罗氏线圈电流传感检测技术研究概况重点

广西轻工业

GUANGXI JOURNAL OF LIGHT INDUSTRY 机械与电气

2011年2月

第2期(总第147期

1引言

近年来,伴随现代高压、超高压输电网络的建设,电力系统正朝着大容量、高压大电流方向发展[1],这就对电流测量装置提出了更高的要求。传统的电流测量装置因其主要采用带有铁心的电磁式电流互感器,不仅体积大、频带窄、防爆绝缘困难,且在大电流下铁心磁路易饱和,对测量结果产生较大的误差。因而,其难以满足电力系统发展的要求,必须寻求基于其他传感机理的电流测量装置来取代之。Rogowski 线圈(以下简称罗氏线圈电流互感器作为电子式电流互感器的一种,具有测量范围宽、测量精度高、无磁饱和、频带范围宽、体积小、易于数字量输出等一系列优点。目前,基于罗氏线圈电流互感器的研究与应用已成为新世纪互感器发展的重要方向之一,在电力系统中具有广阔的应用前景。

2罗氏线圈工作原理

罗氏线圈也称磁位计,它的产生和应用源于1912年[2]。它是一种将导线(漆包线均匀绕制在非磁性环形骨架上的空心线圈,其结构原理图如图1所示。测量时,将载流导线从线圈中心穿过,被测电流不须与罗氏线圈直接接触。根据安培环路定律和电磁感应定律,磁场将在线圈的两端产生一个感应电动势,其值的大小正比于被测电流对时间的微分。

图1罗氏线圈工作原理图

当线圈均匀绕制,且满足线匝截面积处处相等,截面各点磁感应强度相同的情况下,线圈产生的感应电动势e(t[3]为:

上式中:,为线圈与载流导线之间互感的理论计算值。μ

=4π×10-7H/m为真空磁导率,;N为绕组匝数; h/m表示线圈骨架高度,a/m表示骨架外径;b/m表示骨架内

径;i

1/A表示载流导线中的电流大小。

3罗氏线圈研究现状

罗氏线圈最初是用来测量磁场的,由于那时罗氏线圈的输

出电压还不足以驱动当时的计量与保护设备,它的应用受到了

一定限制。伴随现代通讯传感技术的飞速发展以及数字信号处

理技术的广泛应用,罗氏线圈的应用范围也越来越广,是电磁

式电流传感器的一种很好的替代品。近几十年来,世界各国学

者已经高度重视这方面的研究,并取得了不少研究成果。

3.1国外研究状况

在理论研究方面:1963年,英国科学家Cooper从理论上

对罗氏线圈的频率特性进行了大量的研究,特别是在高频响应

技术方面,取得了一些创造性的成果,奠定了罗氏线圈在大功

率脉冲技术应用中的理论基础。二十世纪六十年代中期,德国

科学家荷曼对罗氏线圈的结构进行了一些改进,将以前的挠性

线圈骨架做成刚性的形式,在结构上更容易保证线圈匝数分布

均匀,线圈抗干扰能力大大增强,提高了测量准确度,大大推动

了罗氏线圈的产业化进程。此外,科学家[3][4][11]Heumamn、K.L. Williams、John D.Ramboz、G.Pellinen D、Mahonen P、Stygar W,Gerdin、Thomsa Eriksson等在罗氏线圈的理论研究、高压

及脉冲大电流中的测量应用、光电组合式罗氏线圈电子式电流

互感器设计和性能改进等方面,做出了大量的贡献。特别是新

世纪以来,美国科学家Lj.A.Kojovic在新型、高精度罗氏线圈

结构设计与继电保护[5]罗氏线圈电流传感器的制作和测试,做

了大量前沿性的工作,为罗氏线圈的产业化奠定了坚实的基

础。

在产业化进程方面:二十世纪八十年代初期,英国的Ro-

coil公司在已取得理论基础上,首次实现了罗氏线圈的初步系

列化和产业化。二十世纪八十年代中后期以来,罗氏线圈检测

技术得到飞速发展。如梅兰日兰公司(MG通过不断的试验,将

罗氏线圈与断路器结合为一体,做成了集测量和继电保护一体

化的装置。瑞士的ABB公司通过多年的经验积累,已研制出一

系列主要采用罗氏线圈作为一次传感头部分的有源电子式互

感器[3],产品包括采用罗氏线圈测量电流和利用电容环分压原

理测量电压的有源电子式电流电压组合互感器、采用罗氏线圈

作为电流测量部分而开发出的集成式电流电压互感器等。有些

技术也被引入到我国,如长江三峡至常州直流输电工程中采用

了ABB公司研制的罗氏线圈互感器测量电流和谐波。

德国的的RITZ公司坚持产学研的途径,通过与德国一些罗氏线圈电流传感检测技术研究概况

龚勇镇

(广东石油化工学院机电工程学院,广东茂名525000

【摘要】传统的电磁式电流测量装置,因其结构上的缺点,无法满足目前电力系统发展要求。罗氏线圈电流传感检测技术已成为新的发展方向。系统地概括了国内外对该技术的研究现状,分析了三种不同骨架罗氏线圈的优缺点及应用,为系统深入地研究性能更为优越的罗氏线圈、推动产业化等,奠定了理论基础。

【关键词】罗氏线圈;传感检测;电流

【中图分类号】TM452【文献标识码】A【文章编号】1003-2673(201102-54-

著名大学的研究所合作,继研发出基于罗氏线圈测量技术的一些早期产品后,又新推出了基于罗氏线圈的电子式电流互感器产品,产品的性能和参数优化方面都有

了大幅度的提高。还有法国、美国的一些电力公司也研制出了基于罗氏线圈测量技术的一些样机。

3.2国内研究状况

目前,就国内的状况来看,我国在罗氏线圈检测技术的研究方面,起步比较晚,一些关键技术的研究还处于跟踪国外大公司(如ABB、ALSTOM等公司的水平。但随着发展罗氏线圈电子式互感器的时机逐渐成熟,国内许多高等院校如清华大学、华中科技大学、西安交通大学、燕山大学等,科研院所如电力科学研究院、武汉高压研究所等,以及相关的生产厂家如上海互感器厂、沈阳变压器制造有限公司、西安高压开关厂等单位都投入了大量的人力物力,对Rogowski线圈电子式互感器进行了深入的探索和研究,并取得了不少成果。

在理论研究方面:二十世界八十年代以来,国内很多学者对罗氏线圈的应用进行了大量研究[6][7][8][9][12],如揭秉信、金涌涛、刘会金等对罗氏线圈的频率特性和工作状态作了进一步的分析;廖京生、邸志刚、郑绳楦等对罗氏线圈用于小电流测量做了不少研究,扩大了测量范围;段雄英、邹积岩、申烛、李维波、任洪林等在罗氏线圈测量电流的仿真分析及误差分析与补偿、传输线路的抗干扰等方面做出了贡献,为试验研究和产业化打下了基础;李红斌、陈庆等对不同种类的罗氏线圈进行了详细分析,提出了一些设计高精度罗氏线圈的方法。

在产业化方面:2001年,华中科技大学与广东某公司合作研制的110kV变压器套管用的罗氏线圈电流互感器通过武汉高压研究所的型式试验和湖北省科委组织的鉴定;同年,与江苏某厂合作研制了35kV断路器用罗氏线圈电流互感器。2002年,与河南某公司合作研制的110kVSF6封闭电器用有源互感器样机通过武汉高压研究所型式试验及河南省科委组织的鉴定,并在河南许昌挂网试运行,运行情况良好;2002年,清华大学电机系研制的110kV OETA试验样机在山东省挂网试运行,其中保护传感器为罗氏线圈,计量传感器为TA,达到0.5级要求。

