传感器与电子测量总复习.pptx

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1、 Part1 检测技术基础 Part2 传感技术 Part3 检测技术复 习 内 容第1页/共49页一一、检测技术基础1.传感器传感器 能感受能感受(或响应或响应)规定的被测量，并按照一定规律转换成可用输出信号的规定的被测量，并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。器件或装置。传感器传感器一般由敏感元件、变换元件和其他辅助元件组成。一般由敏感元件、变换元件和其他辅助元件组成。第2页/共49页第第 3 3 页页南昌航空大学电子信息工程学院电子工程系传感器与电子测量传感器与电子测量传感器与电子测量2.系统性能指标(1)(1)静态特性的性能指标静态特性的性能指标静态特性的性能指标静态特性的性能

2、指标测量范围测量范围允许误差范围内的最小被测量和最大被测量之间的范围。允许误差范围内的最小被测量和最大被测量之间的范围。允许误差范围内的最小被测量和最大被测量之间的范围。允许误差范围内的最小被测量和最大被测量之间的范围。灵敏度灵敏度非线性度非线性度标定曲线与拟合直线的偏离程度标定曲线与拟合直线的偏离程度标定曲线与拟合直线的偏离程度标定曲线与拟合直线的偏离程度 回程误差回程误差重复性重复性分辨力分辨力能够检测被测量最小变化量的能力。能够检测被测量最小变化量的能力。能够检测被测量最小变化量的能力。能够检测被测量最小变化量的能力。稳定度稳定度检测系统在规定的条件下保持其测量特性恒定不变的能力。检测系

3、统在规定的条件下保持其测量特性恒定不变的能力。检测系统在规定的条件下保持其测量特性恒定不变的能力。检测系统在规定的条件下保持其测量特性恒定不变的能力。漂移漂移检测系统随时间的慢变化检测系统随时间的慢变化检测系统随时间的慢变化检测系统随时间的慢变化精确度精确度精密度与正确度的总称精密度与正确度的总称精密度与正确度的总称精密度与正确度的总称指检测系统的输入、输出信号不随时间变化或变化很缓慢的特性。指检测系统的输入、输出信号不随时间变化或变化很缓慢的特性。第3页/共49页(2)动态特性指标时域指标时域指标时域指标时域指标最大超调量最大超调量最大超调量最大超调量时间常数时间常数时间常数时间常数延迟时间

4、延迟时间延迟时间延迟时间t td d、上升时间、上升时间、上升时间、上升时间t tr r、峰、峰、峰、峰值时间值时间值时间值时间t tp p和响应时间和响应时间和响应时间和响应时间t ts s等等等等频域指标频域指标频域指标频域指标固有频率固有频率固有频率固有频率阻尼比阻尼比阻尼比阻尼比系统频率特性系统频率特性系统频率特性系统频率特性 指检测系统的输出对随时间变化的输入量的不失真的快速响应能力。指检测系统的输出对随时间变化的输入量的不失真的快速响应能力。系统动态特性系统动态特性可以从可以从时域时域和和频域频域两个方面分别采用两个方面分别采用瞬态响应瞬态响应法和法和频率响频率响应法应法来分析。来

5、分析。第4页/共49页3.测量误差 指测量过程的不尽完善或测量条件的不理想而使测量结果偏离真值引指测量过程的不尽完善或测量条件的不理想而使测量结果偏离真值引起的误差。起的误差。按误差特点与性质，测量可分为按误差特点与性质，测量可分为系统误差系统误差、随机误差随机误差和和粗大误差粗大误差。系统误差系统误差系统误差系统误差表征测量的准确度表征测量的准确度表征测量的准确度表征测量的准确度(偏离真值的程度偏离真值的程度偏离真值的程度偏离真值的程度)具有规律性具有规律性具有规律性具有规律性。随机误差随机误差随机误差随机误差表征测量的精密度表征测量的精密度表征测量的精密度表征测量的精密度(分散程度分散程度

6、分散程度分散程度)服从服从服从服从正态分布规律正态分布规律正态分布规律正态分布规律，具有，具有，具有，具有单峰单峰单峰单峰性性性性、有界有界有界有界性性性性，且测量次数无穷大时，且测量次数无穷大时，且测量次数无穷大时，且测量次数无穷大时，还具有还具有还具有还具有对称性对称性对称性对称性(即即即即抵偿性抵偿性抵偿性抵偿性)。粗大误差粗大误差粗大误差粗大误差(疏失误差疏失误差疏失误差疏失误差)数据处理时应剔除含数据处理时应剔除含数据处理时应剔除含数据处理时应剔除含粗大误差的数据。粗大误差的数据。粗大误差的数据。粗大误差的数据。具具具具有明显错误的误差有明显错误的误差有明显错误的误差有明显错误的误差

