第一篇：傳感器與檢測(cè)技術(shù)小結(jié)20110516
0.傳感器與檢測(cè)技術(shù)概念
P1.傳感器的定義，P1傳感器的組成框圖。
1.傳感器的特性
P5傳感器的基本特性指的是什么特性？靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性分別指的是什么？ P5~p9 靜態(tài)特性的主要指標(biāo)是哪些指標(biāo)？靜態(tài)特性各指標(biāo)定義及表達(dá)式。P7最小二乘法擬合直線(xiàn)原理
P9~p11研究、分析標(biāo)定傳感器的動(dòng)態(tài)特性常用哪兩種標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)？在分析線(xiàn)性系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性時(shí)，常用哪兩種數(shù)學(xué)方法來(lái)描述。
2電阻式傳感器
P23電位器式電阻傳感器是怎樣的轉(zhuǎn)換元件？線(xiàn)性電位器式位移傳感器空載時(shí)，如果把它作為變阻器使用，輸出電阻的表達(dá)式(2-1)，如果把它作為分壓器使用，輸出電壓的表達(dá)式(2-2)。
P31電阻應(yīng)變片的工作原理。電阻絲的靈敏系數(shù)k0（2-27）。P33電阻應(yīng)變片的靈敏系數(shù)k??RR?，k比k0高還是低？橫向效應(yīng)。εy=-μ εx，故在軸向應(yīng)變作用下沿橫向粘貼的電阻的變化量是軸向粘貼電阻變化量的-μ倍，如圖2-28中△R1=-μ△RB。
圓柱式彈性元件：??F,F—被測(cè)力、S—彈性元件柱體截面積、E—材料彈性模量；SE6Fl6Fl0等強(qiáng)度梁：??，等截面梁：??F—作用在自由端的外力、l—梁長(zhǎng)度、b0h2Eb0h2El0—應(yīng)變片安裝位置與自由端的距離，b0—梁固定端寬度、h—梁的高度。
P35溫度變化形成應(yīng)變片總的電阻相對(duì)變化（2-30），此變化是由哪些因素導(dǎo)致的？
P36~p39溫度補(bǔ)償有哪幾種方法？
P39繪畫(huà)測(cè)量電橋電路如圖2-29直流電橋，會(huì)求輸出電壓。有（2-43）可見(jiàn)，供橋電壓U↑→輸出電壓U0↑，那么能否單靠提高U來(lái)提高電橋電壓靈敏度ku，為什么？
P40直流電橋平衡條件。直流電橋電壓靈敏度定義。電橋的非線(xiàn)性誤差。差動(dòng)電橋非線(xiàn)性誤差（2-46）。
P41交、直流電橋的優(yōu)缺點(diǎn)。P43圓柱式力傳感器εy=-uεx
3電感式傳感器
P47自感式傳感器按輸入量改變分為哪兩種類(lèi)型？式（3-4），差分式與單極式自感傳感器相比哪些優(yōu)點(diǎn)？
P48自感式傳感器是怎樣實(shí)現(xiàn)測(cè)量的轉(zhuǎn)換元件？自感式傳感器轉(zhuǎn)換電路分為哪三種？ P53變壓器式傳感器是怎樣實(shí)現(xiàn)測(cè)量的轉(zhuǎn)換元件？
P54了解圖3-15差分變壓器式傳感器等效電路，了解圖3-18相敏檢波電路原理圖 P59相敏檢波的特點(diǎn)：同相為正，反相為負(fù)。
4電容式傳感器
P77~p78電容式傳感器是怎樣的轉(zhuǎn)換元件？按電容參數(shù)改變它分為哪三種類(lèi)型？這三種類(lèi)型中，電容參數(shù)變化與電容變化量線(xiàn)性關(guān)系如何？式（4-1）。P79差分式與單極式電容傳感器相比哪些優(yōu)點(diǎn)？ P83消除和減小寄生電容的意義。
P89圖4-13（h）形式的電橋，當(dāng)RL→∞時(shí)，從式（4-14）可見(jiàn)有何優(yōu)點(diǎn)。
7光電式傳感器
P132什么是外光電效應(yīng)，基于此效應(yīng)的光電器件有哪些？紅限頻率。P133什么是內(nèi)光電效應(yīng)，基于此效應(yīng)的光電器件有哪些？臨界波長(zhǎng)。P133什么是光生伏特效應(yīng)，基于此效應(yīng)的光電器件有哪些？
P138根據(jù)半導(dǎo)體光電元件——光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管、光電池的光電特性，哪些能作檢測(cè)元件使用，哪些只能作開(kāi)關(guān)元件使用，作檢測(cè)元件使用時(shí)，是作為電壓源還是電流源使用。
P139理解圖7-10（b）P140了解峰值波長(zhǎng)
P140了解光敏三極管和光敏二極管的頻率特性比較。
P144光敏電阻（7-16）、光敏晶體管（7-17）、光電池（7-19）的測(cè)量電路。P149數(shù)值孔徑的意義。
P150什么是功能型和非功能型光纖。
第二篇：傳感器與檢測(cè)技術(shù)論文
光電傳感器--太陽(yáng)能電池板
太陽(yáng)能電池板是利用光生伏特效應(yīng)原理制造的。在光線(xiàn)作用下能夠使物體產(chǎn)生一定方向的電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象叫做光生伏特效應(yīng)?；谠撔?yīng)的光電器件有光電池和光敏二極管、三極管。太陽(yáng)能電池是通過(guò)光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)直接把光能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。以光電效應(yīng)工作的薄膜式太陽(yáng)能電池為主流，而以光化學(xué)效應(yīng)工作的濕式太陽(yáng)能電池則還處于萌芽階段。
太陽(yáng)能電池板 Solar panel
分類(lèi)：晶體硅電池板：多晶硅太陽(yáng)能電池、單晶硅太陽(yáng)能電池。
非晶硅電池板：薄膜太陽(yáng)能電池、有機(jī)太陽(yáng)能電池。
化學(xué)染料電池板：染料敏化太陽(yáng)能電池。太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)
太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)由太陽(yáng)能電池組、太陽(yáng)能控制器、蓄電池（組）組成。如輸出電源為交流220V或 110V，還需要配置逆變器。各部分的作用為：
（一）太陽(yáng)能電池板：太陽(yáng)能電池板是太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分，也是太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)中價(jià)值最高的部分。其作用是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，或送往蓄電池中存儲(chǔ)起來(lái)，或推動(dòng)負(fù)載工作。太陽(yáng)能電池板的質(zhì)量和成本將直接決定整個(gè)系統(tǒng)的質(zhì)量和成本。
（二）太陽(yáng)能控制器：太陽(yáng)能控制器的作用是控制整個(gè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)，并對(duì)蓄電池起到過(guò)充電保護(hù)、過(guò)放電保護(hù)的作用。在溫差較大的地方，合格的控制器還應(yīng)具備溫度補(bǔ)償?shù)墓δ堋Ｆ渌郊庸δ苋绻饪亻_(kāi)關(guān)、時(shí)控開(kāi)關(guān)都應(yīng)當(dāng)是控制器的可選項(xiàng)。
（三）蓄電池：一般為鉛酸電池，一般有12V和24V這兩種，小微型系統(tǒng)中，也可用鎳氫電池、鎳鎘電池或鋰電池。其作用是在有光照時(shí)將太陽(yáng)能電池板所發(fā)出的電能儲(chǔ)存起來(lái)，到需要的時(shí)候再釋放出來(lái)。
（四）逆變器：在很多場(chǎng)合，都需要提供AC220V、AC110V的交流電源。由于太陽(yáng)能的直接輸出一般都是DC12V、DC24V、DC48V。為能向AC220V的電器提供電能，需要將太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)所發(fā)出的直流電能轉(zhuǎn)換成交流電能，因此需要使用DC-AC逆變器。在某些場(chǎng)合，需要使用多種電壓的負(fù)載時(shí)，也要用到DC-DC逆變器，如將24VDC的電能轉(zhuǎn)換成5VDC的電能（注意，不是簡(jiǎn)單的降壓）。
晶體硅太陽(yáng)能電池的制作過(guò)程：
晶體硅太陽(yáng)能電池
“硅”是我們這個(gè)星球上儲(chǔ)藏最豐量的材料之一。自從19世紀(jì)科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了晶體硅的半導(dǎo)體特性后，它幾乎改變了一切，甚至人類(lèi)的思維。20世紀(jì)末，我們的生活中處處可見(jiàn)“硅”的身影和作用，晶體硅太陽(yáng)能電池是近15年來(lái)形成產(chǎn)業(yè)化最快的。生產(chǎn)過(guò)程大致可分為五個(gè)步驟：a、提純過(guò)程 b、拉棒過(guò)程 c、切片過(guò)程 d、制電池過(guò)程 e、封裝過(guò)程。
太陽(yáng)能電池的應(yīng)用：
太陽(yáng)能電池,1971年首次應(yīng)用于我國(guó)發(fā)射的衛(wèi)星上。1973年開(kāi)始將太陽(yáng)能電池用于地面。由于受到價(jià)格和產(chǎn)量的限制,市場(chǎng)發(fā)展很緩慢,除了作為衛(wèi)星電源,在地面上太陽(yáng)能電池僅用于小功率電源系統(tǒng),如航標(biāo)燈、鐵路信號(hào)系統(tǒng)等。
2002年,國(guó)家有關(guān)部委啟動(dòng)了“西部省區(qū)無(wú)電鄉(xiāng)通電計(jì)劃”,通過(guò)光伏和小型風(fēng)力發(fā)電解決西部七省區(qū)無(wú)電鄉(xiāng)的用電問(wèn)題。這一項(xiàng)目的啟動(dòng)大大刺激了太陽(yáng)能發(fā)電產(chǎn)業(yè),國(guó)內(nèi)建起了幾條太陽(yáng)能電池的封裝線(xiàn),使太陽(yáng)能電池的年生產(chǎn)量迅速增加。
目前太陽(yáng)能電池已經(jīng)開(kāi)始廣泛用于通信、交通、民用產(chǎn)品等各個(gè)領(lǐng)域,光伏發(fā)電不但列入到國(guó)家的攻關(guān)計(jì)劃,而且列入國(guó)家電力建設(shè)計(jì)劃,同時(shí)也在一些重大工程項(xiàng)目中得到應(yīng)用。2003年底，我國(guó)太陽(yáng)能電池的累計(jì)裝機(jī)達(dá)到5萬(wàn)千。目前，光伏發(fā)電已遍及我國(guó)西部各省區(qū)、以及中部和東部的部分省、市、自治區(qū)，投入總規(guī)模已經(jīng)超過(guò)30億元人民幣。太陽(yáng)能電池高效和低價(jià)統(tǒng)一始終是國(guó)際開(kāi)發(fā)的目標(biāo)。
太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要考慮如下因素：
問(wèn)題
1、太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)在哪里使用？該地日光輻射情況如何？
問(wèn)題
2、系統(tǒng)的負(fù)載功率多大？
問(wèn)題
3、系統(tǒng)的輸出電壓是多少，直流還是交流？
問(wèn)題
4、系統(tǒng)每天需要工作多少小時(shí)？
問(wèn)題
5、如遇到?jīng)]有日光照射的陰雨天氣，系統(tǒng)需連續(xù)供電多少天？
問(wèn)題
6、負(fù)載的情況，純電阻性、電容性還是電感性，啟動(dòng)電流多大？
問(wèn)題
7、系統(tǒng)需求的數(shù)量？
太陽(yáng)能電池的原理
太陽(yáng)光照在半導(dǎo)體p-n結(jié)上，形成新的空穴-電子對(duì)，在p-n結(jié)電場(chǎng)的作用下，空穴由n區(qū)流向p區(qū)，電子由p區(qū)流向n區(qū)，接通電路后就形成電流。這就是光電效應(yīng)太陽(yáng)能電池的工作原理。
一、太陽(yáng)能發(fā)電方式太陽(yáng)能發(fā)電有兩種方式，一種是光—熱—電轉(zhuǎn)換方式，另一種是光—電直接轉(zhuǎn)換方式。
（1）光—熱—電轉(zhuǎn)換方式通過(guò)利用太陽(yáng)輻射產(chǎn)生的熱能發(fā)電，一般是由太陽(yáng)能集熱器將所吸收的熱能轉(zhuǎn)換成工質(zhì)的蒸氣，再驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電。前一個(gè)過(guò)程是光—熱轉(zhuǎn)換過(guò)程；后一個(gè)過(guò)程是熱—電轉(zhuǎn)換過(guò)程，與普通的火力發(fā)電一樣.太陽(yáng)能熱發(fā)電的缺點(diǎn)是效率很低而成本很高，估計(jì)它的投資至少要比普通火電站貴5～10倍.一座1000MW的太陽(yáng)能熱電站需要投資20～25億美元，平均1kW的投資為2000～2500美元。因此，目前只能小規(guī)模地應(yīng)用于特殊的場(chǎng)合，而大規(guī)模利用在經(jīng)濟(jì)上很不合算，還不能與普通的火電站或核電站相競(jìng)爭(zhēng)。
（2）光—電直接轉(zhuǎn)換方式該方式是利用光電效應(yīng)，將太陽(yáng)輻射能直接轉(zhuǎn)換成電能，光—電轉(zhuǎn)換的基本裝置就是太陽(yáng)能電池。太陽(yáng)能電池是一種由于光生伏特效應(yīng)而將太陽(yáng)光能直接轉(zhuǎn)化為電能的器件，是一個(gè)半導(dǎo)體光電二極管，當(dāng)太陽(yáng)光照到光電二極管上時(shí)，光電二極管就會(huì)把太陽(yáng)的光能變成電能，產(chǎn)生電流。當(dāng)許多個(gè)電池串聯(lián)或 并聯(lián)起來(lái)就可以成為有比較大的輸出功率的太陽(yáng)能電池方陣了。太陽(yáng)能電池是一種大有前途的新型電源，具有永久性、清潔性和靈活性三大優(yōu)點(diǎn).太陽(yáng)能電池壽命長(zhǎng)，只要太陽(yáng)存在，太陽(yáng)能電池就可以一次投資而長(zhǎng)期使用；與火力發(fā)電、核能發(fā)電相比，太陽(yáng)能電池不會(huì)引起環(huán)境污染；太陽(yáng)能電池可以大中小并舉，大到百萬(wàn)千瓦的中型電站，小到只供一戶(hù)用的太陽(yáng)能電池組，這是其它電源無(wú)法比擬的
電池板原料：玻璃，EVA，電池片、鋁合金殼、包錫銅片、不銹鋼支架、蓄電池等。
太陽(yáng)能電池板新型涂層研發(fā)成功
美國(guó)倫斯勒理工學(xué)院研究人員2008年開(kāi)發(fā)出一種新型涂層，將其覆蓋在太陽(yáng)能電池板上能使后者的陽(yáng)光吸收率提高到96.2%，而普通太陽(yáng)能電池板的陽(yáng)光吸收率僅為70%左右。
新涂層主要解決了兩個(gè)技術(shù)難題，一是幫助太陽(yáng)能電池板吸收幾乎全部的太陽(yáng)光譜，二是使太陽(yáng)能電池板吸收來(lái)自更大角度的太陽(yáng)光，從而提高了太陽(yáng)能電池板吸收太陽(yáng)光的效率。
普通太陽(yáng)能電池板通常只能吸收部分太陽(yáng)光譜，而且通常只在吸收直射的太陽(yáng)光時(shí)工作效率較高，因此很多太陽(yáng)能裝置都配備自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)，以保證太陽(yáng)能電池板始終與太陽(yáng)保持最有利于吸收能量的角度。
多元化合物太陽(yáng)電池
除了常用的單晶、多晶、非晶硅電池之外，多元化合物太陽(yáng)電池指不是用單一元素半導(dǎo)體材料制成的太陽(yáng)電池?，F(xiàn)在各國(guó)研究的品種繁多，大多數(shù)尚未工業(yè)化生產(chǎn)，主要有以下幾種：
a)硫化鎘太陽(yáng)能電池
b)砷化鎵太陽(yáng)能電池
c)銅銦硒太陽(yáng)能電池(新型多元帶隙梯度Cu(In, Ga)Se2薄膜太陽(yáng)能電池)全球太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀
據(jù)Dataquest的統(tǒng)計(jì)資料顯示,目前全世界共有136 個(gè)國(guó)家投入普及應(yīng)用太陽(yáng)能電池的熱潮中,其中有95 個(gè)國(guó)家正在大規(guī)模地進(jìn)行太陽(yáng)能電池的研制開(kāi)發(fā),積極生產(chǎn)各種相關(guān)的節(jié)能新產(chǎn)品。1998年,全世界生產(chǎn)的太陽(yáng)能電池,其總的發(fā)電量達(dá)1000兆瓦,1999年達(dá) 2850兆瓦。2000年,全球有將近4600 家廠(chǎng)商向市場(chǎng)提供光電池和以光電池為電源的產(chǎn)品。
目前,許多國(guó)家正在制訂中長(zhǎng)期太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)計(jì)劃,準(zhǔn)備在21世紀(jì)大規(guī)模開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能，美國(guó)能源部推出的是國(guó)家光伏計(jì)劃, 日本推出的是陽(yáng)光計(jì)劃。NREL光伏計(jì)劃是美國(guó)國(guó)家光伏計(jì)劃的一項(xiàng)重要的內(nèi)容，該計(jì)劃在單晶硅和高級(jí)器件、薄膜光伏技術(shù)、PVMaT、光伏組件以及系統(tǒng)性能和工程、光伏應(yīng)用和市場(chǎng)開(kāi)發(fā)等5個(gè)領(lǐng)域開(kāi)展研究工作。
美國(guó)還推出了太陽(yáng)能路燈“計(jì)劃”,旨在讓美國(guó)一部分城市的路燈都改為由太陽(yáng)能供電,根據(jù)計(jì)劃,每盞路燈每年可節(jié)電 800 度。日本也正在實(shí)施太陽(yáng)能“7萬(wàn)套工程計(jì)劃”，日本準(zhǔn)備普及的太陽(yáng)能住宅發(fā)電系統(tǒng),主要是裝設(shè)在住宅屋頂上的太陽(yáng)能電池發(fā) 電設(shè)備,家庭用剩余的電量還可以賣(mài)給電力公司。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)家庭可安裝一部發(fā)電3000瓦的系統(tǒng)。歐洲則將研究開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能電池列入著名的“尤里卡”高科技計(jì)劃，推出了“10萬(wàn)套工程計(jì)劃”。這些以普及應(yīng)用光電池為主要內(nèi)容的“太陽(yáng)能工程”計(jì)劃是目前推動(dòng)太陽(yáng)能光電池產(chǎn)業(yè)大發(fā)展的重要?jiǎng)恿χ弧?/p>
日本、韓國(guó)以及歐洲地區(qū)總共8個(gè)國(guó)家最近決定攜手合作,在亞洲內(nèi)陸及非洲沙漠地區(qū)建設(shè)世界上規(guī)模最大的太陽(yáng)能發(fā)電站,他們的目標(biāo)是將占全球陸地面積約1/4的沙漠地區(qū)的長(zhǎng)時(shí)間日照資源有效地利用起來(lái),為30萬(wàn)用戶(hù)提供100萬(wàn)千瓦的電能。計(jì)劃將從2001年開(kāi)始，花4年時(shí)間完成。
目前,美國(guó)和日本在世界光伏市場(chǎng)上占有最大的市場(chǎng)份額。美國(guó)擁有世界上最大的光伏發(fā)電廠(chǎng),其功率為7MW,日本也建成了發(fā)電功率達(dá)1MW的光伏發(fā)電廠(chǎng)。全世界總共有23萬(wàn)座光伏發(fā)電設(shè)備,以色列、澳大利亞、新西蘭居于領(lǐng)先地位。
20世紀(jì)90年代以來(lái),全球太陽(yáng)能電池行業(yè)以每年15%的增幅持續(xù)不斷地發(fā)展。據(jù)Dataquest發(fā)布的最新統(tǒng)計(jì)和預(yù)測(cè)報(bào)告顯示,美國(guó)、日本和西歐工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家在研究開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能方面的總投資, 1998年達(dá)570億美元;1999年646億美元;2000年700億美元;2001年將達(dá)820億美元;2002年有望突破1000億美元。
我國(guó)太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀
我國(guó)對(duì)太陽(yáng)能電池的研究開(kāi)發(fā)工作高度重視,早在七五期間,非晶硅半導(dǎo)體的研究工作已經(jīng)列入國(guó)家重大課題;八五和九五期間,我國(guó)把研究開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)放在大面積太陽(yáng)能電池等方面。2003年10月，國(guó)家發(fā)改委、科技部制定出未來(lái)5年太陽(yáng)能資源開(kāi)發(fā)計(jì)劃，發(fā)改委“光明工程”將籌資100億元用于推進(jìn)太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用，計(jì)劃到2005年全國(guó)太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)總裝機(jī)容量達(dá)到300兆瓦。