所以,就目前国内情况来看,虽然罗氏线圈电子式电流互感器的理论已经成熟,但并未推广应用。对它的研究还主要停留在实验测试和初步挂网试运行阶段,距离实

际应用和产品市场化还有很长的一段路要走。为了适应电力系统的发展要求,迫切需要尽快研发出性能优越的罗氏线圈电流互感器,以缩小同国外的差距。

4几种罗氏线圈的结构

4.1挠性罗氏线圈

自罗氏线圈产生以来,最初的线圈大多采用能够弯曲的挠性绝缘材料作为骨架,将漆包线均匀地绕在骨架上,测量时将骨架弯曲成一个首尾紧密吻合的环,使通电导线从线圈中心穿过。这种线圈使用方便,但在制作中有一定的缺点,很难保证线圈线匝绕制均匀和线匝截面积均匀,导致测量精度低、稳定性不高,在实际应用中受到了很大限制。4.2刚性罗氏线圈

1966年,有科学家提出使用固定式的罗氏线圈,即刚性结构的罗氏线圈[3],相比挠性线圈,由于骨架不易变形,骨架横截面积可视为相等,在结构上容易使绕线均匀分布,抗外磁场干扰的能力大大加强,提高了测量的准确度。目前,已有不少该类产品挂网运行。对于刚性罗氏线圈,根据线圈骨架截面形状的不同又可以分为矩形、圆形、跑道形三种形状。选取合适参数,使用MATLAB软件对三种罗氏线圈的参数模型进行仿真分析[10]得到:就线圈测量性能、可靠性而言,圆形截面的线圈性能最优,跑道形线圈次之,矩形线圈较差。但是为了便于加工,没有特殊要求的话,很多线圈都采用矩形的骨架截面。此外,为了降低外界温度变化对线圈互感的影响,减少误差,应当选择热膨胀系数较少的材料作为罗氏线圈的骨架,真正从源头上将误差降到最低。通过比较分析,陶瓷是目前最好的骨架材料,在各种陶瓷中,又以氧化物陶瓷的性能最佳。总之,骨架材料的选取原则要满足便于机械加工和产业化、热膨胀系数小,尺寸稳定不易变形等要求。

4.3P CB型罗氏线圈

上述罗氏线圈原则上可以通过绕线机或手工绕制将漆包线均匀绕制在绝缘骨架上,但实际上这种均匀性很难保证,而且存在易断线及层间电容增大等缺点,参数一致性很难保证,不利于批量化生产。根据前面的分析可知,要想设计出高精度的罗氏线

圈,须满足下列要求:线圈密度恒定;骨架截面积恒定;线圈截面与中心线垂直。为此,一些专家学者提出研制基于印刷电路板(PCB骨架的罗氏线圈[9],PCB型罗氏线圈从制造原理上来说,可以制作的很精确,因为它是全过程计算机辅助设计与制造。相比传统罗氏线圈,PCB型罗氏线圈灵敏度、测量精度及稳定性能都有明显的提高,误差级别可达到0.025mm 左右。

PCB型罗氏线圈按其种类[3,9]又可分为平板型线圈和组合型线圈。平板型PCB罗氏线圈,如图2所示。为了增大线圈互感,提高测量准确度,平面型空芯线圈由一对或者多对PCB板制成的线圈串联连接而成。连接时,相邻两块PCB线圈绕线方向相反,即两相邻线圈的电气方向(顺时针和逆时针相反。这样使流过线圈内部的电流产生的感应电压增加,而线圈外部干扰磁场在线圈上产生的感应电压相互抵消,达到抑制外界电磁干扰的目的。

图2平板型PCB罗氏线圈结构示意图图3组合PCB罗氏线圈结构示意图组合型PCB罗氏线圈,由主印制电路板和若干个副印制电路板组成,其结构示意图如图3所示。主印制电路板采用双层板,中心开有通孔,用于被测电流导体通过,它的作用是一方面为副印制电路板提供回路,副印制电路板即主印制电路板上面的小贴片(以下简称小贴片,小贴片与小贴片之间通过主印制电路板上正面的印制线串联起来。

另一方面则是在反面沿串

(上接第49页

通常在高压蒸汽或有腐蚀性介质的系统,为防止变送器膜盒被损坏,一般均允有隔离液,对于蒸汽系统而言,隔离液就是冷凝水。当差压变送器的三阀组上平衡阀被打开后,若同时打开三阀组上高压侧和低压侧的的截止阀,引压管内原已存在的冷凝

液会因压差的作用被冲入蒸汽管道,使高温蒸汽进入变送器膜盒,而变送器的温度太高将导致测量失真,甚至损坏变送器。对这一类系统,开表一定要按正确的操作步骤进行。

处理措施:在该变送器膜盒没有被高温蒸汽损坏的情况下,等待几个小时后引导管内产生冷凝液时仪表自然就有指示。

2.5液位差压变送器开表输出上限值

故障现象及分析判断:检查发现,该表进行过负迁移,负压测的冷凝液被排掉了,致使变送器输出上限值。

处理措施:重新加入冷凝液后,该表恢复正常。

2.6差压变送器接电输出没有指示

故障现象:某变送器检定后,在现现场投运中发现DCS显示为零,但该设备已经带有0.15MPa的压力。

分析判断:该变送器由于刚检定过,所以变送器本身没有问题,经线路检查也没有问题,后发现变送器电源极性“+”、“-”接反。

处理措施:重新接线。

参考文献

[1]杨帮文.新型传感器和变送器实用手册[M].北京:电子工业出版社, 2008.

[2]姚士春.压力仪表使用维修与检定[M].北京:中国计量出版社,2003.

联回路反方向布一圆形线(如图中的虚线所示,这样就可以抵消垂直于主板的外磁场在线圈中产生的干扰电压。小贴片的作用是产生感应电动势,多块相同型号的小贴片可以增加整个线圈的互感系数,其数量应该保持为偶数,如16片、20片等。

目前,虽然大多数产品仍以刚性罗氏线圈为主,但是PCB 型罗氏线圈由于其独特的制作方式,具有重量轻、体积小、绝缘性能好、制作准确度高、便于标准化和产业化等一系列优点,已成为电力系统罗氏线圈发展的一个重要方向。

5结束语

本文详细介绍了罗氏线圈的工作原理及发展趋势,国内外研究现状,以及各种罗氏线圈的优缺点及应用,总结出了制作高精度线圈的原则。采取PCB作为骨架的罗氏线圈具有测量精度高、线性度很好、结构简单等一系列优点,如何更好的综合考虑各影响因素,设计出性能优越的PCB型罗氏线圈电流传感器以满足电力系统各个层次要求,是当前国内外专家学者研究的重点方向之一,对它的研究具有重要的现实意义。

参考文献

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传感器与检测技术习题解答

传感器与检测技术（胡向东，第2版）习题解答王涛第1章概述什么是传感器？答：传感器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，通常由敏感元件和转换元件组成。传感器的共性是什么？答：传感器的共性就是利用物理定律或物质的物理、化学或生物特性，将非电量（如位移、速度、加速度、力等）输入转换成电量（电压、电流、频率、电荷、电容、电阻等）输出。传感器一般由哪几部分组成？答：传感器的基本组成分为敏感元件和转换元件两部分，分别完成检测和转换两个基本功能。为普遍。 ①按传感器的输入量（即被测参数）进行分类按输入量分类的传感器以被测物理量命名，如位移传感器、速度传感器、温度传感器、湿度传感器、压力传感器等。 ②按传感器的工作原理进行分类

