智能仪器设计基础课件II(正式) 曾翔君.pptVIP

智能仪器设计基础（二） 主讲人：曾翔君 第二讲 智能仪器的输入 第二讲 智能仪器的输入 第二讲 智能仪器的输入 第二讲 智能仪器的输入 第二讲 智能仪器的输入 第二讲 智能仪器的输入 第二讲 智能仪器的输入 第二讲 智能仪器的输入 第二讲 智能仪器的输入 第二讲 智能仪器的输入 第二讲 智能仪器的输入 第二讲 智能仪器的输入 第二讲 智能仪器的输入 第二讲 智能仪器的输入 第二讲 智能仪器的输入 第二讲 智能仪器的输入 第二讲 智能仪器的输入 第二讲 智能仪器的输入 第二讲 智能仪器的输入 第二讲 智能仪器的输入 第二讲 智能仪器的输入 第二讲 智能仪器的输入 第二讲 智能仪器的输入 第二讲 智能仪器的输入 第二讲 智能仪器的输入 第二讲 智能仪器的输入 第二讲 智能仪器的输入 第二讲 智能仪器的输入 第二讲 智能仪器的输入 第二讲 智能仪器的输入 第二讲 智能仪器的输入 第二讲 智能仪器的输入 第二讲 智能仪器的输入 第二讲 智能仪器的输入 第二讲 智能仪器的输入 第二讲 智能仪器的输入 第二讲 智能仪器的输入 第二讲 智能仪器的输入 第二讲 智能仪器的输入 第二讲 智能仪器的输入 第二讲 智能仪器的输入 第二讲 智能仪器的输入 第二讲 智能仪器的输入 第二讲 智能仪器的输入 第二讲 智能仪器的输入 第二讲 智能仪器的输入 2.2 传感器的构成方法（12） 多级 变换型 就是利用敏感元件把被测非电量转换成某种可利用的中间变换物理量，再通过转换元件，有时还用到转换电路，转换成便于测量的电量输出。 特点 被测量： 力、压力、热、加速度、扭矩、温度、流速、湿度等 中间变换量： 位移 转换元件： 应变片、电感、电容、霍尔等 图10 多级变换型 典型 例子 2.2 传感器的构成方法（13） ①能量变换型：压电式加速度传感器； ②能量控制型：应变式力传感器等。 应变管（筒）式压力传感器 例 (a) 筒式薄壁 (b) 带温度均衡器的筒式 图11 筒式压力传感器弹性元件 2.2 传感器的构成方法（14） 应变管式压力传感器的弹性元件如（e）图所示。其一端带有法兰与被测系统连接。当没有压力作用时，贴在筒壁上的4个应变片组成的全桥是平衡的；当压力作用在其内腔时，应变圆变成“腰鼓形”，使电桥失去平衡。 当应变管内腔与被测压力相通时，圆筒部分外表面周向应变为： (2-9) 式中，p——被测压力；μ——泊松比；E——弹性模量；n——筒的外径与内径 之比（D/d)。对于薄筒壁可用下式计算： (2-10) 式中，d——筒的内径；b——外径与内径之差。 根据薄壁筒应力的计算公式有： (2-11) 式中，δ——应力；p——被测压力；d——圆筒内径（cm）;h——壁厚（cm）。 当压力p和根据使用条件确定了应变管内孔直径后，管后壁h就可求出。 2.2 传感器的构成方法（15） 参比 补偿型 就是采用两个性能完全相同的敏感元件，一个感受被测量和环境条件量，另一个只感受环境条件量而作为补偿用，以达到消除或减少环境干扰的影响的组合形式。 图12 参比补偿型 特点 当被测压力变化与环境温度变化接近 时压电式压力传感器； 例1 能够对温度、电源电压等变化的影响 起到补偿或消除作用，有利于提高测量精度。 用电阻应变式传感器构成参比补偿型时，只需将两个（或以上）敏感元件（一为工作片，一为补偿片）同时接入电桥电路的相邻两壁即可。 例2 2.2 传感器的构成方法（16） 关于光纤磁传感器的磁致伸缩效应试验 例 光纤是介质，它不像金属传输线那样干扰电磁场分布。另外，光纤线径极细， 并有弹性，故它是测定电磁场的理想材料。光纤磁传感器有两种类型：一是利用 磁光效应直接进行磁-光转换，二是借助力等物理量间接进行磁-光转换。实际上， 前者是，利用法拉第效应，后者是利用磁致伸缩效应。 当给磁体加磁场时，磁体产生伸缩，这种现象称磁致伸缩效应。如图13所示， 若在光纤上涂覆磁性膜，则外加磁场时光纤沿轴向伸缩，故光纤中传输的光发生相 位变化，从而使光和参考光干涉，光检测器的输出与磁场成正比。 图13 用磁致伸缩效应的光纤磁传感器结构原理图 2.2 传感器的构成方法（17） 差动 结构型 就是利用两个完全相同的敏感元件同时感受相同的环境量和相反的被测量，以提高传感器的灵敏的和线性度，并减小或消除环境等因素的影响。 图14 差动结构型 2.2 传感器的构成方法（18） 典型 例子 ①能