7、第5页/共49页4.测量结果的处理(1)(1)利用修正值等方法对测得值进行修正，将已减弱利用修正值等方法对测得值进行修正，将已减弱 恒值系统误差影响的各数据恒值系统误差影响的各数据X Xi i依次列成表格。依次列成表格。(2)(2)求出算术平均值。求出算术平均值。(3)(3)列出残差列出残差 ,并验证并验证 。(4)(4)列出列出 ，计算标准偏差的估计值，计算标准偏差的估计值(5)(5)按按 的原则，的原则，检查和剔除粗差。检查和剔除粗差。(6)(6)算出算术平均值的标准偏差算出算术平均值的标准偏差(7)(7)写出测量结果的表达式写出测量结果的表达式第6页/共49页第第 7 7 页页南昌航空大

8、学电子信息工程学院电子工程系传感器与电子测量传感器与电子测量传感器与电子测量二二、传感技术1.1.传感器的工作机理传感器的工作机理传感器的工作机理传感器的工作机理热电偶热电偶热电偶热电偶基于基于基于基于热电效应热电效应热电效应热电效应电阻应变片电阻应变片电阻应变片电阻应变片基于基于基于基于应变效应应变效应应变效应应变效应半导体应变片半导体应变片半导体应变片半导体应变片基于基于基于基于压阻效应压阻效应压阻效应压阻效应电涡流式传感器电涡流式传感器电涡流式传感器电涡流式传感器 基于基于基于基于电涡流效应电涡流效应电涡流效应电涡流效应压电式传感器压电式传感器压电式传感器压电式传感器基于基于基于基于压电

9、效应压电效应压电效应压电效应霍尔式传感器霍尔式传感器霍尔式传感器霍尔式传感器基于基于基于基于霍尔效应霍尔效应霍尔效应霍尔效应光电式传感器光电式传感器光电式传感器光电式传感器基于基于基于基于光电效应光电效应光电效应光电效应第7页/共49页2.主要效应热电效应热电效应热电效应热电效应两种不同金属导体连接成闭合回路时，因两接触点两种不同金属导体连接成闭合回路时，因两接触点两种不同金属导体连接成闭合回路时，因两接触点两种不同金属导体连接成闭合回路时，因两接触点温度不同，在回路中产生热电动势的现象。温度不同，在回路中产生热电动势的现象。温度不同，在回路中产生热电动势的现象。温度不同，在回路中产生热电动势

10、的现象。应变效应应变效应应变效应应变效应导体受到外力作用时，产生机械形变而导致其阻值导体受到外力作用时，产生机械形变而导致其阻值导体受到外力作用时，产生机械形变而导致其阻值导体受到外力作用时，产生机械形变而导致其阻值变化的现象。变化的现象。变化的现象。变化的现象。压电效应压电效应压电效应压电效应物质物质物质物质受外力作用发生机械变形而使其表面产生符号受外力作用发生机械变形而使其表面产生符号受外力作用发生机械变形而使其表面产生符号受外力作用发生机械变形而使其表面产生符号相反相反相反相反的等量电荷，或物质置于电场中导致物质发生的等量电荷，或物质置于电场中导致物质发生的等量电荷，或物质置于电场中导致

11、物质发生的等量电荷，或物质置于电场中导致物质发生形变的现象。形变的现象。形变的现象。形变的现象。霍尔效应霍尔效应霍尔效应霍尔效应半导体薄片置于磁场中，在其控制电极通以电流时，半导体薄片置于磁场中，在其控制电极通以电流时，半导体薄片置于磁场中，在其控制电极通以电流时，半导体薄片置于磁场中，在其控制电极通以电流时，在在在在垂直于电流和磁场的方向上垂直于电流和磁场的方向上垂直于电流和磁场的方向上垂直于电流和磁场的方向上产生霍尔电势产生霍尔电势产生霍尔电势产生霍尔电势的现象。的现象。的现象。的现象。光电效应光电效应光电效应光电效应外光电效应外光电效应外光电效应外光电效应光线照射下，电子逸出物体表面向外

12、发射的现象。光线照射下，电子逸出物体表面向外发射的现象。光线照射下，电子逸出物体表面向外发射的现象。光线照射下，电子逸出物体表面向外发射的现象。内光电效应内光电效应内光电效应内光电效应光线照射下，物体内的电子不能逸出物体表面，而光线照射下，物体内的电子不能逸出物体表面，而光线照射下，物体内的电子不能逸出物体表面，而光线照射下，物体内的电子不能逸出物体表面，而使物体的电导率发生变化或产生光生电动势的现象使物体的电导率发生变化或产生光生电动势的现象使物体的电导率发生变化或产生光生电动势的现象使物体的电导率发生变化或产生光生电动势的现象第8页/共49页第第 9 9 页页南昌航空大学电子信息工程学院电

