仪器科学与光电工程学院

仪器科学与光电工程学院SchoolofInstru.Sci.&Opto-electro.Eng.传感器技术及应用仪器科学与光电工程学院SchoolofInstru.Sci.&Opto-electro.Eng.传感器技术及应用主讲教师：樊尚春教授北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院SchoolofInstru.Sci.&Opto-electro.Eng.第1讲：绪论第2讲：传感器的输入输出特性第3讲：传感器敏感结构的力学特性第4讲：几种典型的模拟式传感器第5讲：谐振式传感器第6讲：发展中的传感器新技术第7讲：总结课程内容仪器科学与光电工程学院SchoolofInstru.Sci.&Opto-electro.Eng.1.变电阻式传感器的主要类型。2.变电容式、变电感式与变电阻式传感器的比较。3.举例说明传感器的负载特性、横向效应、温度效应。4.比较应变效应与压阻效应；压阻效应与压电效应；热电阻效应与热敏电阻效应；压电效应与电容式变换原理。5.电桥原理在传感器中的应用特点。6.差动检测原理及其在传感器中的应用实例分析。7.传感器技术的自补偿方式及其实现。第4讲：几种典型的模拟式传感器思考题(第4讲)仪器科学与光电工程学院SchoolofInstru.Sci.&Opto-electro.Eng.4.1概述4.2电位器式传感器4.3应变式传感器4.4压阻式传感器4.5热电式传感器4.6电容式传感器4.7变磁路传感器4.8压电式传感器第4讲：几种典型的模拟式传感器仪器科学与光电工程学院SchoolofInstru.Sci.&Opto-electro.Eng.4.1概述4.2电位器式传感器4.3应变式传感器4.4压阻式传感器4.5热电式传感器4.6电容式传感器4.7变磁路传感器4.8压电式传感器变电阻式传感器第4讲：几种典型的模拟式传感器仪器科学与光电工程学院SchoolofInstru.Sci.&Opto-electro.Eng.4.1概述4.2电位器式传感器4.3应变式传感器4.4压阻式传感器4.5热电式传感器4.6电容式传感器4.7变磁路传感器4.8压电式传感器变阻抗式传感器第4讲：几种典型的模拟式传感器仪器科学与光电工程学院SchoolofInstru.Sci.&Opto-electro.Eng.4.1概述4.2电位器式传感器4.3应变式传感器4.4压阻式传感器4.5热电式传感器4.6电容式传感器4.7变磁路传感器4.8压电式传感器功能材料类第4讲：几种典型的模拟式传感器仪器科学与光电工程学院SchoolofInstru.Sci.&Opto-electro.Eng.4.1概述4.2电位器式传感器4.3应变式传感器4.4压阻式传感器4.5热电式传感器4.6电容式传感器4.7变磁路传感器4.8压电式传感器第4讲：几种典型的模拟式传感器仪器科学与光电工程学院SchoolofInstru.Sci.&Opto-electro.Eng.4.2.1概述4.2.2线绕式电位器的特性4.2.3非线性电位器4.2.4电位器的负载特性及负载误差4.2.5电位器的结构与材料4.2.6非线绕式电位器4.2.7典型的电位器式传感器4.2电位器式传感器仪器科学与光电工程学院SchoolofInstru.Sci.&Opto-electro.Eng.结构电位器式传感器用于什么场合？应用特点？电刷电阻4.2.2线绕式电位器的特性仪器科学与光电工程学院SchoolofInstru.Sci.&Opto-electro.Eng.短路段电刷电刷行程输出电压(电阻)灵敏度阶梯特性和阶梯误差分辨率xtxqxxhxbxxR2IxtxqxxhxbIxxRxxU2%100212SWRWR%1001SWRWRr4.2.2线绕式电位器的特性仪器科学与光电工程学院SchoolofInstru.Sci.&Opto-electro.Eng.功用实现途径电位器的结构应用电路需要非线性输出；修正、补偿非线性；改善负载误差。4.2.3非线性电位器仪器科学与光电工程学院SchoolofInstru.Sci.&Opto-electro.Eng.功用实现途径电位器的结构应用电路分流电阻法给定电位法4.2.3非线性电位器仪器科学与光电工程学院SchoolofInstru.Sci.&Opto-electro.Eng.电位器的负载特性电位器的负载误差减小负载误差的措施200ffinin0ffffout)(RRRRRRRUURRRRRRRRRRU＋＋0RRr0ffRRK0LxXinoutUUYf2f1KrKrrYf2f1KXKXXY或kzfzYY2f2)1(rrKrr0ddfzr02)13(2ff23KKrrrf2fz)1(Krr32mrfmaxfz148.0K提高负载系数限制电位器的工作范围重新设计电位器的空载特性4.2.4电位器的负载特性及负载误差仪器科学与光电工程学院SchoolofInstru.Sci.&Opto-electro.Eng.减小负载误差的措施限制电位器的工作范围4.2.4电位器的负载特性及负载误差仪器科学与光电工程学院SchoolofInstru.Sci.&Opto-electro.Eng.