基于声学立靶的传感器阵列模型研究
火炮发射与控制学报
ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＧＵＮ ＬＡＵＮＣＨ ＆ＣＯＮＴＲＯＬ
２０１１年１２月
基于声学立靶的传感器阵列模型研究
蒋 萍，狄长安，孔德仁，马朝军，蒋东东
（南京理工大学机械工程学院，江苏南京 ２１００９４
）摘 要：针对小口径炮弹着点安全及自动检测的需求，根据超音速弹丸激波在空气中的传播特性，研究双三角形传感器阵列在１０ｍ×１０ｍ探测区域的适用性；基于时延法建立了定位数学模型，研究了在约束条件下，利用ＭＡＴＬＡＢ＠对等边三角形边长与两三角形最近顶点距离之间比值对定位精度的影响进行了仿真计算，获取了一种较优的布阵方法，有助于提高定位精度。该阵列模型可为声定位系统的总体设计及部件设计提供参考。
关键词：仪器仪表技术；传感器阵列；激波；弹着点；声定位
中图分类号：ＴＰ３０２．１ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７３－６５２４（２０１１）０４－００３８－
０３收稿日期：２０１１－０３－０４；修回日期：２０１１－０７－
１８作者简介：蒋 萍（１９８６－），女，硕士，主要从事测试计量技术及仪器研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｑｕｅｅｎｙ．ｊｐ
＠１６３．ｃｏｍＲｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｓｅｎｓｏｒｓ Ａｒｒａｙ
Ｍｏｄｅｌ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ａｃｏｕｓｔｉｃ ＴａｒｇｅｔＪＩＡＮＧ Ｐｉｎｇ，ＤＩ Ｃｈａｎｇ－ａｎ，ＫＯＮＧ Ｄｅ－ｒｅｎ，ＭＡ Ｃｈａｏ－ｊｕｎ，ＪＩＡＮＧ Ｄｏｎｇ－ｄｏｎｇ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｎｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１００９４，Ｊｉａｎｇｓｕ，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｏｒ ｔｈｅ ｓａｋｅ ｏｆ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｉｍｐａｃｔ ｐｏｉｎｔ ｓｅｃｕｒｉｔｙ
ａｎｄ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｓｍａｌｌ ｃａｌｉｂｅｒｃａｎｎｏｎ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ｐｒｏｊｅｃｔｉｌｅ ｔｒａｖｅｌｌｉｎｇ ｉｎ ｔｈｅ ａｉｒ，ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｂｉｌｉｔｙ ｏｆｄｏｕｂｌｅ ｅｑｕｉｌａｔｅｒａｌ ｔｒｉａｎｇｌｅ ｉｎ １０ｍ×１０ｍｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｒｅａ ｗａｓ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ，ｔｈｅ ｌｏｃａｔｉｏｎ ａｎａｌｙ