13、子工程系传感器与电子测量传感器与电子测量传感器与电子测量(一一)温度传感器-热电偶重要定律中间中间中间中间导体导体导体导体定律定律定律定律接入检测仪表不会带来接入检测仪表不会带来接入检测仪表不会带来接入检测仪表不会带来测量误差。测量误差。测量误差。测量误差。中间中间中间中间温度温度温度温度定律定律定律定律冷端温度不为零，结合冷端温度不为零，结合冷端温度不为零，结合冷端温度不为零，结合分度表可求出工作端的分度表可求出工作端的分度表可求出工作端的分度表可求出工作端的被测温度被测温度被测温度被测温度，补偿导线补偿导线补偿导线补偿导线也也也也依据了该定律。依据了该定律。依据了该定律。依据了该定律。参考

14、参考参考参考电极电极电极电极定律定律定律定律简化热电偶选配电极。简化热电偶选配电极。简化热电偶选配电极。简化热电偶选配电极。第9页/共49页(二二)位移传感器种类种类种类种类主要类型主要类型主要类型主要类型原理原理原理原理测量电路测量电路测量电路测量电路应变片应变片应变片应变片金属电阻应变片金属电阻应变片金属电阻应变片金属电阻应变片直流电桥直流电桥直流电桥直流电桥电容式传感器电容式传感器电容式传感器电容式传感器变极距型变极距型变极距型变极距型交流电桥、交流电桥、交流电桥、交流电桥、脉冲调宽脉冲调宽脉冲调宽脉冲调宽电感式传感器电感式传感器电感式传感器电感式传感器差动变压器差动变压器差动变压器差动

15、变压器输出反映位移大输出反映位移大输出反映位移大输出反映位移大小和方向，消除小和方向，消除小和方向，消除小和方向，消除零点残余电压的零点残余电压的零点残余电压的零点残余电压的影响影响影响影响相敏检波相敏检波相敏检波相敏检波电涡流传感器电涡流传感器电涡流传感器电涡流传感器高频反射式高频反射式高频反射式高频反射式电涡流效应电涡流效应电涡流效应电涡流效应调频、调幅调频、调幅调频、调幅调频、调幅第10页/共49页第第 1111 页页南昌航空大学电子信息工程学院电子工程系传感器与电子测量传感器与电子测量传感器与电子测量1.电阻应变片2.2.测量电测量电测量电测量电桥桥桥桥K K为灵敏系数为灵敏系数电桥形

16、式电桥形式电桥形式电桥形式输出输出输出输出U U0 0电压灵敏度电压灵敏度电压灵敏度电压灵敏度S SV V第11页/共49页(三三)电感式传感器自感型传感器自感型传感器自感型传感器自感型传感器变变变变气气气气隙型、变面积型、螺管型隙型、变面积型、螺管型隙型、变面积型、螺管型隙型、变面积型、螺管型互感型电感传感器互感型电感传感器互感型电感传感器互感型电感传感器差动变压器差动变压器差动变压器差动变压器 指指差差动动变变压压器器衔衔铁铁处处于于中中间间位位置置时时输输出的微小电压出的微小电压(从零点几从零点几m mV V到数十到数十m mV)V)。零点残余电压：零点残余电压：零点残余电压的产生原因：

17、零点残余电压的产生原因：(1)(1)传感器的两个二次绕组的电气参数与几何尺寸不对称，传感器的两个二次绕组的电气参数与几何尺寸不对称，产生了零点残余电压的基波；产生了零点残余电压的基波；(2)(2)磁性材料磁化曲线的非线性，产生了零点残余电压的高磁性材料磁化曲线的非线性，产生了零点残余电压的高 次谐波次谐波(主要是三次谐波主要是三次谐波)；(3)(3)励磁电压本身含高次谐波。励磁电压本身含高次谐波。第12页/共49页(四四)转速测量传感器转速传感器类型转速传感器类型转速传感器类型转速传感器类型结构结构结构结构转速公式转速公式转速公式转速公式磁电式磁电式磁电式磁电式n n转速转速转速转速(r rm

