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BISS0001红外传感信号处理器

特点

z CMOS 数模混合专用集成电路。

z 具有独立的高输入阻抗运算放大器,可与多种传感器匹配,进行信号与处理。 z 双向鉴幅器,可有效抑制干扰。

z 内设延迟时间定时器和封锁时间定时器,结构新颖,稳定可靠,调节范围宽。 z 内置参考电压。

z 工作电压范围+3V —+5V 。 z

采用16脚DIP 封装或SOP 封装。

外引线连接图

图1 BISS0001外引线连接图

原理框图

图2 BISS0001原理框图

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工作原理

图2为BIS0001红外传感器信号处理器的原理框图。外界元件由使用者根据需要选择。由图可见BISS0001是由运算放大器、电压比较器和状态控制器、延迟时间定时器、封锁时间定时器及参考电压源等构成的数模混合专用集成电路。可广泛应用于多种传感器和延时控制器。

各引脚的定义和功能如下:

V DD —工作电源正端。范围为3~5V 。 Vss —工作电源负端。一般接0V 。

I B —运算放大器偏置电流设置端。经R B 接VSS 端,R B 取值为1M 左右。 1IN-—第一级运放放大器的反相输入端。 1IN+—第一级运放放大器的同相输入端。 1OUT —第一级运算放大器的输出端。 2IN-—第二级运算放大器的反相输出端。 2OUT —第二级运算放大器的输出端。

Vc —触发禁止端。当Vc <V R 时禁止触发;当V C >V R 时允许触发。V R ≈0.2VDD 。 V RF —参考电压及复位输入端。一般接VDD 。接“0”时可使定时器复位。

A —可重复触发和不可重复触发控制端。当A=“1”时,允许重复触发,当A=“0”时,不可重复触发。

Vo —控制信号输出端。由Vs 上跳边沿触发使Vo 从低电平跳变到高电平时为有效触发。在输出延时间Tx 之外和无Vs 上跳变时Vo 为低电平状态。

RR 1RC 1—输出延迟时间Tx 的调节端。Tx ≈49152R 1C 1。 RR 2RC 2—触发封销时间Ti 的调节端。Tx ≈24R 2C 2。

我们先以图3所示的不可重复触发工作方式下的各点波形,来说明BISS0001的工作过程。

图3 不可重复触发工作方式下各点的波形 图4 可重复触发工作方式下各点的波形

首先,由使用者根据实际需要,利用运算放大器OP 1组成传感信号预处理电路,将信号放大。然后耦合给运算放大器OP 2,再进行第二级放大,同时将直流电位抬高为V M (≈0.5 V DD )后,送到有比较器COP 1和COP 2组成的双向鉴幅器,检出有效触发信号Vs 。由于V H ≈0.7 V DD 、V L ≈0.3 V DD ,所以,当V DD =5V 时,可有效地抑制±1V 的噪声干扰,提高系统的可靠性。COP 3是一个条件比较器。输入电压Vc <V R (≈0.2 V DD )时,COP 3输出为低电平封住了与门U 2,禁止触发信号Vs 向下级传递;而当V C >V R 时,COP 3输出为高电平,打开与门U 2,此时若有触发信号Vs 的上跳边沿来到,则可启动延时时间定时器,同时Vo 端输出为高电平,进入延时周期。当A 端接“0”电平时,在Tx 时间内任何V 2的变化都被忽略,直至Tx 时间结束,即所谓不可重复出发工作方式。当Tx 时间结束时,Vo 下跳回低电平,同时启动封锁时间定时器而进入封锁周期Ti 。在Ti 周期内,任何V 2的变化都不能使Vo 为有效状态。这一功能的设置,可有效抑制负载切换过程中产生的各种干扰。

下面再以图4所示可重复触发工作方式下各点的波形,来说明BISS0001在此状态下的工作过程。

在Vc=“0”、A=“0”期间,Vs 不能触发Vo 为有效状态。在Vc=“1”、A=“1”时,Vs

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可重复触发Vo 为有效状态,并在Tx 周期内一直保持有效状态。在Tx 时间内,只要有Vs 得上跳变,则Vo 将从Vs 上跳变时刻算起继续延长一个Tx 周期;若Vs 保持为“1”状态,则Vo 一直保持有效状态;若Vs 保持为“0”状态,则在Tx 周期结束后Vo 恢复为无效状态,并且在封锁时间T i 时间内,任何Vs 的变化都不能触发Vo 为有效状态。

通过以上分析,我们已对BISS0001的电路结构和工作过程有了全面的了解,可以看出该器件的结构设计新颖,功能强,可在广阔的领域得到应用。 极限参数(Vss=0V )

电源电压:-0.5V ~6V

输入电压范围:-0.5V ~+6V (V DD =6V ) 各引出端最大电流:±10mA (V DD =5V ) 工作温度:-10℃~+70℃ 存放温度:-65℃~+150℃ 电参数(TA=25℃ Vss=0V )

参数值

符号

参数 测试条件

最小 最大

单位VDD 工作电压范围 3 3 V 输出

VDD=3V 50 IDD 工作电流 空载

VDD=5V 100 μA V os 输入失调电压 VDD=5V 50 mV Ios 输入失调电流 VDD=5V 50 nA Avo 开环电压增益 VDD=5V 60 dB CMRR 共模抑制比 VDD=5V 60 dB V YH 运放输出高电平 4.25 V

V YL 运放输出低电平 VDD=5V 0.75 V V RH Vc 端输入高电平 1.1 V V RL Vc 端输入低电平 VDD=5V

0.9 V

V OH V o 端输出高电平 VDD=5V 4 V V OL V o 端输出低电平 VDD=5V 0.4 V V AH A 端输入高电平 VDD=5V 3.5 V V AL A 端输入低电平

VDD=5V 1.5 V

图5热释电红外开关电路原理图

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应用

图5所示为BISS0001应用于热释电红外开关的电路原理图。

热释电红外开关是BISS0001配以热释电红外传感器和少量外接元器件构成的被动式红外开关。它能自动快速开启各类白炽灯、荧光灯、蜂鸣器、自动门、电风扇、烘干机和自动洗衣机等装置,是一种高技术产品。特别适用于企业,宾馆、商场、库房及家庭的过道、走廊等敏感区域,或用于安全区域的自动灯光、照明和报警系统。

热释电红外传感器是一种新型敏感元件、它是由高热电系数材料,配以滤光镜片和阻抗匹配用场效应管组成。它能以非接触方式检测出来自人体发出的红外辐射,将其转化成电信号输出,并可有效抑制人体辐射波长以外的外干扰辐射,如阳光、灯光、及其反射光。