2002年，國(guó)家有關(guān)部委啟動(dòng)了“西部省區(qū)無(wú)電鄉(xiāng)通電計(jì)劃”，通過(guò)太陽(yáng)能和小型風(fēng)力發(fā)電解決西部七省區(qū)無(wú)電鄉(xiāng)的用電問(wèn)題。這一項(xiàng)目的啟動(dòng)大大刺激了太陽(yáng)能發(fā)電產(chǎn)業(yè)，國(guó)內(nèi)建起了幾條太陽(yáng)能電池的封裝線(xiàn)，使太陽(yáng)能電池的年生產(chǎn)量迅速增加。我國(guó)目前已有10條太陽(yáng)能電池生產(chǎn)線(xiàn),年生產(chǎn)能力約為4.5MW,其中8條生產(chǎn)線(xiàn)是從國(guó)外引進(jìn)的,在這8條生產(chǎn)線(xiàn)當(dāng)中,有6條單晶硅太陽(yáng)能電池生產(chǎn)線(xiàn),2條非晶硅太陽(yáng)能電池生產(chǎn)線(xiàn)。據(jù)專(zhuān)家預(yù)測(cè),目前我國(guó)光伏市場(chǎng)需求量為每年5MW,2001～2010年,年需求量將達(dá)10MW,從2011年開(kāi)始,我國(guó)光伏市場(chǎng)年需求量將大于20MW。
目前國(guó)內(nèi)太陽(yáng)能硅生產(chǎn)企業(yè)主要有洛陽(yáng)單晶硅廠(chǎng)、河北寧晉單晶硅基地和四川峨眉半導(dǎo)體材料廠(chǎng)等廠(chǎng)商，其中河北寧晉單晶硅基地是世界最大的太陽(yáng)能單晶硅生產(chǎn)基地，占世界太陽(yáng)能單晶硅市場(chǎng)份額的25％左右。
在太陽(yáng)能電池材料下游市場(chǎng)，目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)太陽(yáng)能電池的企業(yè)主要有無(wú)錫尚德、南京中電、保定英利、河北晶澳、林洋新能源、蘇州阿特斯、常州天合、云南天達(dá)光伏科技、寧波太陽(yáng)能電源、京瓷（天津）太陽(yáng)能等公司，總計(jì)年產(chǎn)能在800MW以上。
2009年，國(guó)務(wù)院根據(jù)工信提供的報(bào)告指出多晶硅產(chǎn)能過(guò)剩，實(shí)際業(yè)界人并不認(rèn)可，科技部已經(jīng)表態(tài)，多晶硅產(chǎn)能并不過(guò)剩。太陽(yáng)能電池發(fā)展市場(chǎng)
當(dāng)電力、煤炭、石油等不可再生能源頻頻告急，能源問(wèn)題日益成為制約國(guó)際社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸時(shí)，越來(lái)越多的國(guó)家開(kāi)始實(shí)行“陽(yáng)光計(jì)劃”，開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能資源，尋求經(jīng) 濟(jì)發(fā)展的新動(dòng)力。歐洲一些高水平的核研究機(jī)構(gòu)也開(kāi)始轉(zhuǎn)向可再生能源。在國(guó)際光伏市場(chǎng)巨大潛力的推動(dòng)下，各國(guó)的太陽(yáng)能電池制造業(yè)爭(zhēng)相投入巨資，擴(kuò)大生產(chǎn)，以爭(zhēng)一席之地。
全球太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)1994-2004年10年里增長(zhǎng)了17倍，太陽(yáng)能電池生產(chǎn)主要分布在日本、歐洲和美國(guó)。2006年全球太陽(yáng)能電池安裝規(guī)模已達(dá)1744MW，較2005年成長(zhǎng)19％，整個(gè)市場(chǎng)產(chǎn)值已正式突破100億美元大關(guān)。2007年全球太陽(yáng)能電池產(chǎn)量達(dá)到3436MW，較2006年增長(zhǎng)了56%。
中國(guó)對(duì)太陽(yáng)能電池的研究起步于1958年，20世紀(jì)80年代末期，國(guó)內(nèi)先后引進(jìn)了多條太陽(yáng)能電池生產(chǎn)線(xiàn)，使中國(guó)太陽(yáng)能電池生產(chǎn)能力由原來(lái)的3個(gè)小廠(chǎng)的幾百kW一下子提升到4個(gè)廠(chǎng)的4.5MW，這種產(chǎn)能一直持續(xù)到2002年，產(chǎn)量則只有2MW左右。2002年后，歐洲市場(chǎng)特別是德國(guó)市場(chǎng)的急劇放大和無(wú)錫尚德太陽(yáng)能電力有限公司的橫空出世及超常規(guī)發(fā)展給中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)帶來(lái)了前所未有的發(fā)展機(jī)遇和示范效應(yīng)。
目前，我國(guó)已成為全球主要的太陽(yáng)能電池生產(chǎn)國(guó)。2007年全國(guó)太陽(yáng)能電池產(chǎn)量達(dá)到1188MW，同比增長(zhǎng)293%。中國(guó)已經(jīng)成功超越歐洲、日本為世界太陽(yáng)能電池生產(chǎn)第一大國(guó)。在產(chǎn)業(yè)布局上，我國(guó)太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成了一定的集聚態(tài)勢(shì)。在長(zhǎng)三角、環(huán)渤海、珠三角、中西部地區(qū)，已經(jīng)形成了各具特色的太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)集群。
中國(guó)的太陽(yáng)能電池研究比國(guó)外晚了20年，盡管最近10年國(guó)家在這方面逐年加大了投入，但投入仍然不夠，與國(guó)外差距還是很大。政府應(yīng)加強(qiáng)政策引導(dǎo)和政策激勵(lì)，盡快解決太陽(yáng)能發(fā)電上網(wǎng)與合理定價(jià)等問(wèn)題。同時(shí)可借鑒國(guó)外的成功經(jīng)驗(yàn)，在公共設(shè)施、政府辦公樓等領(lǐng)域強(qiáng)制推廣使用太陽(yáng)能，充分發(fā)揮政府的示范作用，推動(dòng)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)盡快起步和良性發(fā)展。
太陽(yáng)能光伏發(fā)電在不遠(yuǎn)的將來(lái)會(huì)占據(jù)世界能源消費(fèi)的重要席位，不但要替代部分常規(guī)能源，而且將成為世界能源供應(yīng)的主體。預(yù)計(jì)到2030年，可再生能源在總能源結(jié)構(gòu)中將占到30％以上，而太陽(yáng)能光伏發(fā)電在世界總電力供應(yīng)中的占比也將達(dá)到10％以上；到2040年，可再生能源將占總能耗的50％以上，太陽(yáng)能光伏發(fā)電將占總電力的20％以上；到21世紀(jì)末，可再生能源在能源結(jié)構(gòu)中將占到80％以上，太陽(yáng)能發(fā)電將占到60％以上。這些數(shù)字足以顯示出太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景及其在能源領(lǐng)域重要的戰(zhàn)略地位。由此可以看出，太陽(yáng)能電池市場(chǎng)前景廣闊。
利用太陽(yáng)能電池的離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)
太陽(yáng)能離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)包括
1、太陽(yáng)能控制器(光伏控制器和風(fēng)光互補(bǔ)控制器)對(duì)所發(fā)的電能進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制，一方面把調(diào)整后的能量送往直流負(fù)載或交流負(fù)載，另一方面把多余的能量送往蓄電池組儲(chǔ)存，當(dāng)所發(fā)的電不能滿(mǎn)足負(fù)載需要時(shí)，太陽(yáng)能控制器又把蓄電池的電能送往負(fù)載。蓄電池充滿(mǎn)電后，控制器要控制蓄電池不被過(guò)充。當(dāng)蓄電池所儲(chǔ)存的電能放完時(shí)，太陽(yáng)能控制器要控制蓄電池不被過(guò)放電，保護(hù)蓄電池。控制器的性能不好時(shí)，對(duì)蓄電池的使用壽命影響很大，并最終影響系統(tǒng)的可靠性。
2、太陽(yáng)能蓄電池組的任務(wù)是貯能，以便在夜間或陰雨天保證負(fù)載用電。
3、太陽(yáng)能逆變器負(fù)責(zé)把直流電轉(zhuǎn)換為交流電，供交流負(fù)荷使用。太陽(yáng)能逆變器是光伏風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的核心部件。由于使用地區(qū)相對(duì)落后、偏僻，維護(hù)困難，為了提高光伏風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng) 5 的整體性能，保證電站的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)逆變器的可靠性提出了很高的要求。另外由于新能源發(fā)電成本較高，太陽(yáng)能逆變器的高效運(yùn)行也顯得非常重要。
太陽(yáng)能離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)主要產(chǎn)品分類(lèi) A、光伏組件 B、風(fēng)機(jī) C、控制器 D、蓄電池組 E、逆變器 F、風(fēng)力/光伏發(fā)電控制與逆變器一體化電源。
利用太陽(yáng)能電池的并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)
可再生能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)是將光伏陣列、風(fēng)力機(jī)以及燃料電池等產(chǎn)生的可再生能源不經(jīng)過(guò)蓄電池儲(chǔ)能，通過(guò)并網(wǎng)逆變器直接反向饋入電網(wǎng)的發(fā)電系統(tǒng)。
因?yàn)橹苯訉㈦娔茌斎腚娋W(wǎng)，免除配置蓄電池，省掉了蓄電池儲(chǔ)能和釋放的過(guò)程，可以充分利用可再生能源所發(fā)出的電力，減小能量損耗，降低系統(tǒng)成本。并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)能夠并行使用市電和可再生能源作為本地交流負(fù)載的電源，降低整個(gè)系統(tǒng)的負(fù)載缺電率。同時(shí)，可再生能源并網(wǎng)系統(tǒng)可以對(duì)公用電網(wǎng)起到調(diào)峰作用。并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)是太陽(yáng)能風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展方向，代表了21世紀(jì)最具吸引力的能源利用技術(shù)。
太陽(yáng)能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)主要產(chǎn)品分類(lèi) A、光伏并網(wǎng)逆變器 B、小型風(fēng)力機(jī)并網(wǎng)逆變器 C、大型風(fēng)機(jī)變流器（雙饋?zhàn)兞髌?，全功率變流器）?/p>
第三篇：傳感器與檢測(cè)技術(shù)總結(jié)
《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》總結(jié)
姓名：王婷婷 學(xué)號(hào)：14032329 班級(jí)：14-1
1傳感器與檢測(cè)技術(shù)
這學(xué)期通過(guò)學(xué)習(xí)《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》，懂得了很多，以下是我對(duì)這本書(shū)的總結(jié)。第一章 概 述
傳感器的作用是：傳感器是各種信息的感知、采集、轉(zhuǎn)換、傳輸和處理的功能器件，具有不可替代的重要作用。
傳感器的定義：能夠感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置。
傳感器的組成：被測(cè)量量---敏感元件---轉(zhuǎn)換元件----基本轉(zhuǎn)換電路----電量輸出
傳感器的分類(lèi)：按被測(cè)量對(duì)象分類(lèi)（內(nèi)部系統(tǒng)狀態(tài)的內(nèi)部信息傳感器{位置、速度、力、力矩、溫度、導(dǎo)演變化}、外部環(huán)境狀態(tài)的外部信息傳感器{接觸式[觸覺(jué)、滑動(dòng)覺(jué)、壓覺(jué)]、非接觸式[視覺(jué)、超聲測(cè)距、激光測(cè)距）；按工作機(jī)理分類(lèi)（結(jié)構(gòu)型{電容式、電感式}、物性型{霍爾式、壓電式}）；按是否有能量轉(zhuǎn)換分類(lèi)（能量控制型[有源型]、能量轉(zhuǎn)換型[無(wú)源型]）；按輸出信號(hào)的性質(zhì)分類(lèi)（開(kāi)關(guān)型[二值型]{接觸型[微動(dòng)、行程、接觸開(kāi)關(guān)]、非接觸式[光電、接近開(kāi)關(guān)]}、模擬型{電阻型[電位器、電阻應(yīng)變片]，電壓、電流型[熱電偶、光電電池]，電感、電容型[電感、電容式位置傳感器]}、數(shù)字型{計(jì)數(shù)型[脈沖或方波信號(hào)+計(jì)數(shù)器]、代碼型[回轉(zhuǎn)編碼器、磁尺]}）。
傳感器的特性主要是指輸出與輸入之間的關(guān)系。當(dāng)輸入量為常量，或變化極慢時(shí)，稱(chēng)為靜態(tài)特性；輸出量對(duì)于隨時(shí)間變化的輸入量的響應(yīng)特性，這一關(guān)系稱(chēng)為動(dòng)態(tài)特性，這一特性取決于傳感器本身及輸入信號(hào)的形式?？梢苑譃榻佑|式環(huán)節(jié)（以剛性接觸形式傳遞信息）、模擬環(huán)節(jié)（多數(shù)是非剛性傳遞信息）、數(shù)字環(huán)節(jié)。動(dòng)態(tài)測(cè)量輸入信號(hào)的形式通常采用正弦周期（在頻域內(nèi)）信號(hào)和階躍信號(hào)(在時(shí)域內(nèi))。
傳感器的靜態(tài)特性：線(xiàn)性度（以一定的擬合直線(xiàn)作基準(zhǔn)與校準(zhǔn)曲線(xiàn)比較?L??LmaxY?100%）、遲滯、重復(fù)性、靈敏度（K0=△Y/△X=輸出變化量/輸入變化量=k1k2···kn）和靈敏度誤差（rs=△K0/K0×100%、穩(wěn)定性、靜態(tài)測(cè)量不確定性、其他性能參數(shù)：溫度穩(wěn)定性、抗干擾穩(wěn)定性。
傳感器的動(dòng)態(tài)特性：傳遞函數(shù)、頻率特性（幅頻特性、相頻特性）、過(guò)渡函數(shù)。
0階系統(tǒng)：靜態(tài)靈敏度；一階系統(tǒng)：靜態(tài)靈敏度，時(shí)間常數(shù)；二階系統(tǒng)：靜態(tài)靈敏度，時(shí)間常數(shù)，阻尼比。
傳感器的標(biāo)定：通過(guò)各種試驗(yàn)建立傳感器的輸入量與輸出量之間的關(guān)系，確定傳感器在不同使用條件下的誤差關(guān)系。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力機(jī)允許誤差±0.001%，省、部一級(jí)計(jì)量站允許誤差±0.01%，市、企業(yè)計(jì)量站允許誤差±0.1%，三等標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力機(jī)、傳感器允許誤差±（0.3～0.5）%，工程測(cè)試、試驗(yàn)裝置、測(cè)試用力傳感器允許誤差±1%。分為靜態(tài)標(biāo)定和動(dòng)態(tài)標(biāo)定。
第二章 位 移 檢 測(cè) 傳 感 器
測(cè)量位移常用的傳感器有電阻式、電容式、渦流式、壓電式、感應(yīng)同步器式、磁柵式、光電式。參量位移傳感器是將被測(cè)物理量轉(zhuǎn)化為電參數(shù)，即電阻、電容或電感等。發(fā)電型位移傳感器是將被測(cè)物理量轉(zhuǎn)換為電源性參量，如電動(dòng)勢(shì)、電荷等。屬于能量轉(zhuǎn)換型傳感器，這類(lèi)傳感器有磁電型、壓電型等。
電位計(jì)的電阻元件通常有線(xiàn)繞電阻、薄膜電阻、導(dǎo)塑料（即有機(jī)實(shí)心電位計(jì)）等。電位計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，輸出信號(hào)大，性能穩(wěn)定，并容易實(shí)現(xiàn)任意函數(shù)關(guān)系。其缺點(diǎn)是要求輸入能量大，電刷與電阻元件之間有干摩擦，容易磨損，產(chǎn)生噪聲干擾。
Rx?線(xiàn)性電位計(jì)的空載特性：
Rx?KRxl，KR----電位計(jì)的電阻靈敏度（Ω/m）。電位計(jì)輸出空載電壓為U0?Uix?Kuxl，Ku------電位計(jì)的電壓靈敏度（V/m）。
C?電容式傳感器的基本原理：
?S?r?oS???δ、S和εr中的某一項(xiàng)或幾項(xiàng)有變化時(shí)，就改變了電容C0，δ或S的變化可以反映線(xiàn)位移或角位移的變化，也可以間接反映壓力、加速度等的變化；εr的變化則可反映液面高度、材料厚度等的變化。ε0=8.85×10-12F/m。
K?a.變極距型電容位移傳感器的靈敏度為
?C?S?C???????0??0，C0?0；b.變極板面積型電C?容位移傳感器2??(l?x)x?Cx??C0?C0??lnRB/RAl, C0l? ； c.變介質(zhì)型電容式位移傳感器
C??0Sd????/?r，其中ε0為真空介電常數(shù)（空氣介電常數(shù)ε1=ε0）εr為介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)，?r??/?0，ε為介質(zhì)的介電常數(shù)； d.容柵式電容位移傳感器
Cmax?n?ab??(R?R?r?r)?n?2?，其中n為可動(dòng)容柵的柵極數(shù)，a、b分別為柵極的寬度寬度和長(zhǎng)度，α為每條柵極所對(duì)應(yīng)的圓心角，R、r分別為柵極外半徑和內(nèi)半徑。特點(diǎn)分辨力高、精度高、量程大，刻劃精度和安裝精度要求有所降低。
電容式傳感器的轉(zhuǎn)換電路：電橋電路、二極管雙T形電路、差動(dòng)脈沖調(diào)寬電路、運(yùn)算放大器式電路、調(diào)頻電路。
電容式傳感器的特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：溫度特性好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、適應(yīng)性強(qiáng)，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，可以實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量、具有平均效應(yīng)。缺點(diǎn)：輸出阻抗高、負(fù)載能力差，寄生電容影響大。
電感式位移傳感器：是一種利用線(xiàn)圈自感和互感的變化實(shí)現(xiàn)非電量電測(cè)的裝置。感測(cè)量：位移、振動(dòng)、壓力、應(yīng)變、流量、比重。種類(lèi)有：根據(jù)轉(zhuǎn)換原理：分自感式和互感式兩種；根據(jù)結(jié)構(gòu)型式，分氣隙型、面積型和螺管型。
電感式傳感器的轉(zhuǎn)換電路：調(diào)幅電路；調(diào)頻電路；調(diào)相電路。
自感式電感受位移傳感器：N?m?Li ；
?m?NiN?NL?Rm ；Rm ；Rm?l2???S?0S0；其中l(wèi)----鐵心與銜鐵中的導(dǎo)磁長(zhǎng)度；μ---鐵心與銜鐵的磁導(dǎo)率（H/m）；S---鐵心與銜鐵中的導(dǎo)磁面積；δ---氣隙厚度；μ0---真空磁導(dǎo)率；S0---氣隙導(dǎo)磁橫截面積。互感式位移傳感器：將被測(cè)物理量的變化轉(zhuǎn)換成互感系數(shù)的變化。常接成差動(dòng)形式，故也稱(chēng)差動(dòng)變壓器式位移傳感器，屬于螺管型。則總輸出電動(dòng)勢(shì)E0?E1?E2?(M2?M1)di1dt