ｓｉｓ ｍａｔｈｅｍａｔｉｃｍｏｄｅｌ ｗａｓ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｉｍｅ ｄｅｌａｙ ｍｅｔｈｏｄ．Ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｃａｕｓｅｄ ｂｙｔｈｅ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｔｒｉａｎｇｌｅ’ｓ ｌｅｎｇｔｈ ｏｆ ｔｈｅ ｓｉｄｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｎｅａｒｅｓｔ ｌｅｎｇｔｈ ｏｆ ｔｗｏ ｔｒｉａｎｇｌｅｓ’ｖｅｒｔｅｘｅｓ ｗａｓ ｓｉｍｕｌａｔｅｄａｎｄ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｂｙ ｍｅａｎｓ ｏｆ ＭＡＴＬＡＢ＠．Ａ ｋｉｎｄ ｏｆ ｂｅｔｔｅｒ ｍｅｔｈｏｄ ｔｏ ａｒｒａｎｇｅ ｔｈｅ ｓｅｎｓｏｒｓａｒｒａｙ ａｎｄ ｔｏ ｇｅｔｔｈｅ ｈｉｇｈｌｙ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｗａｓ ａｃｑｕｉｒｅｄ．Ｔｈｅ ａｒｒａｙ ｍｏｄｅｌ ｃａｎ ｐｒｏｖｉｄｅ ｔｈｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ｓｙｓｔｅｍａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｍｐ
ｏｎｅｎｔｓ ｉｎ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｌｏｃａｔｉｏｎ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ａｎｄ ｍｅｔｅｒ；ｓｅｎｓｏｒｓ ａｒｒａｙ；ｓｈｏｃｋ ｗａｖｅｓ；ｉｍｐａｃｔ ｐｏｉｎｔ；ａｃｏｕｓｔｉｃ ｌｏ－ｃａｔｉｏｎ
立靶密集度是评价直射式武器弹药质量好坏
的一个重要指标，一般用弹着点坐标中间误差表示。采用声定位方法确定弹着点坐标时，声传感器的布阵方法直接影响着声定位的精度、模型的复杂程度及解算时间。随着测试靶面的增加，声定位的精度会明显变差
［１］
，因此有必要研究大靶面弹着点
的声定位的相关问题。笔者根据超音速弹丸激波在空气中的传播特性，研究一种传感器布阵方法在１０ｍ×１０ｍ探测区域的适用性，
以为靶场的大靶面的立靶密集度自动测量系统的研制奠定基础。
１ 定位原理
超声速弹丸在空气中运动时，形同超声速气流吹过弹丸而被弹丸头部分开，产生了凹角转折和凸角转折现象，
使弹丸周围空气发生压缩和膨胀。如图１所示，在弹丸的头尾部形成一个圆锥形的脱体激波，波前呈一锥面，在垂直于波前方向以声速运动，锥面
半角θ＝ａｒｃｓｉｎ（１／Ｍａ）取决于弹丸马赫数Ｍａ［２］
。
当弹丸激波扫过检测点时，传感器阵列检测到
·
８３·
第
４期蒋 萍，等：基于声学立靶的传感器阵列模型研究
激波信号，获得激波信号经过每个传感器时的时间
宽度Ｔ
Ｆ
和传感器之间的时间间隔ｔ
ｉｊ
，再运用恰当
的数学模型便可解算出弹丸通过立靶时的弹着点
坐标（ｘ，ｙ）。本项研究针对小口径炮弹弹着点安全
及自动检测的需求，设计有效靶面为１０ｍ×１０ｍ，
研究双三角形阵列在该探测区域的适用性［３－５］。
２ 传感器布阵与数学模型
６个感器呈对称等边三角形排列Ｍ３、Ｍ５，Ｍ１、
Ｍ２、Ｍ３和Ｍ４、Ｍ５、Ｍ６构成两组三角阵，以Ｍ３Ｍ５
中点为坐标原点Ｏ建立Ｏｘｙ坐标系，如图２所示。
弹着点坐标为Ｍ（ｘ，ｙ），各阵元的坐标设为
Ｍｉ（ｘｉ，ｙｉ），当子弹以速度ｖ垂直射入靶面时，弹丸
激波以速度ｖ
ｈ
在靶平面上传至各传感器。由于到达
时间ｔ
ｉ
并不易于测量，因此采用时延估计模型
（ＴＤＯＡ），由双曲线定位原理可得：
（ｘ
１－ｘ
）２＋（ｙ
ｉ－ｙ
）
槡２－
（ｘ
ｊ－ｘ
）２＋（ｙ
ｊ－ｙ
）
槡２＝
ｖｈ＊（ｔｉ－ｊｉ） （ｉ，ｊ＝１，２，３，…，６）（１）
式中：（ｘｉ，ｙｉ），（ｘ
ｊ
，ｙ
ｊ
）为任意两个传感器坐标；ｔ
ｉ
，
ｔｊ为相应到达时间。