18、inmin););f f 输出信号频率输出信号频率输出信号频率输出信号频率 z z齿数、磁钢数、齿数、磁钢数、齿数、磁钢数、齿数、磁钢数、转盘上孔数转盘上孔数转盘上孔数转盘上孔数电涡流式电涡流式电涡流式电涡流式霍尔式霍尔式霍尔式霍尔式光电式光电式光电式光电式第13页/共49页第第 1414 页页南昌航空大学电子信息工程学院电子工程系传感器与电子测量传感器与电子测量传感器与电子测量(五五)超声波传感器传播特性传播特性传播特性传播特性传播速度传播速度传播速度传播速度不同介质中传播有各自的传播速度不同介质中传播有各自的传播速度不同介质中传播有各自的传播速度不同介质中传播有各自的传播速度指向性指向性指

19、向性指向性中心轴线上声强最大，随着扩散角度的增大声中心轴线上声强最大，随着扩散角度的增大声中心轴线上声强最大，随着扩散角度的增大声中心轴线上声强最大，随着扩散角度的增大声强逐步减小强逐步减小强逐步减小强逐步减小。传播类型传播类型传播类型传播类型超声波由一种介质入射到另一种介质时，由于超声波由一种介质入射到另一种介质时，由于在两种介绍中的传播速度不同，在异质界面上在两种介绍中的传播速度不同，在异质界面上将会产生将会产生反射反射、折射折射和和波型转换波型转换等现象等现象.衰减衰减衰减衰减介质介质介质介质密度越小密度越小密度越小密度越小，衰减越快；，衰减越快；，衰减越快；，衰减越快；频率越高频率越高

20、频率越高频率越高，衰减越，衰减越，衰减越，衰减越快。快。快。快。在弹性介质中传播的振动频率在弹性介质中传播的振动频率20kHz20kHz以上的机械波。以上的机械波。第14页/共49页三三、检测技术1.1.信号调理信号调理信号调理信号调理2.2.抗干扰技术抗干扰技术抗干扰技术抗干扰技术放大放大放大放大滤波滤波滤波滤波信号转换信号转换信号转换信号转换非线性校正与补偿非线性校正与补偿非线性校正与补偿非线性校正与补偿调制与解调调制与解调调制与解调调制与解调屏蔽屏蔽屏蔽屏蔽接地接地接地接地隔离隔离隔离隔离滤波滤波滤波滤波调制调制调制调制软件抗干扰软件抗干扰软件抗干扰软件抗干扰第15页/共49页第第 16

21、16 页页南昌航空大学电子信息工程学院电子工程系传感器与电子测量传感器与电子测量传感器与电子测量一、一、一、一、填空题(一一一一)传感器组成与分类传感器组成与分类传感器组成与分类传感器组成与分类1.1.传感器一般由传感器一般由 、和其他辅助元件组成。和其他辅助元件组成。敏感元件敏感元件、变换元件变换元件201320132014(1)2014(1)2.2.数字式传感器可分为三类，即数字式传感器可分为三类，即 ，和频率输出式数字传感器。和频率输出式数字传感器。脉冲输出式脉冲输出式、编码输出式编码输出式201320132014(1)2014(1)历年考试题型第16页/共49页第第 1717 页页南昌

22、航空大学电子信息工程学院电子工程系传感器与电子测量传感器与电子测量传感器与电子测量(二二)传感器性能指标 201320132014(1)2014(1)201420142015(1)2015(1)1.1.某位移传感器，在输入量变化某位移传感器，在输入量变化5 mm5 mm时，输出电压变化时，输出电压变化为为300 mV300 mV，其灵敏度为，其灵敏度为 。2 2、传感器的动态特性可以从时域和频域两个方面分别采传感器的动态特性可以从时域和频域两个方面分别采用用 和和 来分析。来分析。瞬态响应法瞬态响应法、频率响应法频率响应法第17页/共49页第第 1818 页页南昌航空大学电子信息工程学院电子工

23、程系传感器与电子测量传感器与电子测量传感器与电子测量(三三三三)误差分析1 1、测量误差可分为：系统误差、测量误差可分为：系统误差、和和 三大类。三大类。随机误差、粗大误差随机误差、粗大误差 201420142015(1)2015(1)2 2、服从正态分布规律的随机误差的特征包括、服从正态分布规律的随机误差的特征包括 、和对称性。和对称性。单峰性单峰性、有界性有界性201420142015(1)2015(1)第18页/共49页第第 1919 页页南昌航空大学电子信息工程学院电子工程系传感器与电子测量传感器与电子测量传感器与电子测量(四四)电感式传感器(五五五五)磁电式传感器磁电式传感器磁电式传

