精密測試技術(shù)課程講義-文庫吧在線文庫
【正文】 － 點(diǎn)光源的像的移動方向與感光元件的方向夾角。補(bǔ)充3：激光距離傳感器和超聲波傳感器一樣，利用激光測量距離的最簡單方法是測定激光從光源到被測物體往返所需要的時間。利用多普勒效應(yīng)可以測量運(yùn)動物體的速度； 圖 多普勒速度計的原理3. 應(yīng)用球速測定器就是利用這種原理制成的。l 電壓放大器 使用電壓放大器時，電纜形成的接地電容Ci和放大器輸入阻抗并聯(lián)，形成傳感器的負(fù)載阻抗，因此測量系統(tǒng)對電纜電容的變化非常敏感，這使得電壓放大器的使用受到限制。2） 電荷與作用力間關(guān)系i—1，2，3分別代表垂直于x軸，y軸，z軸的表面j—1，2，3，4，5，6分別表示x軸，y軸，z軸的作用力方向，圍繞x軸，y軸，z軸的剪切力方向。而與金屬導(dǎo)體的電阻率，導(dǎo)磁率，厚度h和線圈與金屬導(dǎo)體表面之間的距離x有關(guān)。l 掉電保護(hù)功能發(fā)展原因：（1） 應(yīng)用、需求（2） 新材料、新技術(shù)、新工藝、微電子技術(shù)（3） 仿生學(xué)發(fā)展（仿生原理）蝙蝠：超聲定向功能超過高級雷達(dá)裝置毒蛇借助于眼下方的面部小窩遠(yuǎn)距離測量、感知附近動物的存在（非常發(fā)達(dá)的溫度傳感器）二、電阻式傳感器1．分類將被測量的物理量如位移、力等轉(zhuǎn)換為電阻變化的一種傳感器，分為變阻式和電阻應(yīng)變式。l 人機(jī)對話功能（顯示和報警）（儀器化）l 接口功能。2．基本原理把一個半徑為r扁平線圈放置在金屬導(dǎo)體附近，線圈中通入頻率為f的交變電流，在線圈的周圍空間便產(chǎn)生一個交變磁場,在金屬表面感應(yīng)產(chǎn)生渦電流，此渦流又產(chǎn)生一個與方向相反的交變磁場，由于的反作用，必然削弱線圈的磁場使線圈的電感L發(fā)生轉(zhuǎn)變，從而使阻抗z變化。橫向壓電效應(yīng)：沿y軸施加作用力時，則在垂直于x軸的表面上產(chǎn)生電荷，極性相反。因?yàn)閭鞲衅鞯妮敵隹梢允请妷?，也可以是電荷，所以前置放大器也有電壓放大器和電荷放大器兩種形式。若在信號發(fā)射源（觀測點(diǎn)）接收到從運(yùn)動物體反射回來的信號頻率為f，則因多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的頻差為： f＝f－f＝2 fcos c－光速 －夾角。蝙蝠通過自身特有的超聲波測距系統(tǒng)，在快速飛行時精確判定障礙物的距離。2．原理圖 空間濾波器的原理為便于分析，設(shè)有一點(diǎn)光源在以速度v移動。 2．分類 熱電阻式傳感器：溫度變化影響電阻的變化。l PTC熱敏電阻：當(dāng)溫度超過某一數(shù)值時，其電阻值朝正的方向快速變化。l 缺點(diǎn)：非線性、穩(wěn)定性和互換性差. （四）熱電偶 1. 物理機(jī)制：熱電效應(yīng)l 熱電效應(yīng): 由A、B不同材料的導(dǎo)體兩端互相緊密地接在一路，組成一個閉合回路，當(dāng)1,2兩接點(diǎn)的溫度不等時，回路中就會產(chǎn)生電動勢，從而形成電流，這一現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。中間溫度定律BAABABA中間溫度定律就是制定熱電偶分度表的理論基礎(chǔ)。鉑銠－鉑銠 熱電偶：性能穩(wěn)定，準(zhǔn)確度高，可用于基準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)熱電偶。n 單位體積中載流子的數(shù)目，g電子電荷量h半導(dǎo)體薄片的厚度為了獲得較大的霍爾電勢，要求愈大愈好。恒流源供電 補(bǔ)償電路 圖時： 時通過補(bǔ)償電阻的電流 時霍爾元件的內(nèi)阻 補(bǔ)償電阻：數(shù)字式傳感器1．編碼器 碼盤和碼尺l 將角度或線位移轉(zhuǎn)換成電信號的一種裝置。纖芯：位于光纖的中心部位，由玻璃或塑料制成，直徑5~100um包層：繞著纖芯的那一部分稱為包層，材料也是玻璃或塑料。