理论上只要方程数大于等于３，则可以解算出
弹着点坐标Ｍ（ｘ，ｙ）［６－７］。在本系统中，规定传感器
Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３为３个基准阵元，各自与组间余下３个
传感器组成９个方程组来求解弹着点坐标。
３ 模型仿真与误差分析
解非线性方程组有多种迭代方式，本文选用最小
二乘迭代法，在ＭＡＴＬＡＢ＠环境下，对阵列进行仿真。
左右对称三角阵测量靶面关于ｙ轴对称，并且只在
ｘ轴的上方，所以只取第１象限的点仿真。为使布阵在
体积最小的条件下测试效果最优，因此按靶面的外包络
线方向进行仿真：方向１，ｙ＝１ｍ时沿ｘ轴方向；方向２，
ｘ＝０．５ｍ时沿ｘ轴方向；方向３，ｙ＝１０ｍ时沿ｘ轴方
向；方向４，ｘ＝５ｍ时沿ｙ轴方向，如图３所示。
假设声传感器沿ｘ轴方向布阵总长不超过２．５
ｍ，按以下两种方式取点进行计算。
１）等边三角形边长ａ值不变，改变两三角最近
顶点距离ｂ值，以检验ｂ值对测量精度的影响。仿
真结果如图４所示。
从图４可以看出，ａ、ｂ的大小对立靶的精度有
明显影响，剔除一些不收敛点，当ｂ增大时，精度也
相应明显提高，特别是在ａ＝０．２ｍ，ｂ＝０．８ｍ时，
各方向在大靶面处的误差均在２ｃｍ以下。
２）改变等边三角形边长ａ值，两三角最近顶点距离ｂ
不变，以检验ａ对测量精度的影响。仿真结果如图５所示。
由图５可看出，ｂ为一定值时，４个方向上的精
度趋势均不一样。方向１上，ａ越大则精度越高；方
向２上，ａ越大则精度越低；方向３上，ａ的改变对
·
９
３
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整个精度并无明显影响，显示出了良好的稳定性；方向４上，在近地面端，ａ越大则精度越低，随着ｙ的增大，在大靶面处ａ取值的改变没有对精度造成明显影响，且稳定性良好。
以上两种仿真方式可以看出改变ａ比改变ｂ对立靶精度有更大的影响，因此需找到ａ与ｂ的最优比，使得布阵体积与测试精度的相互协调关系最为合理。设相距最远声传感器间距不变，即（ａ＋ｂ）不变，调整等边三角形边长ａ与两三角最近顶点距离ｂ的比值，仍以以上４个方向取点进行仿真计算，结果如图６所示。
从图６可以看出，当（ａ＋ｂ）为一定值时，ａ／ｂ越小，在各方向的精度也越高。尤其是ａ＝０．１ｍ，ｂ＝０．９ｍ和ａ＝０．２ｍ，ｂ＝０．８ｍ这两组，在各个方向上的最大误差均在２ｃｍ以内。在ａ过于小时，立靶各方向精度趋于一个常数，但系统稳定性非常低，如图６（ａ）、（ｄ）所示。
４ 结 论
根据本文所建立的阵列数学模型和误差分析，六元对称等边三角形阵在合理选择布阵参数的情况下，能在大靶面处获得较高的精度，误差可达２ｃｍ以内。仿真的计算结果表明，等边三角形边长ａ
的改变对立靶精度的影响高于两三角形底边最近顶点间距ｂ的改变；在（ａ＋ｂ）为一定值的情况下，ａ／ｂ越小，立靶精度越高，且精度趋于一个常数，但系统稳定性会越来越低，综合各方面因素，最后选取ａ＝０．２ｍ，ｂ＝０．８ｍ为布阵参考。
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实验五反射式光纤位移传感器实验
实验五 反射式光纤位移传感器 一、实验目的 了解反射式光纤位移传感器的结构，学习和掌握最简单、最基本的光纤位移传感器的原理和应用。 二、基本原理 反射强度调制式光纤传感器具有准确、结构简单、价格低廉等优点，广泛应用于各种位移、压力和温度传感器中。反射式光纤位移传感器的基本结构如图5-1所示，其中发射光纤通常由一根光纤构成，接收光纤有时候由单根光纤构成，而有些时候为了提高光的接收效率也经常由多根光纤构成。本实验采用的传光型光纤，它是由两根光纤的一端熔合后组成的Y 型光纤，一根作为发射光纤，端部与光源相接发射光束；另一根作为接收光纤，端部与光电转换器相接接收反射光。两根光纤熔合后的端部是工作端也称传感探头，截面为半圆分布即D 型结构。