24、感器磁电式传感器1.1.电感式传感器根据电感类型的不同，可分为电感式传感器根据电感类型的不同，可分为 变化型和变化型和 变化型两类。变化型两类。自感系数自感系数、互感系数互感系数1.1.采用磁电式传感器测量转速，测速齿轮齿数为采用磁电式传感器测量转速，测速齿轮齿数为6060，当传感器输出频率，当传感器输出频率为为1kHz1kHz的正弦波信号时，被测轴的转速为的正弦波信号时，被测轴的转速为 转转/分钟。分钟。201320132014(1)2014(1)201320132014(1)2014(1)第19页/共49页(六六)超声波1 1、当超声波由一种介质入射到另一种介质时，由、当超声波由一种介质入

25、射到另一种介质时，由 于在两种介质中的传播速度不同，在异质界面于在两种介质中的传播速度不同，在异质界面 上将会产生上将会产生 、和波型转换等现象。和波型转换等现象。反射反射、折射折射201320132014(1)2014(1)第20页/共49页(七七)调理技术调理技术1.1.信号调理电路通常具有放大、电平移动、信号调理电路通常具有放大、电平移动、阻抗匹配、滤波、阻抗匹配、滤波、等功能。等功能。调制、解调调制、解调2.2.根据滤波器处理信号的频带，滤波器可分为根据滤波器处理信号的频带，滤波器可分为 滤波器、高通滤波器、滤波器、高通滤波器、滤波器、带阻滤波器滤波器、带阻滤波器 及及 滤波器等五种滤

26、波器等五种 。低通低通、带通带通、全通全通201320132014(1)2014(1)201420142015(1)2015(1)第21页/共49页第第 2222 页页南昌航空大学电子信息工程学院电子工程系传感器与电子测量传感器与电子测量传感器与电子测量二二、名词解释题(一一一一)传感器概念传感器概念传感器概念传感器概念1.1.传感器传感器 答：答：能感受（或响应）规定的被测量，并按照一定规律转换成可用输出能感受（或响应）规定的被测量，并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。201420142015(1)201

27、5(1)201320132014(1)2014(1)第22页/共49页第第 2323 页页南昌航空大学电子信息工程学院电子工程系传感器与电子测量传感器与电子测量传感器与电子测量(二二二二)传感器性能指标1 1、分辨率、分辨率 答：答：是用来表示检测系统或仪表装置能够检测被测量最是用来表示检测系统或仪表装置能够检测被测量最小变化量的能力。通常是以最小量程的单位值来表示。小变化量的能力。通常是以最小量程的单位值来表示。201320132014(1)2014(1)201420142015(1)2015(1)2 2、线性度、线性度 答：答：指传感器的输出与输入成线性关系的程度。指传感器的输出与输入成线

28、性关系的程度。201320132014(1)2014(1)第23页/共49页(三三三三)传感器机理1.1.压阻效应压阻效应 答：答：指半导体材料在某一轴向受外力作用时，其电阻率指半导体材料在某一轴向受外力作用时，其电阻率发生变化的现象。发生变化的现象。201320132014(1)2014(1)2.2.霍尔效应霍尔效应 3 3、外光电效应、外光电效应 答：答：在金属或半导体薄片相对两侧面通以控制电流在金属或半导体薄片相对两侧面通以控制电流I I，在薄片垂直方向上施加磁场在薄片垂直方向上施加磁场B B，则在垂直于电流和，则在垂直于电流和磁场的方向上，会产生一个大小与控制电流磁场的方向上，会产生一

29、个大小与控制电流I I和磁和磁场场B B乘积成正比的电动势乘积成正比的电动势U UH H，这一，这一现象称为霍尔效应。现象称为霍尔效应。答：答：指在光线照射下，电子逸出物体表面向外发射的现象指在光线照射下，电子逸出物体表面向外发射的现象 。201420142015(1)2015(1)201420142015(1)2015(1)第24页/共49页第第 2525 页页南昌航空大学电子信息工程学院电子工程系传感器与电子测量传感器与电子测量传感器与电子测量三三、基本分析题1 1、什么是传感器的静态特性？它有哪些性能指标？什么是传感器的静态特性？它有哪些性能指标？(一一一一)传感器性能指标传感器性能指标

30、传感器性能指标传感器性能指标答：答：描述静态响应特性的指标有测量范围、灵敏度、描述静态响应特性的指标有测量范围、灵敏度、非线性度、回程误差、稳定度和漂移、精度、可靠性、非线性度、回程误差、稳定度和漂移、精度、可靠性、分辨率、灵敏阀等。分辨率、灵敏阀等。静态特性：在稳态信号作用下的输入静态特性：在稳态信号作用下的输入输出关系。输出关系。201320132014(1)2014(1)第25页/共49页2 2、为什么在使用各种指针式仪表时，总希望指针偏转在全量程的、为什么在使用各种指针式仪表时，总希望指针偏转在全量程的2/32/3以上以上范围内使用？范围内使用？答：答：在仪器仪表的精度等级一定时，由最

