传感器
传感器技术
传感器是实验测量获取信息的重要环节,通常传感器是指一个完整的测量系统或装置,它能感受规定的被测量并按一定规律转换成输出信号,传感器给出的信号是电信号,而它感受的信号不必是电信号,因此这种转换在非电量的电测法中应用极为广泛。
目前传感器技术发展极为迅速,已经逐渐形成为一门新的学科,其应用领域十分广泛,如现代飞行技术、计算机技术、工业自动化技术以及基础研究等,传感技术已成为现代信息技术的三大基础之一。
n 传感器构成
l 敏感元件:是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分
l 转换元件:是指传感器中能将敏感元件感受或响应到的量转换成电信号。
n 传感器种类
l 物理型:利用某些材料本身所具有的内在特性或以传感器结构为基础。光敏电阻
l 化学型:利用化学物质的成份、浓度等信息转换为电信号
l 生物型:利用生物活性物质选择性识别。近年来发展很快的传感器。
n 传感器的一般特性
指输出信号与输入物理量之间的关系
理想情况: Y = ax , a 为灵敏度系数
实际情况:
电阻应变式传感器灵敏度特性的研究
电阻式传感器的种类很多,应用范围也很广,可测量温度、应变、重量等。
n 实验要求:
l 了解电阻应变式传感器的基本原理,结构,基本特性和使用方法。
l 研究比较电阻应变式传感器配合不同转换和测量电路的灵敏度特性。
l 掌握电阻应变式传感器的使用方法和使用要求。
n 理论基础
l (金属材料电阻应变式)敏感元件的结构
上图中的 1 是敏感 栅 ,它用厚度为 0.003 ~ 0.101mm 的金属 箔栅状或 用金属线制作。
l (电阻应变式传感器)原理
敏感元件(弹性元件) + 变换测量电路
如下图:
l 转换电路
使用的电桥电路有
单臂电桥: R 1 为应变片
半桥电路 : R 1 R 2 为应变片
全桥电路: R 1 R 2 R 3 R 4 为应变片
当电桥平衡时
a. 单臂电桥
当 R 1 变化时,
此法有非线性误差
b. 半桥电路
当 R 1 R 2 变化时,
成线性关系。
c. 全桥电路
当 R 1 R 2 R 3 R 4 变化时
灵敏度最高
注意事项
n 运放调 零:打开电源, + ,— 15V 电源(运放的工作电压)也打开。将 运放 + ,— 端接地⊥, 输出端接数字 电压表的输入端,“增益”电位器调大,调节“调零”电位器使电压表指示为零( 2V 档)。拆除连线。在以后的实验中保持两电位器不变。(如已调零可不调)
n 桥路联接:关闭电源,接好联线。打开电源,调节电位器 WD 使电压表指示为零( 2V 档),如不能调零则选 一 较小的稳定值为零点,在以后的实验中保持电位器不变。
n 拔线时千万 不要拽线 ,应拿住头部轻旋拔下。
n 直流电源选 8V ,可用电压表测量一下。以免电压过大损坏应变片或造成自热效应。