根据传感器的工作原理（物理定律、物理效应、半导体理论、化学原理等），可以分为电阻式传感器、电感式传感器、电容式传感器、压电式传感器、磁敏式传感器、热电式传感器、光电式传感器等。 ③按传感器的基本效应进行分类根据传感器敏感元件所蕴含的基本效应，可以将传感器分为物理传感器、化学传感器和生物传感器。改善传感器性能的技术途径有哪些？答：①差动技术；②平均技术；③补偿与修正技术；④屏蔽、隔离与干扰抑制；⑤稳定性处理。第2章传感器的基本特性什么是传感器的静态特性？描述传感器静态特性的主要指标有哪些？答：传感器的静态特性是它在稳态信号作用下的输入、输出关系。静态特性所描述的传感器的输入-输出关系中不含时间变量。衡量传感器静态特性的主要指标是线性度、灵敏度、分辨率、迟滞、重复性和漂移。利用压力传感器所得测试数据如下表所示，计算非线性误差、迟滞和重复性误差。设压力为0MPa时输出为0mV，压力为时输出最大且为。

基于罗氏线圈的电流变送器设计与应用

基于罗氏线圈的电流变送器设计与应用周菁 (江苏安科瑞电器制造有限公司，江苏江阴) 摘要：论文介绍了基于罗氏线圈（Rogowski）的电流变送器的原理和硬件设计，以及该产品的主要应用。 1．引言近年来，随着现代高压、超高压输电网络的建设，电力系统正朝着大容量、高压大电流方向发展，而用于电流测量的传统的电磁式电流互感器已无法满足其要求，在大电流下铁心磁路下易饱和，对测量结果产生较大的误差。而罗氏线圈互感器，具有测量范围宽、精度高、无磁饱和、体积小等优点，正逐步取代传统的电磁式电流互感器，在电力系统中具有广阔的应用前景。本文介绍一种基于罗氏线圈的电流变送器的设计，对电网中的大交流电流进行实时测量，该变送器采用XTR115芯片将罗氏线圈产生的电压信号转换电流信号，输出DC 4～20mA 电流信号。 2．工作原理及设计罗氏线圈是将导线均匀的密绕在环形截面非磁性骨架上而形成的空心电感线圈，采用罗氏线圈作为电网中电流测量的传感头，让通有大电流的导线垂直穿过线圈的中心，产生电磁感应，从而感应出被测电流大小的电压信号。将罗氏线圈产生的电压信号接入到信号调理模块上，进行信号处理，最后输出工业标准信号DC4-20mA。电路设计框架图如图1 所示。 2.1信号调理电路信号调理电路实现对输入信号的隔离输入，包括信号滤波、整流电路以及信号积分电路。该电路主要是对罗氏线圈感应输出的电压信号通过RC 滤波，再经过电阻分压后接入到采用双电源运放芯片的输入脚上，采用运算放大器构成近似积分器，合理选择选择器件参数，能够保证传感器的测量灵敏度、精度和信号响应带宽。 2.2真有效值转换电路真有效值转换电路实现电路中AC/DC 真有效值转换，将输入的交流信号通过真有效值芯片转化为真有效值的直流电压，能够精确测量各种电压波形的有效值，而不必考虑被测波形的参数以及失真。如图2所示：电路中，Ui 信号经过电容C5隔直后输入到真有效值芯片中，其中电容C8，C9的作用是滤掉该电路中的高频干扰，采用双电源工作方式，满足真有效值的工作要求。图1

传感器与检测技术(知识点总结)

传感器与检测技术(知识点总结) 一、传感器的组成2：传感器一般由敏感元件，转换元件及基本转换电路三部分组成。①敏感元件是直接感受被测物理量，并以确定关系输出另一物理量的元件（如弹性敏感元件将力，力矩转换为位移或应变输出）。②转换元件是将敏感元件输出的非电量转换成电路参数（电阻，电感，电容）及电流或电压等电信号。③基本转换电路是将该电信号转换成便于传输，处理的电量。二、传感器的分类 1、按被测量对象分类（1）内部信息传感器主要检测系统内部的位置，速度，力，力矩，温度以及异常变化。（2）外部信息传感器主要检测系统的外部环境状态，它有相对应的接触式（触觉传感器、滑动觉传感器、压觉传感器）和非接触式（视觉传感器、超声测距、激光测距）。 2、传感器按工作机理（1）物性型传感器是利用某种性质随被测参数的变化而变化的原理制成的（主要有：光电式传感器、压电式传感器）。（2）结构型传感器是利用物理学中场的定律和运动定律等构成的（主要有①电感式传感器；②电容式传感器； ③光栅式传感器）。 3、按被测物理量分类如位移传感器用于测量位移，温度传感器用于测量温度。

4、按工作原理分类主要是有利于传感器的设计和应用。 5、按传感器能量源分类（1）无源型：不需外加电源。而是将被测量的相关能量转换成电量输出（主要有：压电式、磁电感应式、热电式、光电式）又称能量转化型；（2）有原型：需要外加电源才能输出电量，又称能量控制型（主要有：电阻式、电容式、电感式、霍尔式）。 6、按输出信号的性质分类（1）开关型（二值型）：是“1”和“0”或开(ON)和关（OFF）；（2）模拟型：输出是与输入物理量变换相对应的连续变化的电量，其输入/输出可线性，也可非线性；（3）数字型：①计数型：又称脉冲数字型，它可以是任何一种脉冲发生器所发出的脉冲数与输入量成正比；②代码型（又称编码型）：输出的信号是数字代码，各码道的状态随输入量变化。其代码“1”为高电平，“0”为低电平。三、传感器的特性及主要性能指标 1、传感器的特性主要是指输出与输入之间的关系，有静态特性和动态特性。 2、传感器的静态特性是当传感器的输入量为常量或随时间作缓慢变化时，传感器的输出与输入之间的关系，叫静态特性，简称静特性。表征传感器静态特性的指标有线性度，敏感度，重复性等。 3、传感器的动态特性是指传感器的输出量对于随时间变化的输入量的响应特性称为动态特性，简称动特性。传感器的动态特

《传感器与检测技术》课程综述

《传感器与检测技术》课程学习综述

目录第一章摘要 (1) 第二章传感器基本特性 (3) 一、传感器的静态特性 (3) 二、传感器的动态特性 (4) 第三章传感器 (5) 一、电阻式传感器 (5) 二. 电感式传感器 (5) 三、电容式传感器 (6) 四、压电式传感器 (7) 五、磁敏感式传感器 (8) 六、热电式传感器 (9) 七、光电式传感器 (10) 八、辐射与波式 (10) 九、化学传感器 (11) 十、新型传感器 (12) 第四章检测技术 (14) 一、参数检测基本概念 (14) 二、参数检测的一般方法 (16) 三、基本参数测量 (17) 第五章测量不确定度与回归分析 (19) 一、测量误差 (19) 二、测量不确定度 (20) 第六章自动监测系统 (21) 一、组成 (21) 二、设计方案 (22) 第七章课程总结 (25)

第一章摘要《传感器与检测技术》顾名思义围绕着传感器和检测技术来进行的讲解，对于传感器和检测技术的学习对于自动化与电气工程类的我而言十分重要。传感器位于研究对象与测控系统之间的接口位置，是感知、获取与检测信息的窗口同时传感器也是实现对物理环境或人类社会信息获取的基本工具，是检测系统的首要环节，是信息技术的源头。作为自动化与电气工程类的学生，即使专业分流之后我们还是会用到大量的传感器知识，掌握传感器方面的知识对我们以后的发展尤为重要。本课程先从传感器的概述谈起，先让我们知道什么叫做传感器以及传感器的特点和传感器技术的发展再到传感器的基本特性的讲解。在了解了传感器的基本概述和基本特性之后就需要实例来深入对传感器与检测技术的了解。本书列举了许多经典的传感器类型，由易到难，从电阻式传感器到电感、电容式传感器、压电式传感器、磁敏式传感器、热电式传感器与光电式传感器等，同时也涵盖了参数检测自动检测系统等来进行了全面详细的讲解。从原理到测量电路再到应用，环环相扣使人了解原理。在学习传感器之前我对传感器的理解就是一个很简单的工具，根据物理学原理而实现的各种测量。学习了之后才明白传感器并非那么简单，不同的参数需要我们用不同的传感器去进行测量，同时有的传