此例中BISS0001的运算放大器OP1作为热释电红外传感器的前置放大。由C3耦合给运算放大器OP2进行第二级放大。再经由电压比较器COP1和COP2构成的双向鉴幅器处理后,检出有效触发信号去启动延迟时间定时器。输出信号经晶体管T1、驱动继电器去接通负载。R3为光敏电阻,用来检测环境照度。当作为照明控制时,若环境较明亮,R3的电阻值会降低,使9脚输入为低电平而封锁触发信号,节省照明用电。若应用于其他方面,则可用遮光物将其罩住而不受环境影响。SW1是工作方式选择开关,当SW1与1端连通时,红外开关处于可重复触发工作方式;当SW1与2端连通时,红外开关则处于不可重复触发工作方式。

封装

DIP16外形尺寸图 SOP16外形尺寸图

SGS检测报告

文件(一)

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文件(二)

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传感器原理及应用课后习题

习题集 1.1 什么是传感器? 1.2 传感器由哪几部分组成?试述它们的作用及相互关系。 1.3 简述传感器主要发展趋势,并说明现代检测系统的特征。 1.4 传感器如何分类? 1.5传感器的静态特性是什么?由哪些性能指标描述?它们一般可用哪些公式表示? 1.6传感器的线性度是如何确定的? 电阻应变式传感器 3.1 何为电阻应变效应?怎样利用这种效应制成应变片? 3.2 什么是应变片的灵敏系数?它与金属电阻丝的灵敏系数有何不同?为什么? 3.3 金属应变片与半导体应变片在工作原理上有何不同?半导体应变片灵敏系数范围是多少,金属应变片灵敏系数范围是多少?为什么有这种差别,说明其优缺点。 3.4 一应变片的电阻R=120Ω,灵敏系数k =2.05,用作应变为800/m m μ的传感元件。 求:①R ?和/R R ?;② 若电源电压U =3V ,初始平衡时电桥的输出电压U 0。 3.5 在以钢为材料的实心圆柱形试件上,沿轴线和圆周方向各贴一片电阻为120Ω的金属应变片R 1和R 2(如图3-28a 所示),把这两应变片接入电桥(见图3-28b )。若钢的泊松系数0.285μ=,应变片的灵敏系数k =2,电桥电源电压U =2V ,当试件受轴向拉伸时,测得应变片R 1的电阻变化值10.48R ?=Ω。试求:①轴向应变; ②电桥的输出电压。 3.6 图3-31为一直流电桥,负载电阻R L 趋于无穷。图中E=4V ,R 1=R 2=R 3=R 4=120Ω,试求:① R 1为金属应变片,其余为外接电阻,当R 1的增量为ΔR 1=1.2Ω时,电桥输出电压U 0=? ② R 1、R 2为金属应变片,感应应变大小变化相同,其余为外接电阻,电桥输出电压U 0=? ③ R 1、R 2为金属应变片,如果感应应变大小相反,且ΔR 1=ΔR 2 =1.2Ω,电桥输出电压U 0=? 电容式传感器 4.1 如何改善单极式变极距型电容传感器的非线性? 4.2 差动式变极距型电容传感器,若初始容量1280C C pF ==,初始距离04m m δ=,当动极板相对于定极板 位移了0.75m m δ?=时,试计算其非线性误差。若改为单极平板电容,初始值不变,其非线性误差有多大? 4.3一平板式电容位移传感器如图4-5所示,已知:极板尺寸4a b m m ==,极板间隙00.5m m δ=,极板间介质为空气。求该传感器静态灵敏度;若极板沿x 方向移动2m m ,求此时电容量。 4.4 已知:圆盘形电容极板直径50D m m =,间距00.2m m δ=,在电极间置一块厚0.1m m 的云母片(7r ε=),空气(01ε=)。求:①无云母片及有云母片两种情况下电容值1C 及2C 是多少?②当间距变化0.025m m δ? =图 3-28

示波器原理及其应用分析解析

示波器原理及其应用 示波器介绍 示波器的作用 示波器属于通用的仪器,任一个硬件工程师都应该了解示波器的工作原理并能够熟练使用示波器,掌握示波器是对每个硬件工程师的基本要求。 示波器是用来显示波形的仪器,显示的是信号电压随时间的变化。因此,示波器可以用来测量信号的频率,周期,信号的上升沿/下降沿,信号的过冲,信号的噪声,信号间的时序关系等等。 在示波器显示屏上,横坐标(X)代表时间,纵坐标(Y)代表电压,(注,如果示波器有测量电流的功能,纵坐标还代表电流。)还有就是比较少被关注的-亮度(Z),在TEK的DPO示波器中,亮度还表示了出现概率(它用16阶灰度来表示出现概率)。 1.1.示波器的分类 示波器一般分为模拟示波器和数字示波器;在很多情况下,模拟示波器和数字示波器都可以用来测试,不过我们一般使用模拟示波器测试那些要求实时显示并且变化很快的信号,或者很复杂的信号。而使用数字示波器来显示周期性相对来说比较强的信号,另外由于是数字信号,数字示波器内置的CPU或者专门的数字信号处理器可以处理分析信号,并可以保存波形等,对分析处理有很大的方便。

1.2.1 模拟示波器 模拟示波器使用电子枪扫描示波器的屏幕,偏转电压使电子束从上到下均匀扫描,将波形显示到屏幕上,它的优点在于实时显示图像。 模拟示波器的原理框图如下: 见上图所示,被测试信号经过垂直系统处理(比如衰减或放大,即我们拧垂直按钮-volts/div),然后送到垂直偏转控制中去。而触发系统会根据触发设置情况,控制产生水平扫描电压(锯齿波),送到水平偏转控制中。 信号到达触发系统,开始或者触发“水平扫描”,水平扫描是一个是锯齿波,使亮点在水平方向扫描。触发水平系统产生一个水平时基,使亮点在一个精确的时间内从屏幕的左边扫描到右边。在快速扫描过程中,将会使亮点的运动看起来

电位差计的原理和使用

实验八 电位差计的原理和使用 【实验目的】 1.掌握电位差计的工作原理和正确使用方法,加深对补偿法测量原理的理解和运用。 2.训练简单测量电路的设计和测量条件的选择。 【实验仪器】 UJ31型直流电位差计、SS1791双路输出直流稳压电源、标准电池、标准电阻、AC15/5灵敏电流计、FJ31型直流分压箱、滑线变阻器、直流电阻箱、待校验电表、待测干电池、待测电阻、开关和导线等。 【实验原理】 如图5.8.1所示,电位差计的工作原理是根据电 压补偿法,先使标准电池E n 与测量电路中的精密电阻R n 的两端电势差U st 相比较,再使被测电势差(或电压)E x 与准确可变的电势差U x 相比较,通过检流计G 两次指零来获得测量结果。电压补偿原理也可从电势差计的“校准”和“测量”两个步骤中理解。 校准:将K 2打向“标准”位置,检流计和校准电路联接,R n 取一预定值,其大小由标准电池E S 的电动势确定;把K 1合上,调节R P ,使检流计G 指零,即E n = IR n ,此时测量电路的工作电流已调好为 I = E n /R n 。校准工作电流的目的:使测量电路中的R x 流过一个已知的标准电流I o ,以保证R x 电阻盘上的电压示值(刻度值)与其(精密电阻R x 上的)实际电压值相一致。 测量:将K 2打向“未知”位置,检流计和被测电路联接,保持I o 不变(即R P 不变),K 1合上,调节R x ,使检流计G 指零,即有E x = U x = I o R x 。 由此可得x n n x R R E E = 。由于箱式电位差计面板上的测量盘是根据R x 电阻值标出其对应的电压刻度值,因此只要读出R x 电阻盘刻度的电压读数,即为被测电动势E x 的测量值。 所以,电位差计使用时,一定要先“校准”,后“测量”,两者不能倒置。 【实验装置】 1. UJ31型电位差计 UJ31型箱式电位差计是一种测量低电势的电位差计,其测量范围为 mV .V 1171-μ(1K 置1?档)或 mV V 17110-μ(1K 置10?档)。使用 图5.8.1 电位差计的工作原理 + - -++- + -标准 检流计 5.7-6.4V 未知1 未知2 K 1 R P2 R P3 R P1 R n K 2 I II III 1.01×10 ×1 未知1 未知2 标准断断 粗 中 细