由光源发出的光传到端部出射后再经被测体反射回来，由另一束光纤接收光信号经光电转换器转换成电压信号。 图5-1 反射式光纤位移传感器示意图 传光型光纤反射式位移传感器的发射调制方法，可用等效分析法来分析。首先，画出接收光纤关于反射体的镜像，然后计算出该镜像接收光纤在发射光纤纤端光场中所接收到的光强值，最后将该光强值乘以反射体的反射率R ，作为传感器的最后输出光强。如图5-2中的a 图所示。 接收光纤的镜像坐标即它的等效坐标位置为F （2z ，d ），这里z 为发射接收光纤的端面与反射体之间的距离，d 为发射光纤轴心到接收光纤轴心之间的距离，由此可以获得接收光纤接收到的光强为： ]] )/(1[exp[])/(1[)(2 2/30202222/3020c c tg a z a d tg a z RI z I θζσθζσ+-?+= 其中，0I 为光源的光强，σ为表征光纤折射率分布的相关参数，对于阶跃折射率光纤，它的值为1，0a 为光纤的纤芯半径，ζ为光源种类及光源与光纤耦合情况有关的调制参数， c θ为发射光纤的最大出射角。此函数的曲线形状如图5-2中的b 图所示。 reflector
H009 AHKC-BS系列20A-500A闭口式霍尔电流传感器参数说明书V1.0
H009AHKC-BS系列闭口式霍尔电流传感器V1.0 1.产品概述 AHKC-BS系列电流传感器的初、次级之间是绝缘的，可用于测量直流、交流和脉冲电流。 2.技术参数及外形尺寸 参数指标 额定输入电流±50～±500A 额定输出电压±5V/±4V 准确级 1.0 电源电压DC±15V（允许波动±20%） 零点失调电压±20mV 失调电压漂移≤±1.0mV/℃ 线性度≤0.2%FS 响应时间≤5us 频宽0～20kHz 绝缘电压 2.5kV/50Hz/1min 工作温度-40℃～85℃ 储存温度-40℃～85℃ 功耗≤0.5W
3.安装方式 4.接线方式 +15V——电源+15V -15V——电源-15V(注意电源正极与负极不可接反) M ——信号输出端正极G ——电源地与信号输出端负极 注：具体接线按实物外壳上的端子编号为准。 5.注意事项 1、霍尔传感器在使用时，为了得到较好的动态特性和灵敏度，必须注意原边线圈和副边线圈之间的耦合，建议使用单根导线且导线完全填满霍尔传感器模块过线孔； 2、霍尔传感器在使用时，在额定输入电流值下才能得到最佳的测量精度，当被测电流远低于额定值时，若要获得最佳精度，原边可使用多匝，即：IpNp=额定安匝数。另外，原边馈线温度不应超过80℃； 3、霍尔电流传感器正常工作时的辅助电源不应超过标定值的±20%； 底板螺钉M4（垫片）安装+15V -15V M G +15V GND -15V 辅助电源信号输出 AO GND
4、霍尔电流传感器在安装使用过程中严禁从高处摔落(≥1m)； 5、不能调节零点、满度调节电位器； 6、辅助电源需要自行配置； 7、电源正负极不能接反。 6.订货范例（0510-********） 例1：AHKC-BS霍尔电流传感器 辅助电源：DC±15V 输入：200A 输出：5V 精度：1级 7、霍尔电流传感器适用场合 霍尔电流传感器主要适用于交流、直流、脉冲等复杂信号的隔离转换，通过霍尔效应原理使变换后的信号能够直接被AD、DSP、PLC、二次仪表等各种采集装置直接采集，广泛应用于电流监控及电池应用、逆变电源及太阳能电源管理系统、直流屏及直流马达驱动、电镀、焊接应用、变频器，UPS伺服控制等系统电流信号采集和反馈控制，具有响应时间快，电流测量范围宽精度高，过载能力强，线性好，抗干扰能力强等优点。
化学传感器的研究背景及发展趋势
