小，輸出短路時(shí)易燒毀。接近開關(guān)主要工作特性：額定動(dòng)作距離、工作距離、動(dòng)作滯差、重復(fù)定位精度、動(dòng)作頻率。第六章 電容式傳感器 ——重點(diǎn)，有計(jì)算題電容式傳感器的優(yōu)點(diǎn)：(1) 可獲取較大的相對變化量； (2) 能在惡劣的環(huán)境條件下工作； (3) 本身發(fā)熱影響小，所需激勵(lì)源功率??； (4) 動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，所以用于動(dòng)態(tài)測量 A為有效面積 d為兩極板間距 ε為兩極板間介質(zhì)的介電常數(shù) (1) 變面積式： 真空的介電常數(shù)： 10－12增加極板長度，減小極距，可以提高靈敏度。但極距太小時(shí)，容易引起短路且允許活動(dòng)的范圍（行程）也變的很短。變面積式電容傳感器輸出特性是線性的，靈敏度是常數(shù)。(2) 變極距式： 變極距式電容傳感器電容量與位移不是線性關(guān)系，其靈敏度不是常數(shù)。為了提高傳感器的靈敏度，減小非線性，常常把傳感器做成差動(dòng)形式，靈敏度提高一倍，線性也得到改善。(3) 變介電常數(shù)式 常用來檢測片狀材料的厚度、性質(zhì)，顆粒狀物體的含水量以及測量液體的液位。當(dāng)介質(zhì)厚度保持不變，而相對介電常數(shù)改變，如空氣濕度變化，介質(zhì)吸入潮氣時(shí)，電容量將發(fā)生較大變化，因此該電容器可以作為相對介電常數(shù)的測試儀器，如相對濕度傳感器，反之，如果介電常數(shù)不變，則可以作為檢測介質(zhì)厚度的傳感器。濕敏電容：一種是多孔性氧化鋁，一種是高分子吸濕膜。電容傳感器的應(yīng)用： 電容式接近開關(guān)特性：電容式接近開關(guān)的檢測距離與被測物體的材料性質(zhì)有很大關(guān)系。1. 當(dāng)被測物是接地導(dǎo)電物體或者雖然未接地，但與大地之間有較大的分布電容時(shí)，LC振蕩電路很容易停振，所以靈敏度最高。2. 當(dāng)被測物是介質(zhì)損耗較大的絕緣體時(shí)，必須依靠極化原理來使LC振蕩電路的Q值降低，所以靈敏度差。3. 當(dāng)被測物是介質(zhì)損耗較小的陶瓷、塑料、玻璃等物體時(shí)，靈敏度極低。對于金屬物體而言，不必使用易受干擾的電容式接近開關(guān)，應(yīng)該選擇電感式接近開關(guān)（工作原理是電渦流效應(yīng)），因此只有在測量絕緣物體時(shí)才使用電容式接近開關(guān)。第七章 壓電式傳感器 什么是壓電效應(yīng)？什么是逆壓電效應(yīng)？某些電介質(zhì)在沿一定方向上受到外力作用而變形時(shí)，內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)在其表面上產(chǎn)生電荷，當(dāng)外力去掉后，又重新回到不帶電的狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。反之,在電介質(zhì)極化方向上施加交變電場或電壓,它會(huì)產(chǎn)生機(jī)械變形,當(dāng)外加電場去掉后,電介質(zhì)變形隨之消失,這種現(xiàn)象稱為逆壓電效應(yīng)。無論沿X軸方向施加力還是沿Y軸方向施加力，電荷只會(huì)產(chǎn)生在X面上。Z軸受力不會(huì)產(chǎn)生壓電效應(yīng)。在X軸和Y軸施加同樣性質(zhì)的力，（拉力或者壓力）都會(huì)在X面上產(chǎn)生電荷，且極性相反。