减小负载误差的措施重新设计电位器的空载特性)(XfY2411f2ffKXfKXfKrXFdefXY2411f2ffKXKXKr2411f2ffKYKYKr4.2.4电位器的负载特性及负载误差仪器科学与光电工程学院SchoolofInstru.Sci.&Opto-electro.Eng.4.2.1概述4.2.2线绕式电位器的特性4.2.3非线性电位器4.2.4电位器的负载特性及负载误差4.2.5电位器的结构与材料4.2.6非线绕式电位器4.2.7典型的电位器式传感器4.2电位器式传感器(小结)作业预习——第5章应变式传感器位移元件负载特性的意义仪器科学与光电工程学院SchoolofInstru.Sci.&Opto-electro.Eng.仪器科学与光电工程学院SchoolofInstru.Sci.&Opto-electro.Eng.4.1概述4.2电位器式传感器4.3应变式传感器4.4压阻式传感器4.5热电式传感器4.6电容式传感器4.7变磁路传感器4.8压电式传感器第4讲：几种典型的模拟式传感器仪器科学与光电工程学院SchoolofInstru.Sci.&Opto-electro.Eng.4.3应变式传感器4.3.1应变式变换原理4.3.2金属应变片4.3.3应变片的动态响应特性4.3.4应变片的温度误差及其补偿4.3.5电桥原理4.3.6典型的应变式传感器仪器科学与光电工程学院SchoolofInstru.Sci.&Opto-electro.Eng.2πrLSLRrrLLRRd2dddLLLKRR0L21d21ddLRRKddef021dL金属丝的灵敏系数4.3.1应变式变换原理仪器科学与光电工程学院SchoolofInstru.Sci.&Opto-electro.Eng.结构及应变效应横向效应及横向灵敏度盖片粘合层基底粘合层敏感栅引出线xKRRxdefRRK应变片的灵敏系数讨论：与的关系？0KKyyxxKKRR如何减小横向效应？xyKKC/按出厂情况使用针对实用，重新标定短接圆弧段使用4.3.2金属应变片仪器科学与光电工程学院SchoolofInstru.Sci.&Opto-electro.Eng.结构及应变效应横向效应及横向灵敏度电阻应变片的种类电阻应变片的材科应变片的主要参数金属丝式应变片金属箔式应变片半导体应变片薄膜式应变片敏感栅材料应变片基底材料引线材料应变片电阻值绝缘电阻灵敏系数机械滞后允许电流应变极限零漂和蠕变4.3.2金属应变片仪器科学与光电工程学院SchoolofInstru.Sci.&Opto-electro.Eng.应变波的传播过程应变片工作频率范围的估算4.3.3应变片的动态响应特性自学仪器科学与光电工程学院SchoolofInstru.Sci.&Opto-electro.Eng.电阻的热效应试件与应变丝的材料线膨胀系数不一致温度误差产生的原因ttRRtRR00)1(tRRt04.3.4应变片的温度误差及其补偿仪器科学与光电工程学院SchoolofInstru.Sci.&Opto-electro.Eng.电阻的热效应试件与应变丝的材料线膨胀系数不一致tLLst10stLLLLssts00tLLtg0g1tLLLLgt00gg0sgsgtLLLLttLtLLLtsgs00sgs)1(温度误差产生的原因4.3.4应变片的温度误差及其补偿仪器科学与光电工程学院SchoolofInstru.Sci.&Opto-electro.Eng.tKRKRRtsg00tRRt0tKRtRRRRtttsg00tKtRRtsg0tKKRRttsg0电阻的热效应试件与应变丝的材料线膨胀系数不一致温度误差产生的原因4.3.4应变片的温度误差及其补偿仪器科学与光电工程学院SchoolofInstru.Sci.&Opto-electro.Eng.焊接点合理选择应变片和使用构件合理使用电桥自补偿法线路补偿法0sg＝KB2211RRRRRtt温度误差的补偿方法4.3.4应变片的温度误差及其补偿仪器科学与光电工程学院SchoolofInstru.Sci.&Opto-electro.Eng.合理选择应变片和使用构件合理使用电桥自补偿法线路补偿法补偿应变片工作应变片热敏电阻补偿法温度误差的补偿方法4.3.4应变片的温度误差及其补偿仪器科学与光电工程学院SchoolofInstru.Sci.&Opto-electro.Eng.电桥的平衡电桥的不平衡输出电桥的非线性误差4.3.5电桥原理仪器科学与光电工程学院SchoolofInstru.Sci.&Opto-electro.Eng.检流计in43213241in433211outURRRRRRRRURRRRRRU4321RRRR432211RRRRRR＋＋2431RRRR电桥的平衡4.3.5电桥原理仪器科学与光电工程学院SchoolofInstru.Sci.&Opto-electro.Eng.341112in1134in433211out11RRRRRRURRRRURRRRRRU3412RRRRnout0defin112out1UURRnnUin211out0U1nnRRUKU引入电桥的平衡电桥的不平衡输出4.3.5电桥原理检流计仪器科学与光电工程学院SchoolofInstru.Sci.&Opto-electro.Eng.电桥的平衡电桥的不平衡输出(最大灵敏度讨论)检流计0d/dnKU,1nin211out0U1nnRRUKU利用;21RR43RR