31、大引用误差计算公在仪器仪表的精度等级一定时，由最大引用误差计算公式式 可知，越可知，越接近满刻度的测量示值，其最大引用误差越小、测量精度接近满刻度的测量示值，其最大引用误差越小、测量精度越高，故在选用仪表时要兼顾精度等级和量程，通常要求越高，故在选用仪表时要兼顾精度等级和量程，通常要求测量示值落在仪表满刻度的三分之二以上。测量示值落在仪表满刻度的三分之二以上。201320132014(1)2014(1)201420142015(1)2015(1)第26页/共49页第第 2727 页页南昌航空大学电子信息工程学院电子工程系传感器与电子测量传感器与电子测量传感器与电子测量(二二)误差分析1 1、产

32、生系统误差的常见原因有哪些？、产生系统误差的常见原因有哪些？答：答：产生系统误差的常见原因有：测量系统本身的性能产生系统误差的常见原因有：测量系统本身的性能不完善、测量方法不完善、测量者对仪器的使用不不完善、测量方法不完善、测量者对仪器的使用不当、环境条件的变化等。当、环境条件的变化等。201320132014(1)2014(1)第27页/共49页(三三三三)温度传感器1 1、简述热电偶的中间导体定律，并说明它的实用价值。简述热电偶的中间导体定律，并说明它的实用价值。答：答：中间导体定律：若在热电偶回路中插入中间导体，无中间导体定律：若在热电偶回路中插入中间导体，无论插入导体的温度分布如何，只

33、要中间导体两端温度相论插入导体的温度分布如何，只要中间导体两端温度相同，则对热电偶回路的总电动势无影响。同，则对热电偶回路的总电动势无影响。中间导体定律的使用价值在于：利用热电偶实际测温中间导体定律的使用价值在于：利用热电偶实际测温时，可以将连接导线和显示仪表看成是中间导体，只要时，可以将连接导线和显示仪表看成是中间导体，只要保证中间导体两端温度相同，则对热电偶的热电动势没保证中间导体两端温度相同，则对热电偶的热电动势没有影响。有影响。201320132014(1)2014(1)第28页/共49页2.2.简述热电偶的几个重要定律，并分别说明它们的实用价值。简述热电偶的几个重要定律，并分别说明它

34、们的实用价值。答：答：(1)(1)中间导体定律：若在热电偶回路中插入中间导体，无中间导体定律：若在热电偶回路中插入中间导体，无论插入导体的温度分布如何，只要中间导体两端温度相同，论插入导体的温度分布如何，只要中间导体两端温度相同，则对热电偶回路的总电动势无影响则对热电偶回路的总电动势无影响(2)(2)中间温度定律中间温度定律:热电偶在结点温度为热电偶在结点温度为T T、T T0 0时的热电动势时的热电动势E EABAB(T T，T T0 0)等于该热电偶在等于该热电偶在(T T，T Tn n)及及(T Tn n，T T0 0)时的热电动势时的热电动势E EABAB(T T，T Tn n)与与E

35、 EABAB(T Tn n，T T0)0)之和。之和。(3)(3)参考电极定律参考电极定律(也称组成定律也称组成定律):):已知热电极已知热电极A A、B B与参与参考电极考电极C C组成的热电偶在结点温度为组成的热电偶在结点温度为(T T，T T0 0)时的热电动势时的热电动势分别为分别为E EACAC (T T，T T0 0)与与E EBCBC(T T，T T0 0)，则相同温度下，由，则相同温度下，由A A、B B两种热电极配对后的热电动势两种热电极配对后的热电动势E EABAB(T T，T T0 0)可按下式计算：可按下式计算：E EABAB (T T，T T0 0)=E=EACAC(

36、T T，T T0 0)E EBCBC (T T，T T0 0)中间温度定律的实用价值在于：当自由端温度不为中间温度定律的实用价值在于：当自由端温度不为0 0时，时，可利用该定律及分度表求得工作端温度可利用该定律及分度表求得工作端温度T T，另外热电偶中补偿，另外热电偶中补偿导线的使用也依据了以上定律。导线的使用也依据了以上定律。201420142015(1)2015(1)第29页/共49页(四四)超声波1.1.超声波通过两种介质界面时，会发生什么现象？超声波通过两种介质界面时，会发生什么现象？答：答：在当超声波由一种介质入射到另一种介质时，由于在两种在当超声波由一种介质入射到另一种介质时，由于