X軸 電軸 Y軸 機(jī)械軸 Z軸 光軸壓電元件材料一般有三類 一是壓電晶體（單晶體） 石英晶體 二是經(jīng)過極化處理的壓電陶瓷 多晶體 三是高分子壓電材料(1) 石英晶體 石英晶體的居里點(diǎn)是575℃（即溫度達(dá)到575℃時(shí)，石英晶體失去了壓電性質(zhì)）(2) 壓電陶瓷材料 為了使壓電陶瓷具有壓電效應(yīng)，必須對壓電陶瓷在1001700C溫度下做極化處理。 BaTiO3 120℃ 現(xiàn)在基本不用 PZT 500℃ 工業(yè)中應(yīng)用最多 PMN 260℃，P＝70Mpa，(3) 高分子壓電材料 PVF2或PVDF → 壓電常數(shù)高 PVF PVC l 高分子壓電材料的工作溫度一般低于100℃ 溫度升高↑ → 靈敏度降低↓l 在一些不要求測量精度的場合，如水深測量、防盜、振動(dòng)測量等領(lǐng)域獲得應(yīng)用。使用電荷放大器時(shí)，如果振動(dòng)或者動(dòng)態(tài)力較弱，壓電元件上產(chǎn)生的電荷量Q就小，這時(shí)就必須將電荷放大器面板上的反饋電容Cf選擇旋鈕往容量小的方向調(diào)節(jié)。以期獲得較大的輸出電壓U0.電荷放大器輸出電壓僅與輸入電荷和反饋電容有關(guān)。石英晶體主要用于精密測量，多用于實(shí)驗(yàn)室基準(zhǔn)傳感器，壓電陶瓷靈敏度較高，機(jī)械強(qiáng)度稍低，多用于測力和振動(dòng)傳感器，而高分子壓電材料多用于定性測量。壓電片的串聯(lián)（得大電壓）和并聯(lián)接法（得大電流）。壓電元件的等效電路：一個(gè)電荷源與一個(gè)電容相并聯(lián)的電荷等效電路。為什么壓電式傳感器只適用與動(dòng)態(tài)測量：由于外力作用在壓電元件上產(chǎn)生的電荷只有在無泄漏的情況下才能保存，即需要測量回路具有無限大的輸入阻抗，實(shí)際上是不可能的，因此壓電式傳感器不能用于靜態(tài)測量。壓電元件在交變力的作用下，電荷可以不斷補(bǔ)充，可以供給測量回路以一定的電流，故只適用于動(dòng)態(tài)測量。壓電式傳感器的前置放大器類型：電壓前置放大器和電荷放大器二種型式。振動(dòng)：物體圍繞平衡位置作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。按振動(dòng)對象分：機(jī)械振動(dòng)、土木結(jié)構(gòu)振動(dòng)、運(yùn)輸工具振動(dòng)、沖擊振動(dòng)按振動(dòng)頻率范圍分：高頻振動(dòng)、低頻振動(dòng)、超低頻振動(dòng)按振動(dòng)信號的統(tǒng)計(jì)特征分：周期振動(dòng)、非周期振動(dòng)、隨機(jī)振動(dòng)周期振動(dòng)又可分為簡諧振動(dòng)和復(fù)雜周期振動(dòng)測振用的傳感器又叫拾振器 接觸式：磁電式、電感式、壓電式非接觸式：電渦流式、電容式、霍爾式、光電式第八章 超聲波傳感器聲波是一種機(jī)械波 (1) 聲波——20Hz～20KHz 次聲波——低于20Hz 超聲波——高于20KHz (2) 超聲波的傳播波型 a、縱波 b、橫波（固體） c、表面波（固體）超聲波的頻率越高，其聲場指向性就越好，與光波的反射、折射特性就越接近。聲速： 聲音的傳播速度取決于介質(zhì)的彈性系數(shù)、介質(zhì)的密度以及聲阻抗。 介質(zhì)的聲阻抗Z＝介質(zhì)的密度 *聲速C波長：超聲波的波長 頻率f＝聲速C指向性：sin指向角＝超聲波波長 /超聲源的直徑D超聲波從聲阻抗大的材料透射到聲阻抗小的材料時(shí)，聲壓的大部分被反射。介質(zhì)中聲強(qiáng)衰減與超聲波的頻率及介質(zhì)的密度、晶粒粗細(xì)有關(guān)，晶粒越粗或者密度越小、頻率越高，衰減越快。