互感式位移傳感器的誤差因素：零點(diǎn)殘余電壓（當(dāng)差動(dòng)變壓器的銜鐵處于中間位置時(shí)，理想條件下其輸出電壓為零。但實(shí)際上，當(dāng)使用橋式電路時(shí)，在零點(diǎn)仍有一個(gè)微小的電壓值（從零點(diǎn)幾mV到數(shù)十mV）存在，稱(chēng)為零點(diǎn)殘余電壓。電渦流式傳感器：電感線(xiàn)圈產(chǎn)生的磁力線(xiàn)經(jīng)過(guò)金屬導(dǎo)體時(shí)，金屬導(dǎo)體就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，該電流的流線(xiàn)呈閉合回線(xiàn)，類(lèi)似水渦形狀，稱(chēng)之為電渦流。電渦流式傳感器是以電渦流效應(yīng)為基礎(chǔ)，由一個(gè)線(xiàn)圈和與線(xiàn)圈鄰近的金屬體組成，當(dāng)線(xiàn)圈通入交變電流I時(shí)，在線(xiàn)圈的周?chē)a(chǎn)生一交變磁場(chǎng)H1，處于該磁場(chǎng)中的金屬體上產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，并形成渦流。金屬體上流動(dòng)的電渦流也將產(chǎn)生相應(yīng)的磁場(chǎng)H2，H2與H1方向相反，對(duì)線(xiàn)圈磁場(chǎng)H1起抵消作用，從而引起線(xiàn)圈等效阻抗Z或等效電感L或品質(zhì)因素相應(yīng)變化。金屬體上的電渦流越大，這些參數(shù)的變化亦越大。如圖如式：
渦流位移傳感器主要分為高頻反射和低頻透射兩類(lèi)。電渦流式傳感器的轉(zhuǎn)換電路：電橋電路法、諧振電路法、正反饋法。其特點(diǎn)是渦流式傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于進(jìn)行非接觸測(cè)量，靈敏度高，應(yīng)用廣泛，可測(cè)位移、厚度、振動(dòng)等。
霍爾效應(yīng)的定義：磁場(chǎng)中的靜止載流導(dǎo)體，當(dāng)它的電流方向與磁場(chǎng)方向不一致時(shí)，載流導(dǎo)體上平行于電流和磁場(chǎng)方向上的兩個(gè)面之間產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象稱(chēng)霍爾效應(yīng)。該電勢(shì)稱(chēng)霍爾電勢(shì)，霍爾效應(yīng)的大?。篣H?BI/ned?UH?kHBI
霍爾式傳感器的誤差因素：元件幾何誤差以及電極焊點(diǎn)的大小造成的影響；不等位電勢(shì)的影響；寄生直流電勢(shì)的影響；感應(yīng)電勢(shì)的影響；溫度誤差的影響（恒流源供電和輸入回路并聯(lián)電阻；合理選取負(fù)載電阻；恒壓源和輸入回路串聯(lián)電阻；采用溫度襝元件。）
光柵式位移傳感器：長(zhǎng)光柵（測(cè)量線(xiàn)位移）、圓光柵（測(cè)量角位移）。長(zhǎng)光柵：是根據(jù)
BH?莫爾條紋效應(yīng)設(shè)計(jì)的。兩個(gè)莫爾條紋的間距
WW?2sin?/2?。光柵條紋密度有25條/mm，50條/mm，100條/mm或更密，柵線(xiàn)長(zhǎng)度一般為6～12mm。其測(cè)長(zhǎng)精度可達(dá)0.5～3μm(3000mm范圍內(nèi)），分辨力可達(dá)0.1μm。圓光柵：圓光柵同心放置時(shí)，條紋間距BH?WRWRBH?r1?r2；偏心放置時(shí)，e，測(cè)量精度可達(dá)到0.15“，分辨力可達(dá)0.1”。W：光柵柵距。R：圓的半徑。R1、R2:分別為切線(xiàn)圓半徑。e :偏心量。
光柵可以制成透射光柵和反射光柵,透射光柵的柵線(xiàn)刻制在透明村料上,要求較高時(shí),可以采用光學(xué)玻璃；而指示光柵最好采用光學(xué)玻璃，反射光柵的柵線(xiàn)刻制在具有反射率很高的金屬或鍍以金屬膜的玻璃上。
感應(yīng)同步器：利用電磁感應(yīng)原理將線(xiàn)位移和角位移轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的一種裝置。根據(jù)用途可將感應(yīng)同步器分為直線(xiàn)式和旋轉(zhuǎn)式兩種，分別用于測(cè)量線(xiàn)位移和角位移。
激光式位移傳感器：由激光器、光學(xué)元件、光電轉(zhuǎn)換元件構(gòu)成的將測(cè)位移量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。常用的激光干涉測(cè)長(zhǎng)傳感器分為單頻激光干涉?zhèn)鞲衅骱碗p頻激光干涉?zhèn)鞲衅鳌?/p>
第三章 力、扭矩和壓力傳感器 測(cè)力傳感器：用于測(cè)力的傳感器多為電氣式。電氣式測(cè)力傳感器根據(jù)轉(zhuǎn)換方式不同又分為參量型和發(fā)電型。參量型測(cè)力傳感器有電阻應(yīng)變式、電容式、電感式等。發(fā)電測(cè)力傳感器有壓電式、壓磁式等。
電阻應(yīng)變式測(cè)力傳感器:將力作用在彈性元件上,彈性元件在力作用下產(chǎn)生應(yīng)變,利用貼在彈性元件上的應(yīng)變片將應(yīng)變轉(zhuǎn)換成電阻的變化。然后利用電橋?qū)㈦娮枳兓D(zhuǎn)換成電壓（或電流）的變化，再送入測(cè)量放大電路測(cè)量。最后利用標(biāo)定的電壓（或電流）和力之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，可測(cè)出力的大小或經(jīng)換算得到被測(cè)力。
dRdLdSd???????2????LE???(1?2?)??LE?LS?應(yīng)變片：R；其中μ：電阻絲的泊松系數(shù)；ζ：電阻絲受到的應(yīng)力（Pa)；E：電阻絲的彈性模量；πL：電阻絲材料的dR?(1?2?)??K?縱向壓阻系數(shù)。對(duì)于金屬絲，（1+2μ）ε?πLEε，則R；其中K：金屬電阻絲靈敏系數(shù)，K約在1.7～3.6之間。常用金屬絲材料在200℃～300℃以下工作可選用康銅絲應(yīng)變絲，在300℃以上工作可選用鎳鉻合金應(yīng)變片、鉑銥合金應(yīng)變片等。
半導(dǎo)體應(yīng)變片：其工作原理是基于壓阻效應(yīng)。壓阻效應(yīng)：是指當(dāng)半導(dǎo)體受到應(yīng)力作用時(shí)，由于截流子遷移率的變化，使其電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象。表達(dá)電阻絲電阻應(yīng)變效應(yīng)的公
K?式也適用于半導(dǎo)體電阻材料。其應(yīng)變靈敏系數(shù)為：
dR/R???LE，半導(dǎo)體應(yīng)變片的缺點(diǎn)是應(yīng)變靈敏系數(shù)的離散性大，機(jī)械強(qiáng)度低，非線(xiàn)性誤差大，溫度系數(shù)大。
應(yīng)變片的布置和接橋方式：則電橋的輸出U0?電壓為：
R1R3?R2R4Ui(R1?R2)(R3?R4)，當(dāng)R1=R2=R3=R4=R，U0?Ui?R1?R2?R3?R4(???)4RRRR，應(yīng)變儀電橋式作方式有：?jiǎn)伪?、雙臂、四臂。應(yīng)變片在彈性元件上典型的布片和接橋方式有：柱型、環(huán)形、懸臂梁式、兩端固定梁、軸。壓電式力傳感器：是基于壓電元件的壓電效應(yīng)而工作的。正壓電效應(yīng)：當(dāng)某些晶體沿一定方向受到外力作用而變形時(shí)，在其相應(yīng)的兩個(gè)相對(duì)表面產(chǎn)生極性相反的電荷，當(dāng)外力去掉后，又恢復(fù)到不帶電狀態(tài)。晶體受力所產(chǎn)生的電荷量與外力的大小成正比，電荷的極性取決于變形的形式。逆壓電效應(yīng)：在某些晶體的極化方向（受力能產(chǎn)生電荷的方向）施加外電場(chǎng)，晶體本身將產(chǎn)生機(jī)械變形，當(dāng)外電場(chǎng)撤去后，變形也隨之消失。
壓電元件及其晶片連接方式有：?jiǎn)纹?、兩片串?lián)式、兩片并聯(lián)式、剪切式、扭轉(zhuǎn)式。壓磁式力傳感器：在機(jī)械力作用下，鐵磁材料內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力或應(yīng)力變化，使磁導(dǎo)率發(fā)生變化，磁阻相應(yīng)也發(fā)生變化的現(xiàn)象。外力是拉力時(shí)，在作用方向鐵磁材料磁導(dǎo)率提高，垂直作用力方向磁導(dǎo)率降低；作用力為壓力時(shí)，則反之。常用的鐵磁材料有硅鋼片和坡莫合金。
第四章 速度、加速度傳感器
直流測(cè)速發(fā)電機(jī)：按定子磁極的勵(lì)磁方式不同，可分為電磁式、永磁式兩類(lèi)；若按電樞的結(jié)構(gòu)形式不同，可分為無(wú)槽電樞、有槽電樞、空心杯電樞、圓盤(pán)印刷繞組等。電樞感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為Es?Ke?n?Cen，其中Ke：感應(yīng)系數(shù)；Φ：磁通；n：轉(zhuǎn)速；Ce:感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與轉(zhuǎn)速的比例系數(shù)?？蛰d時(shí)：Is=0 ,則有直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的輸出電壓和電樞感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等，因而輸出電壓與轉(zhuǎn)速成正比。有負(fù)載時(shí)，直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的輸出電壓為VCF?Es?Isrs，rS：電樞回路的總電阻。電樞電流為
IS?VCFRL，RL：測(cè)速發(fā)電機(jī)的負(fù)載電阻。則可得VCF?Cen?Cn1?rs/RL
直流測(cè)速發(fā)電機(jī)在工作中，其輸出電壓與轉(zhuǎn)速之間不能保持比例關(guān)系，原因和改進(jìn)方法：一是有負(fù)載時(shí)，電樞反映去磁作用的影響，使輸出電壓不再與轉(zhuǎn)速成正比（在定子磁極上安裝補(bǔ)償繞組，或使負(fù)載電阻大于規(guī)定值）。二是電刷接觸壓降的影響（應(yīng)采用接觸壓降較小的銅-石墨電極或銅電極，并在它與換向器相接觸的表面上鍍銀）。三是溫度的影響（在直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的繞組回路中串聯(lián)一個(gè)電阻值較大的附加電阻，再接到勵(lì)磁電源上）。
交流測(cè)速發(fā)電機(jī)：可分為永磁式、感應(yīng)式、脈沖式三種。永磁式并流測(cè)速發(fā)電機(jī)實(shí)質(zhì)上是單向永磁轉(zhuǎn)子同步發(fā)電機(jī),定子繞組感應(yīng)的交變電動(dòng)勢(shì)的大小和頻率都隨輸入信號(hào)而變f?化:
ppnE?4.44fNKw?m?44.4NKw?mn?Kn6060 ；
；其中K：常系數(shù)，K?4.44pNKw?m60 ；p：電機(jī)極對(duì)數(shù)；N：定子繞組每相匝數(shù)；KW：定子繞組基波繞組系數(shù)；Φm：電機(jī)每極基波磁通的幅值。通常此電機(jī)只做指示式轉(zhuǎn)速計(jì)使用。感應(yīng)式測(cè)速發(fā)電機(jī)與脈沖式測(cè)速發(fā)電機(jī)的工作原理基本相同，都是利用定子、轉(zhuǎn)子齒槽相互位置的變化，使輸出繞組中的磁通產(chǎn)生脈動(dòng)，從而感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)，也稱(chēng)為感應(yīng)子式發(fā)電機(jī)原理。輸出電動(dòng)f?勢(shì)的頻率為ZrnHz60，其中Zr：轉(zhuǎn)子齒數(shù)；n：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min)線(xiàn)振動(dòng)速度傳感器：當(dāng)一個(gè)繞有N匝的線(xiàn)圈作垂直于磁場(chǎng)方向相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，線(xiàn)圈切割磁力線(xiàn)，由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，線(xiàn)圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E?NBlv，其中B：線(xiàn)圈所在磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度（T）；l：每匝線(xiàn)圈的平均長(zhǎng)度；v：線(xiàn)圈磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)速度。
變磁通式：開(kāi)磁路式：測(cè)量時(shí)，齒輪隨被測(cè)旋轉(zhuǎn)體一起轉(zhuǎn)動(dòng)，每轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒，傳感器磁路磁阻變化一次，磁通亦變化一次，因此線(xiàn)圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的變化頻率等于齒輪的齒數(shù)與轉(zhuǎn)速的乘積。閉磁路式：測(cè)量轉(zhuǎn)速時(shí)，磁能周期變化，線(xiàn)圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率與轉(zhuǎn)速成正比。n?60f/z ； w?(2?/z)f(rad/s)
陀螺式角速度傳感器：包括轉(zhuǎn)子陀螺、壓電陀螺、激光陀螺、光纖陀螺。半導(dǎo)體硅流速傳感器是一種可測(cè)流速、流動(dòng)方向的傳感器。其工作原理是依據(jù)發(fā)熱體與放置發(fā)熱體的流體介質(zhì)的熱導(dǎo)率λ與流體流速相關(guān)原理制成的。Q??(T1?T2)?(A?Bvt)(T1?T2)，Q：流體介質(zhì)從溫度T1流向溫度T2的熱量；λ：熱導(dǎo)率；vt:流體介質(zhì)流速；B：常數(shù)，A為vt=0時(shí)的熱導(dǎo)率，A與B均由由流體介質(zhì)性質(zhì)和發(fā)熱體性質(zhì)決定。
加速度傳感器：常用的有壓電式、應(yīng)變式、磁致伸縮式等。
壓電式加速度傳感器包括：壓縮型(為了區(qū)分異常振動(dòng)與其它噪聲振動(dòng)，傳感器的固有頻率設(shè)計(jì)成與異常振動(dòng)頻率相同，從而提高了信噪比）、剪切型（可忽略橫向加速度的影響，還能在高溫環(huán)境中使用）、彎曲型（結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、靈敏度高，但壓電材料有阻抗高、脆性大、難于與金屬粘結(jié)）。因?yàn)槠浔旧韮?nèi)阻抗很高，輸出微弱，則必須接高輸入阻抗的前置放大器。這類(lèi)放大器有電壓放大器（第一級(jí)采用場(chǎng)效應(yīng)管構(gòu)成源極輸出器，第二級(jí)晶體管構(gòu)成對(duì)輸入端的負(fù)反饋，以提高輸入阻抗）和電荷放大器（輸出電壓u0??Q/Cf，Q：傳感器輸出電荷，Cf:反饋電容，即輸出電壓與電纜分布、長(zhǎng)短無(wú)關(guān)）。壓電加速度傳感器屬發(fā)電型傳感器，可把它看成電壓源或電荷源，故靈敏度有電壓靈敏度{輸出電壓（mV）與所承受加速度之比}、電荷靈敏度{輸出電荷（Q）與所承受加速度之比）。對(duì)給定的壓電材料，靈敏度隨質(zhì)量的增大或壓電片的增多而增大。一般加速度傳感器尺寸越大，其固有頻率越低。因此在選用加速度傳感器時(shí)應(yīng)當(dāng)權(quán)衡靈敏度和結(jié)構(gòu)尺寸、附加質(zhì)量影響和頻率響應(yīng)特性之間的利弊。
第五章 視覺(jué)、觸覺(jué)傳感器
視覺(jué)傳感器：以光電變換為基礎(chǔ)，由四個(gè)部分組成，照明部（鎢絲燈、閃光燈等）、接收部（由透鏡和濾光片組成，具有聚成光學(xué)圖像或抽出有效信息的功能）、光電轉(zhuǎn)換部（將光學(xué)圖像信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào)）、掃描部（將二維圖像的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成時(shí)間序列的一維信號(hào)）。在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的作用有三：進(jìn)行位置檢測(cè)；進(jìn)行圖像識(shí)別；進(jìn)行物體形狀、尺寸缺陷的檢測(cè)。
視覺(jué)傳感器分為:光電式攝像機(jī)（即工業(yè)電視攝像機(jī)）{其光導(dǎo)攝像管是一種兼有光電轉(zhuǎn)換功能和掃描功能的真空管}、固體半導(dǎo)體攝像機(jī){由許多光電二極管組成陣列代替光導(dǎo)攝像管。其攝像元件為CCD即電荷耦合器件,它是一種MOS型晶體管開(kāi)關(guān)集成電路，它的構(gòu)成主要有隔行傳送方式、幀傳送方式}、激光式視覺(jué)傳感器{利用激光作為定向性高密度光源，由光電轉(zhuǎn)換及放大元件、高速回轉(zhuǎn)多面棱鏡、激光器組成}、紅外圖像傳感器{由紅外敏感元件、電子掃描電路組成}。
人工視覺(jué)系統(tǒng)的硬件構(gòu)成：圖像輸入、圖像處理、圖像存儲(chǔ)、圖像輸出四個(gè)子系統(tǒng)組成。圖像輸出裝置分為兩類(lèi)：一類(lèi)是只要求瞬時(shí)知道處理結(jié)果，以及計(jì)算機(jī)用對(duì)話(huà)形式進(jìn)行處理的顯示終端，稱(chēng)為軟拷貝；另一類(lèi)可長(zhǎng)時(shí)間保存結(jié)果，如寬行打印機(jī)、繪圖機(jī)、X-Y繪圖儀以及顯示器圖面照像裝置等，稱(chēng)為硬拷貝。圖像信息的處理技術(shù)中，區(qū)域法與微分法不同，它不直接檢測(cè)灰度的變化點(diǎn)，而是以灰度大致相同的像素集合作為區(qū)域而匯集的方法。
觸覺(jué)傳感器：接觸覺(jué)、壓覺(jué)的閾值單位為104Pa，人的壓覺(jué)閾值約為1.28×104Pa，人的手指接觸覺(jué)閾值約為3×104Pa。接觸覺(jué)傳感器的代表是用硅橡膠制成的矩陣式觸覺(jué)傳感器。硅橡膠與金屬電極對(duì)置、接觸。由于硅橡膠受壓其電阻值就改變，所以輸出電壓相應(yīng)變化?；瑒?dòng)覺(jué)傳感器：被用于工業(yè)機(jī)器人手指把持面與操作對(duì)象之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制指部的夾緊力。它是檢測(cè)指部與操作物體在切向的相對(duì)位移。
第六章 溫度傳感器
熱電偶式溫度傳感器：屬于接觸式熱電動(dòng)勢(shì)型傳感器，基于熱電效應(yīng)（當(dāng)兩種不同金屬導(dǎo)體兩端相互緊密地連接在一起組成一個(gè)閉合電路時(shí)，由于兩個(gè)端點(diǎn)溫度不同，回路中將產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)，并有電流通過(guò)，即將熱能轉(zhuǎn)換成電能。）它由熱電偶（閉合回路）、熱電極（兩導(dǎo)體）、熱端、冷端組成。熱電動(dòng)勢(shì)由接觸電動(dòng)勢(shì)、溫差電動(dòng)勢(shì)兩部分組成。
熱電偶的分類(lèi):普通熱電偶(主要用于測(cè)量液體和氣體的溫度)、鎧裝熱電偶（也稱(chēng)纜式熱電偶，可分為有碰底型、不碰底型、露頭型、帽型。特點(diǎn)是測(cè)量結(jié)熱容量小、熱慣性小、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、撓性好、強(qiáng)度高、抗震性好，適用于普通熱電偶不能測(cè)量的空間溫度）、薄膜熱電偶（可分為片狀、針狀，主要用于測(cè)量固體表面小面積瞬時(shí)變化的溫度。特點(diǎn)是熱容量小、時(shí)間常數(shù)小、反應(yīng)速度快）、并聯(lián)熱電偶（它是把幾個(gè)同一型號(hào)的熱電偶的同性電極參考端并聯(lián)在一起，而各個(gè)熱電偶的測(cè)量結(jié)處于不同溫度下，其輸出電動(dòng)勢(shì)為各熱電偶熱電動(dòng)勢(shì)的平均值，所以這種熱電偶可用于測(cè)量平均溫度）、串聯(lián)熱電偶（又稱(chēng)熱電堆，它是把若干個(gè)同一型號(hào)的熱電偶串聯(lián)在一起，所有測(cè)量端處于同一溫度T之下，所有連接點(diǎn)處于另一溫度TO之下，則輸出電動(dòng)勢(shì)是每個(gè)熱電動(dòng)勢(shì)之和。為保證測(cè)量值的真實(shí)性，常用的方法有恒溫法、溫度修正法、電橋補(bǔ)償法、冷端補(bǔ)償法、電位補(bǔ)償法。）
電阻式溫度傳感器：分為金屬熱電阻式、熱敏電阻式兩大類(lèi)。金屬熱電阻式溫度傳感器：其基理是在金屬導(dǎo)體兩端加電壓后，使其內(nèi)部雜亂無(wú)章運(yùn)動(dòng)的自由電子形成有規(guī)律的定向運(yùn)動(dòng)，而使導(dǎo)體導(dǎo)電。對(duì)于大多數(shù)金屬導(dǎo)體而言Rt?Ro(1??1t??2t2??????ntn)；鉑電阻物理化學(xué)性能穩(wěn)定，搞氧化能力強(qiáng)，測(cè)溫精度
23Rt?Ro[1??1t??2t??3(t?100?C)t]，在高，在（-200～0）℃范圍內(nèi)的阻溫特性是：（0～850）℃內(nèi)的阻溫特性是：Rt?Ro(1??1t??2t)，一般在RO=100Ω或RO=50Ω時(shí)，α1=3.96847×10-3/℃,α2=-5.847×10-7/℃2，α3=-4.22×10-12/℃4。銅價(jià)格低，在（-50～150）℃，23Rt?Ro(1??1t??2t??3t)其電化學(xué)性和物理性能穩(wěn)定，則有。為了避免通過(guò)交流電時(shí)產(chǎn)
2生感抗，或有交變磁場(chǎng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，在繞制時(shí)要采用雙線(xiàn)無(wú)感繞制法。