传感器与检测技术复习总结Word版

l.检测系统由哪几部分组成? 说明各部分的作用。答：一个完整的检测系统或检测装置通常是由传感器、测量电路和显示记录装置等几部分组成，分别完成信息获取、转换、显示和处理等功能。当然其中还包括电源和传输通道等不可缺少的部分。传感器与检测技术是研究自动检测系统中的信息提取，信息转换和信息处理的理论和技术为主要内容的一门应用技术学科。 2 ．什么是传感器？它由哪几个部分组成？分别起到什么作用？解：传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的、便于应用的某种物理量的测量装置，能完成检测任务；传感器由敏感元件，转换元件，转换电路组成。敏感元件是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的物理量；转换元件把敏感元件的输出作为它的输入，转换成电路参量；上述电路参数接入基本转换电路，便可转换成电量输出。 3 ．简述正、逆压电效应。解：某些电介质在沿一定的方向受到外力的作用变形时，由于内部极化现象同时在两个表面上产生符号相反的电荷，当外力去掉后，恢复到不带电的状态；而当作用力方向改变时，电荷的极性随着改变。晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。这种现象称为正压电效应。反之，如对晶体施加一定变电场，晶体本身将产生机械变形，外电场撤离，变形也随之消失，称为逆压电效应。 4．简述电压放大器和电荷放大器的优缺点。解：电压放大器的应用具有一定的应用限制，压电式传感器在与电压放大器配合使用时，连接电缆不能太长。优点：微型电压放大电路可以和传感器做成一体，这样这一问题就可以得到克服，使它具有广泛的应用前景。缺点：电缆长，电缆电容 C c 就大，电缆电容增大必然使传感器的电压灵敏度降低。电荷放大器的优点：输出电压 U o 与电缆电容 C c 无关，且与 Q 成正比，这是电荷放大器的最大特点。但电荷放大器的缺点：价格比电压放大器高，电路较复杂，调整也较困难。要注意的是，在实际应用中，电压放大器和电荷放大器都应加过载放大保护电路，否则在传感器过载时，会产生过高的输出电压。 6．为什么说压电式传感器只适用于动态测量而不能用于静态测量? 答：因为压电式传感器是将被测量转换成压电晶体的电荷量，可等效成一定的电容，如被测量为静态时，很难将电荷转换成一定的电压信号输出，故只能用于动态测量。 7．压电式传感器测量电路的作用是什么?其核心是解决什么问题? 答：压电式传感器测量电路的作用是将压电晶体产生的电荷转换为电压信号输出，其核心是要解决微弱信号的转换与放大，得到足够强的输出信号。8．说明霍尔效应的原理？解：置于磁场中的静止载流导体，当它的电流方向与磁场方向不一致时，载流导体上垂直于电流和磁场方向上的两个面之间产生电动势，这种现象称霍尔效应。 9 ．磁电式传感器与电感式传感器有何不同？解：磁电式传感器是通过磁电作用将被测量（如振动、位移、转速等）转换成电信号的一种传感器。磁电感应式传感器也称为电动式传感器或感应式传感器。磁电感应式传感器是利用导体和磁场发生相对运动产生电动式的，它不需要辅助电源就能把被测对象的机械量转换成易于测量的电信号，是有源传感器。电感式传感器是利用电磁感应原理将被测非电量如位移、压力、流量、、重量、振动等转换成线圈自感量 L 或互感量 M 的变化，再由测量电路转换为电压或电流的变化量输出的装置，是无源传感器。 10 ．霍尔元件在一定电流的控制下，其霍尔电势与哪些因素有关？解：根据下面这个公式U=KIBf(L/B)可以得到霍尔电势还与磁感应强度 B, K H 为霍尔片的灵敏度 , 霍尔元件的长L 和宽度 b 有关。11．什么是热电势、接触电势和温差电势？解：两种不同的金属 A 和 B 构成的闭合回路，如果将它们的两个接点中的一个进行加热，使其温度为 T ，而另一点置于室温 T 0 中，则在回路中会产生的电势就叫做热电势。由于两种不同导体的自由电子密度不同而在接触处形成的电动势叫做接触电势。温差电势是同一导体的两端因其温度不同而产生的一种热电势。 12 ．说明热电偶测温的原理及热电偶的基本定律。解：热电偶是一种将温度变化转换为电量变化的装置，它利用传感元件的电参数随温度变化的特征来达到测量的目的。通常将被测温度转换为敏感元件的电阻、磁导或电势等的变化，通过适当的测量电路，就可由电压电流这些电参数的变化来表达所测温度的变化

传感器技术知识点

1-1衡量传感器静态特性的主要指标。说明含义。 1、线性度——表征传感器输出-输入校准曲线与所选定的拟合直线之间的吻合（或偏离）程度的指标。 2、回差（滞后）—反应传感器在正（输入量增大）反（输入量减小）行程过程中输出-输入曲线的不重合程度。 3、重复性——衡量传感器在同一工作条件下，输入量按同一方向作全量程连续多次变动时，所得特性曲线间一致程度。各条特性曲线越靠近，重复性越好。 4、灵敏度——传感器输出量增量与被测输入量增量之比。 5、分辨力——传感器在规定测量范围内所能检测出的被测输入量的最小变化量。 6、阀值——使传感器输出端产生可测变化量的最小被测输入量值，即零位附近的分辨力。 7、稳定性——即传感器在相当长时间内仍保持其性能的能力。 8、漂移——在一定时间间隔内，传感器输出量存在着与被测输入量无关的、不需要的变化。 9、静态误差（精度）——传感器在满量程内任一点输出值相对理论值的可能偏离（逼近）程度。 1-2计算传感器线性度的方法，差别。 1、理论直线法：以传感器的理论特性线作为拟合直线，与实际测试值无关。 2、端点直线法：以传感器校准曲线两端点间的连线作为拟合直线。 3、“最佳直线”法：以“最佳直线”作为拟合直线，该直线能保证传感器正反行程校准曲线对它的正负偏差相等并且最小。这种方法的拟合精度最高。 4、最小二乘法：按最小二乘原理求取拟合直线，该直线能保证传感器校准数据的残差平方和最小。 1-3什么是传感器的静态特性和动态特性？为什么要分静和动？（1）静态特性：表示传感器在被测输入量各个值处于稳定状态时的输出-输入关系。动态特性：反映传感器对于随时间变化的输入量的响应特性。（2）由于传感器可能用来检测静态量（即输入量是不随时间变化的常量）、准静态量或动态量（即输入量是随时间变化的变量），于是对应于输入信号的性质，所以传感器的特性分为静态特性和动态特性。 1—4 传感器有哪些组成部分？在检测过程中各起什么作用？答：传感器通常由敏感元件、传感元件及测量转换电路三部分组成。各部分在检测过程中所起作用是：敏感元件是在传感器中直接感受被测量，并输出与被测量成一定联系的另一物理量的元件，如电阻式传感器中的弹性敏感元件可将力转换为位移。传感元件是能将敏感元件的输出量转换为适于传输和测量的电参量的元件，如应变片可将应变转换为电阻量。测量转换电路可将传感元件输出的电参量转换成易于处理的电量信号。 1-5传感器有哪些分类方法？各有哪些传感器？答：按工作原理分有参量传感器、发电传感器、数字传感器和特殊传感器；按被测量性质分有机械量传感器、热工量传感器、成分量传感器、状态量传感器、探伤传感器等；按输出量形类分有模拟式、数字式和开关式；按传感器的结构分有直接式传感器、差分式传感器和补偿式传感器。 1-6 测量误差是如何分类的？答：按表示方法分有绝对误差和相对误差；按误差出现的规律分有系统误差、随机误差和粗大误差按误差来源分有工具误差和方法误差按被测量随时间变化的速度分有静态误差和动态误差按使用条件分有基本误差和附加误差按误差与被测量的关系分有定值误差和积累误差。 1-7 弹性敏感元件在传感器中起什么作用？答：弹性敏感元件在传感器技术中占有很重要的地位，是检测系统的基本元件，它能直接感受被测物理量（如力、位移、速度、压力等）的变化，进而将其转化为本身的应变或位移，然后再由各种不同形式的传感元件将这些量变换成电量。 1-8. 弹性敏感元件有哪几种基本形式？各有什么用途和特点？答：弹性敏感元件形式上基本分成两大类，即将力变换成应变或位移的变换力的弹性敏感元件和将压力变换成应变或位移的变换压力的弹性敏感元件。变换力的弹性敏感元件通常有等截面轴、环状弹性敏感元件、悬臂梁和扭转轴等。实心等截面轴在力的作用下其位移很小，因此常用它的应变作为输出量。它的主要优点是结构简单、加工方便、测量范围宽、可承受极大的载荷、缺点是灵敏度低。空心圆柱体的灵敏度相对实心轴要高许多，在同样的截面积下，轴的直径可加大数倍，这样可提高轴的抗弯能力，但其过载能力相对弱，载荷较大时会产生较明显的桶形形变，使输出应变复杂而影响精度。环状敏感元件一般为等截面圆环结构，圆环受力后容易变形，所以它的灵敏度较高，多用于测量较小的力，缺点是圆环加工困难，环的各个部位的应变及应力都不相等。悬臂梁的特点是结构简单，易于加工，输出位移(或应变)大，灵敏度高，所以常用于较小力的测量。扭转轴式弹性敏感元件用于测量力矩和转矩。变换压力的弹性敏感元件通常有弹簧管、波纹管、等截面薄板、波纹膜片和膜盒、薄壁圆筒和薄壁半球等。弹簧管可以把压力变换成位移，且弹簧管的自由端的位移量、中心角的变化量与压力p成正比，其刚度较大，灵敏度较小，但过载能力强，常用于测量较大压力。波纹管的线性特性易被破坏，因此它主要用于测量较小压力或压差测量中。 Z-1 分析改善传感器性能的技术途径和措施。

