传感器考试(福建农林大学)..docxVIP

信号描述方法:以时间作为自变量的信号表达-时域描述：反映信号随时间变化、周期、峰值、均值、方差、均方值2以信号的频率作为自变量的信号表达-频域描述：反映信号的组成成分、幅值、相位、频率3以信号的幅值作为自变量的信号表达-幅值域描述：反映信号幅值大小的分布4以时间和频率的联合函数同时描述信号在不同时间和频率的能量密度-时延域描述：反映信号间的相互关系用于图像处理、语音处理、医学、故障诊断等信号分析中。周期信号的频谱具有离散性、谐波性和收敛性1) 周期信号频谱是离散的；2)每条谱线只出现在基波频率的整倍数上，不存在非整倍数的频率分量；3)各频率分量的谱线高度与对应谐波的振幅成正比。非周期信号的频谱特点：可分解成许多不同频率的正弦、余弦分量之和，但它包含了从零到无穷大的所有频率分量2非周期信号的频谱是连续的3有频谱密度函数来描述，表示单位频宽上的幅值和相位（即单位频宽内所有包含的能量4非周期信号频域描述的数学基础是傅里叶变换.凡是频谱为常数的信号俗称白噪声。随机信号：不能用精确的数学关系式描述的信号。样本函数对随机信号按时间历程所做的各次长时间观测记录。总体在同样的条件下，不同时段的各样本函数的集合。非-平稳随机过程，如果随机信号的统计参数不随时间变化。各态历经随机过程，若任一单个样本函数的时间平均统计特征等于该过程的集合平均统计特征，这样的平稳过程。采样(香农）定理为保证采样后信号能真实地保留原始模拟信号信息，信号采样频率必须至少为原信号中最高频率成分的2倍。量化――把采样信号x(nTs)经过舍入变为只有有限个有效数字的数，这一过程称为量化．测试系统是测量装置、标定装置和激励装置总称。测试系统基本要求有单值的、确定的输入－输出关系。其中以输出和输入成线性时不变关系最佳。零漂是指试件不受力且温度恒定的情况下，应变片的指示应变不为零。且数值随时间变化的特性。蠕变指在温度恒定、试件受力也恒定的情况下，指示应变随时间变化的特性。传感器的分类1)按被测物理量分类：：机械量：位移、力、速度、加速度 热工量：温度、流量、热量、比热、压力(差) 物性参量：浓度、比重、真空度、酸碱度… 状态参量：裂纹、缺陷、泄漏、磨损按工作原理分类：：这种分类方法以传感器的工作原理作为分类依据, 按信号变换特征: 能量转换型和能量控制型.能量转换型:直接由被测对象输入能量使其工作.例如:热电偶温度计,压电式加速度计.能量控制型:从外部供给能量并由被测量控制外部供给能量的变化.例如:电阻应变片.性能要求：1)高灵敏度、线性、抗干扰的稳定性(对噪声不敏感)、容易调节(校准简易)2)高精度、高可靠性、无迟滞性、工作寿命长(耐用性)3)高响应速率、可重复性、抗老化、抗环境影响(热、振动、酸、碱、空气、水、尘埃)的能力4)选择性、安全性(传感器应是无污染的)、互换性、低成本5)宽测量范围、小尺寸、重量轻和高强度、宽工作温度范围改善传感器性能的技术途径：1)差动技术——提高灵敏度、改善非线性误差、减小外界干扰(温度、电源、噪声等)影响。2)平均技术——若干个传感单元同时感受被测量，输出为平均值，有效减小误差，提高灵敏度。3)补偿与修正技术——软件或硬件等。4)屏蔽、隔离与干扰抑制5)稳定性处理——传感器是长期测量或反复使用的器件。电阻应变式传感器结构：敏感栅 常用的金属材料有康铜、镍铬合金、铁铬铝合金、铁镍铬合金及贵金属等；半导体材料有硅、锗和锑化铟等。基底保持敏感栅几何形状、电绝缘、防蚀、防损等作用；基底常从纸、有机聚合物胶膜、玻璃纤维布中选材。厚度0.05mm左右。。覆盖层。粘合剂粘贴强度高，良好稳定性和绝缘性能等；有机与无机（用于高温）。电极金属电阻应变片的工作原理是基于金属导体的应变效应，即金属导体在外力作用下发生机械变形时，其电阻值随着它所受机械变形(伸长或缩短)的变化而发生变化的现象。应用范围：用于位移、加速度、力、压力、力矩等各种参数测量。工作原理电阻应变片的横向效应：：丝式应变片制作简单、性能稳定、成本低、易粘贴。分为丝绕式和短接式两种。常用有丝式、箔式、半导体式和薄膜式应变片等丝绕式应变片因圆弧部分参与变形，横向效应较大；短接式应变片敏感栅平行排列，两端用直径比栅线直径大5～10倍的镀银丝短接而成，其优点是克服了横向效应。丝式应变片：金属电阻应变片的典型结构。将一根高电阻率金属丝（φ0.025mm左右）绕成栅形，粘贴在绝缘的基片和覆盖层之间并引出导线构成。箔式应变片：利用照相制版或光刻技术，将厚约为0.003～0.01mm的金属箔片制成敏感栅。金属应变计有:丝式和箔式 优点:稳定性和温度特性好. 缺点:灵敏度系数小具有非线性，抗干扰能力差，信号线需要屏蔽。半导体应变片优点：应变灵敏度大;横向效应小，机械滞后小，体积小;能制成具有一定应变电阻的元件.缺点：温度