《测试基础》PPT课件.ppt

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1、第二章测试技术基础,主要研究内容：,1.了解传感器的分类 2.常用传感器测量原理3.传感器选用,1 组成测试系统应考虑的因素,技术性能 精度：是与评价测试装置产生的测量误差大小有关的指标。,精密度（precision）：示值重复性（随机误差）准确度（accuracy）：系统误差,绝对误差=测量结果被测真值 相对误差=绝对误差/被测真值 x 100%引用误差=绝对误差/满量程值 x 100 仪器的精度等级一般用最大引用误差来标称。,分辨力：指能引起输出量发生变化时输入量的最小变 量，表明测试装置分辨输入量微小变化的能 力。,测量范围：是指测试装置能正常测量最小输入量和最大 输入量之间的范围。静态

2、测量：幅值 动态测量：幅值和频率,稳定性：是指在一定工作条件下，当输入量不变时，输 出量随时间变化的程度。温漂 零漂,可靠性：是与测试装置无故障工作时间长短有关的一种 描述。,2 测试系统静态响应特性,如果测量时，测试装置的输入、输出信号不随时间而变化，则称为静态测量。静态测量时，测试装置表现出的响应特性称为静态响应特性。,(1)非线性度 标定曲线与拟合直线的偏离程度就是非线性度。非线性度=B/A100%,(2)灵敏度 当测试装置的输入x有一增量x，引起输出y发生相应的变化y时，则定义:S=y/x,(3)回程误差 测试装置在输入量由小增大和由大减小的测试过程中，对于同一个输入量所得到的两个数值

3、不同的输出量之间差值最大者为hmax，则定义回程误差为 回程误差=(hmax/A)100%,3常用传感器,(1)传感器(Sensor)定义,传感器是能感受规定的被测量、并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。通常由敏感元件和转换元件组成(GB766-87)。目前，传感器转换后的信号大多为电信号。因而从狭义上讲，传感器是把外界输入的非电信号转换成电信号的器件或装置。,传感器在非电量电测系统中的作用：,一是 敏感作用：感受并拾取被测对象的信号,二是变换作用：被测信号转换成易于检测和处理的电信号,获得传感器信号的两种方法：直接获得电信号的变化（开关传感器）；将物理量变换成电信号的变化（水位、

4、压力等）。,(2)传感器的分类,1)按被测物理量分类:2)按传感器元件的变换原理分类:,位移传感器,流量传感器,温度传感器等.,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.能量传递型:从某种能量发生器与接受器进行能量传递过程中实现敏感检测.例如:超声波发生器和接受器.,3)按传感器的能量传递方式分类:,(3)传感器的性能要求,足够的容量匹配性好，转换灵敏度高精度适当，稳定性高反应速度快，工作可靠性高适应性和适用性强,1）电阻式传感器是把被测量转换为电阻变化的一种传感器,按工作的原理

5、可分为:,热敏式,电阻应变式,变阻器式,光敏式,电敏式,(4)常用的传感器,电阻应变式传感器-应变片,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。,电阻式传感器,工作原理,金属应变片的电阻R为,电阻式传感器,金属应变计,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.,应变计,电阻式传感器,半导体应变计,优点：应变灵敏度大;体积小;能制成具有一定应变电阻的元件.缺点：温度稳定性和可重复性不如金属应变片。,应变计,电阻式传感器,体型薄膜型扩散型,案例：电子称,原理将物

6、品重量通过悬臂梁转化结构变形再通过应变片转化为电量输出。,德国HBM电阻应变式传感器,电阻式传感器,2）电容式传感器,变换原理:,将被测量的变化转化为电容量变化,两平行极板组成的电容器,它的电容量为:,当被测量、A或发生变化时，都会引起电容的变化。如果保持其中的两个参数不变，而仅改变另一个参数，就可把该参数的变化变换为单一电容量的变化。,第三章常用传感器,分类,a)极距变化型;,电容式传感器,b)面积变化型:角位移型,平面线位移型,柱面线位移型.,3）电感式传感器,电感式传感器是基于电磁感应原理，它是把被测量转化为电感量的一种装置。,第三章常用传感器,自感型-可变磁阻式,a)变间隙型,原理:电

7、磁感应,电感式传感器,b)变面积型,c）螺线管型,电感式传感器,d)差动型,电感式传感器,3）变压器式-差动变压器,工作原理:互感现象.,电感式传感器,4）压电式传感器,.变换原理:,压电效应,某些物质，如石英，当受到外力作用时，不仅几何尺寸会发生变化，而且内部被极化，表面会产生电荷；当外力去掉时，又重新回到原来的状态，这种现象称为压电效应。,压电效应,q=DF,压电式传感器,3 应用,b)压力变送器,a)加速度计，力传感器,压电式传感器,4传感器选用原则,选择传感器主要考虑灵敏度、线性范围、响应特性、稳定性、精确度、测量方式等六个方面的问题。,传感器选用原则,4 稳定性,稳定性是表示传感器经过长期使用以后，其输出特性不发生变化的性能。影响传感器稳定性的因素是时间与环境。,传感器选用原则,