37、在两种介绍中的传播速度不同，在异质界面上将会产生反射、折射和介绍中的传播速度不同，在异质界面上将会产生反射、折射和波型转换等现象。波型转换等现象。201420142015(1)2015(1)第30页/共49页第第 3131 页页南昌航空大学电子信息工程学院电子工程系传感器与电子测量传感器与电子测量传感器与电子测量1 1、(5(5分分)某测量系统由传感器、放大器和记录仪组成，各环节的灵敏度为：某测量系统由传感器、放大器和记录仪组成，各环节的灵敏度为：S S1 1=0.2mV/=0.2mV/，S S2 2=2.0V/mV=2.0V/mV、S S3 3=5.0mm/V=5.0mm/V，求系统的总的灵

38、敏度。，求系统的总的灵敏度。答：答：201320132014(1)2014(1)四四、综合计算(一一一一)传感器性能指标传感器性能指标传感器性能指标传感器性能指标第31页/共49页第第 3232 页页南昌航空大学电子信息工程学院电子工程系传感器与电子测量传感器与电子测量传感器与电子测量2:2:解：解：某测量系统由温度传感器、放大器和记录仪组成，各环节的灵敏度为：某测量系统由温度传感器、放大器和记录仪组成，各环节的灵敏度为：S S1 1=0.2mV/=0.2mV/、S S2 2=2.0V/mV=2.0V/mV、S S3 3=5.0mm/V=5.0mm/V，已知当前温度为，已知当前温度为 ，求，求

39、记录仪指针的位移记录仪指针的位移。总灵敏度总灵敏度:第32页/共49页第第 3333 页页南昌航空大学电子信息工程学院电子工程系传感器与电子测量传感器与电子测量传感器与电子测量(二二)误差分析解：解：1.1.某温度计的量程范围为某温度计的量程范围为05000500，校验时该表的最大绝对误差为，校验时该表的最大绝对误差为6 6，试确定，试确定该仪表的精度等级。该仪表的精度等级。该温度计的最大满度误差介于该温度计的最大满度误差介于1.0%1.0%与与1.5%1.5%之间，因之间，因此该表的精度等级为此该表的精度等级为1.51.5级级 电工仪表的准确度等级电工仪表的准确度等级S S按最大满度误差分级

40、，按最大满度误差分级，划分划分为为0.10.1、0.20.2、0.50.5、1.01.0、1.51.5、2.52.5及及5.05.0七级。七级。第33页/共49页 用电压表对某一电压测量用电压表对某一电压测量1010次，次，设已消除系统误差及粗大误差，设已消除系统误差及粗大误差，测得数据及有测得数据及有关计算值如下表所示，关计算值如下表所示，试给出最终测量结果表达式。试给出最终测量结果表达式。2 2：第34页/共49页解：解：计算得到计算得到 v vi i=0=0，表示的计算正确。表示的计算正确。因此该电压的最终测量结果为：因此该电压的最终测量结果为：进一步计算得到进一步计算得到x x=75.

41、0450.029(V)=75.0450.029(V)第35页/共49页 对某电压进行了对某电压进行了1616次等精密度测量，次等精密度测量，测量数据测量数据x xi i中已计入修正值，中已计入修正值，列于表列于表中。中。要求给出包括误差要求给出包括误差(即不确定度即不确定度)在内的测量结果表达式。在内的测量结果表达式。3:3:解：解：(1)(1)求出算术平均值求出算术平均值(2)(2)计算计算v vi i，并列于表中。并列于表中。(3)(3)计算标准差计算标准差(估计值估计值)：(4)(4)按按 判断有无判断有无 =1.3302=1.3302，查表中第查表中第5 5个数据个数据 ,应将此对应应

42、将此对应 视为坏值加以剔除，视为坏值加以剔除，现剩下现剩下 1515个数据。个数据。第36页/共49页(5)(5)重新计算剩余的重新计算剩余的1515个数据的平均值：个数据的平均值：(6)(6)重新计算各残差重新计算各残差 并列于表中。并列于表中。(8)(8)按按 再判断有无坏值，再判断有无坏值，各各 均小于均小于 ，则认为剩下，则认为剩下1515个数据不个数据不 再含有坏值。再含有坏值。(7)(7)重新计算标准差：重新计算标准差：(9)(9)计算算术平均值标准偏差计算算术平均值标准偏差(估计值估计值)：因此该电压的最终测量结果为：因此该电压的最终测量结果为：x x=205.210.21(V)

