機(jī)械電子工程原理第七章傳感器與轉(zhuǎn)換器-文庫(kù)吧在線文庫(kù)
【正文】 態(tài)的介電常數(shù) ε0； ?εr為絕緣材料的相對(duì)介電系數(shù)； ? A為平行板的有效正對(duì)面積； ?δ為兩平行板之間的距離。圖中，電阻溫度計(jì)為 Rt，導(dǎo)線電阻為 r r r3，一般 R1=R2=R為兩橋臂電阻， R3是調(diào)整電橋的精密電阻。 軸向加載的拉伸試樣 電阻應(yīng)變片 應(yīng)變軸電 阻 型金 屬 膜 片基 襯15 橋式測(cè)量電路 ? 應(yīng)變式電阻傳感器常用來(lái)測(cè)量力、轉(zhuǎn)矩、壓力、加速度等物理量。因此，線圈式電位器的分辨率是單位長(zhǎng)度繞圈數(shù)的倒數(shù)。 集成化智能傳感器簡(jiǎn)圖 傳 感 器轉(zhuǎn) 換 器模 擬 信 號(hào)處 理A / D轉(zhuǎn) 換 器現(xiàn) 場(chǎng)微 處 理 器D / A轉(zhuǎn) 換 器輸 入控 制 控 制數(shù) 字 信 號(hào)數(shù) 字 輸 出模 擬 輸 出10 智能傳感器的功能 ? 自補(bǔ)償能力 ? 自校準(zhǔn)功能 ? 自診斷功能 ? 自動(dòng)定時(shí)測(cè)量 ? 自動(dòng)量程轉(zhuǎn)換 ? 雙向通信功能 含義：兩種結(jié)合方式： 傳統(tǒng)的傳感器和微處理器（含采集單元）獨(dú)立的，可組合在一起，應(yīng)用維護(hù)更換相對(duì)方便 把微處理器嵌入到傳感器中，半導(dǎo)體類傳感器與微處理器集成在同一塊芯片上，如用于地震勘探的加速度傳感器。 ? 頻率輸出 —— 產(chǎn)生的信號(hào)頻率是被測(cè)量的函數(shù)，輸出是連續(xù)波形或脈沖波形，可以用計(jì)數(shù)器和定時(shí)器將其轉(zhuǎn)化成數(shù)字形式。 ?加速度 ──振動(dòng)。 ?化學(xué)能 ──涉及到物質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和行為，主要參數(shù)有：濃度、晶體結(jié)構(gòu)和凝聚狀態(tài)等。有六種能量形式可用于信息傳遞。 ?傳感器 ──在測(cè)量系統(tǒng)中，對(duì)所測(cè) (特定 )物理參數(shù)發(fā)生響應(yīng)的器件。 2 數(shù)據(jù)測(cè)量時(shí)的預(yù)處理和后處理 ? 除了傳感器和轉(zhuǎn)換器，測(cè)量系統(tǒng)還包括一個(gè)預(yù)處理級(jí)和后處理級(jí) ? 預(yù)處理級(jí)是在信號(hào)與傳感器接觸之前提取信號(hào)特征，然后對(duì)輸入信號(hào)檢測(cè)、響應(yīng)并將輸入信號(hào)提供給傳感器。 ?機(jī)械能 ──主要參數(shù)有：距離、速度、尺寸和力等。 ?光電轉(zhuǎn)換裝置和熱電偶等直接式傳感器就是直接把輸入能量轉(zhuǎn)換成電能輸出的。 ?力 —— 靜力、動(dòng)力、壓差、力矩、功率。 ? 靈敏度高，精度適當(dāng) —— 即要求其輸出信號(hào)與被測(cè)信號(hào)成確定的關(guān)系（通常為線性），且比值要大；傳感器的靜態(tài)響應(yīng)與動(dòng)態(tài)響應(yīng)的準(zhǔn)確度能滿足要求。 ?避免了對(duì)藥物或食物等被測(cè)物的接觸污染。 ? 當(dāng) RLR2時(shí)， Ro≈R2。 RUsVoRgRa b應(yīng) 變 片R 39。 R1R2UsuoRtR3ua電 阻 溫 度 計(jì)r1r3r2ub19 半導(dǎo)體熱敏元件 ? 半導(dǎo)體熱敏元件是一種半導(dǎo)體電阻元件，其熱性能已知，通常用來(lái)測(cè)量范圍在 30℃ ～ 200℃ 的溫度。 ?圓柱型電容器的電容量 2 a2 bLab外 柱 面內(nèi) 柱 面r02lnCLbaeep23 電容傳感器的非線性 ? 電容量 C與兩極板 間隙 δ呈非線性關(guān)系?；瑝K上裝有一對(duì)繞組，兩繞組的相對(duì)距離成 1/4節(jié)距，即 90176。 ? 當(dāng)導(dǎo)體所處的環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí)，導(dǎo)體的電阻值也會(huì)隨著溫度的變化而變化，熱電阻傳感器就是根據(jù)這一特性來(lái)測(cè)量溫度的。 40 光電探測(cè)器 ? 熱敏光電探測(cè)器通過(guò)監(jiān)測(cè)入射的輻射熱在探測(cè)器中所產(chǎn)生的熱進(jìn)行工作。常用的材料有銻化銦（ InSb）（適合于波長(zhǎng)為 7μm的光線）和硫化鎘（ CdS）（適合于波長(zhǎng)為 ）。 44 光電二極管 ? 光電二極管一般處于反向工作狀態(tài)，在沒(méi)有光照射的時(shí)候，光電二極管的反向電阻很大、反向電流很小。 ? 把兩個(gè)相同的光柵疊在一起，并使它們以一個(gè)角度 θ相交，則會(huì)產(chǎn)生一個(gè)明暗相間的條紋，即莫爾條紋。這類材料有石英、酒石酸鉀鈉、鋯鈦酸鉛陶瓷、鈮酸鉀鈉，聚乙二烯等等。 54 思考題 ? 為了節(jié)省能源，需要根據(jù)自然光的亮度來(lái)開(kāi)、關(guān)路燈，即只有在夜間或天氣很暗的時(shí)候才打開(kāi)路燈，應(yīng)該用何種器件來(lái)控制路燈的開(kāi)、關(guān)？并說(shuō)明理由。有許多方法可以采用，其原理相差很大，選用哪一種方法須根據(jù)具體應(yīng)用場(chǎng)合而定。在需要隨時(shí)了解物體確切位置的場(chǎng)合下，常用這種編碼器。光電三級(jí)管由于有了放大功能，因此其靈敏性得到了提高。 ? 砷化鎵光電池轉(zhuǎn)換效率比硅光電池稍高，光譜響應(yīng)特性則與太陽(yáng)光譜最吻合。光電效應(yīng)是在 PN結(jié)上產(chǎn)生一個(gè)電壓，而光敏效應(yīng)則是利用入射能來(lái)改變材料的導(dǎo)電性能。 36 37 ? 從紅外到紫外的譜范圍內(nèi)
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