传感器原理及应用

温度传感器的应用及原理 温度测量应用非常广泛,不仅生产工艺需要温度控制,有些电子产品还需对它们自身的温度进行测量,如计算机要监控CPU的温度,马达控制器要知道功率驱动IC的温度等等,下面介绍几种常用的温度传感器。 温度是实际应用中经常需要测试的参数,从钢铁制造到半导体生产,很多工艺都要依靠温度来实现,温度传感器是应用系统与现实世界之间的桥梁。本文对不同的温度传感器进行简要概述,并介绍与电路系统之间的接口。 热敏电阻器 用来测量温度的传感器种类很多,热敏电阻器就是其中之一。许多热敏电阻具有负温度系数(NTC),也就是说温度下降时它的电阻值会升高。在所有被动式温度传感器中,热敏电阻的灵敏度(即温度每变化一度时电阻的变化)最高,但热敏电阻的电阻/温度曲线是非线性的。表1是一个典型的NTC热敏电阻器性能参数。 这些数据是对Vishay-Dale热敏电阻进行量测得到的,但它也代表了NTC热敏电阻的总体情况。其中电阻值以一个比率形式给出(R/R25),该比率表示当前温度下的阻值与25℃时的阻值之比,通常同一系列的热敏电阻器具有类似的特性和相同电阻/温度曲线。以表1中的热敏电阻系列为例,25℃时阻值为10KΩ的电阻,在0℃时电阻为28.1KΩ,60℃时电阻为4.086KΩ;与此类似,25℃时电阻为5KΩ的热敏电阻在0℃时电阻则为 14.050KΩ。 图1是热敏电阻的温度曲线,可以看到电阻/温度曲线是非线性的。

虽然这里的热敏电阻数据以10℃为增量,但有些热敏电阻可以以5℃甚至1℃为增量。如果想要知道两点之间某一温度下的阻值,可以用这个曲线来估计,也可以直接计算出电阻值,计算公式如下: 这里T指开氏绝对温度,A、B、C、D是常数,根据热敏电阻的特性而各有不同,这些参数由热敏电阻的制造商提供。 热敏电阻一般有一个误差范围,用来规定样品之间的一致性。根据使用的材料不同,误差值通常在1%至10%之间。有些热敏电阻设计成应用时可以互换,用于不能进行现场调节的场合,例如一台仪器,用户或现场工程师只能更换热敏电阻而无法进行校准,这种热敏电阻比普通的精度要高很多,也要贵得多。 图2是利用热敏电阻测量温度的典型电路。电阻R1将热敏电阻的电压拉升到参考电压,一般它与ADC的参考电压一致,因此如果ADC的参考电压是5V,Vref 也将是5V。热敏电阻和电阻串联产生分压,其阻值变化使得节点处的电压也产生变化,该电路的精度取决于热敏电阻和电阻的误差以及参考电压的精度。

示波器的基础学习知识原理和使用

示波器的原理和使用 示波器是一种用途广泛的基本电子测量仪器,用它能观察电信号的波形、幅度和频率等电参数。用双踪示波器还可以测量两个信号之间的时间差,一些性能较好的示波器甚至可以将输入的电信号存储起来以备分析和比较。在实际应用中凡是能转化为电压信号的电学量和非电学量都可以用示波器来观测。 【实验目的】 1.了解示波器的基本结构和工作原理,掌握使用示波器和信号发生器的基本方法。2.学会使用示波器观测电信号波形和电压幅值以及频率。 3.学会使用示波器观察李萨如图并测频率。 图1-1 示波器结构图 【实验原理】 不论何种型号和规格的示波器都包括了如图1-1所示的几个基本组成部分:示波管(又称阴极射线管,cathode ray tube,简称CRT)、垂直放大电路(Y放大)、水平放大电路(X放大)、扫描信号发生电路(锯齿波发生器)、自检标准信号发生电路(自检信号)、触发同步电路、电源等。 1.示波管的基本结构

示波管的基本结构如图1-2所示。主要由电子枪、偏转系统和荧光屏三部分组成,全都密封在玻璃壳体内,里面抽成高真空。 (1)电子枪:由灯丝、阴极、控制栅极、第一阳极和第二阳极五部分组成。灯丝通电后加热阴极。阴极是一个表面涂有氧化物的金属圆筒,被加热后发射电子。控制栅极是一个顶端有小孔的圆筒,套在阴极外面。它的电位比阴极低,对阴极发射出来的电子起控制作用,只有初速度较大的电子才能穿过栅极顶端的小孔然后在阳极加速下奔向荧光屏。示波器面板上的“辉度”调整就是通过调节电位以控制射向荧光屏的电子流密度,从而改变了屏上的光斑亮度。阳极电位比阴极电位高很多,电子被它们之间的电场加速形成射线。当控制栅极、第一阳极与第二阳极电位之间电位调节合适时,电子枪内的电场对电子射线有聚集作用,所以, H-灯丝;K-阴极;G1,G2- 控制栅极;A1-第一阳极;A2-第二阳极;Y-竖直偏转板;X-水平偏转板 图1-2 示波管结构图 第一阳极也称聚集阳极。第二阳极电位更高,又称加速阳极。面板上的“聚集”调节,就是调第一阳极电位,使荧光屏上的光斑成为明亮、清晰的小圆点。有的示波器还有“辅助聚集”,实际是调节第二阳极电位。 (2)偏转系统:它由两对互相垂直的偏转板组成,一对竖直偏转板,一对水平偏转板。在偏转板上加以适当电压,电子束通过时,其运动方向发生偏转,从而使电子束在荧光屏上产生的光斑位置也发生改变。 (3)荧光屏:屏上涂有荧光粉,电子打上去它就发光,形成光斑。不同材料的荧光粉发光的颜色不同,发光过程的延续时间(一般称为余辉时间)也不同。荧光屏前有一块透明的、带刻度的坐标板,供测定光点的位置用。在性能较好的示波管中,将刻度线直接刻在荧光屏玻璃内表面上,使之与荧光粉紧贴在一起以消除视差,光点位置可测得更准。2.波形显示原理