43、=205.210.21(V)第37页/共49页第第 3838 页页南昌航空大学电子信息工程学院电子工程系传感器与电子测量传感器与电子测量传感器与电子测量(三三三三)温度传感器中间温度定律中间温度定律中间温度定律中间温度定律 1.1.用镍铬用镍铬镍硅热电偶测炉温，当冷端温度为镍硅热电偶测炉温，当冷端温度为3030(且为恒定且为恒定时时)，测出热端温度为，测出热端温度为t t时的热电动势为时的热电动势为39.17 mV39.17 mV，求炉子的真，求炉子的真实温度。实温度。(已知分度表中，已知分度表中，E EABAB (30(30，0 0)=1.21.2mVmV；E EABAB (946(946，

44、0 0)=)=40.3740.37mVmV)由电偶分度表可查出由电偶分度表可查出解：解：再通过分度表查出其对应的实际温度：再通过分度表查出其对应的实际温度：第38页/共49页第第 3939 页页南昌航空大学电子信息工程学院电子工程系传感器与电子测量传感器与电子测量传感器与电子测量参考电极定律1.(81.(8分分)当当T T为为100100，T T0 0为为0 0时，铬合金铂热电偶的时，铬合金铂热电偶的E E(100(100，0 0)=+3.13mV)=+3.13mV，铝合金铂热电偶铝合金铂热电偶E E(100(100，0 0)为为1.02mV1.02mV，求铬合金一铝合金组成热电偶材料的热，求

45、铬合金一铝合金组成热电偶材料的热电势电势E E(100(100，0 0)。解：解：设铬合金为设铬合金为A A，铝合金为，铝合金为B B，铂为，铂为C C 即即 201420142015(1)2015(1)第39页/共49页第第 4040 页页南昌航空大学电子信息工程学院电子工程系传感器与电子测量传感器与电子测量传感器与电子测量(四四)应变传感器1.1.有一电阻应变片，灵敏度系数有一电阻应变片，灵敏度系数K=2K=2，电阻，电阻R=120 R=120。设其工作时应变为。设其工作时应变为1000 1000 。求。求(1)(1)应变片的电阻变化量应变片的电阻变化量R R；(2)(2)采用应变仪电桥，

46、若采用应变仪电桥，若U Ui i=6V=6V，计算，计算U U0 0的值。的值。解：解：(2)(2)一片应变片采用单臂式电桥一片应变片采用单臂式电桥(1)(1)第40页/共49页第第 4141 页页南昌航空大学电子信息工程学院电子工程系传感器与电子测量传感器与电子测量传感器与电子测量1.1.通过本课程的学习，试举出四种测量温度的方法。通过本课程的学习，试举出四种测量温度的方法。(共共6 6分分)五五、应用题解：解：1.1.热电偶热电偶测温测温2.2.热电阻热电阻测温测温3.AD5903.AD590测温测温4.4.外光外光测温测温第41页/共49页一一、考试要点1 1、传感器、传感器、传感器、传

47、感器2 2、系统特性及其性能指标、系统特性及其性能指标、系统特性及其性能指标、系统特性及其性能指标(1)(1)静态特性静态特性(2)(2)动态特性动态特性热电偶热电偶电阻应变片电阻应变片磁电传感器磁电传感器超声波传感器超声波传感器压电传感器压电传感器光电传感器光电传感器第42页/共49页第第 4343 页页南昌航空大学电子信息工程学院电子工程系传感器与电子测量传感器与电子测量传感器与电子测量3.3.检测误差知识检测误差知识4.4.检测技术检测技术检测技术检测技术滤波、干扰等滤波、干扰等(1)(1)随机误差、随机误差、系统误差特点系统误差特点(2)(2)测量结果的处理测量结果的处理第43页/共4

48、9页二二、考试题型1.1.选择题选择题1919分（分（9 9小题）小题）2.2.名词解析名词解析2020分（分（4 4小题）小题）3.3.基本分析基本分析2525分（分（5 5小题）小题）4.4.综合计算题综合计算题3030分（分（3 3小题）小题）5.5.应用题应用题 6 6分分第44页/共49页三三、重点例题 P242:3.5P242:3.5课件课件ch2ch2：例例5 5P44P44：2.132.13P22P22：1.131.13P95:P95:例题例题3.43.4第45页/共49页第第 4646 页页南昌航空大学电子信息工程学院电子工程系传感器与电子测量传感器与电子测量传感器与电子测量

49、祝同学们考试中取得好成绩！第46页/共49页人有了知识，就会具备各种分析能力，人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说古人说“书中自有黄金屋。书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进鼓舞我们前进。第47页/共49页第48页/共49页谢谢您的观看！第49页/共49页