熱敏電阻式溫度傳感器：所用材料是陶瓷半導(dǎo)體，其導(dǎo)電性取決于電子-空穴的濃度。其阻溫特性為RT=ROeB(1/T-1/TO)；正溫度系數(shù)熱敏電阻，隨溫度增加而增加，高溫不得超過(guò)140℃，臨界溫度系數(shù)熱敏電阻，不適于較寬溫度范圍內(nèi)的測(cè)量；負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，其阻值隨溫度增加而下降，一般用于（-50～300）℃之間的溫度測(cè)量。硅熱敏電阻即可具有正溫度系數(shù)也可具有負(fù)溫度系數(shù)，采用線(xiàn)性化措施后，可在（-30～150）℃內(nèi)實(shí)現(xiàn)近似線(xiàn)性化。鍺熱敏電阻廣泛應(yīng)用于低溫測(cè)量；硼熱敏電阻在工作中700℃高溫時(shí)仍能滿(mǎn)足要求。
非接觸式溫度傳感器：可分為全輻射式溫度傳感器、亮度式溫度傳感器、比色式溫度傳感器。
全輻射式溫度傳感器：利用物體在全光譜范圍內(nèi)總輻射能量與溫度的關(guān)系測(cè)量溫度。
4全輻射式溫度傳感器測(cè)得的溫度總是低于物體的真實(shí)溫度。測(cè)量溫度：T?Tr1/?T ；Tr:輻射溫度；εT：溫度T時(shí)物體的全輻射發(fā)射系數(shù)。這種傳感器適用于遠(yuǎn)距離、不能直接接觸的高溫物體，其測(cè)量范圍為（100～2000）℃。
亮度式溫度傳感器：利用物體的單色輻射亮度隨溫度變化的原理。傳感器測(cè)得的溫度
11???ln??T值小于被測(cè)物體的真實(shí)溫度T：TTLC2，ελT：?jiǎn)紊椛浒l(fā)射系數(shù)；C2：第二輻射常數(shù)，C2=0.014388(m·K）；λ：波長(zhǎng)（m)。
比色溫度傳感器：通常，將波長(zhǎng)選在光譜的紅色和藍(lán)色區(qū)域內(nèi)。真實(shí)溫度T：11ln(??1/??2)??TTPC2(1?1)?1?2 ；其量程（800～2000）℃，測(cè)量精度為0.5%。如果兩個(gè)波長(zhǎng)的單色發(fā)射系數(shù)相等，則真實(shí)溫度與比色溫度相同。一般灰體的發(fā)射系數(shù)不隨波長(zhǎng)而變，故比色溫度等于真實(shí)溫度。通常λ1：對(duì)應(yīng)藍(lán)色，λ2：對(duì)應(yīng)為紅色。對(duì)于很多金屬，由于單色發(fā)射系數(shù)隨波長(zhǎng)的增加而減小，故比色溫度高于真實(shí)溫度。半導(dǎo)體溫度傳感器：以半導(dǎo)體P-N結(jié)的溫度特性為理論基礎(chǔ)，利用晶體二極管與晶體三極管作為感溫元件。采用晶體二極管，測(cè)溫范圍在（0～50）℃；采用晶體三極管，測(cè)溫范圍在（-50～150）℃。
第七章 氣敏、溫度、水份傳感器 氣敏傳感器（N型半導(dǎo)體）：是一種將檢測(cè)到的氣體成份和濃度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的傳感器。具有代表性的是SnO2系和ZnO系氣敏元件。這些金屬氧化物都是利用陶瓷工藝制成的具有半導(dǎo)體特性的材料，簡(jiǎn)稱(chēng)半導(dǎo)瓷。材料吸收吸附分子，為正離子吸附（O2和氮氧化合物，為氧化型氣體）；材料釋放電子，為負(fù)離子吸附（H2、CO碳?xì)浠衔锖途祁?lèi)傾向，為還原型氣體）。SnO2氣敏半導(dǎo)瓷摻加Pd、Mo、Ga等雜質(zhì)，可供制造常溫工作的煙霧報(bào)警器。
濕度傳感器：分為絕對(duì)溫度（一定大小空間中水蒸氣的絕對(duì)含量，kg/m3，又稱(chēng)為水氣濃度或水氣密度。它可以用水的蒸氣壓表示，空氣水氣密度
?v?pvMRT，其中M：水氣摩爾質(zhì)量；R：摩爾氣體常數(shù)；Pv：蒸氣壓力；T：熱力學(xué)溫度）、相對(duì)溫度（為某一被測(cè)蒸氣壓與相同溫度下飽和蒸氣壓比值的百分?jǐn)?shù)，常用%RH表示。是無(wú)量綱值。表示為潮濕程度。）
濕敏元件有：氯化鋰濕敏元件、半導(dǎo)體陶瓷濕敏元件、熱敏電阻濕敏元件、高分子膜濕敏元件。
氯化鋰濕敏元件：利用吸濕性鹽類(lèi)潮解，離子導(dǎo)電率發(fā)生變化而制成的測(cè)濕元件。是典型的離子晶體。
熱敏電阻式濕敏元件：特點(diǎn)有靈敏度高且響應(yīng)速度快；無(wú)滯后現(xiàn)象；不像干濕球溫度計(jì)需要水和紗布及其它維修保養(yǎng)；可連續(xù)測(cè)量（不需要加熱清洗）；抗受風(fēng)、油、塵埃能力強(qiáng)?？芍圃炀艿暮銤癫?，精度達(dá)±0.2g/m3。
高分子膜濕敏元件：它是以隨高分子膜吸收或放出水份而引起電導(dǎo)率或電容變化測(cè)量環(huán)境相對(duì)濕度的裝置。根據(jù)電容器的容量值
C??Sd，再測(cè)得相對(duì)溫度。電子溫度計(jì)由檢測(cè)部分（有攜帶型、墻袋型、凸緣型）、數(shù)字顯示器、變換器構(gòu)成。常用于工業(yè)溫度監(jiān)視、記錄和控制，尤可用于濕度小于20%RH的測(cè)量。在超過(guò)90%RH的高濕區(qū)域會(huì)出現(xiàn)結(jié)露。結(jié)露時(shí)濕度傳感器在沾濕間歇不能測(cè)量，一旦沾濕消失，恢復(fù)原來(lái)特性。
水份傳感器：水份是存在于物質(zhì)中水的數(shù)量，以百分比表示。種類(lèi)有:直流電阻型、高頻電阻型、電容率型、氣體介質(zhì)型、近紅外型、中子型、核磁共振型。
第八章 傳感檢測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)成
傳感檢測(cè)系統(tǒng)的組成：傳感器（信息獲取）、中間轉(zhuǎn)換（信號(hào)調(diào)理）電路（信號(hào)轉(zhuǎn)換調(diào)理）、微機(jī)接口電路（信息傳輸）、分析處理及控制顯示電路（信息分析處理、顯示記錄）等部分組成。目前常用的有模擬顯示（精度受標(biāo)尺最小分度限制，易引入主觀誤差）、數(shù)字顯示（有利于消除讀數(shù)主觀誤差）、圖像顯示（常用的自動(dòng)記錄儀器有筆式記錄儀、光線(xiàn)示波器、磁帶記錄儀）三種。
電橋：是把電阻、電感、電容等元件參數(shù)轉(zhuǎn)換成電壓或電流的一種測(cè)量電路。
直流電橋：在電橋的輸入端加入直流電源ES。當(dāng)輸出端與高輸入阻抗裝置相接時(shí)，電橋相當(dāng)于工作在輸出端開(kāi)路狀態(tài)，其輸出電壓Uo?R1R3R1R4?R2R3Es?Es?EsR1?R2R3?R4(R1?R2)(R3?R4)。當(dāng)R2R3=R1R4時(shí)，輸出電壓UO為0，稱(chēng)這種狀態(tài)為平衡狀態(tài)。若將電橋輸出端與內(nèi)阻為Rg的檢流計(jì)相連接，由戴維南定
Ro?理知，AB端的等效電阻
R1R2R3R4?R1?R2R3?R4，AB端的開(kāi)路電壓Uoc?R1R4?R2R3RgEsUo?Uoc(R1?R2)(R3?R4)，則電橋輸出端的電壓為Ro?Rg。如下圖。
交流電橋：采用交流電源供電的電橋。如果交流電源是頻率為f的正弦交流信號(hào)，則有Z1?Z1??1，Z2?Z2??2，Z3?Z3??3，Z4?Z4??4。???當(dāng)電橋輸出端開(kāi)路時(shí)，其輸出
?UsUsZ1Z4?Z2Z3Uo?Z1?Z3?UsZ1?Z2Z3?Z4(Z1?Z2)(Z3?Z4)電壓，當(dāng)Z1Z4=Z2Z3，則有Z2Z3?Z1Z4，?2??3??1??4。如下圖
電橋的分類(lèi)：按電橋采用電源的不同分為：直流電橋、交流電橋。按電橋的工作方式可分為：平衡電橋、不平衡電橋。按電橋被測(cè)電阻的接入方式：?jiǎn)伪垭姌?、差?dòng)電橋。
電橋的工作特性指標(biāo)分別為：電橋的靈敏度、電橋的非線(xiàn)性誤差。電橋的靈敏度是單
Kus?位輸入量時(shí)的輸出變化量，對(duì)于不平衡電橋：
?U/Uo?R/R。電橋的非線(xiàn)性誤差：若線(xiàn)
?f?性化后的輸出電壓為UOS，則有
Uos?UoUo。
各類(lèi)電橋的靈敏度與非線(xiàn)性誤差：?jiǎn)伪垭姌颍寒?dāng)R2=R1、R3=R4時(shí)，???R1/R1，Uo?則有?R1R4?1Us?UsUos??Us(R1??R1?R2)(R3?R4)2(2??)，化簡(jiǎn)可得4，非線(xiàn)性誤差?f?Uos?Uo1??Uo2?？梢?jiàn)輸入變化量越大，非線(xiàn)性誤差越大，若要求電橋的誤差小于3%，Kus?Uos/Us?14。差動(dòng)電橋：
時(shí)允許ε的最大值為0.06。對(duì)于單臂電橋，其輸出電壓靈敏度當(dāng)R2=R
1，????R1/R1，R2R3=R1R4Uo?(R1??Rx)R4?(R2??Rx)R3?Rx1Us?UsUo??Us(R1??Rx?R2??Rx)(R3?R4)R1?R2，化簡(jiǎn)得2，得差動(dòng)電橋靈
11?Us??Us2?f?2?0Uo/Us11Kus???Us?2，非線(xiàn)性誤差2敏度。如下圖。有源電橋：裝有一個(gè)具有高輸入阻抗和低輸出阻抗及高增益等特點(diǎn)的運(yùn)算放大器A，當(dāng)△R=0時(shí)，電橋平衡，當(dāng)
UsUsUs?R?Uo?(R??R)?Uo?(1?)I1?I2?Us/(2R)22R2RR變化到R+△R時(shí)，則有，?(Us/Us)?Uo/Us1Uo??UsKus??2??2，則輸出靈敏度及非線(xiàn)性誤差分別為??2，即
??f?0。如下圖
電橋調(diào)零：測(cè)量前電橋的輸出應(yīng)調(diào)為零，通常采用的有串聯(lián)調(diào)零法（多用于橋參數(shù)R值較大的場(chǎng)合，調(diào)零電位器的阻值RW ? RO）和并聯(lián)調(diào)零法（并聯(lián)在電橋輸出端，多用于橋參數(shù)R值較大的場(chǎng)合，調(diào)零電位器的阻值RW ? RO）。
無(wú)源濾波器：特點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單，但是帶負(fù)載能力差。有源濾波器：由運(yùn)算放大器和RC網(wǎng)絡(luò)組成。特點(diǎn)是1）有源濾波器不用電感線(xiàn)圈，因而在體積、重量、價(jià)格、線(xiàn)性度等方面具有明顯的優(yōu)越性，便于集成化。2）由于運(yùn)算放大器輸入阻抗高，輸出阻抗低，可以提供良好的隔離性能，并可提供所需增益。3）可以使低頻截止頻率達(dá)到很低的范圍。
低通濾波器：具有低頻信號(hào)容易通過(guò)并抑制高頻信號(hào)的作用。高通濾波器：RC電路具有高頻信號(hào)容易通過(guò)并抑制低頻信號(hào)的作用。帶通濾波器：RLC電路用于通過(guò)某一頻段
Q?的信號(hào)，而將此頻段外的信號(hào)加以抑制或衰減。品質(zhì)因素
fo1?B3?RF?RfRf，帶阻濾波器：用于抑制某一頻段的信號(hào)，而讓此頻段外的信號(hào)通過(guò)。品質(zhì)因素Q?fo1?B2(2?Rf?RF)Rf。
一階RC低通濾波器的幅頻及相頻特性如圖。
一階高通濾波器的幅頻及相頻特性如圖所示：
數(shù)字濾波：利用程序來(lái)實(shí)現(xiàn)，因而不需增加硬件，而且可靠性高、穩(wěn)定性好、靈活方便。常用的方法有：限定最大偏差法：當(dāng)
Yn?Yn?1??Y，則令Yn?Yn?1。如果Yn?Yn?1??Y，則Yn?Yn。算術(shù)平均值法：
Yn?Yn?1?YnYn?k?kk，適用于壓力測(cè)量、流
i量測(cè)量等。加權(quán)平均濾波法：
Yn??CiYn?1i?0n?1，其中滿(mǎn)足i?0?C?1n?1。
數(shù)/模轉(zhuǎn)換：它是把數(shù)字量轉(zhuǎn)變成模擬的器件，它由四個(gè)部分組成：電阻網(wǎng)絡(luò)、運(yùn)算放大器、基準(zhǔn)電源、模擬開(kāi)關(guān)。目前用得較多的是T型電阻網(wǎng)絡(luò)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器（D/A）。D/A集成電路芯片分為八位、十位、十二位、十六位等。DAC0832是一個(gè)具有兩個(gè)輸入數(shù)據(jù)緩沖器的八位D/A芯片。其分辨率是指最小輸出電壓與最大輸出電壓之比。例如八位D/A的11??0.00398分辨率2?1256?1。其精度的誤差由參考電壓的波動(dòng)、運(yùn)算放大器的零點(diǎn)漂移、模擬開(kāi)關(guān)的壓降以及電阻阻值的偏差。通常用非線(xiàn)性誤差的大小表示D/A的線(xiàn)性度。
多路模擬開(kāi)關(guān)環(huán)節(jié)：采用分時(shí)法切換信號(hào)，完成多路切換的器件稱(chēng)為多路模擬開(kāi)關(guān)。常用的模擬開(kāi)關(guān)有晶體管開(kāi)關(guān)、光耦合器開(kāi)關(guān)、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管開(kāi)關(guān)、CMOS場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)。其中應(yīng)用最多的是CMOS場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)。多路模擬開(kāi)關(guān)電路由地址譯碼器和多路雙向模擬開(kāi)關(guān)組成。
采樣保持環(huán)節(jié)：其作用是在采樣期間，其輸出能跟隨輸入的變化而變化，而在保持狀態(tài)能使其輸出值保持不變。采樣理論表明，連續(xù)模擬信號(hào)可以表示為一組等間隔離散化瞬時(shí)采樣序列，反之也可由這組離散采樣脈沖序列恢復(fù)為原連續(xù)信號(hào)。但其中必有采樣頻率fs?2fH采樣信號(hào)頻譜中的最高頻率分量，如不滿(mǎn)足，將會(huì)出現(xiàn)信息丟失或信號(hào)失真。LF398采樣保持器具有采樣速度高、保持電壓下降速率慢、精度高等特點(diǎn)。
傳感檢測(cè)信號(hào)的細(xì)分：為了提高檢測(cè)系統(tǒng)的分辨力，需要對(duì)傳感檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行細(xì)分。如幾何量測(cè)量中采用機(jī)械式細(xì)分（如游標(biāo)卡尺）、光學(xué)式細(xì)分和電子式細(xì)分等。四倍細(xì)分原理：莫爾條紋的間距為BH?W/[2sin(?/2)]?W/?。
傳感檢測(cè)系統(tǒng)中的抗干擾問(wèn)題：產(chǎn)生內(nèi)部干擾的因素有：信號(hào)通過(guò)公共電源、地線(xiàn)和傳輸線(xiàn)的阻抗相互耦合形成的干擾；元件之間、導(dǎo)線(xiàn)之間通過(guò)寄生電容或互感耦合造成的干擾；大功率和高壓元件產(chǎn)生的電場(chǎng)；電子開(kāi)關(guān)元件的電壓或電流急劇變化而產(chǎn)生的干擾源；工作電源，交叉走線(xiàn)等。外部干擾的因素有：外部高壓電源因絕緣不良形成的漏電；廣播電視、高頻感應(yīng)加熱等；空間電磁波的輻射；周?chē)鷻C(jī)械振動(dòng)和沖擊的影響。信噪比是指信號(hào)通
SPS?10lgPN。形成干擾路中，有用信號(hào)功率Ps與噪聲功率PN之比，通常用S/N表示，N的三個(gè)條件有：干擾源、干擾的耦合通道[電容性耦合，互感性耦合，公共地線(xiàn)的耦合，漏電耦合，輻射電磁場(chǎng)耦合]、干擾的接收電路。
抑制干擾的方法：主要是采取單點(diǎn)接地、屏蔽隔離（靜電屏蔽、低頻磁感應(yīng)屏蔽、高頻磁感應(yīng)屏蔽）、濾波（電源濾波、退耦濾波器、有源濾波、數(shù)字濾波）等。接地在測(cè)量系統(tǒng)中有四種接地系統(tǒng)：安全地（強(qiáng)電應(yīng)用設(shè)備）、信號(hào)源地、數(shù)字信號(hào)地、模擬信號(hào)地（此三地是為了防止電路有公共阻抗而引起信號(hào)交叉耦合）。
典型噪聲干擾的抑制：設(shè)備啟、停時(shí)產(chǎn)生的電火花干擾：消除這種干擾的方法通常是RC吸收電路，即將電阻R和電容C串聯(lián)后再并聯(lián)到繼電器觸點(diǎn)或電源開(kāi)關(guān)兩端。共模噪聲：抑制這種干擾可采用差分放大器，差分放大器的輸入阻抗越高，抑制作用越強(qiáng)。串?dāng)_：克服串?dāng)_的有效方法是將不同信號(hào)線(xiàn)分開(kāi)，并且留有最大可能的空間隔離。
ADC與CPU的時(shí)間協(xié)調(diào)：其控制方式有延時(shí)等待、中斷式、查詢(xún)式。
數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口的典型結(jié)構(gòu)有：高電平單路信號(hào)調(diào)理單ADC系統(tǒng)（性能一般，成本低，全部輸入通道共用一路信號(hào)調(diào)理電路）、低電平多路信號(hào)調(diào)理單ADC系統(tǒng)（最常見(jiàn)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，性能較高，每個(gè)通道均有各自的信號(hào)調(diào)理電路）、多路信號(hào)調(diào)理多ADC系統(tǒng)（通過(guò)多路ADC轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號(hào)由一個(gè)多路數(shù)字開(kāi)關(guān)送入微機(jī)，其成本雖高，但性能較高）。
A/D轉(zhuǎn)換器與CPU的接口示例：8位8通道A/D轉(zhuǎn)換電路：由模擬多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)（LF13508）、采樣/保持器（LF398）、A/D轉(zhuǎn)換（ADC0804：逐次逼近式8位轉(zhuǎn)換芯片，屬于脈沖啟動(dòng)轉(zhuǎn)換芯片）和并行接口PIO組成。ADC574是12位逐次比較式A/D轉(zhuǎn)換芯片，很容易與8031單片機(jī)的接口相連。
傳感器信號(hào)的溫度補(bǔ)償：在計(jì)算機(jī)能力允許時(shí)，可采用計(jì)算機(jī)軟件（常用公式法、表格法）進(jìn)行，也可采用硬件電路實(shí)現(xiàn)。溫度補(bǔ)償公式法的步驟：1。給定m+1個(gè)溫度值，測(cè)出每一個(gè)溫度下傳感器靜態(tài)特性曲線(xiàn)在y軸上的截距；2。將Y表示成以溫度T為自變量的n次代數(shù)多項(xiàng)式Y(jié)?a0?a1T?a2T?????anT，用最小二乘曲線(xiàn)擬合法確定a0?，在測(cè)得
2nx?每一個(gè)y值對(duì)應(yīng)的T值，計(jì)算出Y，再求傳感器的輸入值
y?Yk。溫度補(bǔ)償表格法的步Y(jié)?Yi?(T?Ti)驟：Yi?1?YiTi?1?Ti，若T
線(xiàn)性化處理方法：可以用硬件實(shí)現(xiàn)，也可以用軟件實(shí)現(xiàn)線(xiàn)性化處理。常用的方法有公式法、表格法。公式法也稱(chēng)曲線(xiàn)擬合法，（求完）
第九章 信號(hào)分析及其在測(cè)試中的應(yīng)用
信號(hào)的分類(lèi)：信號(hào)有靜態(tài)信號(hào)、動(dòng)態(tài)信號(hào)。按能否用明確的時(shí)間函數(shù)關(guān)系描述，可將信號(hào)分為確定性信號(hào)與非確定性信號(hào)。確定信號(hào)是指能用明確的數(shù)學(xué)解析關(guān)系式或圖表描述的信號(hào)，如簡(jiǎn)諧波、方波、矩形波等信號(hào)。確定性信號(hào)又可分為周期信號(hào)和非周期信號(hào)。非確定性信號(hào)也稱(chēng)隨機(jī)信號(hào)，是指時(shí)域波形不確定，無(wú)法用確切的數(shù)學(xué)關(guān)系式描述，也不能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)未來(lái)的結(jié)果。只能用概率統(tǒng)計(jì)方法描述它的規(guī)律。
模擬信號(hào)：在某一自變量連續(xù)變化的間隔內(nèi)，信號(hào)的數(shù)值連續(xù)。離散信號(hào)：自變量在某些不連續(xù)數(shù)值時(shí)，輸出信號(hào)才具有確定值。如果將其各離散點(diǎn)的幅值也作離散化，以二進(jìn)制編碼表示，則稱(chēng)為數(shù)字信號(hào)。
?x?lim信號(hào)的均值
1T??T?T0x(t)dt，它表示信號(hào)中常值分量或直流分量。信號(hào)的方差1??limT??T2x?T0[x(t)??x]2dt，它描述信號(hào)的波動(dòng)范圍，其正平方根為信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)差。信號(hào)的均方值?x2?lim1T??T?T0x2(t)dt，它描述信號(hào)的強(qiáng)度，表示信號(hào)的平均功率。則有?????2x2x2x。信號(hào)的概率密度函數(shù)
px?limTxT0??T0?x，它描述了信號(hào)x(t)對(duì)指定幅值的取值機(jī)會(huì)。
信號(hào)的相關(guān)描述：它又稱(chēng)為信號(hào)的時(shí)差描述。信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)Rx(?)?lim1T??T?T0x(t)x(t??)dt，其中η---時(shí)延量，自相關(guān)函數(shù)的性質(zhì)：1）當(dāng)時(shí)延??0，1Rx(0)?limT??T信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)就是信號(hào)的均方值