示波器的原理与使用

实验七示波器的使用 【目的与任务】 1、了解低频信号发生器、交流毫伏表和示波器的结构和工作原理; 2、学会用示波器,观测电信号的波形并测量其电压、频率和周期; 3、学习用共振干涉法(即驻波法)测定声速。 【仪器与设备】 双踪示波器,声速测量仪,低频信号发生器(其上带有数字频率计),交流毫伏表,温度计等。 1、示波器 GOS—620型双踪示波器:频带宽度为0~20 MHz。有两垂直输入通道"CHl”和"CH2'’,可同时显示两个不同的电压信号波形以便进行分析比较,也可以把两个信号相加或相减后显示出来,还可以任选一个通道单独工作。可以从荧光屏上直接测出信号电压的幅度、频率(周期)。具有“X—Y工作方式”,将"CHI"作为水平通道、“CH2"作为垂直通道,可以观察由两通道输入的水平和垂直信号的合成图样,测出信号的频率和位相差。面板及各控制器件的作用简介见附录一。 2、低频信号发生器 MDl643/4函数信号发生器是一种小型便携式通用函数信号发生器,内部采用大规模精密函数信号发生集成电路,单片机控制,具有正弦波、三角波、方波、锯齿波、脉冲波等多种波形输出、频率范围0.2Hz~2MHz(7档调节)以及外部测频功能。它的结构和使用方法见附录二 3、交流毫伏表 现以GB—9B型电子管毫伏表说明交流毫伏表的使用方法。它可以测定正弦波电压的有效值,还可用来对无线电接收机、放大器和其它设备的电路进行测量。仪器带有分贝标尺,可用来作电平指示。 使用时,将两个输入接线柱短路。在核对仪器电源正确后,接通电源,待2-3分钟,此时电表指针将稍微偏转,看它是否回到零点,若指针不返回零点,则调节面板上的“零点校准”旋钮,调到零位,随后将面板上量程转换开关扳至所需的测量范围。再过十分钟后重调零点一次,即可进行测量。为降低测量误差和干扰,连接导线时应可靠地使毫伏表的地线接线柱与被测电路的零电位点相连。 4、声速测量仪 声速测量仪如图6所示,其上装有两个压电换能器S1、S2和螺旋测微器,转动手轮可以改变S1和S2的位置,它们之间的距离可由标尺读出。 【原理与方法】 示波器是一种用途广泛的电子测量仪器,用它能直接观察电压信号的波形,测定电压信号的幅度、频率等参数。一切能转化为电压信号的电学量(如电流、电功率、阻抗等)、非电学量(如温度、位移、速度、压力、光强、磁场、频率等)以及它们随时间的变化过程,都可用示波器进行观察和研究。由于电子射线的惯性小,又能在荧光屏上显示可见的图像,所以示波器特别适合于观察与测量瞬时变化过程。 示波器的种类型号很多,一般分为单踪示波器和双踪示波器,功能也各不相同,但都是由电子示波管、衰减电路、放大电路、扫描与整步电路、触发器选择逻辑电路、电源等部分

传感器原理与工程应用第四版郁有文课后答案

第一章传感与检测技术的理论基础 1.什么是测量值的绝对误差、相对误差、引用误 差?答:某量值的测得值和真值之差称为绝对误差。 相对误差有实际相对误差和标称相对误差两种表示方法。实际相对误差是绝对误差与被测量的真值之比;标称相对误差是绝对误差与测得值之比。 引用误差是仪表中通用的一种误差表示方法,也用相对误差表示,它是相对于仪表满量程的一种误差。引用误差是绝对误差(在仪表中指的是某一刻度点的示值误差)与仪表的量程之比。 2.什么是测量误差?测量误差有几种表示方法? 它们通常应用在什么场合?

答:测量误差是测得值与被测量的真值之差 测量误差可用绝对误差和相对误差表示, 引用误差也是相对误差的一种表示方法。 在实际测量中,有时要用到修正值,而修正值是与绝对误差大小相等符号相反的值。在计算相对误差时也必须知道绝对误差的大小才能计算。 采用绝对误差难以评定测量精度的高低,而采用相对误差比较客观地反映测量精度。 引用误差是仪表中应用的一种相对误差,仪表的精度是用引用误差表示的。 3.用测量范围为-50?+150kPa 的压力传感器测 量140kPa 压力时,传感器测得示值为142kPa ,求该示值的绝对误差、实际相对误差、标称相对误差和引用误差。 解:绝对误差142 140 2kPa

142 140 4. 什么是随机误差?随机误差产生的原因是什 么?如何减小随机误差对测量结果的影响? 答:在同一测量条件下,多次测量同一被测量时,其 绝对值和符号以不可预定方式变化着的误差称为随机 误差。 随机误差是由很多不便掌握或暂时未能掌握的微 小因素 (测量装置方面的因素、环境方面的因素、人 员方面的因 素),如电磁场的微变,零件的摩擦、间隙, 热起伏,空气扰动,气压及湿度的变化,测量人员感 觉器官的生理变化等,对测量值的综合影响所造成的。 对于测量列中的某一个测得值来说,随机误差的出 现具有 随机性,即误差的大小和符号是不能预知的, 但当测量次数增大,随机误差又具有统计的规律性, 实际相对误差 140 100% 1.43% 标称相对误差 引用误差 142 140 142 100% 1.41% 142 140 150 ( 50) 100% 1%

(完整版)传感器原理及应用试题库(已做)

一:填空题(每空1分) 1.依据传感器的工作原理,传感器分敏感元件,转换元件, 测量电路三个部分组成。 2.金属丝应变传感器设计过程中为了减少横向效应,可采用直线栅式应变计 和箔式应变计结构。 3.根据热敏电阻的三种类型,其中临界温度系数型最适合开关型温度传感器。 4.灵敏度是描述传感器的输出量对输入量敏感程度的特性参数。其定义为:传 感器输出量的变化值与相应的被测量的变化值之比,用公式表示k(x)=Δy/Δx 。 5.线性度是指传感器的输出量与输入量之间是否保持理想线性特性的一 种度量。按照所依据的基准之线的不同,线性度分为理论线性度、端基线性度、独立线性度、最小二乘法线性度等。最常用的是最小二乘法线性度。 6.根据敏感元件材料的不同,将应变计分为金属式和半导体式两大类。 7.应变传感器设计过程中,通常需要考虑温度补偿,温度补偿的方法电桥补偿 法、计算机补偿法、应变计补偿法、热敏电阻补偿法。 8.应变式传感器一般是由电阻应变片和测量电路两部分组成。 9.传感器的静态特性有灵敏度、线性度、灵敏度界限、迟滞差和稳定性。 10.国家标准GB 7665--87对传感器下的定义是:能够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。 11.传感器按输出量是模拟量还是数字量,可分为模拟量传感器和数字量传感器 =输出量的变化值/输入量的变化12.传感器静态特性的灵敏度用公式表示为:k (x) 值=△y/△x 13.应变计的粘贴对粘贴剂的要求主要有:有一定的粘贴强度;能准确传递应变; 蠕变小;机械滞后小;耐疲劳性好;具有足够的稳定性能;对弹性元件和应变计不产生化学腐蚀作用;有适当的储存期;应有较大的温度适用范围。14.根据传感器感知外界信息所依据的基本校园,可以将传感器分成三大类: 物理传感器,化学传感器,生物传感器。