氣體的密度很小，因此衰減很快，尤其在高頻率時(shí)衰減更快，因此在空氣中傳導(dǎo)的超聲波頻率選的較低，約數(shù)千赫茲，而在固體、液體中傳播則選用較高的頻率，達(dá)MHz級。超聲波換能器有時(shí)候也稱超聲波探頭，工作原理有壓電式、磁致伸縮式、電磁式數(shù)種。在檢測技術(shù)中主要采用壓電式超聲波傳感器的應(yīng)用類型有哪些？具體的應(yīng)用有哪些形式？超聲波傳感器按出射方向分 透射型 發(fā)射器和接收器位于被測面二側(cè)；反射型 發(fā)射器和接收器位于被測面同側(cè)從超聲波的波形看，又可分為連續(xù)超聲波和脈沖超聲波；常見的應(yīng)用有：超聲波流量計(jì)，超聲波測厚，超聲波測密度，超聲波測液位和物位，超聲波防盜報(bào)警。為提高分辨力，減少干擾，超聲波傳感器多采用脈沖超聲波。多普勒效應(yīng)：當(dāng)超聲波源與傳播介質(zhì)間存在相對運(yùn)動(dòng)時(shí)，接收器收到的頻率與超聲波發(fā)射的頻率將有所不同，產(chǎn)生的頻偏與相對速度的大小和方向有關(guān)。超聲波防盜報(bào)警器：發(fā)射器發(fā)散出頻率40kHz左右的連續(xù)超聲波，如果有人進(jìn)入信號的有效區(qū)域，相對速度為V，從人體反射回接收器的超聲波將由于多普勒效應(yīng)，而發(fā)生頻率偏移△f,這個(gè)信號經(jīng)放大后轉(zhuǎn)換為直流電壓，去控制報(bào)警器。超聲波的探傷 A型 橫坐標(biāo)為時(shí)間軸，縱坐標(biāo)為反射波強(qiáng)度探傷 B型 B超 橫坐標(biāo)為探頭的掃描距離，探傷深度為縱坐標(biāo)，以屏幕的輝度表示反射波強(qiáng)度 C型 醫(yī)用CTA型超聲探傷采用了超聲脈沖反射法，根據(jù)波形不同，可分為 a、縱波探傷 b、橫波探傷 c、表面探傷 對缺陷的檢測手段有無損探傷和破壞性試驗(yàn)。超聲波探頭測量中為什么要用耦合劑？ 無論是直探頭還是斜探頭，一般不能直接將其放在被測介質(zhì)表面來回移動(dòng)，防止磨損。更重要的是，由于超聲波探頭在與被測物體接觸時(shí)，在工件表面不平整的情況下，探頭與被測物體表面必然存在一層空氣薄層，空氣的密度很小，將引起三個(gè)介質(zhì)表面強(qiáng)烈的雜亂反射波，造成干擾，而且空氣也會(huì)對超聲波造成很大的衰減，所以用耦合劑充滿接觸層，起傳遞超聲波的作用。第九章 霍爾傳感器霍爾效應(yīng) ：如果讓一恒定電流通過一金屬薄片，并將薄片置于強(qiáng)磁場中，在金屬薄片的另外兩側(cè)將產(chǎn)生與磁場強(qiáng)度成正比的電動(dòng)勢，霍爾電動(dòng)勢中的θ是指磁力線與霍爾薄片的垂線之間夾角。磁場垂直與霍爾薄片，當(dāng)磁場方向變?yōu)橄喾春?，霍爾電?dòng)勢絕對值相同，符號相反?；魻栐奶匦詤?shù) (1) 輸入電阻Ri 霍爾元件二激勵(lì)電流端的直流電阻。如果溫度升高→輸入電阻變小→輸出電流上升→霍爾電動(dòng)勢變化 為減少溫漂，最好采用恒流源作為激勵(lì)源。(2) 輸出電阻Ro 二個(gè)霍爾電動(dòng)勢輸出端之間的電阻(3) 最大激勵(lì)電流Im 由于電流上升→溫度上升→溫漂上升→所以規(guī)定了其最大激勵(lì)電流(4) 靈敏度KH(5) 最大磁感應(yīng)強(qiáng)度 B＞Bm時(shí)，非線性誤差將增大(6) 不等位電勢 在額定激勵(lì)電流下，B＝0，輸出開路電壓≠0，它是由于4個(gè)電極幾何尺寸不對稱引起的 * 使用時(shí)多采用電橋法來補(bǔ)償不等位電動(dòng)勢引起的誤差(7) 霍爾電動(dòng)勢溫度系數(shù) 在一定的磁場強(qiáng)度和激勵(lì)電流的作用下，溫度每變化1℃時(shí)，霍爾電動(dòng)勢變化的百分?jǐn)?shù)，它與霍爾元件的材料有關(guān) ，要求高的場合應(yīng)該選用低溫漂的霍爾元件?