?T0x2(t)dt??2,2）當(dāng)Rx(0)?Rx(?)時(shí)，即在η=0處取峰值；3）Rx(?)?Rx(??)；4）周期信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)必呈周期性，這是因?yàn)橛衳(t)?x(t?nT)，故
Rx(??nT)?lim1Tx(t?nT)x(t?nT??)dt?Rx(?)0T??T?。信號(hào)的Rxy(?)?lim互相關(guān)函數(shù)
1T??T?T0x(t)y(t??)dt，互相關(guān)函數(shù)的性質(zhì)有：1）Rxy(η)通常不在η=0處取峰值，其峰值偏離原點(diǎn)的位置為ηd，圖反映兩信號(hào)相互有ηd時(shí)移時(shí)，相關(guān)程度
1Rxy(?)?limT??T最高；2）Rxy(η)與Ryx(η)是兩個(gè)不同的函數(shù)。根據(jù)定義Ryx(?)?lim1T??T?T0x(t)y(t??)dt；?T0y(t)x(t??)dt，不難證明Rxy(?)?Ryx(??)；3）均值為零的兩個(gè)統(tǒng)計(jì)獨(dú)y(t)，其中Rxy(?)?0。信號(hào)的互相關(guān)系數(shù)立的隨機(jī)信號(hào)x(t)和?xy(?)?Rxy(?)Rxy(?)?Rx(0)Ry(0)xrmsyrms，由于Rxy(?)?Rx(0)Ry(0),故?xy(?)?1，一般有：?xy(?)?1說(shuō)明x(t)和y(t)完全相關(guān)；?xy(?)?0說(shuō)明x(t)和y(t)完全不相關(guān)；0??xy(?)?0，?x(?)?說(shuō)明x(t)和y(t)部分相關(guān)。自相關(guān)系數(shù)
Rx(?)Rx(0)。
?周期信號(hào)與離散頻譜：傅里葉級(jí)數(shù)
x(t)?a0??(ancosnw0t?bnsinnw0t)n?1，其中w0?2?/T，a0?1T?T0x(t)dt,an?2T2Tx(t)cosnw0tdt,bn?x(t)sinnw0tdt,T?0T?0如果周期信號(hào)x(t)為奇函數(shù)時(shí)，an?0,a0?0，此時(shí)
?x(t)??bnsinnw0tn?1?；如果周期信號(hào)x(t)為偶函數(shù)時(shí)，bn?0，此時(shí)x(t)?a0??ancosnw0tn?1。周期信號(hào)頻譜特點(diǎn)：離散性、收斂性、諧波性。瞬態(tài)信號(hào)的頻譜連續(xù)。傅里葉變換的主要性質(zhì)有：（如圖所示
非確定性信號(hào)的功率譜密度函數(shù)：自功率譜密度函數(shù)：若自相關(guān)函數(shù)滿(mǎn)足絕對(duì)可積條件，即????Rx(?)d???，則定義
Sx(f)??Rx(?)e?j2?f?d????，為x(t)的自功率譜密度函數(shù)，?稱(chēng)自譜或自功率譜。頻域上Sx(f)曲線(xiàn)下的總面積代表信號(hào)x(t)的總功率。互功率譜密度函數(shù)：如果互相關(guān)函數(shù)Rxy(η)滿(mǎn)足傅里葉變換的條件???Rxy(?)d???，則定義
稱(chēng)Sxy(f)為信號(hào)x(t)和y(t)的互譜密度函數(shù)，簡(jiǎn)稱(chēng)互譜?；ハ喔珊瘮?shù)：有一種方法能評(píng)價(jià)測(cè)試系統(tǒng)輸入信號(hào)和輸出信號(hào)之間的因果性，即輸出信號(hào)的功率譜中有多少是所測(cè)輸入信號(hào)引起的響應(yīng)，這個(gè)指標(biāo)常用相干函數(shù)γxy(f)表示，其定義為??Sxy(f)??Rxy(?)e?j2?f?d??2?xy(f)?Sxy(f)22(0??xy?1)Sx(f)Sy(f)。當(dāng)
2?xy(f)?0，表示輸出信號(hào)y(t)與輸入信號(hào)x(t)不相干；當(dāng)2?xy(f)?1，表示輸出信號(hào)y(t)與輸入信號(hào)x(t)完全相干，系統(tǒng)無(wú)干擾輸入；若
2?xy(f)在0~1之間，則表示下述可能性：測(cè)試中有外界噪聲干擾輸入；聯(lián)系x(t)和y(t)的系統(tǒng)非線(xiàn)性；輸出y(t)和x(t)和其它輸入的綜合。
第十章 傳感器在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用
零位和極限位置的檢測(cè)：零位的檢測(cè)精度直接影響工業(yè)機(jī)器人的重復(fù)定位精度和軌跡精度；極限位置的檢測(cè)則起保護(hù)機(jī)器人和安全動(dòng)作的作用。工業(yè)機(jī)器人常用的位置傳感器有：接觸式微動(dòng)開(kāi)關(guān)、精密電位計(jì)，非接觸式光電開(kāi)關(guān)、電渦流傳感器。
位移量的檢測(cè)：機(jī)器人上常用的位移傳感器有：旋轉(zhuǎn)變壓器、差動(dòng)變壓器、感應(yīng)同步器、電位計(jì)、光柵、磁柵、光電編碼器等。例如關(guān)節(jié)型機(jī)器人大多采用光電編碼器，由于剛性原因，位移傳感器多與驅(qū)動(dòng)元件同軸，以提高分辨力。直角坐標(biāo)機(jī)器人中的直線(xiàn)關(guān)節(jié)或氣動(dòng)、液壓驅(qū)動(dòng)的某些關(guān)節(jié)采用線(xiàn)位移傳感器。
速度、加速度的檢測(cè)：速度傳感器是為實(shí)現(xiàn)機(jī)器人各關(guān)節(jié)的速度閉環(huán)控制。加速度傳感器被用于機(jī)器人中關(guān)節(jié)的加速度控制。
在大位移量中，常用位移傳感器有感應(yīng)同步器、光柵、磁尺、容柵等。傳感器在位置反饋系統(tǒng)中，在傳感器安裝位置的不同有半閉環(huán)控制和全閉環(huán)控制；按反饋信號(hào)的檢測(cè)和比較方式不同有脈沖比較伺服系統(tǒng)、相伴比較伺服系統(tǒng)、幅值比較伺服系統(tǒng)。光電編碼器PE同時(shí)進(jìn)行速度反饋和位置反饋的半閉環(huán)控制系統(tǒng)中，光電編碼器將電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)角變換成數(shù)字脈沖信號(hào)，反饋到CNC裝置進(jìn)行位置伺服控制。又由于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與編碼器反饋的脈沖頻率成比例，因此采用F/V（頻率/電壓）變換器將其變換為速度電壓信號(hào)就可以進(jìn)行速度反饋。
“測(cè)量中心”是指三坐標(biāo)測(cè)量與機(jī)械加工中心相配合。測(cè)量系統(tǒng)按其性質(zhì)可以分為機(jī)械式測(cè)量系統(tǒng)、光學(xué)式測(cè)量系統(tǒng)、電氣式測(cè)量系統(tǒng)。三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的測(cè)量頭按測(cè)量方法分為接觸式{ 應(yīng)用廣泛，它可分為硬測(cè)頭[多為機(jī)械測(cè)頭，使用較少]、軟測(cè)頭[可分為觸發(fā)式測(cè)頭、三維測(cè)微測(cè)頭（可分為模擬測(cè)頭、數(shù)字測(cè)頭）}，、非接觸式{常用激光測(cè)頭、光學(xué)測(cè)頭、電視掃描測(cè)頭等} 汽車(chē)機(jī)電一體化的中心內(nèi)容是以微機(jī)為中心的自動(dòng)控制系統(tǒng)取代原有純機(jī)械式控制部件，從而改善汽車(chē)的性能，增加汽車(chē)的功能，實(shí)現(xiàn)汽車(chē)降低油耗，減少排氣污染，提高汽車(chē)行駛的安全性、可靠性、操作方便和合適性。汽車(chē)行駛控制的重點(diǎn)是：1）汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的正時(shí)點(diǎn)火、燃油噴射、空燃比和廢氣再循環(huán)的控制，使燃燒充分、減少污染、節(jié)省能源；2）汽車(chē)行駛中的自動(dòng)變速和排氣凈化控制，以使其行駛狀態(tài)最佳化；3）汽車(chē)的防滑制動(dòng)、防碰撞，以提高行駛的安全性；4）汽車(chē)的自動(dòng)空調(diào)、自動(dòng)調(diào)整車(chē)高控制，以提高舒適性。
公路交通用傳感器：國(guó)外采用的傳感器有電感式、橡皮管式、超聲波式、雷達(dá)式及紅外線(xiàn)式。
第四篇：傳感器原理及檢測(cè)技術(shù)
傳感器原理及檢測(cè)技術(shù)
（工程碩士）考試題
1、簡(jiǎn)要說(shuō)明非電量電測(cè)法的基本思想。
2、簡(jiǎn)要說(shuō)明傳感元件與敏感元件的作用及區(qū)別。
3、簡(jiǎn)述現(xiàn)代測(cè)量系統(tǒng)由那幾部分組成及各部分的功能與特點(diǎn)。
4、何為傳感器靜態(tài)特性？靜態(tài)特性主要技術(shù)指標(biāo)有哪些？何為傳感器動(dòng)態(tài)特性？動(dòng)態(tài)特性主要技術(shù)指標(biāo)有哪些？
5、系統(tǒng)誤差，隨機(jī)誤差及粗大誤差產(chǎn)生的原因是什么？對(duì)測(cè)量結(jié)果有何影響？從提高測(cè)量精度來(lái)看，應(yīng)如何處理這些誤差？
6、說(shuō)明誤差的分類(lèi)，以及各類(lèi)誤差的性質(zhì)，特點(diǎn)及對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響？
7、某測(cè)量系統(tǒng)的頻率響應(yīng)曲線(xiàn)H(j?)?1，若輸入周期信號(hào)1?0.05j?
x(t)?2cos10t?0.8cos(100t?300)，試求其響應(yīng)y(t)。
8、有一個(gè)傳感器，其微分方程為30dy其中y為輸出電壓(mV),x?3y?0.15x。
為輸入溫度(0C)，試求傳感器的時(shí)間常數(shù)和靜態(tài)靈敏度S。
9、根據(jù)磁電式傳感器工作原理，設(shè)計(jì)一傳感器測(cè)量轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速。要求畫(huà)出原理結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖并說(shuō)明原理。
10、談?wù)勀銓?duì)傳感器原理及檢測(cè)技術(shù)這門(mén)課程學(xué)習(xí)的體會(huì)及建議，你認(rèn)為檢測(cè)技術(shù)將來(lái)的發(fā)展方向是什么？
要求：每道題必須認(rèn)真完成。
第五篇：傳感器與檢測(cè)技術(shù)(知識(shí)點(diǎn)總結(jié))
傳感器與檢測(cè)技術(shù)知識(shí)總結(jié) 第一章概述
1：傳感器是能感受規(guī)定的被檢測(cè)量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可輸出信號(hào)的器件或裝置。
一、傳感器的組成
2：傳感器一般由敏感元件，轉(zhuǎn)換元件及基本轉(zhuǎn)換電路三部分組成。①敏感元件是直接感受被測(cè)物理量，并以確定關(guān)系輸出另一物理量的元件（如彈性敏感元件將力，力矩轉(zhuǎn)換為位移或應(yīng)變輸出）。②轉(zhuǎn)換元件是將敏感元件輸出的非電量轉(zhuǎn)換成電路參數(shù)（電阻，電感，電容）及電流或電壓等電信號(hào)。③基本轉(zhuǎn)換電路是將該電信號(hào)轉(zhuǎn)換成便于傳輸，處理的電量。
二、傳感器的分類(lèi)
1、按被測(cè)量對(duì)象分類(lèi)
（1）內(nèi)部信息傳感器主要檢測(cè)系統(tǒng)內(nèi)部的位置，速度，力，力矩，溫度以及異常變化。（2）外部信息傳感器主要檢測(cè)系統(tǒng)的外部環(huán)境狀態(tài)，它有相對(duì)應(yīng)的接觸式（觸覺(jué)傳感器、滑動(dòng)覺(jué)傳感器、壓覺(jué)傳感器）和非接觸式（視覺(jué)傳感器、超聲測(cè)距、激光測(cè)距）。
2、傳感器按工作機(jī)理
（1）物性型傳感器是利用某種性質(zhì)隨被測(cè)參數(shù)的變化而變化的原理制成的（主要有：光電式傳感器、壓電式傳感器）。（2）結(jié)構(gòu)型傳感器是利用物理學(xué)中場(chǎng)的定律和運(yùn)動(dòng)定律等構(gòu)成的（主要有①電感式傳感器；②電容式傳感器；③光柵式傳感器）。
3、按被測(cè)物理量分類(lèi)
如位移傳感器用于測(cè)量位移，溫度傳感器用于測(cè)量溫度。
4、按工作原理分類(lèi)主要是有利于傳感器的設(shè)計(jì)和應(yīng)用。
5、按傳感器能量源分類(lèi)（1）無(wú)源型：不需外加電源。而是將被測(cè)量的相關(guān)能量轉(zhuǎn)換成電量輸出（主要有：壓電式、磁電感應(yīng)式、熱電式、光電式）又稱(chēng)能量轉(zhuǎn)化型；
（2）有原型：需要外加電源才能輸出電量，又稱(chēng)能量控制型（主要有：電阻式、電容式、電感式、霍爾式）。
6、按輸出信號(hào)的性質(zhì)分類(lèi)（1）開(kāi)關(guān)型（二值型）：是“1”和“0”或開(kāi)(ON)和關(guān)（OFF）；
（2）模擬型：輸出是與輸入物理量變換相對(duì)應(yīng)的連續(xù)變化的電量，其輸入/輸出可線(xiàn)性，也可非線(xiàn)性；
（3）數(shù)字型：①計(jì)數(shù)型：又稱(chēng)脈沖數(shù)字型，它可以是任何一種脈沖發(fā)生器所發(fā)出的脈沖數(shù)與輸入量成正比；②代碼型（又稱(chēng)編碼型）：輸出的信號(hào)是數(shù)字代碼，各碼道的狀態(tài)隨輸入量變化。其代碼“1”為高電平，“0”為低電平。
三、傳感器的特性及主要性能指標(biāo)
1、傳感器的特性主要是指輸出與輸入之間的關(guān)系，有靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性。
2、傳感器的靜態(tài)特性是當(dāng)傳感器的輸入量為常量或隨時(shí)間作緩慢變化時(shí)，傳感器的輸出與輸入之間的關(guān)系，叫靜態(tài)特性，簡(jiǎn)稱(chēng)靜特性。
表征傳感器靜態(tài)特性的指標(biāo)有線(xiàn)性度，敏感度，重復(fù)性等。
3、傳感器的動(dòng)態(tài)特性是指?jìng)鞲衅鞯妮敵隽繉?duì)于隨時(shí)間變化的輸入量的響應(yīng)特性稱(chēng)為動(dòng)態(tài)特性，簡(jiǎn)稱(chēng)動(dòng)特性。傳感器的動(dòng)態(tài)特性取決于傳感器的本身及輸入信號(hào)的形式。傳感器按其傳遞，轉(zhuǎn)換信息的形式可分為①接觸式環(huán)節(jié)；②模擬環(huán)節(jié)；③數(shù)字環(huán)節(jié)。評(píng)定其動(dòng)態(tài)特性：正弦周期信號(hào)、階躍信號(hào)。
4、傳感器的主要性能要求是：1）高精度、低成本。2）高靈敏度。3）工作可靠。4）穩(wěn)定性好，應(yīng)長(zhǎng)期工作穩(wěn)定，抗腐蝕性好；5）抗干擾能力強(qiáng)；6）動(dòng)態(tài)性能良好。7）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、小巧，使用維護(hù)方便等；
四、傳感檢測(cè)技術(shù)的地位和作用
1、地位：傳感檢測(cè)技術(shù)是一種隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而迅猛發(fā)展的技術(shù)，是機(jī)電一體化系統(tǒng)不可缺少的關(guān)鍵技術(shù)之一。
2、作用：能夠進(jìn)行信息獲取、信息轉(zhuǎn)換、信息傳遞及信息處理等功能。應(yīng)用：計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）、柔性制造系統(tǒng)（FMS）、加工中心（MC）、計(jì)算機(jī)輔助制造系統(tǒng)（CAM）。
五、基本特性的評(píng)價(jià)
1、測(cè)量范圍：是指?jìng)鞲衅髟谠试S誤差限內(nèi)，其被測(cè)量值的范圍； 量程：則是指?jìng)鞲衅髟跍y(cè)量范圍內(nèi)上限值和下限值之差。
2、過(guò)載能力：一般情況下，在不引起傳感器的規(guī)定性能指標(biāo)永久改變條件下，傳感器允許超過(guò)其測(cè)量范圍的能力。過(guò)載能力通常用允許超過(guò)測(cè)量上限或下限的被測(cè)量值與量程的百分比表示。
3、靈敏度：是指?jìng)鞲衅鬏敵隽縔與引起此變化的輸入量的變化X之比。
4、靈敏度表示傳感器或傳感檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)被測(cè)物理量變化的反應(yīng)能力。靈敏度越高越好，因?yàn)殪`敏度越高，傳感器所能感知的變化量越小，即被測(cè)量稍有微小變化，傳感器就有較大輸出。K值越大，對(duì)外界反應(yīng)越強(qiáng)。
5、反映非線(xiàn)性誤差的程度是線(xiàn)性度。線(xiàn)性度是以一定的擬合直線(xiàn)作基準(zhǔn)與校準(zhǔn)曲線(xiàn)作比較，用其不一致的最大偏差△Lmax與理論量程輸出值Y（=ymax—ymin）的百分比進(jìn)行計(jì)算。
6、穩(wěn)定性在相同條件，相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，其輸入/輸出特性不發(fā)生變化的能力，影響傳感器穩(wěn)定性的因素是時(shí)間和環(huán)境。
7、溫度影響其零漂，零漂是指還沒(méi)輸入時(shí)，輸出值隨時(shí)間變化而變化。長(zhǎng)期使用會(huì)產(chǎn)生蠕變現(xiàn)象。
8、重復(fù)性：是衡量在同一工作條件下，對(duì)同一被測(cè)量進(jìn)行多次連續(xù)測(cè)量所得結(jié)果之間的不一致程度的指標(biāo)；（分散范圍小，重復(fù)性越好）
9、精確度：簡(jiǎn)稱(chēng)精度，它表示傳感器的輸出結(jié)果與被測(cè)量的實(shí)際值之間的符合程度，是測(cè)量值的精密程度與準(zhǔn)確程度的綜合反映。
10、分辨力是指?jìng)鞲衅髂軝z出被測(cè)量的最小變化量。
11、動(dòng)態(tài)特性：反映了傳感器對(duì)于隨時(shí)間變化的動(dòng)態(tài)量的響應(yīng)特性，傳感器的響應(yīng)特性必須在所測(cè)頻率范圍內(nèi)努力保持不失真測(cè)量條件。一般地，利用光電效應(yīng)、壓電效應(yīng)等物性型傳感器，響應(yīng)時(shí)間快，工作頻率范圍寬。
12、環(huán)境參數(shù)：指?jìng)鞲衅髟试S使用的工作溫度范圍以及環(huán)境壓力、環(huán)境振動(dòng)和沖擊等引起的環(huán)境壓力誤差，環(huán)境振動(dòng)誤差和沖擊誤差。
六、傳感器的標(biāo)定與校準(zhǔn)
1、標(biāo)定（計(jì)量學(xué)稱(chēng)之為定度）是指在明確傳感器輸入/輸出變換關(guān)系的前提下，利用某種標(biāo)準(zhǔn)器具產(chǎn)生已知的標(biāo)準(zhǔn)非電量（或其它標(biāo)準(zhǔn)量）輸入，確定其輸出電量與其輸入量之間的過(guò)程。
2、校準(zhǔn)是指?jìng)鞲衅髟谑褂们盎蚴褂眠^(guò)程中或擱置一段時(shí)間再使用時(shí)，必須對(duì)其性能參數(shù)進(jìn)行復(fù)測(cè)或作必要的調(diào)整與修正，以確保傳感器的測(cè)量精度。
3、標(biāo)定系統(tǒng)的組成：①被測(cè)非電量的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)生器；②待標(biāo)定傳感器；③它所配接的信號(hào)調(diào)節(jié)顯示、記錄器等。
4、靜態(tài)標(biāo)定是給傳感器輸入已知不變的標(biāo)準(zhǔn)非電量，測(cè)出其輸出，給出標(biāo)定方程和標(biāo)定常數(shù)，計(jì)算其靈敏度，線(xiàn)性度，滯差，重復(fù)性等傳感器的靜態(tài)指標(biāo)。
5、傳感器的靜態(tài)標(biāo)定設(shè)備有力標(biāo)定設(shè)備，壓力標(biāo)定設(shè)備，溫度標(biāo)定設(shè)備等。
6、對(duì)設(shè)備要求：①具有足夠的精度；②量程范圍應(yīng)與被標(biāo)定傳感器的量程相適應(yīng)；③性能穩(wěn)定可靠，使用方便，能適應(yīng)多種環(huán)境。
7、傳感器的動(dòng)態(tài)標(biāo)定的目的是檢驗(yàn)測(cè)試傳感器的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)。
8、動(dòng)態(tài)標(biāo)定指標(biāo)是通過(guò)確定其線(xiàn)性工作范圍，頻率響應(yīng)函數(shù)，幅頻特性和相頻特性曲線(xiàn)，階躍響應(yīng)曲線(xiàn)，來(lái)確定傳感器的頻率響應(yīng)范圍，幅值誤差和相位誤差，時(shí)間常數(shù)，阻尼比，固有頻率等。