纖芯在幾十um則為多模光纖 傳輸多個模纖芯在5~10um則為單模光纖 傳輸一個模光的全反射現(xiàn)象是研究光纖傳感原理的基礎(chǔ)，由幾何光學(xué)知：當(dāng)光線以較小的入射角＜＜，為臨界角，由光密媒質(zhì)（折射率為n1）射入光疏界質(zhì)（折射率n2）時，一部分光線被反射，另一部分光線折射入疏媒技，折射角滿足斯乃爾法則： 根據(jù)能量守恒定律：反射光與折射光的能量之和等于入射光的能量，當(dāng)逐漸加大入射角，一直到c折射光就會沿著界面?zhèn)鞑?，此時折射角=90176。數(shù)值孔徑NA仿照研究透鏡那樣，引入數(shù)值孔徑NAsin=為光纖周圍媒質(zhì)的折射率，空氣＝1數(shù)值孔徑是光纖的一個基本參數(shù)。光纖不僅起傳光的作用，又是敏感元件。這種情況光纖只是作為光的傳輸回路，所以這種傳感器也稱之為傳輸回路型光纖傳感器。光電效應(yīng)就是這質(zhì)吸收了光子能量以后產(chǎn)生的電效應(yīng)，根據(jù)光電效應(yīng)的機(jī)理不同，光電效應(yīng)可分為三類：1) 外光電效應(yīng)在光的照射下，使電子從物體表面逸出的現(xiàn)象，稱為外光電效應(yīng)，也叫光電子發(fā)射現(xiàn)象。亮電阻：受光照射時的電阻值稱為亮電阻。故選擇光敏電阻，要與使用的光源相適應(yīng)。當(dāng)光線照射到PN結(jié)上時，若光子能量足夠大，在光子的作用下，便在PN結(jié)附近激發(fā)產(chǎn)生電子空穴對。溫度特性：指開路電壓和短路電流隨溫度變化的關(guān)系。光譜特性：相對靈敏度與光譜波長的關(guān)系，在某一波長時其靈敏度達(dá)到最大。3) 光電池光電池是基于光生伏特效應(yīng)工作的一種光電元件，當(dāng)有光線照射時實(shí)質(zhì)上就是一個電源。伏安特性：光敏電阻的光電流與外加電壓之間的關(guān)系。如光電池，光敏晶體管。若光纖受某些物理量的作用（如溫度，壓力，加速度，電流等），將會使這三個參數(shù)發(fā)生不用程度的變化，從而引起相位變化。利用法拉第效應(yīng)的光纖電流傳感器。l 費(fèi)涅耳反射損耗當(dāng)一束光射入光纖的端面時，由于纖芯的折射率n與光纖所處周圍媒質(zhì)的折射率不同，因此在端面上將產(chǎn)生反射光束和折射光束。若大于，則入射的光線就能在界面上產(chǎn)生全反射，并在光纖內(nèi)以同樣的角度反復(fù)逐次全反射向前傳播，直至從光纖的另一端射出，出射角也為。因此光在傳播中會自動地從折射率小的界面處向中心會聚，光線偏離中心軸線越遠(yuǎn)，則傳播路程越長，傳播的軌跡類似正弦波曲線，這種光纖又稱自聚焦光纖。 增量式碼盤（編碼器）l 組成多孔盤、光源、光敏元件和計數(shù)器等組成。磁場的梯度越大，變換靈敏度越高?；魻杺鞲衅?：基于霍爾效應(yīng)。（4）標(biāo)準(zhǔn)電極定律 若兩種導(dǎo)體A、B分別與第三種導(dǎo)體C組成的熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢已知，則導(dǎo)體A、B組成熱電偶的熱電勢也可以得到。 選定材料后，熱電勢是溫度t和t0的函數(shù)差，即 當(dāng)給定t0保持不變時，熱電勢為t的單值函數(shù)。l NTC熱敏電阻：具有很高的負(fù)電阻溫度系數(shù)，廣泛應(yīng)用于自動控制及電子線路的熱補(bǔ)償線路中。 （二）熱電式傳感器l 物理機(jī)理：金屬或半導(dǎo)體材料的電阻隨溫度的變化而變化。3. 應(yīng)用 （1）汽車速度檢測：在路面為深淺不平的路況下，通過檢測發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速或輪胎轉(zhuǎn)速來計算速度都會有誤差, 使用空間濾波器可以得到更精確的結(jié)果。調(diào)制方式：將激光的強(qiáng)度
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