；魻栐心亩箢?？各有什么特點(diǎn)？霍爾集成電路可分為線性型和開關(guān)型兩大類，線性型的特點(diǎn)是將霍爾元件和恒流源、線性差動(dòng)放大器等做在一個(gè)芯片上，輸出電壓為伏級，比直接使用霍爾元件方便多了。后者是將霍爾元件、穩(wěn)壓電路、放大器、施密特觸發(fā)器、OC門等電路做在同一個(gè)芯片上，有些開關(guān)型霍爾元件還包括雙穩(wěn)態(tài)電路，這種器件的特點(diǎn)是必須施加相反極性的磁場，電路的輸出才能翻回到高電平，具有鎖鍵的功能?；魻杺鞲衅鞯闹饕猛居心男?？1． 維持I和θ不變，則Eh＝f(B)，這方面應(yīng)用有：測量磁場強(qiáng)度的高斯計(jì)，測量轉(zhuǎn)速的霍爾轉(zhuǎn)速表、磁性產(chǎn)品計(jì)數(shù)器、霍爾式角編碼器等2． 維持I和B不變，則Eh＝f(B)，這方面應(yīng)用有角位移測量儀。3． 維持θ不變，則Eh＝f(IB)，這方面應(yīng)用有模擬乘法器、霍爾式功率計(jì)?；魻栐?端元件，一對做激勵(lì)電流端，一對做霍爾電動(dòng)勢的輸出端。霍爾電動(dòng)勢是同頻率的交變電勢。霍爾電動(dòng)勢與輸入電流、磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比。第十章 熱電偶傳感器 計(jì)算題熱電偶傳感器能將溫度信號轉(zhuǎn)換成電動(dòng)勢。熱電偶的主要優(yōu)點(diǎn)。(1) 它屬于自發(fā)電型傳感器，因此測量時(shí)可以不要外加電源，可直接驅(qū)動(dòng)動(dòng)圈式儀表。(2) 結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，熱電偶的電極不受大小和形狀限制，可按需要選擇。(3) 測溫范圍廣，高溫電熱偶高達(dá)1800℃以上，低溫可達(dá)－260℃。(4) 測量精度較高，各溫區(qū)中的誤差均符合國際計(jì)量委員會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)。 攝氏溫標(biāo) t華氏溫標(biāo) F θ＝（﹢32） 例 t＝20℃ θ＝（20﹢32）F＝68F熱力學(xué)溫標(biāo) K T＝t﹢ 例 t＝100℃ T＝100﹢＝何謂熱電效應(yīng)？兩種不同材料的導(dǎo)體A和B組成的閉合回路，當(dāng)兩個(gè)結(jié)點(diǎn)溫度不相同時(shí)，回路中將產(chǎn)生電動(dòng)勢，這種物理現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。一端——測量端（工作端、熱端） 另一端——參考端（自由端、冷端）結(jié)論(1) 如果熱電偶兩結(jié)點(diǎn)溫度相同，則回路總的電動(dòng)勢必然等于0。兩結(jié)點(diǎn)溫差越大，熱電動(dòng)勢越大。 (2) 如果熱電偶兩電極材料相同，即使兩端溫度不同（T≠T0），但總輸出熱電動(dòng)勢仍為0，因此必需由兩種不同材料才能構(gòu)成熱電偶(3) 熱電動(dòng)勢的大小只與材料和結(jié)點(diǎn)溫度有關(guān)。與熱電偶有關(guān)的幾個(gè)定律 (1) 中間導(dǎo)體定律：利用熱電偶來實(shí)際測溫時(shí)，連接導(dǎo)線、顯示儀表和接插件等均可看成中間導(dǎo)體，只要保證這些中間導(dǎo)體兩端溫度各自相同，則對熱電偶的熱電動(dòng)勢沒有影響(2) 中間溫度定律：EAB