示波器的原理与使用实验报告

大学物理实验报告 实验名称示波器的原理与使用 实验目的与要求: (1)了解示波器的工作原理 (2)学习使用示波器观察各种信号波形 (3)用示波器测量信号的电压、频率和相位差 主要仪器设备: YB4320G 双踪示波器,EE1641B型函数信号发生器 实验原理和内容: 1.示波器基本结构 示波器主要由示波管、放大和衰减系统、触发扫描系统和电源四部分组成,其中示波管是核心部分。 示波管的基本结构如下图所示,主要由电子枪、偏转系统和荧光屏三个部分组成,由外部玻璃外壳密封在真空环境中。 电子枪的作用是释放并加速电子束。其中第一阳极称为聚焦阳极,第二阳极称为加速阳极。通过调节两者的共同作用,可以使电子束打到荧光屏上产生明亮清晰的圆点。 偏转系统由X、Y两对偏转板组成,通过在板上加电压来使电子束偏转,从而对应地改变屏上亮点的位置。 荧光屏上涂有荧光粉,电子打上去时能够发光形成光斑。不同荧光粉的

发光颜色与余辉时间都不同。 放大和衰减系统用于对不同大小的输入信号进行适当的缩放, 使其幅度适合于观测。 扫描系统的作用是产生锯齿波扫描电压(如左上图所示), 使电子束在其作用下匀速地在荧光屏周期性地自左向右运动, 这一过程称为扫描。 扫描开始的时间由触发系统控制。 2. 示波器的显示波形的原理 如果只在竖直偏转板加上交变电压而X 偏转板上五点也是, 电子束在竖直方向上来回运动而形成一条亮线, 如左图所示: 如果在Y 偏转板和X 偏转板上同时分别加载正弦电压和锯齿波电压, 电子受水平竖直两个方向的合理作用下, 进行正弦震荡和水平扫描的合成运动, 在两电压周期相等时, 荧光屏上能够显示出完整周期的正弦电压波形, 显像原理如右图所示: 3. 扫描同步 为了完整地显示外界输入信号的周期波形, 需要调节扫描周期使其与外界信号周期相同或成合适的关系。 当某些因素改变致使周期发生变化时,使用扫描同步功能, 能够使扫描起点自动跟踪外界信号变化, 从而稳定地显示波形。 步骤与操作方法: 1. 示波器测量信号的电压和频率 对于一个稳定显示的正弦电压波形, 电压和频率可以由以下方法读出 h a U p p ?=-, 1)(-?=l b f 其中a 为垂直偏转因数(电压偏转因数)(从示波器面板的衰减器开关上可以直接读出)单位为V/div 或mV/div ; h 为输入信号的峰-峰高度, 单位div ; b 为扫描时间系数, 从主扫描时间系数选择开关上可以直接读出, 单位s/div 、ms/div 或μs/div ; l 为输入信号的单个周期宽度, 单位div 。 (1) 打开电源开关并切换到DC 档, 拨动垂直工作方式开关,选择未知信号所在的通道。 (2) 通过调节“扫描时间系数选择开关”和“垂直偏转系数开关”, 以及它们对应的微调开

传感器原理与使用方法

传感器原理与使用方法 传感器的原理与使用方法 1 概述 在监控系统中,测量范围广泛,包括高低压配电设备、柴油发电机组、空调设备的交流电量:交流电压、交流电流、有功功率、功率因数、频率等;整流器、直流配电设备、蓄电池组的直流量:直流电压、直流电流;机房环境的各种物理量:温度、湿度、红外、烟感、水浸、门禁等;同时还有表示各种物理状态的开关量。由于监控系统数据采集设备的输入电量范围只能是一些小电压、小电流,而上述各种测量量却是一些非电量、强电量,因此必须用一种信号变换装置将它们转换成4一20mA或0一5V的标准直流或交流信号。传感器、变送器就是这样一种信号变换装置,它们把一种形式的信号变换成另外一种形式的信号(传感器),或把同一种信号变换成不同大小或不同形式的信号(变送器)。因此,传感器和变送器在监控系统中得到了广泛应用,是监控系统中必不可少的组成单元。 一般地,传感器是把各种物理量变换成另外一种大小、形式的物理量输出,以便于观察、测量或处理的装置,在监控系统中,传感器是把各种物理量变换成一定形式电量输出,以便于进行测量和数据采集的装置。电量变送器则是把各种形

式的电量变换成标准电量输出的装置。输出的标准电量一般为:4--20mA或0--20mA的标准直流电流信号和0一5V 的标准直流或交流电压信号。在监控系统中,电量变送器一般用于各种交流电量的变换,这些交流电量包括:交流电压、交流电流、有功功率、功率因数和频率等。交流电量的表示方法有多种,常用的有:瞬时值,有效值,平均值。 由于监控系统中各种要测量的电量和非电量种类繁多,相应的传感器和变送器也各种各样,但根据它们转换后的输出信号性质,可分为分为模拟和数字两种。在我公司的监控系统中,各类传感器、变送器有如下几种: 数字信号传感器(变送器): 1. 离子感烟探测器,用于探测烟雾浓度。当烟雾达到一定的浓度时,给出对应的数字量报警信号。 2. 微波双鉴被动式红外探测器XC-1、单红外探测器XP-5,当其探测范围内,有人体侵入时,提供对应的继电器触点信号输出,给出对应的数字量报警信号。 3. 玻璃破碎传感器,当玻璃被击碎时,提供对应的继电器触点信号输出,给出对应的数字量报警信号。 4.