罗氏线圈应用实例

创建时间：2012-12-7 16:31:00作者：陈泽榕自动化三班37号题目：选择罗氏线圈测量三相交流电流1KA，频率为0至1KHZ。分析：（1）因为罗氏线圈测量电流的理论依据是“法拉第电磁感应定律”和“安培环路定律”。当被测电流沿轴线通过罗氏线圈中心时,在环形绕组所包围的体积内产生相应变化的磁场，强度为H,由安培环路定律得：∮H·dl=I(t) 线圈的感应电压与H的变化率成正比，因此，所有线圈的感应电势之和与电流的变化率成正比。也就是：e(t)=di/dt 也就是说罗氏线圈的输出信号是一个电压值，由电压值积分后，须将电压值转化为电流值最后送到电流仪表中。故一个完整的罗氏线圈电流测量系统包括一个线圈和一个积分器和电压电流转换器。（2）三相电，有三条电线，而罗氏线圈用于测量单相交流电，故应选择三个罗氏线圈分别测量每相上的电流。（3）保证测量精准。由于罗氏线圈具有测量无相角差，线性度好，可以测量频率几赫兹到1M，从几安培到几百千安培的电流，具有极佳的瞬态跟踪能力。但是由于罗氏线圈的原理，线圈应固定（线圈运动会切割磁场产生感应电动势，这是我们不想）避免受外界的扰动使线圈移动。且尽量保证电线位于线圈的中心。（4）我在网上找到了陕西铱星科技有限公司的罗氏线圈的规格见下表：显然根据表格可以知道型号YXLS－5 /120满足要求（如果像课堂中讲的动车供电电压27.5KV，则需特别订制）。故选择铱星科技有限公司的罗氏线圈YXLS－5 /120和积分器还有电压电流转换器。（5）下面是我的设计框图：罗氏线圈为柔性开合式结构，外套硅橡胶管，用时无需改变电路，只需将线圈两端插扣。而输出信号端接入积分器及电压电流转换器（该公司的产品这两部分整合为一）最后接仪表。 1

传感器与检测技术(重点知识点总结)

传感器与检测技术知识总结 1：传感器是能感受规定的被检测量并按照一定规律转换成可输出信号的器件或装置。一、传感器的组成 2：传感器一般由敏感元件，转换元件及基本转换电路三部分组成。①敏感元件是直接感受被测物理量，并以确定关系输出另一物理量的元件（如弹性敏感元件将力，力矩转换为位移或应变输出）。②转换元件是将敏感元件输出的非电量转换成电路参数（电阻，电感，电容）及电流或电压等电信号。 ③基本转换电路是将该电信号转换成便于传输，处理的电量。二、传感器的分类 1、按被测量对象分类（1）内部信息传感器主要检测系统内部的位置，速度，力，力矩，温度以及异常变化。（2）外部信息传感器主要检测系统的外部环境状态，它有相对应的接触式（触觉传感器、滑动觉传感器、压觉传感器）和非接触式（视觉传感器、超声测距、激光测距）。 2、传感器按工作机理（1）物性型传感器是利用某种性质随被测参数的变化而变化的原理制成的（主要有：光电式传感器、压电式传感器）。（2）结构型传感器是利用物理学中场的定律和运动定律等构成的（主要有①电感式传感器；②电容式传感器；③光栅式传感器）。 3、按被测物理量分类如位移传感器用于测量位移，温度传感器用于测量温度。 4、按工作原理分类主要是有利于传感器的设计和应用。 5、按传感器能量源分类（1）无源型：不需外加电源。而是将被测量的相关能量转换成电量输出（主要有：压电式、磁电感应式、热电式、光电式）又称能量转化型；（2）有原型：需要外加电源才能输出电量，又称能量控制型（主要有：电阻式、电容式、电感式、霍尔式）。 6、按输出信号的性质分类（1）开关型（二值型）：是“1”和“0”或开(ON)和关（OFF）；（2）模拟型：输出是与输入物理量变换相对应的连续变化的电量，其输入/输出可线性，也可非线性；（3）数字型：①计数型：又称脉冲数字型，它可以是任何一种脉冲发生器所发出的脉冲数与输入量成正比；②代码型（又称编码型）：输出的信号是数字代码，各码道的状态随输入量变化。其代码“1”为高电平，“0”为低电平。三、传感器的特性及主要性能指标 1、传感器的特性主要是指输出与输入之间的关系，有静态特性和动态特性。 2、传感器的静态特性是当传感器的输入量为常量或随时间作缓慢变化时，传感器的输出与输入之间的关系，叫静态特性，简称静特性。表征传感器静态特性的指标有线性度，敏感度，重复性等。 3、传感器的动态特性是指传感器的输出量对于随时间变化的输入量的响应特性称为动态特性，简称动特性。传感器的动态特性取决于传感器的本身及输入信号的形式。传感器按其传递，转换信息的形式可分为①接触式环节；②模拟环节； ③数字环节。评定其动态特性：正弦周期信号、阶跃信号。 4、传感器的主要性能要求是：1）高精度、低成本。2）高灵敏度。3）工作可靠。4）稳定性好，应长期工作稳定，抗腐蚀性好；5）抗干扰能力强；6）动态性能良好。7）结构简单、小巧，使用维护方便等；四、传感检测技术的地位和作用 1、地位：传感检测技术是一种随着现代科学技术的发展而迅猛发展的技术，是机电一体化系统不可缺少的关键技术之一。 2、作用：能够进行信息获取、信息转换、信息传递及信息处理等功能。应用：计算机集成制造系统（CIMS）、柔性制造系统（FMS）、加工中心（MC）、计算机辅助制造系统（CAM）。五、基本特性的评价 1、测量范围：是指传感器在允许误差限内，其被测量值的范围；量程：则是指传感器在测量范围内上限值和下限值之差。2、过载能力：一般情况下，在不引起传感器的规定性能指标永久改变条件下，传感器允许超过其测量范围的能力。过载能力通常用允许超过测量上限或下限的被测量值与量程的百分比表示。 3、灵敏度：是指传感器输出量Y与引起此变化的输入量的变化X之比。 4、灵敏度表示传感器或传感检测系统对被测物理量变化的反应能力。灵敏度越高越好，因为灵敏度越高，传感器所能感知的变化量越小，即被测量稍有微小变化，传感器就有较大输出。K值越大，对外界反应越强。 5、反映非线性误差的程度是线性度。线性度是以一定的拟合直线作基准与校准曲线作比较，用其不一致的最大偏差△Lmax与理论量程输出值Y（=ymax—ymin）的百分比进行计算。 6、稳定性在相同条件，相当长时间内，其输入/输出特性不发生变化的能力，影响传感器稳定性的因素是时间和环境。 7、温度影响其零漂，零漂是指还没输入时，输出值随时间变化而变化。长期使用会产生蠕变现象。 8、重复性：是衡量在同一工作条件下，对同一被测量进行多次连续测量所得结果之间的不一致程度的指标；（分散范围