9、常用的標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)態(tài)激勵(lì)設(shè)備有激振器、激波管、周期與非周期函數(shù)壓力發(fā)生器；（其中激振器可用于位移、速度、加速度、力、壓力傳感器的動(dòng)態(tài)標(biāo)定）
10、傳感器與檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展方向：⑴開(kāi)發(fā)新型傳感器。⑵傳感檢測(cè)技術(shù)的智能化。⑶復(fù)合傳感器⑷研究生物感官，開(kāi)發(fā)仿生傳感器。
11、開(kāi)發(fā)新型傳感器：①利用新材料制作傳感器；②利用新加工技術(shù)制作傳感器；③采用新原理制作傳感器。
12、傳感檢測(cè)技術(shù)的智能化：傳感檢測(cè)系統(tǒng)目前迅速地由模擬式、數(shù)字式向智能化方向發(fā)展。功能：①自動(dòng)調(diào)零和自動(dòng)校準(zhǔn)；②自動(dòng)量程轉(zhuǎn)換；③自動(dòng)選擇功能；④自動(dòng)數(shù)據(jù)處理和誤差修正；⑤自動(dòng)定時(shí)測(cè)量；⑥自動(dòng)故障診斷。第二章位移檢測(cè)傳感器
1、移可分為線(xiàn)位移和角位移兩種，測(cè)量位移常用的方法有：機(jī)械法，光測(cè)法，電測(cè)法。
2、位移傳感器的分類(lèi)：參量型位移傳感器，發(fā)電型位移傳感器，大位移傳感器。
一、參量型位移傳感器
1、參量位移傳感器的工作原理：將被測(cè)物理量轉(zhuǎn)化為電參數(shù)，即電阻，電容或電感等。
2、電阻式位移傳感器的電阻值取決于材料的幾何尺寸和物理特征，即R=p L/S（1）電位計(jì)由骨架、電阻元件、電刷等組成；
（2）電位計(jì)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，輸出信號(hào)大，性能穩(wěn)定，并容易實(shí)現(xiàn)任意函數(shù)關(guān)系，缺點(diǎn)：是要求輸入量大，電刷與電阻元件之間有干摩擦，容易磨損，產(chǎn)生噪聲干擾。
3、⑴線(xiàn)性電位計(jì)的空載特性：Rx=RX/L=KrX(Kr——電位計(jì)的電阻靈敏度)。電位計(jì)輸出空載電壓為Uo=UiX/L=KuX(Ku——電位計(jì)的電壓靈敏度)⑵非線(xiàn)性電位計(jì)空載特性：其電阻靈敏度Kr=DR/Dx,電壓靈敏度Ku=Duo/Dx
4、電阻應(yīng)變式位移傳感器：是將被測(cè)位移引起的應(yīng)變?cè)a(chǎn)生的應(yīng)變，經(jīng)后續(xù)電路變換成電信號(hào)，從而測(cè)出被測(cè)位移。
5、電容式位移傳感器：是利用電容量的變化來(lái)測(cè)量線(xiàn)位移或角位移的裝置。
(1)變極距型的電容位移傳感器：有較高的靈敏度，但電容變化與極距變化之間為非線(xiàn)性關(guān)系，其它兩種類(lèi)型的位移傳感器具有比較好的線(xiàn)性，但敏度比較低。
(2)變極板面積型電容位移傳感器：用于線(xiàn)位移測(cè)量，也可用于角位移測(cè)量。
(3)變介質(zhì)型電容式位移傳感器：用于位移或尺寸測(cè)量的改變介質(zhì)型電容位移傳感器，一般都具有較好的線(xiàn)性特性，但也有輸入/輸出呈非線(xiàn)性關(guān)系。
(4)容柵式電容位移傳感器是在面積型電容位移傳感器的基礎(chǔ)上發(fā)展來(lái)的，可分為長(zhǎng)容柵和圓容柵。（特點(diǎn)：因多極電容及平均效應(yīng)，分辨力高，精度高，量程大對(duì)刻劃精度和安裝精度要求可有所降低，一種很有發(fā)展前途的傳感器。
6、電容式位移傳感器的絕緣和屏蔽
（1）若絕緣材料性能不佳，絕緣電阻隨環(huán)境溫度和濕度而變化，還會(huì)使電容位移傳感器的輸出產(chǎn)生緩慢的零位漂移；（2）絕緣材料應(yīng)具有高的絕緣電阻、低的膨脹系數(shù)、幾何尺寸的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和低的吸潮性；（3）通常對(duì)電容位移傳感器及其引線(xiàn)采取屏蔽措施，即將傳感器放在金屬殼內(nèi)，接地應(yīng)可靠；
（4）可以消除不穩(wěn)定的寄生電容，還可以消除外界靜電場(chǎng)和交變磁場(chǎng)的干擾。
7、電感式位移傳感器：將被測(cè)物理量位移轉(zhuǎn)化為自感L,互感M的變化，并通過(guò)測(cè)量電感量的變化確定位移量。主要類(lèi)型有自感式、互感式'、渦流式和壓磁式。輸出功率大，靈敏度高，穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。
（1）自感式電感位移傳感器原理：纏繞在鐵心的線(xiàn)圈中通以交變電流，產(chǎn)生磁通，形成磁通回路。
為了提高自感位移傳感器的精度和靈敏度，增大特性的線(xiàn)性度，實(shí)際用的傳感器大部分都作為差動(dòng)式
改善其性能考慮的因素有：1）損耗問(wèn)題，2）氣隙邊緣效應(yīng)的影響，3）溫度誤差，4）差動(dòng)式電感位移傳感器的零點(diǎn)剩余電壓?jiǎn)栴}。
（2）互感式位移傳感器（測(cè)量范圍最大）：將被測(cè)位移量的變化轉(zhuǎn)換成互感系數(shù)的變化，基本結(jié)構(gòu)原理與常用變壓器類(lèi)似，故稱(chēng)為變壓器式位移傳感器。
（3）渦流式位移傳感器：利用電渦流效應(yīng)將被測(cè)量變換為傳感器線(xiàn)圈阻抗Z變化的一種裝置。只要分為高頻反射和低頻透射兩類(lèi)。
二、發(fā)電型位移傳感器
1、發(fā)電型位移傳感器（壓電位移傳感器）是將被測(cè)物理量轉(zhuǎn)換為電源性參量。
2、壓電式位移傳感器的基本工作原理是將位移量轉(zhuǎn)換為力的變化，然后利用壓電效應(yīng)將力的變化轉(zhuǎn)換為點(diǎn)信號(hào)。
三、大位移傳感器
1、磁柵式位移傳感器是根據(jù)用途可分為長(zhǎng)磁柵和圓磁柵位移傳感器，分別用于測(cè)量線(xiàn)位移和角位移。磁頭分動(dòng)態(tài)和靜態(tài)。
2、當(dāng)磁頭不動(dòng)時(shí)，輸出繞組輸出一等幅的正弦或余弦電壓信號(hào)，其頻率仍為勵(lì)磁電壓的頻率，其幅值與磁頭所處的位置關(guān)系。當(dāng)磁頭運(yùn)動(dòng)時(shí)，幅值隨磁尺上的剩磁影響而變化。
4、光柵式位移傳感器有測(cè)量線(xiàn)位移的長(zhǎng)光柵和測(cè)量角位移的圓光柵。其性質(zhì)：光柵移動(dòng)方向與莫爾條紋移動(dòng)方向垂直。
5、兩塊光柵作為一個(gè)標(biāo)尺光柵（不動(dòng)的）和一個(gè)指示光柵（動(dòng)的），標(biāo)尺光柵是一個(gè)長(zhǎng)條形光柵，光柵長(zhǎng)度由所需量程決定。
6、莫爾條紋的性質(zhì)：①當(dāng)兩個(gè)光柵沿刻線(xiàn)垂直方向相對(duì)移動(dòng)時(shí)，莫爾條紋相對(duì)柵外不動(dòng)點(diǎn)沿著近似垂直的運(yùn)動(dòng)方向移動(dòng)，光柵移動(dòng)一個(gè)柵距W，莫爾條紋移動(dòng)一個(gè)條紋間距B；②光柵運(yùn)動(dòng)方向改變，莫爾條紋的運(yùn)動(dòng)方向也作相應(yīng)改變；③光柵條紋的光強(qiáng)度隨條紋移動(dòng)按正弦規(guī)律變化。
7、感應(yīng)同步器是利用電磁感應(yīng)原理將線(xiàn)位移和角位移轉(zhuǎn)換成點(diǎn)信號(hào)的一種裝置。根據(jù)用途，可將感應(yīng)同步器分為直線(xiàn)式和旋轉(zhuǎn)式兩種，分別用于測(cè)量線(xiàn)位移和角位移。
原理：當(dāng)滑塊的兩相繞組用交流電勵(lì)磁時(shí)，由于電磁感應(yīng)，在定尺的繞組中會(huì)產(chǎn)生與勵(lì)磁電壓同頻率的交變感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E。當(dāng)滑尺相對(duì)定尺移動(dòng)時(shí)，滑尺與定尺的相對(duì)位置發(fā)生變化，改變了通過(guò)定尺繞組的磁通，從而改變了定尺繞組中輸入的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E。
根據(jù)對(duì)滑尺的正、余弦繞組供給勵(lì)磁電壓方式的不同，又分為鑒相和鑒幅型測(cè)試系統(tǒng)。特點(diǎn)：①精度較高，對(duì)環(huán)境要求低，可測(cè)大位移；②工作可靠，抗干擾能力強(qiáng)，維護(hù)簡(jiǎn)單，壽命長(zhǎng)；③對(duì)局部誤差有平均化作用。）
8、激光式位移傳感器結(jié)構(gòu)由：激光器、光學(xué)元件、光電轉(zhuǎn)換元件組成激光測(cè)試系統(tǒng)，將被測(cè)位移量轉(zhuǎn)化成電信號(hào)。（特點(diǎn)：精度高，測(cè)量范圍大、測(cè)試時(shí)間短、非接觸、易數(shù)字化、效率高。）
9、激光干涉測(cè)長(zhǎng)技術(shù)用途：①精密長(zhǎng)度測(cè)量（磁尺、感應(yīng)同步器、光柵檢定）；②精密機(jī)床位移檢測(cè)與校正；③集成電路制作中的精密定位。
10、常用的激光干涉測(cè)長(zhǎng)傳感器：①單頻激光干涉?zhèn)鞲衅?；②雙頻激光干涉?zhèn)鞲衅?。第三章力、扭矩和壓力傳感?/p>
一、測(cè)力傳感器
1：測(cè)量力的傳感器多為電氣式，根據(jù)轉(zhuǎn)換方式分為參量型和發(fā)電型。參量型測(cè)力傳感器有電阻應(yīng)變式，電容式，電感式，發(fā)電型測(cè)力傳感器有壓電式，壓磁式。
2：電阻式應(yīng)變測(cè)力傳感器原理是將力作用在彈性元件上，彈性元件在力作用下產(chǎn)生應(yīng)變，利用貼在彈性元件上應(yīng)變片將應(yīng)變轉(zhuǎn)換成電阻的變化，然后利用電橋?qū)㈦娮枳兓D(zhuǎn)換成電壓或電流的變化，在送入測(cè)量放大電路測(cè)量。彈性元件：（1）柱型彈性元件；（2）薄壁環(huán)型彈性元件；（3）梁型彈性元件：懸臂梁式、兩端固定梁式。
3、應(yīng)變片是非電量電測(cè)中一種常見(jiàn)的轉(zhuǎn)換元件。，由于應(yīng)變片使用簡(jiǎn)單，測(cè)量精度高，體積小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，應(yīng)用廣。
4、金屬絲的作用是感受機(jī)械試件的應(yīng)變變化，稱(chēng)為敏感柵。
5、對(duì)金屬絲的要求：（1）具有較高的電阻系數(shù)（單位長(zhǎng)度的電阻要大）；（2）具有盡可能大的電阻應(yīng)變靈敏度系數(shù)；（3）具有較小的溫度系數(shù)；（4）具有較高的彈性極限，以便得到較寬的應(yīng)變測(cè)量范圍；（5）良好的加工性和焊接性；（6）對(duì)銅的熱電動(dòng)勢(shì)要小。
6、底基的作用：是將試件的應(yīng)變準(zhǔn)確地傳給敏感柵，所以底基應(yīng)具有較低的彈性模量，較高的絕緣電阻，良好的抗?jié)窨篃嵝阅堋＃ǔＳ玫谆杭埢?、膠基、玻璃纖維布基）
紙基制作簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，比較柔軟，易于粘貼，應(yīng)變極限打，但耐潮濕性和耐熱性差。膠基比紙基更柔軟，且具有較好的絕緣性，較高的彈性，耐熱和耐潮濕性都較好，7、箔式電阻應(yīng)變片：敏感柵是用（3~5）um厚的金屬箔粘于膠基上，用光刻技術(shù)加工成需要的形狀。優(yōu)點(diǎn)：（1）金屬箔很薄，因而所感受的應(yīng)力狀態(tài)與試件表面的應(yīng)力狀態(tài)更接近；（2）箔式敏感柵面積大，散熱條件好，允許通過(guò)較大的電流，靈敏度較高，輸出信號(hào)功率比較大，為絲式電阻應(yīng)變片的100~400倍；（3）箔式敏感柵的尺寸可以做的很準(zhǔn)確，基長(zhǎng)可以很短，并能制成任意形狀，從而可擴(kuò)大使用范圍；（4）便于成批生產(chǎn)。
缺點(diǎn)：生產(chǎn)工序復(fù)雜，引線(xiàn)的焊點(diǎn)采用錫焊，不適于在高溫環(huán)境中測(cè)量，另外價(jià)格比較高。
8、半導(dǎo)體應(yīng)變片的工作原理是基于壓阻效應(yīng)。
（1）壓阻效應(yīng)是指固體受到應(yīng)力作用時(shí)，其電阻率發(fā)生變化。這就叫壓阻效應(yīng)。
（2）優(yōu)點(diǎn)：半導(dǎo)體應(yīng)變片橫向效應(yīng)小，其橫向靈敏度幾乎為零；機(jī)械滯后小，可制成小型和超小型片子。
（3）缺點(diǎn)：應(yīng)變靈敏系數(shù)的離散性大，機(jī)械強(qiáng)度低，非線(xiàn)性誤差大，溫度系數(shù)大，使用于需要大信號(hào)輸出場(chǎng)合。
9、應(yīng)變片的布置和接橋方式：電橋又單臂、雙臂、四臂工作方式（平衡條件U。=0 R1R3=R2R4）工作方式
單臂
雙臂
四臂
應(yīng)變片所在位置
R1
R1，R2
R1，R2，R3，R4
輸出電壓Uo
1/4UiKε
1/2UiKε
UiKε
10、壓電式傳感器是基于壓電元件的壓電效應(yīng)而工作的。壓電效應(yīng)有正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)。
（1）正壓電效應(yīng)是當(dāng)某些晶體沿一定方向受外力作用而變形時(shí)，在其相應(yīng)的兩個(gè)相對(duì)表面產(chǎn)生極性相反的電荷，當(dāng)外力去掉后，又恢復(fù)到不帶電狀態(tài)，電荷的極性取決于變形的形式。（2）逆壓電效應(yīng)是當(dāng)某些晶體的極化方向施加外電場(chǎng)，晶體本身將產(chǎn)生機(jī)械變形，當(dāng)外電場(chǎng)撤去后，變形也隨之消失。
電壓式傳感器的前置放大器的輸入阻抗應(yīng)盡可能的高。壓電式力傳感器是利用壓電晶體的縱向和剪切向壓電效應(yīng)。（單分量和多分量）電荷放大器的選擇：要求電荷放大器輸入阻抗高于1012Ω，低頻響應(yīng)為0.001Hz
13、壓磁效應(yīng)是在機(jī)械力作用下，鐵磁材料內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力變化，使磁導(dǎo)率發(fā)生變化，磁阻相應(yīng)也發(fā)生的現(xiàn)象。外力是拉力時(shí)，在作用力方向鐵磁材料磁導(dǎo)率提高，垂直作用力方向磁導(dǎo)率降低；作用力為壓力時(shí)，則反之
14、壓磁式力傳感器工作原理是根據(jù)壓磁效應(yīng)原理，當(dāng)在一次側(cè)繞組通過(guò)交變勵(lì)磁電流時(shí)，鐵心中產(chǎn)生磁場(chǎng)，由于壓磁元件在未受力時(shí)各向同性，磁力線(xiàn)呈軸對(duì)稱(chēng)分布。
15、壓磁式力傳感器結(jié)構(gòu)主要是由壓磁元件，彈性機(jī)架，基座和傳力鋼球等組成。
二、扭矩傳感器
1、電阻應(yīng)變式扭矩傳感器的工作原理是在軸類(lèi)零件受扭矩作用時(shí)，在其表面產(chǎn)生切應(yīng)變，此應(yīng)變可用電阻應(yīng)變片測(cè)量。（集流環(huán)按工作原理分類(lèi)：電刷-滑環(huán)式、水銀式、感應(yīng)式。）
2、壓磁式扭矩儀又叫磁彈式扭矩儀工作原理是根據(jù)磁彈效應(yīng)，受扭矩作用的軸的導(dǎo)磁性發(fā)生相應(yīng)變化，即磁導(dǎo)率發(fā)生變化，從而引起線(xiàn)圈的感抗變化，通過(guò)測(cè)量電路測(cè)量感抗的變化可確定扭矩。
3、電容式扭矩測(cè)量?jī)x工作原理是利用機(jī)械結(jié)構(gòu)，將軸受扭矩作用后的兩端相對(duì)轉(zhuǎn)角變化變換成電容器兩極板之間的相對(duì)有效面積的變化，引起電容量的變化來(lái)測(cè)量扭矩。其最要優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高，測(cè)量時(shí)它需要集流裝置傳輸信號(hào)。
4、光電式扭矩測(cè)量?jī)x：這種扭矩傳感器的工作轉(zhuǎn)速為（100~800）r/min，測(cè)量精度為1%。
5、鋼弦式扭矩傳感器是將扭矩轉(zhuǎn)換成鋼弦固有頻率變化進(jìn)行工作。（優(yōu)點(diǎn)：抗干擾能力強(qiáng)，允許導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)達(dá)幾百米到幾千米，測(cè)量精度可達(dá)±1%。）
三、壓力式傳感器
1、彈性式壓力傳感元件有：波登管、膜片和波紋管三類(lèi)。
2、電量式壓力計(jì)是用各種傳感器或測(cè)量元件將壓力變換成電量或電參數(shù)，再經(jīng)后接相應(yīng)的測(cè)量電路進(jìn)一步變換，最后由顯示或記錄儀顯示或記錄下來(lái)，以實(shí)現(xiàn)壓力測(cè)量的裝置。常用的測(cè)壓力系統(tǒng)所用的傳感器有電容式，電感式，電阻式，渦流式，壓電式。
（1）電容式壓力傳感器是將壓力轉(zhuǎn)換成電容的變化，經(jīng)電路變換成電量輸出。其特點(diǎn)是靈敏度高，適合測(cè)量微壓，頻響好，抗干擾能力較強(qiáng)。
（2）應(yīng)變式壓力傳感器的工作原理是利用應(yīng)變片將彈性元件在壓力作用下產(chǎn)生的應(yīng)變轉(zhuǎn)換成電量的變化。應(yīng)變式壓力傳感器體積小重量輕，精度高，測(cè)量范圍寬，從幾帕到500MPa，頻響高，同時(shí)耐壓，抗振，應(yīng)用廣泛。
（3）壓阻式壓力傳感器是利用壓阻效應(yīng)將壓力變換成電阻的變化實(shí)現(xiàn)壓力測(cè)量。其特點(diǎn)是頻響寬，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，測(cè)量范圍從幾Pa到三億Pa，適用于爆炸，沖擊壓力的測(cè)量。
（4）電感式壓力傳感器是將壓力變化轉(zhuǎn)換成電感變化，通過(guò)測(cè)量電路再將電感變化轉(zhuǎn)換成電量實(shí)現(xiàn)壓力測(cè)量。其特點(diǎn)是頻響低，使用于靜態(tài)或變化緩慢壓力的測(cè)試。
（5）渦流式壓力傳感器屬于電感式壓力傳感器中的一種，它是利用渦流效應(yīng)將壓力變換成線(xiàn)圈阻抗的變化，再經(jīng)測(cè)量電路轉(zhuǎn)換成電量。它有良好的動(dòng)態(tài)特性，適合在爆炸等極其惡劣的條件下工作，如測(cè)量沖擊波。
（6）霍爾式壓力傳感器結(jié)構(gòu)原理是波登管在壓力作用下其末端產(chǎn)生位移，帶動(dòng)了霍爾元件在均勻梯度的磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)。由于波登管的頻響較低，適用于靜態(tài)或變化緩慢壓力的測(cè)量。（7）壓電式壓力傳感器工作原理是壓力通過(guò)膜片或活塞，壓塊作用在晶片上，晶片上是產(chǎn)生了電荷，經(jīng)后接放大器的變換，由顯示或記錄儀器顯示或記錄，實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力的測(cè)量。其特點(diǎn)是具有頻響寬，可測(cè)壓力范圍大，體積小，重量輕，安裝方便，可測(cè)多向壓力等特點(diǎn)，應(yīng)用廣泛，適用于測(cè)動(dòng)態(tài)力和沖擊力，但不適于測(cè)靜態(tài)力。第四章速度、加速度傳感器
一、速度傳感器
1、測(cè)速發(fā)電機(jī)是機(jī)電一體化系統(tǒng)中用于測(cè)量和自動(dòng)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速的一種傳感器。它由繞組的定子和轉(zhuǎn)子構(gòu)成。
2、根據(jù)勵(lì)磁電流的種類(lèi)，測(cè)速發(fā)電機(jī)分為直流測(cè)速發(fā)電機(jī)（電磁式和永磁式兩種）和交流測(cè)速發(fā)電機(jī)兩類(lèi)。
3、在實(shí)際應(yīng)用中，機(jī)電一體化系統(tǒng)對(duì)測(cè)速發(fā)電機(jī)的主要要求有：①輸出電壓對(duì)轉(zhuǎn)速應(yīng)保持較精準(zhǔn)的正比關(guān)系。②轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要小。③靈敏度要高，即測(cè)速發(fā)電機(jī)的輸出電壓對(duì)轉(zhuǎn)速的變化反應(yīng)要靈敏。
(1)直流測(cè)速發(fā)電機(jī)是一種微型直流發(fā)電機(jī)。其工作原理是根據(jù)電磁感應(yīng)原理，在恒定磁場(chǎng)中，旋轉(zhuǎn)的電樞繞組切割磁通，并產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，而后測(cè)速的發(fā)電機(jī)。
(2)空載時(shí)，直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的輸出電壓和電樞感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等，因而輸出電壓與轉(zhuǎn)速成正比。
負(fù)載時(shí)，測(cè)速發(fā)電機(jī)的輸出電壓應(yīng)比空載時(shí)小，這是電阻rs（中樞繞組）的電壓降造成的。