传感器原理及其应用(李艳红、李海华主编)-部分课后习题

第一章P10 1、2、5、6 1.传感器的定义 答:传感器是一种以一定精确度把被测量(主要是非电量)转换为与之有确定关系、便于应用的某种物理量(主要是电量)的测量装置。 2.传感器组成及作用 答:(1)传感器一般由敏感元件、转换元件、测量电路三部分组成; (2)敏感元件:直接感受被测量,并输出与被测量有确定关系的物理量; 转换元件:将敏感元件输出的非电量转换为电量; 测量电路:将转换元件输出的电量变换成便于显示、记录、控制和处理的信号 3.开环测量系统和闭环测量系统区别 答:开环测量系统(1)信息只沿着一个方向传递(2)系统相对误差等于各环节相对误差之和 (3)结构简单,但每个环节特性变化都会造成测量误差 闭环测量系统(1)有正向通道和反馈通道(2)输入输出关系由反馈环节特性决定,测量处理等环节造成的误差较小 4.测量不确定度及其评定方法 答:(1)测量不确定度:表征合理赋予被测量值的分散性,与测量结果相联系的参数即结果的可靠性和有效性的怀疑程度 (2)不确定度按其评定方法可分为A类评定和B类评定 A类评定是用统计方法进行评定。即对某被测量进行等精度的独立多次重复测量,得到一系列的测得值。 B类评定用非统计分析法,它不是由一系列的测得确定,而是利用影响测得值分布变化的有关信息和资料进行分析,并对测量值进行概率分布估计和分布假设的科学评定B类评定的信息来源有以下6项: ①以前的观测数据; ②对有关技术资料和测量仪器特性的了解和经验; ③生产部门提供的技术说明文件; ④校准文件、检定证书或其他文件提供的数据、准确度的等级或级别,包括目前暂 时在使用的极限误差等; ⑤手册或某些资料给出的参考数据及其不确定度; ⑥规定实验方法的国家标准或类似技术文件中给出的重复性限或复现性限。 第二章P24 1 什么是传感器的静态特性?它有哪些性能指标?如何用公式表征这些指标? 答:(1)传感器的静态特性是指被测量的值处于稳定状态时,传感器的输出与输入的关系 (2)线性度、灵敏度、迟滞性、重复性、分辨率、漂移 (3) 线性度: 灵敏度:迟滞性: 分辨率: 第三章P43 1、2、4 1.什么叫电阻式传感器?什么是金属材料的电阻应变效应?什么是半导体压阻效应? 答:(1)电阻式传感器是利用一定的方式将被测量的变化转化为敏感元件电阻参数的变化,再通过电路转变成电压或电流信号的输出,从而实现非电量的测量。 (2)金属在外力作用下产生机械形变,其电阻值也发生相应改变的现象。 (3)半导体由于应力的作用而使材料电阻率发生变化的现象称为压阻效应。

示波器的调节与使用

数字示波器的调节与使用 一、实验目的 1.了解示波器的结构与示波原理 2.掌握示波器的使用方法,学会用示波器观测各种电信号的波形 3.学会用示波器测正弦交流信号的电压幅值及频率 4.学会用李萨如图法,测量正弦信号频率 二、实验仪器 RIGOL DS1000E型数字存储示波器,DG1022函数波形发生器 三、实验原理 1、双踪示波器的原理: 双踪示波器控制电路主要包括:电子开关、垂直放大电路、水平放大电路、扫描发生器、同步电路、电源等。 Y CH1 Y CH2 图1. 双踪示波器原理方框图 其中,电子开关使两个待测电压信号YCH1和YCH2周期性地轮流作用在Y偏转板,这样在荧光屏上忽而显示YCH1信号波形,忽而显示YCH2信号波形。由于荧光屏荧光物质的余辉及人眼视觉滞留效应,荧光屏上看到的是两个波形。 如果正弦波与锯齿波电压的周期稍不同,屏上出现的是一移动的不稳定图形,这是因为扫描信号的周期与被测信号的周期不一致或不呈整数倍,以致每次扫描开始时波形曲线上的起点均不一样所造成的。为了获得一定数量的完整周期波形,示波器上设有“time/div”调节旋钮,用来调节锯齿波电压的周期,使之与被测信号的周期呈合适的关系,从而显示出完整周期的正弦波形。

当扫描信号的周期与被测信号的周期一致或是整数倍,屏上一般会显示出完整周期的正弦波形,但由于环境或其他因素的影响,波形会移动,为此示波器内装有扫描同步电路,同步电路从垂直放大电路中取出部分待测信号,输入到扫描发生器,迫使锯齿波与待测信号同步,此称为“内同步”。如果同步电路信号从仪器外部输入,则称为“外同步”。 2.示波器显示波形原理: 如果在示波器的YCH1或YCH2端口加上正弦波,在示波器的X偏转板加上示波器内部的锯齿波,当锯齿波电压的变化周期与正弦电压的变化周期相等时,则在荧光屏上将显示出完整周期的正弦波形,如图2所示。如果在示波器的YCH1、YCH2端口同时加上正弦波,在示波器的X偏转板加上示波器内部的锯齿波,则在荧光屏上将得到两个正弦波。 图2.示波器显示正弦波形的原理 3、数字存储示波器的基本原理 数字存储示波器的基本原理框图如图3所示: 图3.数字存储示波器的基本原理框图 数字示波器是按照采样原理,利用A/D变换,将连续的模拟信号转变成离散的数字序列,然后进行恢复重建波形,从而达到测量波形的目的。 输入缓冲器放大器(AMP)将输入的信号作缓冲变换,起到将被测体与示波器隔离的作用,示波器工作状态的变换不会影响输入信号,同时将信号的幅值切换至适当的电平范围(示波器可以处理的范围),也就是说不同幅值的信号在通过输入缓冲放大器后都会转变成相同电压范围内的信号。 A/D单元的作用是将连续的模拟信号转变为离散的数字序列,然后按照数字序列的先后顺序重建波形。所以A/D单元起到一个采样的作用,它在采样时钟的作用下,将采样脉冲到来时刻的信号幅值的大小转化为数字表示的数值。这个点我们称为采样点。A/D转换器是波形采集的关键部件。 多路选通器(DEMUX)将数据按照顺序排列,即将A/D变换的数据按照其在模拟波形上的先后顺序存入存储器,也就是给数据安排地址,其地址的顺序就是采样点在波形上的顺序,采样点相邻数据之间的时间间隔就是采样间隔。 数据采集存储器(Acquisition Memory)是将采样点存储下来的存储单元,他将

电位差计校准电表实验报告(完整版)

电位差计校准电流表

3 、电位差计的标准 要想使回路的工作电流等于设计时规定的标准值I O ,必须对电位差计进行校准。方法如图所示。E S 是已知的标准电动势,根据它的大小,取cd 间电阻为R cd ,使R cd =E S /I O ,将开关K 倒向E S ,调节R 使检流计指针无偏转,电路达到补偿,这时I O 满足关系I O = E S /R cd ,由于已知的E S 、R cd 都相当准确,所以I O 就被精确地校准到标准值,要注意测量时R 不可再调,否则工作电流不再等于I O 。 4﹑电流表的校准 校正电流表的电路如图5-20-4所示,图中毫安表为被校准电流表,R 为限流器,s R 为标准电阻,有4个接头,上面两个是电流接头,接电流表,下面两个是电压接头,接电位差计。电位差计可测出s R 上的电压s U ,则流过s R E R a b c d Es Ex K 图5-20-4 电位差计校正电流表电路