罗氏线圈应用实例

自动检测技术张大伟创建时间：2012-12-7 16:31:00作者：陈泽榕自动化三班37号题目：选择罗氏线圈测量三相交流电流1KA，频率为0至1KHZ。分析：（1）因为罗氏线圈测量电流的理论依据是“法拉第电磁感应定律”和“安培环路定律”。当被测电流沿轴线通过罗氏线圈中心时,在环形绕组所包围的体积内产生相应变化的磁场，强度为H,由安培环路定律得：∮H·dl=I(t) 线圈的感应电压与H的变化率成正比，因此，所有线圈的感应电势之和与电流的变化率成正比。也就是：e(t)=di/dt 也就是说罗氏线圈的输出信号是一个电压值，由电压值积分后，须将电压值转化为电流值最后送到电流仪表中。故一个完整的罗氏线圈电流测量系统包括一个线圈和一个积分器和电压电流转换器。（2）三相电，有三条电线，而罗氏线圈用于测量单相交流电，故应选择三个罗氏线圈分别测量每相上的电流。（3）保证测量精准。由于罗氏线圈具有测量无相角差，线性度好，可以测量频率几赫兹到1M，从几安培到几百千安培的电流，具有极佳的瞬态跟踪能力。但是由于罗氏线圈的原理，线圈应固定（线圈运动会切割磁场产生感应电动势，这是我们不想）避免受外界的扰动使线圈移动。且尽量保证电线位于线圈的中心。（4）我在网上找到了陕西铱星科技有限公司的罗氏线圈的规格见下表：显然根据表格可以知道型号YXLS－5 /120满足要求（如果像课堂中讲的动车供电电压27.5KV，则需特别订制）。故选择铱星科技有限公司的罗氏线圈YXLS－5 /120和积分器还有电压电流转换器。（5）下面是我的设计框图：罗氏线圈为柔性开合式结构，外套硅橡胶管，用时无需改变电路，只需将线圈两端插扣。而输出信号端接入积分器及电压电流转换器（该公司的产品这两部分整合为一）最后接仪表。陈泽榕自动化三班

罗氏线圈电流传感检测技术研究概况重点

广西轻工业 GUANGXI JOURNAL OF LIGHT INDUSTRY 机械与电气 2011年2月第2期(总第147期 1引言近年来,伴随现代高压、超高压输电网络的建设,电力系统正朝着大容量、高压大电流方向发展[1],这就对电流测量装置提出了更高的要求。传统的电流测量装置因其主要采用带有铁心的电磁式电流互感器,不仅体积大、频带窄、防爆绝缘困难,且在大电流下铁心磁路易饱和,对测量结果产生较大的误差。因而,其难以满足电力系统发展的要求,必须寻求基于其他传感机理的电流测量装置来取代之。Rogowski 线圈(以下简称罗氏线圈电流互感器作为电子式电流互感器的一种,具有测量范围宽、测量精度高、无磁饱和、频带范围宽、体积小、易于数字量输出等一系列优点。目前,基于罗氏线圈电流互感器的研究与应用已成为新世纪互感器发展的重要方向之一,在电力系统中具有广阔的应用前景。 2罗氏线圈工作原理罗氏线圈也称磁位计,它的产生和应用源于1912年[2]。它是一种将导线(漆包线均匀绕制在非磁性环形骨架上的空心线圈,其结构原理图如图1所示。测量时,将载流导线从线圈中心穿过,被测电流不须与罗氏线圈直接接触。根据安培环路定律和电磁感应定律,磁场将在线圈的两端产生一个感应电动势,其值的大小正比于被测电流对时间的微分。图1罗氏线圈工作原理图当线圈均匀绕制,且满足线匝截面积处处相等,截面各点磁感应强度相同的情况下,线圈产生的感应电动势e(t[3]为:

上式中:,为线圈与载流导线之间互感的理论计算值。μ =4π×10-7H/m为真空磁导率,;N为绕组匝数; h/m表示线圈骨架高度,a/m表示骨架外径;b/m表示骨架内径;i 1/A表示载流导线中的电流大小。 3罗氏线圈研究现状罗氏线圈最初是用来测量磁场的,由于那时罗氏线圈的输出电压还不足以驱动当时的计量与保护设备,它的应用受到了一定限制。伴随现代通讯传感技术的飞速发展以及数字信号处理技术的广泛应用,罗氏线圈的应用范围也越来越广,是电磁式电流传感器的一种很好的替代品。近几十年来,世界各国学者已经高度重视这方面的研究,并取得了不少研究成果。 3.1国外研究状况在理论研究方面:1963年,英国科学家Cooper从理论上对罗氏线圈的频率特性进行了大量的研究,特别是在高频响应技术方面,取得了一些创造性的成果,奠定了罗氏线圈在大功率脉冲技术应用中的理论基础。二十世纪六十年代中期,德国科学家荷曼对罗氏线圈的结构进行了一些改进,将以前的挠性线圈骨架做成刚性的形式,在结构上更容易保证线圈匝数分布

罗氏线圈

罗氏线圈罗氏线圈又叫电流测量线圈、微分电流传感器，是一个均匀缠绕在非铁磁性材料上的环形线圈。输出信号是电流对时间的微分。通过一个对输出的电压信号进行积分的电路，就可以真实还原输入电流。不含铁磁性材料，无磁滞效应，几乎为零的相位误差；无磁饱和象，因而测量范围可从数安培到数百千安的电流；结构简单，并且和被测电流之间没有直接的电路联系；响应频带宽0.1Hz-1MHz。与带铁芯的传统互感器相比，洛氏线圈具有测量范围宽，精度高，稳定可靠，响应频带宽，同时具有测量和继电保护功能，体积小、重量轻、安全且符合环保要求。基于洛氏线圈的具有电流可实时测量、响应速度快、不会饱和、几乎没有相位误差的特点，故其可应用于继电保护，可控硅整流，变频调速，电阻焊等信号严重畸变的场合。电流互感器与罗氏线圈的区别电流互感器CT（current transformer)，是应用变压器的原理（有铁心），一般是把原边的大电流变换成副边的小电流，然后通过I/V变换，输入到ADC 采样。而罗氏线圈，英文为Rogwski coil，是空心的，即没有铁心，可以认为就是利用最基本的法拉第电磁感应定律，直接在副边产生电压信号。罗氏线圈相对于普通电流互感器的好处是，因其没有铁心，因此不存在铁心饱和现象，可以直接测量很大的电流。但是，正是因为其没有铁心，罗氏线圈感应出的电压信号相对于CT来说非常微弱，而且非常容易受到外部环境杂散磁场的影响，因此对绕制工艺的要求是很高的。另外，罗氏线圈感应出来的电压信号，不能直接用作电流信号，必须要对其进行微分运算，才可以还原回你要的电流信号。目前罗氏线圈仅用于特大电流的场合，一般计量仪表都是采用的CT 罗氏线圈的放大积分电路的设计原理。罗氏线圈测量电流的理论依据是法拉第电磁感应定律和安培环路定律，当被测电流沿轴线通过罗氏线圈中心时，在环形绕组所包围的体积内产生相应变化的磁场。若想准确还原测量的交流电流i，必须加一个反相积分电路。因罗氏线圈感应出的电压很小，为了放大该感应电压，须在积分器前面加一放大电路。积分是一个非常重要的环节，被还原的信号非常小，为方便测量，先将信号放大再积分，这样一方面可以增大还原信号，另一方面，电容的存在可以过滤掉不必要的干扰。基本放大积分电路设计如图：