(3)直流測(cè)速電動(dòng)機(jī)在理想情況下系數(shù)Ce和C與輸出電壓之間的關(guān)系：C=Ce/(1+Rs/Rl),Vcf=CeN/(1+Rs/Rl).（3）直流測(cè)速電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生誤差的原因和改進(jìn)方法？
①有負(fù)載時(shí)，電樞反映去磁作用的影響，使輸出電壓不再與轉(zhuǎn)速成正比，遇到這種問(wèn)題可以在定子磁極上安裝補(bǔ)償繞組，或使負(fù)載電阻大于規(guī)定值。②電刷接觸降壓的影響，這是因?yàn)殡娝⒔佑|電阻是非線(xiàn)性的，即當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速較低，相應(yīng)的電樞電流較小時(shí)接觸電阻較大，從而使輸出電壓很小，只有當(dāng)轉(zhuǎn)速較高，電樞電流較大時(shí)，電刷壓降才可以認(rèn)為是常數(shù)，為了減小電刷接觸壓降的影響，即縮小不靈敏區(qū)，應(yīng)采用接觸壓降較小的銅-石墨電極或銅電極，并在它與換向器相接觸的表面上鍍銀。
③溫度影響，這是因?yàn)閯?lì)磁繞組中長(zhǎng)期流過(guò)電流易發(fā)熱，其電阻值也相應(yīng)增大，從而使勵(lì)磁電流減小的緣故，在實(shí)際使用中可在直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的繞組回路中串聯(lián)一個(gè)電阻值較大的附加電阻，在接到勵(lì)磁電源上。
4、交流測(cè)速電動(dòng)機(jī)可分為永磁式，感應(yīng)式和脈沖式三種。交流測(cè)速電動(dòng)機(jī)的工作原理是利用定子，轉(zhuǎn)子齒槽相互的位置的變化，使輸出繞組中的磁通產(chǎn)生脈沖，從而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這種工作原理稱(chēng)為感應(yīng)子式發(fā)電機(jī)原理。
5、線(xiàn)振動(dòng)速度傳感器的工作原理是當(dāng)一個(gè)繞有N匝的線(xiàn)圈作垂直于磁場(chǎng)方向相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，線(xiàn)圈切割磁力線(xiàn)，由法拉第電磁感應(yīng)定律可得其線(xiàn)圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。
6、陀螺式角速度傳感器分為：轉(zhuǎn)子陀螺、壓電陀螺、激光陀螺、光纖陀螺。
（1）轉(zhuǎn)子陀螺式角速度傳感器是一種慣性傳感器，安裝簡(jiǎn)單，使用方便，但有機(jī)械活動(dòng)部件，被測(cè)角速度范圍±30°~120°/s，質(zhì)量較大，成本高，壽命低。
（2）壓電陀螺式利用壓電晶體的壓電效應(yīng)工作，分：振梁型、雙晶片型、圓管型。
（3）光纖陀螺式：具有無(wú)機(jī)械傳動(dòng)部件、無(wú)需預(yù)熱時(shí)間、對(duì)加速度不敏感、動(dòng)態(tài)范圍寬、體積小、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)。
7、霍爾式傳感器的工作原理是利用霍爾元件組成的傳感器，在被測(cè)物上粘有多對(duì)小磁鋼，霍爾元件固定于小磁鋼附近，當(dāng)被測(cè)物轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，每當(dāng)一個(gè)小磁鋼轉(zhuǎn)過(guò)霍爾元件，霍爾元件輸出一個(gè)相應(yīng)的脈沖，測(cè)得單位時(shí)間內(nèi)的脈沖個(gè)數(shù)，即可得被測(cè)物的轉(zhuǎn)速和角速度。
8、電渦流式轉(zhuǎn)速傳感器的工作原理是在傳感器靠近在被測(cè)物上設(shè)定的等距標(biāo)記安裝，當(dāng)被測(cè)物轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，傳感器輸出頻率與轉(zhuǎn)速成正比的信號(hào)。
9、半導(dǎo)體硅流速傳感器的工作原理是依據(jù)發(fā)熱體與放置發(fā)熱體的流體介質(zhì)的熱導(dǎo)率與流體流速相關(guān)原理制成的。
二、加速度傳感器
1、常用加速度傳感器的種類(lèi)有壓電式，應(yīng)變式，磁致伸縮式。
2、壓電式加速度傳感器的頻率范圍廣、動(dòng)態(tài)范圍寬、靈敏度高，故應(yīng)用較為廣泛
壓電加速度傳感器的工作原理是利用壓電陶瓷的壓電效應(yīng)可構(gòu)成不同使用要求的振動(dòng)加速度傳感器來(lái)制作的。
常用的三種原理結(jié)構(gòu)式壓縮型，剪切型，彎曲型。其特點(diǎn)是它可以作得很小，重量很輕，對(duì)被測(cè)機(jī)構(gòu)的影響就小，壓電傳感器的內(nèi)阻抗很高，輸出的能量很微小，要在接高輸入阻抗的前置放大器。放大器有兩種是電壓放大器和電荷放大器。電荷放大器輸出電壓與電纜分布電容無(wú)關(guān)。一般加速度傳感器的尺寸越大，其固有頻率越低
3、應(yīng)變式加速度傳感器的工作原理是經(jīng)過(guò)質(zhì)量-彈簧慣性系統(tǒng)將加速度轉(zhuǎn)換為力，再將力作用于彈性元件，從而將力轉(zhuǎn)換為應(yīng)變，通過(guò)測(cè)量應(yīng)變可以測(cè)量加速度。第五章視覺(jué)、觸覺(jué)傳感器
1：視覺(jué)傳感器在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的作用有三種：①進(jìn)行位置檢測(cè)。②進(jìn)行圖像識(shí)別③進(jìn)行物體形狀，尺寸缺陷的檢測(cè)。
2：視覺(jué)傳感器（以光電變換為基礎(chǔ)）的組成及各組成環(huán)節(jié)的作用？(1)照明部：為了從被測(cè)物體得到光學(xué)信息而需要照明，是充分發(fā)揮傳感器性能的重要條件。(2)接受部：由透鏡和慮光片組成，具有聚成光學(xué)圖像或抽出有效信息的功能。(3)光電轉(zhuǎn)換部：將光學(xué)圖像信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。
(4)掃描部：將二維圖像的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為時(shí)間序列的一維信號(hào)。在機(jī)器人領(lǐng)域，幾乎都是采用工業(yè)電視攝像機(jī)作為視覺(jué)傳感器。
3：光電式攝像機(jī)是由接收部分，光電轉(zhuǎn)換部分和掃描部分組成的二維視覺(jué)傳感器。
4：固體半導(dǎo)體攝像機(jī)原理是由許多光電二極管組成陣列，作為攝像機(jī)的感光部分以代替光導(dǎo)攝像管。它是由攝像元件（CCD），信號(hào)處理電路，驅(qū)動(dòng)電路和電源組成。攝像元件（CCD）是一種MOS行晶體開(kāi)光集成電路。
5：二維CCD攝像元件的構(gòu)成主要有隔行傳送方式和幀傳送方式兩種。
6：激光式視覺(jué)傳感器的原理是利用激光作為定向性高密度光源的視覺(jué)傳感器構(gòu)成的，這種傳感器用作激光掃描器來(lái)識(shí)別商品上的條形碼。
7：紅外圖像傳感器原理是把波長(zhǎng)（2~20）um的紅外光圖像變換成如同電視圖像的時(shí)序掃描信號(hào)輸出的傳感器。它通常由紅外敏感元件和電子掃描電路組成。8：人工視覺(jué)（機(jī)器視覺(jué)）：使用機(jī)器的自動(dòng)化刀法實(shí)現(xiàn)類(lèi)似人類(lèi)視覺(jué)的功能。
人工視覺(jué)系統(tǒng)的硬件構(gòu)成一般由圖像輸入，圖像處理，圖像存儲(chǔ)和圖像輸出四個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成。各部件的用途是（1）圖像輸入是通過(guò)視覺(jué)傳感器將對(duì)象物體變成二維或三維圖像，再經(jīng)光電變換將光信號(hào)變成電信號(hào)，通過(guò)掃描采樣將圖像分解成許多像素，再把表示各個(gè)像素信息的數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖像處理。（2）圖像處理是對(duì)獲取的圖像信息進(jìn)行預(yù)處理（前處理），以濾去干擾，噪聲，并作幾何，色彩方面的校正，以提高信噪比。目的是改善圖像質(zhì)量，以利于進(jìn)行圖像識(shí)別。（3）圖像存儲(chǔ)是把表示圖像各個(gè)像素的信息送到存儲(chǔ)，以備調(diào)用。圖像的信息量大。（4）圖像輸出分為兩類(lèi)：(一類(lèi)是只要求瞬時(shí)知道處理結(jié)果，以及計(jì)算機(jī)用對(duì)話(huà)形式進(jìn)行處理的顯示終端，該類(lèi)稱(chēng)為軟拷貝。(另一類(lèi)是可長(zhǎng)時(shí)間保存結(jié)果，稱(chēng)為硬拷貝。9：物體圖像信息的輸入識(shí)別物體前先將物體的有關(guān)信息輸入到計(jì)算機(jī)內(nèi)。被輸入的信息主要有明亮度信息，顏色信息和距離信息。10：圖像處理的方法有微分法和區(qū)域法。
10：接觸覺(jué)傳感器最早是微動(dòng)開(kāi)關(guān)。它工作范圍寬，不受電，磁干擾，簡(jiǎn)單，易掌握，成本低，但響應(yīng)速度低，動(dòng)作壓力高。原理：它們都是通過(guò)在一定接觸力下，切換通—斷狀態(tài)，輸出高或低的電平信號(hào)，以表示是否發(fā)生接觸。
11：硅橡膠觸覺(jué)傳感器的工作原理是硅橡膠與金屬電極對(duì)置，接觸，硅橡膠受壓其電阻值就改變，當(dāng)金屬電極受力壓硅橡膠時(shí)，輸出電壓相應(yīng)變化。12：壓覺(jué)傳感器定義通過(guò)高密度配置這種傳感器，可以獲得同物體接觸時(shí)各部分不同的壓力，將該壓力變換成相應(yīng)處的電壓信號(hào)，可以獲得關(guān)于物體形狀的信息。特點(diǎn)：動(dòng)作準(zhǔn)確，精度高，缺點(diǎn)是體積大，不能高密度配置。13：滑動(dòng)覺(jué)傳感器應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人手指把持面與操作對(duì)象之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制指部的夾緊力。第六章溫度傳感器
1：溫度代表物質(zhì)的冷熱程度，是物體內(nèi)部分子運(yùn)動(dòng)劇烈程度的標(biāo)志。測(cè)量溫度的方法有接觸式和非接觸式。
2：接觸式的特點(diǎn)是感溫元件與被測(cè)對(duì)象直接物理接觸，進(jìn)行熱傳導(dǎo)。
3：非接觸式的特點(diǎn)是感溫元件與被測(cè)對(duì)象不物理接觸，而是通過(guò)熱輻射進(jìn)行熱傳遞。4：熱電偶式溫度傳感器屬于接觸式熱電動(dòng)勢(shì)型傳感器，它的工作原理是熱電效應(yīng)。熱點(diǎn)效應(yīng)：當(dāng)兩種不同金屬導(dǎo)體兩端相互緊密地連接在一起組成一個(gè)閉合電路時(shí)，由于兩個(gè)接觸點(diǎn)溫度T'和T0不同，回路中將產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)，并有電流通過(guò)，這種把熱能轉(zhuǎn)換成電能的現(xiàn)象稱(chēng)為熱電效應(yīng)。
5：熱電動(dòng)勢(shì)由接觸電動(dòng)勢(shì)和溫差電動(dòng)勢(shì)組成。
6：接觸電動(dòng)勢(shì)是由于兩種不同導(dǎo)體的自由電子密度不同而在接觸處形成的電動(dòng)勢(shì)。7：溫差電動(dòng)勢(shì)是在同一根導(dǎo)體中由于兩端溫度不同而產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)。中間導(dǎo)體定律：導(dǎo)體a，b組成的熱電偶，當(dāng)引入第三個(gè)導(dǎo)體時(shí)，只要保持其兩端溫度相同，則對(duì)總熱電動(dòng)勢(shì)無(wú)影響，這一結(jié)論被稱(chēng)為中間導(dǎo)體定律
8：熱電偶通常由熱電極，絕緣材料，接線(xiàn)盒和保護(hù)套組成。9：熱電偶可分為：（1）普通熱電偶：主要用于測(cè)量液體和氣體的溫度。（2）鎧裝熱電偶（纜式熱電偶）：特點(diǎn)是測(cè)量結(jié)熱容量小，熱慣性小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，撓性好，適用于普通熱電偶不能測(cè)量的空間溫度。
（3）薄膜熱電偶：主要用于測(cè)量固體表面小面積瞬時(shí)變化的溫度，特點(diǎn)是熱容量小，時(shí)間常數(shù)小，反應(yīng)速度快。
(4)并聯(lián)熱點(diǎn)偶：它是把幾個(gè)同一型號(hào)的熱電偶的同性電極參考端并聯(lián)在一起。適用于測(cè)量平均溫度。
(5)串聯(lián)熱電偶：（熱電堆）
10：熱電偶參考端電位補(bǔ)償法有：恒溫法，溫度修正法，電橋補(bǔ)償法，冷端補(bǔ)償法，電位補(bǔ)償法。
11：電位補(bǔ)償法是在熱電偶回路中接入一個(gè)自動(dòng)補(bǔ)償?shù)碾妱?dòng)勢(shì)。12：熱電阻式傳感器可分為金屬熱電阻式和熱敏電阻式。
13：金屬熱電阻式溫度傳感器是電阻體，電阻體是由金屬導(dǎo)體構(gòu)成的。
14：熱電阻的結(jié)構(gòu)主要由不同材料的電阻絲繞制而成，為了避免通過(guò)交流電時(shí)產(chǎn)生感抗，或有交變磁場(chǎng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，在繞制時(shí)采用雙線(xiàn)無(wú)感繞制法。15：熱敏電阻式溫度傳感器的感溫元件是對(duì)溫度非常敏感的熱敏電阻，所用材料是陶瓷半導(dǎo)體，其導(dǎo)電性取決于電子-空穴的濃度。其特點(diǎn)是熱敏電阻的溫度系數(shù)比金屬熱電阻大，體積小，重量輕，很適用于小空間溫度測(cè)量，它的熱慣性小，反應(yīng)速度快，適用于測(cè)量快速變化的溫度。
16：非接觸式溫度傳感器采用熱輻射和光電檢測(cè)的方法。其工作機(jī)理是當(dāng)物體受熱后，電子運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能增加，有一部分熱能轉(zhuǎn)變?yōu)檩椛淠芰康亩嗌倥c物體的溫度有關(guān)，當(dāng)溫度較低時(shí)，輻射能力很弱；當(dāng)溫度較高時(shí)，輻射能力很強(qiáng)。17：非接觸式溫度傳感器可分為全輻射式溫度傳感器，亮度式溫度傳感器和比色式溫度傳感器。18：全輻射溫度傳感器是利用物體的全光譜范圍內(nèi)總輻射能量與溫度的關(guān)系測(cè)量溫度。特點(diǎn)是適用于遠(yuǎn)距離，不能直接接觸的高溫物體，其范圍是（100~2000度）19：亮度式溫度傳感器利用物體的單色輻射亮度隨溫度變化的原理，并以被測(cè)物體光譜的一個(gè)狹窄區(qū)域內(nèi)的亮度與標(biāo)準(zhǔn)輻射體亮度進(jìn)行比較來(lái)測(cè)量溫度。特點(diǎn)是量程較寬，有較高的測(cè)量精度，一般用于測(cè)量（700~3200度）范圍的澆鑄。軋鋼，鍛壓，熱處理時(shí)的溫度。20：比色溫度傳感器以測(cè)量?jī)蓚€(gè)波長(zhǎng)的輻射亮度之比為基礎(chǔ)。特點(diǎn)是用于連續(xù)自動(dòng)檢測(cè)鋼水，鐵水，爐渣和表面沒(méi)有覆蓋物的高溫物體溫度，其量程為（800~2000）度，測(cè)量精度為0.5%。它的優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)速度快，測(cè)量范圍寬，測(cè)量溫度接近于實(shí)際值。21：半導(dǎo)體溫度傳感器以半導(dǎo)體P-N結(jié)的溫度特性為理論基礎(chǔ)的。是利用晶體二極管與晶體三極管為感溫元件。采用半導(dǎo)體二極管作溫度傳感器，有簡(jiǎn)單，價(jià)廉的優(yōu)點(diǎn)，用它可制成半導(dǎo)體溫度計(jì)，測(cè)量范圍在（0~50）度。用晶體三極管制成的溫度傳感器測(cè)量精度高，測(cè)量范圍較寬在（-50~150）度之間，因而用于工業(yè)，醫(yī)療等領(lǐng)域的測(cè)量?jī)x器或系統(tǒng)。都還有很好的長(zhǎng)期穩(wěn)定性
第七章氣敏、濕度、水份傳感器
一、氣敏傳感器
1：氣敏傳感器是一種將檢測(cè)到的氣體成分和濃度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的傳感器。2：氣敏元件的工作機(jī)理是吸附效應(yīng)。半導(dǎo)瓷氣敏電阻值將隨吸附氣體的數(shù)量和種類(lèi)而改變。3：如果材料的功函數(shù)大于吸附分子的離解能，吸附分子將向材料釋放電子而成為正離子吸附。氧氣和氮氧化合物傾向于負(fù)離子吸附，稱(chēng)為氧化型氣體。
4：氫氣，CO碳?xì)浠衔锖途祁?lèi)傾向于正離子吸附，稱(chēng)為還原型氣體。
5：半導(dǎo)瓷氣敏元件與半導(dǎo)體單晶體相比，具有工藝簡(jiǎn)單，使用方便，價(jià)格便宜，對(duì)氣體濃度變化響應(yīng)快，即使在低濃度下靈敏度也很高等優(yōu)點(diǎn)，故可用于制作多種具有實(shí)用價(jià)值的氣敏元件。其缺點(diǎn)是穩(wěn)定性差，老化較快。
6：常用氣敏元件的種類(lèi)按其結(jié)構(gòu)可分為：燒結(jié)型，薄膜型和厚膜型。7：（1）燒結(jié)型器件的一致性較差，機(jī)械強(qiáng)度也不高，但它價(jià)格便宜，工作壽命較長(zhǎng)，應(yīng)用廣泛。（2）薄膜型氣敏元件（如氧化錫，ZnO氣敏性最好）為物理性附著系統(tǒng)，器件之間的性能差異仍較大。（3）厚膜氣敏元件的一致性較好，機(jī)械強(qiáng)度高，適于批量生產(chǎn)。
8：氣敏元件的幾種應(yīng)用實(shí)例有：①氣敏電阻檢漏報(bào)警器。②礦燈瓦斯報(bào)警器。③一氧化碳報(bào)警器。④煤氣傳感器。它可分為半導(dǎo)式和接觸燃燒式。
二、濕度傳感器
9：濕敏元件是利用濕敏材料吸收空氣中的水份而導(dǎo)致本身電阻值發(fā)生變化的原理制成的。優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高，體積小，壽命長(zhǎng)，可以進(jìn)行遙測(cè)和集中控制。
10：濕度是指大氣中所含的水蒸氣量。最常用的兩種方法是絕對(duì)濕度和相對(duì)濕度。11：絕對(duì)濕度是指一定大小空間中水蒸氣的絕對(duì)含量。12：相對(duì)濕度是指為某一被測(cè)蒸氣壓與相同溫度下飽和蒸氣壓比值的百分?jǐn)?shù)，這是一個(gè)無(wú)量綱值。
13：氯化鋰濕敏電阻式利用吸濕性鹽類(lèi)潮解，離子導(dǎo)電率發(fā)生變化而制成的測(cè)濕元件。14：負(fù)特性濕敏半導(dǎo)瓷是由于它們的電阻率隨濕度的增加而下降。
15：正特性濕敏半導(dǎo)瓷是一類(lèi)材料（Fe3O4半導(dǎo)瓷）的電阻率隨著濕度的增加而增大。16：半導(dǎo)體陶瓷濕敏元件的材料，主要是不同類(lèi)型的金屬氧化物。
半導(dǎo)體濕敏元件具有較好的熱穩(wěn)定性，較強(qiáng)的抗沾污能力，能在惡劣，易污染的環(huán)境中測(cè)得準(zhǔn)確的濕度數(shù)據(jù)，而且有響應(yīng)快，使用溫度范圍寬（可在150度以下使用），可加熱清洗。17：熱敏電阻式濕敏元件特點(diǎn)和應(yīng)用是：（1）靈敏度高且響應(yīng)速度快，（2）滯后現(xiàn)象：（3）不像干濕球溫度計(jì)需要水和紗布及其它維修保養(yǎng)：（4）可連續(xù)測(cè)量：（5）抗受風(fēng)，油，塵埃能力強(qiáng)。應(yīng)用：使用這種絕對(duì)濕度傳感器的濕度調(diào)節(jié)，可制造出精密的恒濕槽。18：高分子膜濕敏元件它用于工業(yè)濕度計(jì)測(cè)中。19：高分子膜濕度傳感器的工作原理是以隨高分子膜吸收或放出水份兒引起電導(dǎo)率或電容變化測(cè)量環(huán)境相對(duì)濕度的裝置。
20：電子濕度計(jì)的構(gòu)成它由檢測(cè)部分（有攜帶型，墻袋型和凸緣型三種傳感器），數(shù)字顯示器和變換器等構(gòu)成。
21：高分子膜濕敏元年的主要用途是廣泛用于濕度監(jiān)視，記錄和控制，尤其可用于普通濕度計(jì)難以測(cè)量的小于20%RH的濕度中，濕度計(jì)使用在超過(guò)90%RH的高濕度區(qū)域中會(huì)出現(xiàn)結(jié)露，結(jié)露時(shí)，濕度傳感器在沾濕間歇不能測(cè)量，一旦沾濕現(xiàn)象消失，恢復(fù)原來(lái)特性。
22：結(jié)露傳感器的優(yōu)點(diǎn)是（1）實(shí)際使用時(shí)，傳感器特性并不因表面的垃圾和塵埃以及其它氣體的污染而受影響。（2）可以用于高濕狀態(tài)。（3）具有快速開(kāi)關(guān)特性，所以工作點(diǎn)變動(dòng)小。（4）工作電路可用直流電壓。
三、水份傳感器
23：水份是存在于物質(zhì)中水的數(shù)量，以百分比表示。該項(xiàng)指標(biāo)是掌握物質(zhì)保存狀態(tài)和質(zhì)量管理的指標(biāo)。