中电流的实际值为s s R U I /0= 在毫安表上读出电流指示值I ,与0I 进行比较,其差值0I I I -=?称为电流表指示值的绝对误差。找出所测值中的最大绝对误差m I ?,按式(0-0-1)确定电流表级别。 %100??= 量限 m I a (0-0-1) 电路实物图: 五、实验内容及步骤 1、校准学生式电位差计 使用电位差计之前,先要进行校准,使电流达到规定值。先放好R A 、R B 和R C ,使其电压刻度等于标准电池电动势,取掉检流计上短路线,用所附导线将K 1、K 2、K 3、G 、R 、R b 和电位差计等各相应端钮间按原理线路图进行连接,经反复检查无误后,接入工作电源E ,标准电池E S 和待测电动势E X ,R b 先取电阻箱的最大值,(使用时如果检流计不稳定,可将其值调小,直到检流计稳定为止),合上K 1、K 3,将K 2推向E S (间歇使用),并同时调节R ,使检流计无偏转(指零),为了增加检流计灵敏度,应逐步减少R b ,如此反复开、合K 2 ,确认检流计中无电流流过时,则I O 已达到规定值。

角度传感器工作原理与使用方法

角度传感器工作原理与使用方法 内容来源网络,由“深圳机械展(11万㎡,1100多家展商,超10万观众)”收集整理!更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示,就在深圳机械展. 一、简介 角度位移传感器是利用角度变化来定位物体位置的电子元件。适用于汽车,工程机械,宇宙装置、导弹、飞机雷达天线的伺服系统以及注塑机,木工机械,印刷机,电子尺,机器人,工程监测,电脑控制运动器械等需要精确测量位移的场合。本文介绍角度位移传感器原理及其应用实例。 二、角度位移传感器原理 角度传感器用来检测角度的。它的身体中有一个孔,可以配合乐高的轴。当连结到RCX 上时,轴每转过1/16圈,角度传感器就会计数一次。往一个方向转动时,计数增加,转动方向改变时,计数减少。计数与角度传感器的初始位置有关。当初始化角度传感器时,它的计数值被设置为0,如果需要,可以用编程把它重新复位。 三、角度位移传感器实例 如果把角度传感器连接到马达和轮子之间的任何一根传动轴上,必须将正确的传动比算入所读的数据。举一个有关计算的例子。在机器人身上,马达以3:1的传动比与主轮连接。角度传感器直接连接在马达上。所以它与主动轮的传动比也是3:1。也就是说,角度传感器转三周,主动轮转一周。角度传感器每旋转一周计16个单位,所以16*3=48个增量相当

于主动轮旋转一周。 ①每一个LEGO齿轮的轮胎上面都会标有自身的直径。我们选择了体积最大的有轴的轮子, 直径是81.6CM(乐高使用的是公制单位),因此它的周长是81.6×π=81.6×3.14≈256.22CM。 ②现在已知量都有了:齿轮的运行距离由48除角度所记录的增量然后再乘以256。我们 总结一下。称R为角度传感器的分辨率(每旋转一周计数值),G是角度传感器和齿轮之间的传动比率。我们定义I为轮子旋转一周角度传感器的增量。即:I=G×R 四、角度位移传感器应用 使用角度传感器来控制你的轮子可以间接的发现障碍物。原理非常简单:如果马达角度传感器构造运转,而齿轮不转,说明机器已经被障碍物给挡住了。此技术使用起来非常简单,而且非常有效;唯一要求就是运动的轮子不能在地板上打滑(或者说打滑次数太多),否则你将无法检测到障碍物。如果是一个空转的齿轮连接到马达上就可以避免这个问题,这个轮子不是由马达驱动而是通过装置的运动带动它:在驱动轮旋转的过程中,如果惰轮停止了,说明碰到障碍物了。 在许多情况下角度传感器是非常有用的:控制手臂,头部和其它可移动部位的位置。值的注意的是,当运行速度太慢或太快时,RCX在精确的检测和计数方面会受到影响。事实上,问题并不是出在RCX身上,而是它的操作系统,如果速度超出了其指定范围,RCX就会丢失一些数据。Steve Baker用实验证明过,转速在每分钟50到300转之间是一个比较合适的范围,在此之内不会有数据丢失的问题。然而,在低于12rpm或超过1400rm的范围内,就会有部分数据出现丢失的问题。

数字示波器及其简单原理图

数字示波器及其简单原理图 数字示波器可以分为数字存储示波器(DSO)数字荧光示波器(DP09、混合信 号示波器(MSO9和米样示波器。 数字式存储示波器与传统的模拟示波器相比,其利用数字电路和微处理器来增强对信号的处理能力、显示能力以及模拟示波器没有的存储能力。数字示波器的基本工 作原理如上图所示当信号通过垂直输入衰减和放大器后,到达模-数转换器(ADC。ADC 将模拟输入信号的电平转换成数字量,并将其放到存贮器中。存储该值得速度由触发电路和石英晶振时基信号来决定。数字处理器可以在固定的时间间隔内进行离散信号的幅值采样。接下来,数字示波器的微处理器将存储的信号读出并同时对其进行数字信号处理,并将处理过的信号送到数-模转换器(DAC、,然后DAC的输出信号去驱动垂直偏转放大器。DAC也需要一个数字信号存储的时钟,并用此驱动水平偏转放大器。与模拟示波器类似的,在垂直放大器和水平放大器两个信号的共同驱动下,完成待测波形的测量结果显示。数字存储示波器显示的是上一次触发后采集的存储在示波器内存中的波形,这种示波器不能实时显示波形信息。其他几种数字示波器的特点,请参考相关书籍。

Agile nt DSO-X 2002A 型数字示波器面板介绍 Rm — "P SiD (l#~j a o o o a 二 Mr 强 ; A T ef kiLol&£i^ li^fiiu]\'ioan Svaixli | Analiif] PnOi 伽 Fui£ Dto-X :ua ;A [*■4■討心十!?山皿町 p . * 3 ? ? ? 山唤附■血品 1 lnlensity(^fe ) 2 Entry HW 3 LCD^TF ◎IWI 控制 S