传感器心得体会

传感器心得体会【篇一：传感器实验总结】《传感器及检测技术》教学实践工作总结本学期，担任《传感器及检测技术》课程的理论和实践教学内容。本课程的实践教学主要是教学实验，在全体同学的大力配合下，比较圆满的完成了实践教学任务，达到了实验的预期目的。现将此课程的实践教学工作总结如下： 1、实验计划的制定为更好的完成实践教学环节，使学生能够真正的在实践环节学到更多的东西，在学期初我就认真研究教材内容和教学大纲要求，针对教学内容和学生特点制定了详细的实验安排，并与实验室老师进行了认真的沟通，充分做好教学实践前的各项准备工作。 2、注重理论和实践的结合每讲授一段内容，就组织同学们做一次实验，让学生把课堂上获得的理论知识及时的得到验证和应用，从而加深对所学内容的理解。同时鼓励同学们利用课余时间多到实验室做一些创造性的实验，提高他们的知识迁移能力和思维能力。 3、实验过程的安排（1）每次实验前，提前下达实验任务，让学生做好实验前的各种准备工作。由班长做好分组工作，每组指定一名组长，实行组长负责制，负责本组的组织和协调工作，。（2）进实验室时，讲清实验室纪律，不得随意摆弄实验用品，要严格遵守实验章程，在老师的指导下进行各种实验。

（3）实验过程中，认真抓好学生的纪律，不得无故迟到、早退，杜绝做与实验无关的事情。实验过程中教师要不断巡视及时发现学生们遇到的各种问题，并给与指导或启发。尽量多鼓励、少批评，培养学生的自信心，提高学生学习的积极性。（4）实验完毕，及时清查实验物品，并督促学生摆放好实验物品，做到物归原位。另外，每组展示实验成果，并派代表做出总结，谈谈实验中遇到的各种问题，并说明做出了怎样的处理，有哪些收获。小组成员之间先进行互评，然后由教师作出补充，并适当给与鼓励。同时督促同学课下认真完成实验报告。 4、反思改进在每次实验完毕后，我都把实验中发现的问题进行归纳整理，进行反思，同时向有经验的教师请教，争取在下次实践课中加以改进。总之，这一个学期的实践教学，总的来说基本上能够按照要求保质保量的完成教学任务，但从中我也发现了一些问题，在今后的教学工作中，我会努力的改进不足的地方，争取把以后的实践教学工作做得更好。【篇二：实验心得体会】实验心得体会在做测试技术的实验前,我以为不会难做,就像以前做物理实验一样, 做完实验,然后两下子就将实验报告做完.直到做完测试实验时,我才知道其实并不容易做,但学到的知识与难度成正比,使我受益匪浅. 在做实验前,一定要将课本上的知识吃透,因为这是做实验的基础,否则,在老师讲解时就会听不懂,这将使你在做实验时的难度加大,浪费做实验的宝贵时间.比如做应变片的实验,你要清楚电桥的各种接法,如果你不清楚,在做实验时才去摸索,这将使你极大地浪费时间,使你事倍功半.做实验时,一定要亲力亲为,务必要将每个步骤,每个细节弄清楚,弄

传感器与检测技术总复习精华

填空： 1.传感器是把外界输入的非电信号转换成(电信号)的装置。 2.传感器是能感受规定的(被测量)并按照一定规律转换成可用(输出信号)的器件或装置。 3.传感器一般由(敏感元件)与转换元件组成。 (敏感元件)是指传感器中能直接感受被测量的部分 (转换元件)是指传感器中能将敏感元件输出量转换为适于传输和测量的电信号部分。 4.半导体应变片使用半导体材料制成，其工作原理是基于半导体材料的(压阻效应)。 5.半导体应变片与金属丝式应变片相比较优点是(灵敏系数)比金属丝高50~80倍。 6.压阻效应是指半导体材料某一轴向受到外力作用时，其(电阻率ρ)发生变化的现象。 7.电阻应变片的工作原理是基于(应变效应), 即在导体产生机械变形时, 它的电阻值相应发生变化。 8.金属应变片由(敏感栅)、基片、覆盖层和引线等部分组成。 9.常用的应变片可分为两类: (金属电阻应变片)和(半导体电阻应变片)。半导体应变片工作原理是基于半导体材料的(压阻效应)。金属电阻应变片的工作原理基于电阻的(应变效应)。 10.金属应变片有（丝式电阻应变片）、（箔式应变片）和薄膜式应变片三种。 11.弹性敏感元件及其基本特性:物体在外力作用下而改变原来尺寸或形状的现象称为(变形),而当外力去掉后物体又能完全恢复其原来的尺寸和形状，这种变形称为(弹性变形)。 12.直线电阻丝绕成敏感栅后，虽然长度相同，但应变不同，园弧部分使灵敏系数K↓下降，这种现象称为(横向效应)。 13.为了减小横向效应产生的测量误差, 现在一般多采用(箔式应变片)。 14.电阻应变片的温度补偿方法 1) 应变片的自补偿法这种温度补偿法是利用自身具有温度补偿作用的应变片(称之为温度自补偿应变片)来补偿的，应变片的自补偿法有（单丝自补偿）和（双丝组合式自补偿）。 15.产生应变片温度误差的主要因素有下述两个方面。 1) (电阻温度系数)的影响 2) 试件材料和电阻丝材料的(线膨胀系数不同)的影响

传感器与检测技术第二知识点总结

、电阻式传感器 1）电阻式传感器的原理：将被测量转化为传感器电阻值的变化，并加上测量电路。 2）主要的种类：电位器式、应变式、热电阻、热敏电阻应变电阻式传感器 1）应变：在外部作用力下发生形变的现象。 2）应变电阻式传感器：利用电阻应变片将应变转化为电阻值的变化 a. 组成：弹性元件+电阻应变片 b. 主要测量对象：力、力矩、压力、加速度、重量。 c. 原理：作用力使弹性元件形变发生应变或位移应变敏感元件电阻值变化通过测量电路变成电压等点的输出。 PL 3）电阻值：R （电阻率、长度、截面积）。 A 4）应力与应变的关系：打二E ；（被测试件的应力=被测试件的材料弹性模量 *轴向应变）应注意的问题： a. R3=R4; b. R1与 R2应有相同的温度系数、线膨胀系数、应变灵敏度、初值; c. 补偿片的材料一样，个参数相同； d. 工作环境一样；、电感式传感器 1）电感式传感器的原理：将输入物理量的变化转化为线圈自感系数L 或互感系数 M 的变化 2）种类：变磁阻式、变压器式、电涡流式。 3）主要测量物理量：位移、振动、压力、流量、比重。变磁阻电感式传感器 1）原理：衔铁移动导致气隙变化导致电感量变化，从而得知位移量的大小方向。点八、、 5）应力与力和受力面积的关系: 二（应力） F （力）