24：水份傳感器（水份計(jì)）有直流電阻型，高頻電阻型，電容率型，氣體介質(zhì)，近紅外型，中子型和核磁共振型。25：水份傳感器的工作原理是利用了被測(cè)物質(zhì)的電學(xué)性質(zhì)，高分子物質(zhì)的電阻R與其含水率M之間的關(guān)系，通過(guò)測(cè)定電阻值，就能測(cè)定水份含量。26：直流電阻式水份傳感器的工作原理是利用微型計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存了溫度修正以及各種試樣水份與電阻值相關(guān)的特性，通過(guò)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)進(jìn)行各種試樣的水份測(cè)定。第八章傳感檢測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)成 一：電橋
1：傳感檢測(cè)系統(tǒng)的組成及其各環(huán)節(jié)的功能是：通常是由傳感器，中間轉(zhuǎn)換電路，微機(jī)接口電路，分析處理及控制顯示電路等部分組成，分別完成信息的獲取，轉(zhuǎn)換，傳輸，分析處理，顯示記錄等功能。
2：電橋是把電阻，電感和電容等元件參數(shù)轉(zhuǎn)換成電壓或電流的一種測(cè)量電路。這種測(cè)量電路簡(jiǎn)單直接，而且精度和靈敏度都較高，在緝拿側(cè)系統(tǒng)中應(yīng)用較多。
3：按電源的不同電橋分為直流電橋和交流電橋。按電橋的工作方式可分為平衡電橋和不平衡電橋。按電橋被測(cè)電阻的接入方式可分單臂電橋和差動(dòng)電橋。4：直流電橋是在電橋的輸入端加入直流電源E。5：交流電橋是采用交流電源供電的電橋。
6：當(dāng)用電橋進(jìn)行測(cè)量時(shí)，可采用零測(cè)法和偏差測(cè)量法。
7：平衡狀態(tài)的應(yīng)用是基于零測(cè)法。利用熱電阻傳感器測(cè)量溫度，應(yīng)用的就是電橋的平衡狀態(tài)。它一般適合于測(cè)量靜態(tài)值。不平衡狀態(tài)的應(yīng)用基于偏差測(cè)量法。它既可以測(cè)量靜態(tài)值又可以測(cè)量動(dòng)態(tài)值，其測(cè)量精度受檢流計(jì)的精度及電源穩(wěn)定性的影響，但能滿(mǎn)足實(shí)際測(cè)量的要求。
8：衡量電橋的工作特性質(zhì)量的兩項(xiàng)指標(biāo)是電橋的靈敏度及電橋的非線(xiàn)性誤差。9：電橋的靈敏度是指單位輸入量時(shí)的輸出變化量。
10：電橋調(diào)零是在測(cè)量時(shí)，由于是利用了電橋的不平衡輸出反映被測(cè)量的變化情況，因此，測(cè)量前電橋的輸出應(yīng)調(diào)為零，稱(chēng)為電橋調(diào)零。
11：電橋調(diào)零通常采用串聯(lián)調(diào)零和并聯(lián)調(diào)零兩種方法。串聯(lián)調(diào)零電路，微調(diào)電位器Rw串聯(lián)在橋路中，它多用在橋臂參數(shù)R值較大的場(chǎng)合。調(diào)零電位器的阻值Rw< 13：調(diào)解是指當(dāng)直流信號(hào)被調(diào)制成交流信號(hào)后，若再將該交流信號(hào)還原成直流信號(hào)。常用的調(diào)制器是二極管調(diào)制器和三極管調(diào)制器。四：濾波器 14：濾波方式有無(wú)源濾波，有源濾波和數(shù)字濾波。 15：若檢測(cè)系統(tǒng)中對(duì)濾波要求不太高，可以采用無(wú)源濾波器。無(wú)源濾波器電路簡(jiǎn)單缺點(diǎn)是帶負(fù)載能力差。 16：一階低通濾波器是指?jìng)鬟f函數(shù)為一階。它適用于精度要求不高的場(chǎng)合。高通濾波器是指RC電路具有高頻信號(hào)容易通過(guò)并抑制低頻信號(hào)的作用。 17：帶通濾波器用于通過(guò)某一頻段的信號(hào)，而將此頻段以外的信號(hào)加以抑制或衰減。衡量帶通濾波器的工作特性好壞的重要指標(biāo)是品質(zhì)因數(shù)，其定義為中心頻率fo與通頻帶寬度B之比。在fo一定的條件下，Q越大通頻帶越窄，選擇性越好。18：有源濾波器由運(yùn)算放大器和RC網(wǎng)絡(luò)組成。 19：有源濾波器與無(wú)源濾波器相比具有的優(yōu)點(diǎn)是（1）有源濾波器不用電感線(xiàn)圈，因而在體積，重量，價(jià)格，線(xiàn)性等方面具有明顯的優(yōu)越性，便于集成化。（2）由于運(yùn)算放大器輸入阻抗高，輸出阻抗低，可以提供良好的隔離性能，并可提供所需增益。（3）可以使低頻截止頻率達(dá)到很低范圍。 20：一階低通濾波器的缺點(diǎn)是對(duì)截止頻率以外的信號(hào)衰減較慢，因此選擇性差。二階低通濾波器（R1=R2=R，C1=C2=C)能克服一階低通濾波器的缺點(diǎn)。二階高通濾波器可以克服一階濾波器在w小于wo附近衰減慢的缺點(diǎn)。帶通濾波器品質(zhì)因數(shù)Q越大，通頻帶寬度越窄，則選擇性越好，改變Rf或RF可以改變Q和B，不影響fo。帶阻濾波器是抑制某個(gè)頻率范圍內(nèi)的頻率分量，使其衰減，而讓此頻帶以外的頻率順利通過(guò)。 21：數(shù)字濾波方法有（1）限定最大偏差法，它最要用于變化比較緩慢的參數(shù)。（2）算術(shù)平均值法。適用于壓力測(cè)量，流量測(cè)量。（3）加權(quán)平均濾波法。 22：模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換是指將模擬量變?yōu)閿?shù)字量。數(shù)/模（D/A）是指將數(shù)字量變?yōu)槟M量。23：數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換器的技術(shù)指標(biāo)是（1）分辨率：（2）精度：轉(zhuǎn)換器的精度是指輸出模擬電壓的實(shí)際值與理想值之差。這種誤差由參數(shù)電壓的波動(dòng)，運(yùn)算放大器的零點(diǎn)漂移，模擬開(kāi)關(guān)的壓降以及電阻阻值的偏差引起的。（3）線(xiàn)性度。通常用非線(xiàn)性誤差的大小表示數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的線(xiàn)性度。（4）輸出電壓（或電流）的建立時(shí)間。 24：模擬量、轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的方法很多，目前用的較多的是逐次逼近法。 25：多路模擬開(kāi)關(guān)環(huán)節(jié)通常在微機(jī)控制的檢測(cè)系統(tǒng)中，要采用多路信號(hào)，為了減少檢測(cè)通道的設(shè)備，而使多個(gè)信號(hào)的采樣共同使用一個(gè)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，需將經(jīng)過(guò)多路傳感器轉(zhuǎn)換后的信號(hào)采用分時(shí)法切換到模/數(shù)轉(zhuǎn)換器上。 26由于多路模擬開(kāi)關(guān)在接通時(shí)有一定的導(dǎo)通電阻，在某種情況下對(duì)信號(hào)的傳遞精度帶來(lái)較大影響，一般可通用加大負(fù)載阻抗以減小其影響。 27：采樣保持器的原理是模/數(shù)轉(zhuǎn)換器在將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的過(guò)程中需要一定的時(shí)間，這就要在模/數(shù)轉(zhuǎn)換開(kāi)始時(shí)將信號(hào)電平保持住，而在模/數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)束后又能對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行采樣。 28：為了使采樣保持器達(dá)到一定的精度，需在它的輸入級(jí)采用緩沖器，以減少信號(hào)源的輸出阻抗，增加負(fù)載的輸入阻抗。采樣開(kāi)關(guān)被接通的時(shí)間稱(chēng)為采樣時(shí)間。七：傳感器檢測(cè)信號(hào)的細(xì)分與辨向原理 1：幾何量測(cè)量中采用機(jī)械式細(xì)分、光學(xué)式細(xì)分和電子式細(xì)分等方法。 2：辨向原理：相位角不能是0o、180o、360o，否則會(huì)出現(xiàn)兩路信號(hào)剛好相差整數(shù)周期或相位剛好想反。 3：四倍細(xì)分電路：又稱(chēng)直接細(xì)分。 29：按照干擾的來(lái)源可以分兩類(lèi)是系統(tǒng)內(nèi)部的干擾和來(lái)自系統(tǒng)外部的干擾。30：產(chǎn)生內(nèi)部干擾的因素有：信號(hào)通過(guò)公共電源，地線(xiàn)和傳輸線(xiàn)的阻抗相互耦合形成的干擾。31：外部干擾的因素有：外部高壓電源因絕緣不良形成的漏電，廣播電視，高頻感應(yīng)加熱等，空間電磁波的輻射，周?chē)鷻C(jī)械振動(dòng)和沖擊的影響等。 32：形成干擾的三個(gè)條件是：干擾源，干擾的耦合通道，干擾的接收電路。33：抑制干擾的方法有：（1）接地：在測(cè)量系統(tǒng)中有四種接地系統(tǒng)：安全地，信號(hào)源地，數(shù)字信號(hào)地和模擬信號(hào)地。 （2）屏蔽：①靜電屏蔽：其方法有兩種(是用金屬屏蔽罩罩住帶靜電的物體，并將屏蔽罩接地，使罩外空間不存在靜電場(chǎng)(用屏蔽罩罩住測(cè)量電路，保證罩內(nèi)部存在靜電場(chǎng)。②低頻磁感應(yīng)屏蔽：其原理是使絕大部分磁通量經(jīng)屏蔽體通過(guò)，選用導(dǎo)磁性能好的材料做屏蔽罩。③高頻磁感應(yīng)屏蔽：其對(duì)輻射電磁場(chǎng)屏蔽。（3）隔離：變壓器隔離電路和光電耦合電路。（4）濾波：①電源濾波②退耦濾波器③有源濾波④數(shù)字濾波 34：典型噪聲干擾的抑制（1）設(shè)備啟，停時(shí)產(chǎn)生的電火花干擾：消除這種干擾的方法通常是采用RC吸收電路，即將電阻R和電容C串聯(lián)后并聯(lián)到繼電器觸點(diǎn)或電源開(kāi)關(guān)兩端。（2）共模噪聲：噪聲電壓或電流同時(shí)加到兩信號(hào)上所產(chǎn)生的噪聲稱(chēng)共模噪聲。抑制這種干擾采用差分放大器，因?yàn)樗鼛缀鯇?duì)共模噪聲沒(méi)有放大作用。（3）串?dāng)_：克服串?dāng)_的有效方法是將不同信號(hào)線(xiàn)分開(kāi)，并且留有最大可能的空間隔離。 35：克服串?dāng)_在設(shè)計(jì)及組裝檢測(cè)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)注意的問(wèn)題是：（1）信號(hào)線(xiàn)，數(shù)據(jù)線(xiàn)，控制線(xiàn)盡可能分開(kāi)，以避免不同類(lèi)型的走線(xiàn)平行或靠近。（2）走線(xiàn)盡可能短，盡可能不在集成芯片之間走線(xiàn)。（3）電源線(xiàn)和地線(xiàn)要設(shè)計(jì)的盡量粗而短。（4）對(duì)于單穩(wěn)態(tài)，多諧振蕩器等易受電源影響的器件，要在近旁的電源-地線(xiàn)之間接入電容器進(jìn)行去耦，易受干擾的器件要遠(yuǎn)離振蕩器。 36：傳感檢測(cè)系統(tǒng)中的微機(jī)接口是將被測(cè)的模擬量，經(jīng)過(guò)傳感器，放大器，采樣保持器，A/D轉(zhuǎn)換后輸入微型計(jì)算機(jī)。 37：傳感檢測(cè)系統(tǒng)中微機(jī)接口的基本方式是（1）開(kāi)關(guān)量接口方式（2）數(shù)字量接口方式（3）模擬量接口方式。 38：ADC 與CPU的時(shí)間協(xié)調(diào)，其時(shí)間常數(shù)遠(yuǎn)比CPU的指令周期長(zhǎng)。其控制方式有（1）延時(shí)等待式（2）中斷式。（3）查詢(xún)式。39：液晶顯示器是一種低功耗器件，其液晶顯示器的驅(qū)動(dòng)方式由電極引線(xiàn)的選擇方式確定一般有靜態(tài)驅(qū)動(dòng)和時(shí)分割驅(qū)動(dòng)。40：為消除環(huán)境溫度的影響，需要對(duì)傳感器信號(hào)進(jìn)行溫度補(bǔ)償，其補(bǔ)償在計(jì)算機(jī)能力允許時(shí)，可采用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行，也可采用硬件電路實(shí)現(xiàn)。利用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行溫度補(bǔ)償時(shí)常用公式法和表格法。 第九章信號(hào)分析及其在測(cè)試中的應(yīng)用 1：信號(hào)有靜態(tài)信號(hào)與動(dòng)態(tài)信號(hào)。靜態(tài)信號(hào)是指其量值與時(shí)間無(wú)關(guān)的信號(hào)。動(dòng)態(tài)信號(hào)是指其量值隨時(shí)間變化的信號(hào)。 2：信號(hào)分為確定性信號(hào)與非確定性信號(hào)。 3：確定性信號(hào)是指能用明確的數(shù)字解析關(guān)系式或圖表描述的信號(hào)。確定性信號(hào)分為周期信號(hào)和非周期信號(hào)。 4：周期信號(hào)是指若信號(hào)依一定的時(shí)間間隔T周而復(fù)始，則該信號(hào)為周期信號(hào)。實(shí)際上周期信號(hào)往往不是僅含一個(gè)正（余）弦的簡(jiǎn)單周期信號(hào)，但它們具有取值周期重復(fù)性的特征。5：非周期信號(hào)是指在時(shí)域內(nèi)不按周期重復(fù)出現(xiàn)，但仍可用明確的數(shù)字關(guān)系式或圖表描述的信號(hào)。 6：非確定性信號(hào)是指非周期性信號(hào)時(shí)域波形不確定，無(wú)法用確切的數(shù)字關(guān)系式描述，也不能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)未來(lái)的結(jié)果的信號(hào)。 7：模擬信號(hào)是指在某一自變量連續(xù)變化的間隔內(nèi)，信號(hào)的數(shù)值連續(xù)，為模擬信號(hào)。8：離散信號(hào)是指自變量在某些不連續(xù)數(shù)值時(shí)，輸出信號(hào)才具有確定值稱(chēng)為離散信號(hào)。9：數(shù)字信號(hào)是指如果將其各離散點(diǎn)的幅值也作離散化，以二進(jìn)制編碼表示。 10：信號(hào)均值Ux是指信號(hào)x（t）在整個(gè)時(shí)間坐標(biāo)的積分平均，它表示信號(hào)中常值分量或直流分量。 11：信號(hào)的方差是指描述信號(hào)的(波動(dòng)范圍)，其正平方根бx=√б2x稱(chēng)為信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)差。12：信號(hào)的均方值描述信號(hào)的強(qiáng)度，表示信號(hào)的(平均功率)。13：信號(hào)的概率密度函數(shù)描述了信號(hào)的（指定幅值的取值機(jī)會(huì)）。 14：任意一個(gè)周期信號(hào)x（t）都可認(rèn)為由兩類(lèi)基本信號(hào)組成一類(lèi)是以ao描述的直流分量，一類(lèi)是由許多正交的，幅值分別以an和bn描述的，頻率各為基頻整數(shù)倍的余弦和正弦分量的迭加而組成。 15：周期信號(hào)頻譜的特點(diǎn)：（1）離散性：頻譜譜線(xiàn)是離散的。（2）收斂性：諧波幅值總的趨勢(shì)隨諧波次數(shù)的增加而降低。（3）諧波性：譜線(xiàn)只出現(xiàn)在基頻整數(shù)倍的頻率處。16：非周期信號(hào)包括準(zhǔn)周期信號(hào)和瞬態(tài)信號(hào)。準(zhǔn)周期信號(hào)的特點(diǎn)是譜線(xiàn)離散，并無(wú)法確定其基頻wo和諧頻now，只有頻率分量幅值大小而沒(méi)有共同周期。 17：振動(dòng)測(cè)試的目的是（1）檢查機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的振動(dòng)特性，檢驗(yàn)產(chǎn)品質(zhì)量，為設(shè)計(jì)提供依據(jù)。（2）考核機(jī)器設(shè)備承受振動(dòng)和沖擊的能力及對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特征進(jìn)行測(cè)試。（3）分析查明振動(dòng)產(chǎn)生的原因，尋找振源，為減振和隔振措施提供資料。（4）對(duì)工作機(jī)器進(jìn)行故障監(jiān)控，避免重大事故發(fā)生。 18：振動(dòng)測(cè)試的內(nèi)容是（1）振動(dòng)參數(shù)的測(cè)試：對(duì)振動(dòng)的位移，幅值，頻率，相位，波形等參數(shù)的測(cè)定。（2）物體結(jié)構(gòu)參數(shù)的測(cè)試：對(duì)結(jié)構(gòu)的固有頻率，阻尼，剛性，振型等參數(shù)的測(cè)定。 19：按產(chǎn)生振動(dòng)的原因可分為自由振動(dòng)，強(qiáng)迫振動(dòng)和自激振動(dòng)；按振動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)特性可分為線(xiàn)性振動(dòng)和非線(xiàn)性振動(dòng)；按振動(dòng)的規(guī)律可分確定性振動(dòng)和隨機(jī)振動(dòng)。 20：振動(dòng)的激勵(lì)方式有（1）穩(wěn)態(tài)正弦激振（2）隨機(jī)激振（3）瞬態(tài)激振。常用的瞬態(tài)激振是①快速正弦掃描激振②脈沖激振③階躍激振 21：激振器是對(duì)被測(cè)對(duì)象施加某種預(yù)定要求的激振力，從而激起被測(cè)對(duì)象振動(dòng)的裝置。22：電動(dòng)式激振器按其磁場(chǎng)形成的方法是永磁式和勵(lì)磁式。前者多用于小型激振器，后者用于較大型的激振器。它主要用于對(duì)被測(cè)對(duì)象作絕對(duì)激振。23：振動(dòng)測(cè)試的方法有機(jī)械法，電測(cè)法和光學(xué)法。 24：電測(cè)法測(cè)振系統(tǒng)有（1）壓電式測(cè)振系統(tǒng)：它是利用壓電式加速度傳感器直接測(cè)得振動(dòng)加速度的測(cè)振系統(tǒng)。（2）磁電式測(cè)振系統(tǒng)：該系統(tǒng)用磁電式傳感器吧振動(dòng)速度轉(zhuǎn)換成電壓，經(jīng)測(cè)振儀器進(jìn)一步變換，再由指示儀器指出其振動(dòng)值或用記錄儀器記錄出波形，或直接由數(shù)據(jù)處理裝置進(jìn)行需要的數(shù)據(jù)處理。（3）電參數(shù)測(cè)振系統(tǒng)：該系統(tǒng)采用電容式或電感式，電阻應(yīng)變式，渦流式傳感器吧振動(dòng)參數(shù)轉(zhuǎn)換成電容或電感，電阻，電抗等電參數(shù)變化進(jìn)行測(cè)振的系統(tǒng)。其優(yōu)點(diǎn)是傳感器大多數(shù)為非接觸式，且靈敏度較高，適于微小振動(dòng)的旋轉(zhuǎn)體測(cè)振。25：機(jī)械阻抗的倒數(shù)稱(chēng)為機(jī)械導(dǎo)納。26：機(jī)械阻抗是復(fù)數(shù)，可寫(xiě)成幅值，相角或?qū)嵅?，虛部形式，也可用幅，相特性或奈奎斯特圖表示。 27：功率譜密度函數(shù)，可用于工業(yè)設(shè)備工作狀況的分析和故障診斷。第十章傳感器在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用 1：工業(yè)機(jī)器人的準(zhǔn)確操作取決于對(duì)其自身狀態(tài)，操作對(duì)象及作業(yè)環(huán)境的準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)。 2：工業(yè)機(jī)器人常用的位置傳感器有接觸式微動(dòng)開(kāi)關(guān)，精密電位計(jì)，或非接觸式光電開(kāi)關(guān)，電渦流傳感器。 3：機(jī)器人上常用的位移傳感器有旋轉(zhuǎn)變壓器，差動(dòng)變壓器，感應(yīng)同步器，電位計(jì)，光柵，磁柵，光電編碼器。 4：機(jī)器人中使用速度傳感器是實(shí)現(xiàn)機(jī)器人各關(guān)節(jié)的速度閉環(huán)控制。在用直流，交流伺服電動(dòng)機(jī)作為機(jī)器人驅(qū)動(dòng)元件時(shí)，一般采用測(cè)速發(fā)電機(jī)作為速度的檢測(cè)器。 5：三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)由機(jī)械部分，計(jì)算機(jī)和三坐標(biāo)機(jī)系統(tǒng)軟件部分，測(cè)量系統(tǒng)，測(cè)量頭及附件構(gòu)成。按其性質(zhì)分為機(jī)械式測(cè)量系統(tǒng)，光學(xué)式測(cè)量系統(tǒng)和電氣式測(cè)量系統(tǒng)。6：三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的測(cè)量頭按測(cè)量的方法分為接觸式和非接觸式。 7：目前國(guó)內(nèi)采用的傳感器有電感式，橡皮管式，超聲波式，雷達(dá)式及紅外線(xiàn)式。
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