电位差计的原理及使用预习原始数据实验报告

实验预习报告 院(系)名称班 别 姓名 专业名称学号 实验课程名称普通物理实验(2) 实验项目名称电位差计的原理及使用 内容包含:实验目的、实验原理简述、实验中注意事项、实验预习中的问题探讨 【实验目的】 1.了解电位差计的结构,正确使用电位差计; 2.理解电位差计的工作原理——补偿原理; 3.掌握线式电位差计测量电池电动势的方法; 4.熟悉指针式检流计的使用方法。 【实验原理】 电源的电动势在数值上等于电源内部没有净电流通过时两极件的电压。如果直接用电压表测量电源电动势,其实测量结果是端电压不是电动势。因为将电压表并联到电源两端,就有电流I 通过电源的内部。由于电源有内阻r0,在电源内部不可避免地存在电位降Ir0,因而电压表的指示值只是电源的端电压(U=E-Ir0 )的大小,它小于电动势。显然,为了能够准确的测量电源的电动势,必须使通过电源的电流I为零。此时,电源的端电压U才等于其电动势E。 1.补偿原理 如图1所示,把电动势分别为ES 、EX和检流计G联成闭合回路。当ES < EX时,检流计指针偏向一边。当ES > EX时,检流计指针偏向另一边。只有当ES = EX时,回路中才没有电流,此时I=0 ,检流计指针不偏转,我们称这两个电动势处于补偿状态。反过来说,若I=0 ,则ES = EX 。 图1 电流计的保护: 图1电路中,当两比较电动势电压稍有变化,电流计将产生极大偏转,这将直接损坏电表。 为保护小量程电表,通常给电流表串联一大电阻R(图2),以减小流经电表的电流,调节比较电动势,使电流计示值为零,再减小串联电阻阻值,调节比较电动势,使电流计示值为零….如此反复进行,直至串联电阻为零时,电流表示值也为零。 2. 十一线电位差计的工作原理 如图3所示,AB为一根粗细均匀的电阻丝共长11米,它与直流电源组成的回路称作工作回路,由它提供稳定的工作电流Io;由待测电源Ex、检流计G、电阻丝MN构成的回路称为测量回路;由标准电源Es、检流计G、电阻丝MN构成的回路称为定标(或校准)回路。调节总 电流I0的变化可以改变电阻丝AB单位长度上电位差Uo的大小。M、N 为AB上的两个活动接触点,可以在电阻丝上移动,以便从AB上取适当的电位差来与测量支路上的电位差(或电动势补偿)。

传感器原理及应用习题及答案

习题集及答案 第1章概述 什么是传感器?按照国标定义,“传感器”应该如何说明含义? 传感器由哪几部分组成?试述它们的作用及相互关系。 传感器如何分类?按传感器检测的范畴可分为哪几种? 答案 答: 从广义的角度来说,感知信号检出器件和信号处理部分总称为传感器。我们对传感器定义是:一种能把特定的信息(物理、化学、生物)按一定规律转换成某种可用信号输出的器件和装置。从狭义角度对传感器定义是:能把外界非电信息转换成电信号输出的器件。 我国国家标准(GB7665—87)对传感器(Sensor/transducer)的定义是:“能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件和装置”。定义表明传感器有这样三层含义:它是由敏感元件和转换元件构成的一种检测装置;能按一定规律将被测量转换成电信号输出;传感器的输出与输入之间存在确定的关系。按使用的场合不同传感器又称为变换器、换能器、探测器。 答: 组成——由敏感元件、转换元件、基本电路组成; 关系,作用——传感器处于研究对象与测试系统的接口位置,即检测与控制之首。传感器是感知、获取与检测信息的窗口,一切科学研究与自动化生产过程要获取的信息都要通过传感器获取并通过它转换成容易传输与处理的电信号,其作用与地位特别重要。 答:(略)答: 按照我国制定的传感器分类体系表,传感器分为物理量传感器、化学量传感器以及生物量传感器三大类,含12个小类。按传感器的检测对象可分为:力学量、热学量、流体量、光学量、电量、磁学量、声学量、化学量、生物量、机器人等等。 第3章电阻应变式传感器 何为电阻应变效应?怎样利用这种效应制成应变片? 图3-31为一直流电桥,负载电阻R L趋于无穷。图中E=4V,R1=R2=R3=R4=120Ω,试求:①R1为金属应变片,其余为外接电阻,当R1的增量为ΔR1=Ω时,电桥输出电压U0=? ② R1、R2为金属应变片,感应应变大小变化相同,其余为外接电阻,电桥输出电压U0=? ③ R1、R2为金属应变片,如果感应应变大小相反,且ΔR1=ΔR2 =Ω,电桥输出电压U0=? 答案 答: 导体在受到拉力或压力的外界力作用时,会产生机械变形,同时机械变形会引起导体阻值的变化,这种导体材料因变形而使其电阻值发生变化的现象称为电阻应变效应。 当外力作用时,导体的电阻率 、长度l、截面积S都会发生变化,从而引起电阻值R的变

示波器的工作原理与使用

河南科技大学实验教学教案 课程名称大学物理实验A 指导教师李海生

河南科技大学实验教学教案首页

预习及实验课前提问: 1.示波器中第一阳极和第二阳极的作用分别是什么? 解答:第二阳极电位比第一阳极高,当第一阳极与第二阳极间电位差调节合适时,电子枪内的电场对电子射线有聚焦作用,使屏上光斑成为明亮、清晰的小圆点,面板上的“聚焦”旋钮是用来调节第一阳极电位的,所以,第一阳极又称为聚焦阳极。第二阳极称为加速阳极。有些示波器还有“辅助聚焦”旋钮,是用来调节第二阳极电位的。 2.锯齿波如何形成? 解答:如果只在竖直偏转板上加一交变的正弦电压,则电子束的亮点将随电压的变化在竖直方向来回运动,如果电压频率较高,则看到的将是一条竖直亮线。要显示出波形,必须同时在水平偏转板上加一个扫描电压,使电子束的亮点同时沿着水平方向拉开。这种扫描电压的特点是电压随时间成线性关系增加到最大值,然后突然回到最小,此后再重复地变化。扫描电压随时间变化的关系曲线形同“锯齿”,故称“锯齿波”。 3.扫描图形在荧光屏上显示向左或向右移动的波形,为什么?如何使其稳定? 解答:要在示波器荧屏上获得稳定的波形,被测信号的频率Y f 必须为扫描电压(锯齿波)频率X f 的整数(N )倍,即有 X Y Nf f ,如果被测信号与锯齿波两者频率不满足上述整倍数的关系,每次扫描显示的图形就不能重合,结果荧光屏上呈现向左或向右移动的波形,这样就难以对信号进行观察和测量。必须设法调节使两者频率自动保持整数比。 实验原理: 示波器的结构主要由示波管、垂直放大器、水平放大器、扫描发生器、触发同步电路等组成。示波管是示波器的心脏部分,它是由电子枪、偏转系统、荧光屏构成。从电子枪发射出的电子束,经过加速电极和聚焦电极打到荧光屏上,形成一亮点。在偏转板上加适当电压,电子束的运动方向将发生偏转。当在y 板上加一交变信号时,在屏上将看到一条竖直亮线。若要观察交变信号的波形,需在x 板上加一锯齿波(扫描)电压,此电压由示波器内部提供。由于采用触发扫描方式,使得每一次扫描的起点位置都相同,因而得到的波形是稳定的。若在x 板和y 板上分别加上正弦信号,当他们的频率比为整数比时,屏上显示的稳定波形称为李萨如图形。频率比不同,李萨如图形的形状也不同。该图形在水平方向的切点数x n 和图形在垂直方向的切点数y n 与频率之间存在下列规律:

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