2)自感系数公式: 2 N 4 (( 磁导率)Ao (截面积) L 二2;(气隙厚度) 3) 种类：变气隙厚度、变气隙面积 4) 变磁阻电感式传感器的灵敏度取决于工作使得当前厚度。 5) 测量电路：交流电桥、变压器式交变电桥、谐振式测量电桥。 P56 6) 应用：变气隙厚度电感式压力传感器(位移导致气隙变化导致自感系数变化导致电流变化) 差动变压器电感式传感器 1) 原理：把非电量的变化转化为互感量的变化。 2) 种类：变隙式、变面积式、螺线管式。 3) 测量电路：差动整流电路、相敏捡波电路。电涡流电感式传感器 1) 电涡流效应：块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中做切割磁感线的运动，磁通变化，产生电动势，电动势将在导体表面形成闭合的电流回路。 Z W 「，r ，f ，x ) 等效阻抗 (电阻率、磁导率、尺寸、励磁电流的频率、距离) 2) 趋肤效应：电涡流只集中在导体表面的现象。 3) 原理：产生的感应电流产生新的交变磁场来反抗原磁场，式传感器的等效阻抗变化 4) 测量电路：调频式测量电路、调幅式测量电路。 5) 测量对象：位移、厚度、表面温度、速度、应力、材料损伤、振幅、转速。三、电容式传感器 1) 原理：将非电量的变化转化为电容量的变化。 2) 特点：结构简单、体积小、分辨率高、动态响应好、温度稳定性好、电容量小、负载能力差、易受外界环境的影响。 3) 测量对象：位移、振动、角度、加速度、压力，差压，液面、成分含量。结构分类：平板和圆筒电容式传感器 1) 公式: >0 zr A d 2) 平板式电容器可分为三类：变极板覆盖面积的的变极距型。变面积型，变介质介电常数的变介质型、变极板间距离 3) 测量电路：调频电路、运算放大器、变压器是交流电桥、二极管双 T 型交流电路、脉冲宽度调制电路 4) 典型应用四、压电式传感器(有源) 1) 正压电效应：对某些电介质沿一定方向加外力使之形变，其内部产生极化而在表面产生电荷聚集的现

罗氏线圈简介

Rogowski线圈（洛氏线圈)又叫电流测量线圈、微分电流传感器，是一个均匀缠绕在非铁磁性材料上的环形线圈。输出信号是电流对时间的微分。通过一个对输出的电压信号进行积分的电路，就可以真实还原输入电流。该线圈具有电流可实时测量、响应速度快、不会饱和、几乎没有相位误差的特点，故其可应用于继电保护，可控硅整流，变频调速，电阻焊等信号严重畸变以及电炉、短路测试、雷电信号采集等大电流的场合。本产品配合积分器提供的香蕉形插头、BNC接头，能够方便接入采集板卡、示波器和万用表等测量仪器。 ?适用于毫安到兆安范围的电流测试 ?良好的线性度 ?带宽范围大 ?无二次开路危险 ?过电流能力强 ?不易受外界电磁干扰 ?低功耗 ?重量轻

?Rogowski Coil线圈命名后: 沃尔特罗柯夫斯基，是一个电动装置测量交流电或高速电流脉冲。它是一个空芯线圈，穿在直导体的电流上是测量作业。其输出的罗柯夫斯基线圈通常是连接到一个积分电路，以提供一个输出信号，即是成正比的电流。目录 ?罗氏线圈优点 ?罗氏线圈电流互感器 ?罗氏线圈技术参数罗氏线圈优点 ?罗柯夫斯基线圈超过其他类型的电流互感器。由于罗柯夫斯基线圈有一个空芯，而不是一个铁芯，它具有低电感，并能顺应瞬息万变的电流。无二次开路危险；可测量不规则导体；.安装方便，无须破坏导体；此外，因为它没有铁芯饱和，它是高线性度，甚至承受更大电流，例如:那些用在电力传输，焊接，或脉冲功率应用。一个正确的形成罗柯夫斯基线圈，和同样距离的绕组，在很大程度上是免疫电磁干扰。罗氏线圈电流互感器 ?罗氏线圈电流互感器采用柔性电流传感器（Rogowski线圈电流传感器）作为采集电流传感器，可以测量频率几赫兹到1M，从几安培到几百千安培。其具有极佳的瞬态跟踪能力，可以用于测量尺寸很大或形状不规则的导体电流。广泛应用在传统测量电流的CT无法正常使用的大电流的测量。罗氏线圈技术参数 ??输入：500A～300KA； ?输出：0～4V，0～1V 也可以变送器式输出标准信号4～20mA； ?精度： 0.2 0.5； ?频率：20Hz～1MHz； ?隔离耐压：3500V；

传感器与检测技术总结材料

《传感器与检测技术》总结：王婷婷学号：14032329 班级：14-11

传感器与检测技术这学期通过学习《传感器与检测技术》，懂得了很多，以下是我对这本书的总结。第一章概述传感器的作用是：传感器是各种信息的感知、采集、转换、传输和处理的功能器件，具有不可替代的重要作用。传感器的定义：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或装置。传感器的组成：被测量量---敏感元件---转换元件----基本转换电路----电量输出传感器的分类：按被测量对象分类（部系统状态的部信息传感器{位置、速度、力、力矩、温度、导演变化}、外部环境状态的外部信息传感器{接触式[触觉、滑动觉、压觉]、非接触式[视觉、超声测距、激光测距）；按工作机理分类（结构型{电容式、电感式}、物性型{霍尔式、压电式}）；按是否有能量转换分类（能量控制型[有源型]、能量转换型[无源型]）；按输出信号的性质分类（开关型[二值型]{接触型[微动、行程、接触开关]、非接触式[光电、接近开关]}、模拟型{电阻型[电位器、电阻应变片]，电压、电流型[热电偶、光电电池]，电感、电容型[电感、电容式位置传感器]}、数字型{计数型[脉冲或方波信号+计数器]、代码型 [回转编码器、磁尺]}）。传感器的特性主要是指输出与输入之间的关系。当输入量为常量，或变化极慢时，称为静态特性；输出量对于随时间变化的输入量的响应特性，这一关系称为动态特性，这一特性取决于传感器本身及输入信号的形式。可以分为接触式环节（以刚性接触形式传递信息）、模拟环节（多数是非刚性传递信息）、数字环节。动态测量输入信号的形式通常采用正弦周期（在频域）信号和阶跃信号(在时域)。传感器的静态特性：线性度（以一定的拟合直线作基准与校准曲线比较% 100max ??=Y L L δ）、迟滞、重复性、灵敏度（K0=△Y/△X=输出变化量/输入变化量 =k1k2···kn ）和灵敏度误差（rs=△K0/K0×100%、稳定性、静态测量不确定性、其他性能参数：温度稳定性、抗干扰稳定性。传感器的动态特性：传递函数、频率特性（幅频特性、相频特性）、过渡函数。 0阶系统：静态灵敏度；一阶系统：静态灵敏度，时间常数；二阶系统：静态灵敏度，时间常数，阻尼比。传感器的标定：通过各种试验建立传感器的输入量与输出量之间的关系，确定传感器在不同使用条件下的误差关系。国家标准测力机允许误差±0.001%，省、部一级计量站允许误差±0.01%，市、企业计量站允许误差±0.1%，三等标准测力机、传感器允许误差±（0.3～0.5）%，工程测试、试验装置、测试用力传感器允许误差±1%。分为静态标定和动态标定。第二章位移检测传感器测量位移常用的传感器有电阻式、电容式、涡流式、压电式、感应同步器式、磁栅式、光电式。参量位移传感器是将被测物理量转化为电参数，即电阻、电容或电感等。发电型位移传感器是将被测物理量转换为电源性参量，如电动势、电荷等。属于能量转换型传感器，这类传感器有磁电型、压电型等。电位计的电阻元件通常有线绕电阻、薄膜电阻、导塑料（即有机实心电位计）等。电位计结构简单，输出信号大，性能稳定，并容易实现任意函数关系。其缺点是要求输入能量大，电刷与电阻元件之间有干摩擦，容易磨损，产生噪声干扰。线性电位计的空载特性：x K x l R R R x == ，KR----电位计的电阻灵敏度（Ω/m ）。电