引言 化学传感器（Chemical sensor）是由化学敏感层和物理转换器结合而成的，是能提供化学组成的直接信息的传感器件。它用来某种化学物质敏感并将其浓度转换为电信号进行检测来进行化学测量。化学传感器在生产流程分析、环境污染监测、矿产资源的探测、气象观测和遥测、工业自动化、医学上远距离诊断和实时监测、农业上生鲜保存和鱼群探测、防盗、安全报警和节能等多个方面有重要应用。 对化学传感器的研究是近年来由化学、生物学、电学、热学微电子技术、薄膜技术等多学科互相渗透和结合而形成的一门新兴学科。化学传感器的历史并不长，但世界各国对这门新学科的开发研究，投以大量的人力、物力和财力。研究人员俱增，正在向产业化方面开展有效的工作。化学传感器是当今传感器领域中最活跃最有成效的领域。 化学传感器的重要意义在于可把化学组分及其含量直接转化为模拟量(电信号)，通常具有体积小、灵敏度高、测量范围宽、价格低廉，易于实现自动化测量和在线或原位连续检测等特点。国内外科研人员很早就致力于研究化学传感器的检测方法和控制方法,研制各式各样的化学传感器分析仪器,并广泛应用于环境监测、生产过程中的监控及气体成分分析、气体泄漏报警等。 第一章化学传感器的研究背景 1.1 化学传感器的产生与发展阶段 1906年Cremer首次发现了玻璃膜电极的氢离子选择性应答现象。随着研究的不断深入，1930年，使用玻璃薄膜的pH值传感器进人了实用化阶段。以后直至1960年，化学传感器的研究进展十分缓慢。1961年，Pungor发现了卤化银薄膜的离子选择性应答现象，1962年，日本学者清山发现了氧化锌对可燃性气体的选择性应答现象，这一切都为气体传感器的应用研究开辟了道路。 真正意义上的化学传感器的发展可分为两个阶段，在60年代和70年代,化学
SI4-G柔性压力传感器
?已通过ROHS 认证 笔尖柔性压力传感器 SI4-G SI4-G 柔性压力传感器是苏州能斯达电子科技有限公司融合了纳米敏感材料和先进印刷制程，采用自主独立知识产权最新开发并可以满足客户需求的标准型压力传感器。 标识 尺寸（mm） 长度16敏感区外径5敏感区内径 3.4Pin 脚距离 1.0 尺寸表 尺寸图 产品特性
SI4-G 柔性压力传感器由机械性能优异的超薄膜、优异导电材料和纳米压力敏感层组成。当传感器感知到外界压力时，传感器电导率发生变化，外界压力越大传感器电导率就越高。即传感器零负载时为高阻值显示，当传感器感知外界压力后，阻值会相应变化，力度越大阻值越小。采用简单的电路即可将这种电导率的变化转化为与外界压力相匹配的输出电信号。 力敏特性 注意： 图表中曲线是由在实验室条件下测得的数据绘制而成，曲线关系仅供参考，实际数据请根据具体应用情况安装后测试。 性能参数量程0-500g 厚度<0.25mm 外观尺寸见尺寸表响应点<30g 重复性<±7.7%(50%负载) 一致性±10%耐久性＞100万次初始电阻＞10M Ω(无负载) 响应时间<1ms 恢复时间<15ms 测试电压典型值DC 3.3V 工作温度-20°C -60°C 电磁干扰EMI 不产生静电释放EDS 不敏感 参数表 产品特性
参考电路 参考电路一： 采用分压方式测量。将压力变化在 传感器上产生的电阻值的变化，转 换为电压的变化，Vout为输出电 压，可接到后端电路。 ●根据实际情况选择R1，通常 可取47kΩ~1MΩ； ●无压力时，传感器阻值在 10MΩ以上，等效于断路。 参考电路二： 在分压测量的基础上，增加运算放 大器电路，可提高电压测量分辨 率；增大驱动电流。 ●根据实际情况选择电路参数； ●无压力时，传感器阻值在 10MΩ以上，近似断路。 注意事项 传感器使用时尽量使所受负载均匀，避免尖锐物体直接接触传感器； 超量程使用会降低传感器性能甚至破坏传感器； 力敏特性曲线仅供参考； 传感器端子为铜镀锡材质，可根据需求自行焊接引线。需注意，焊接温度不宜太高，建议不超过300℃，接触时间不超过1秒，以免高温使薄膜衬底融化变形。
光纤压力传感器实验
光纤压力传感器实验 一、实验目的 1、了解并掌握传导型光纤压力传感器工作原理及其应用 二、实验内容 l、传导型光纤压力传感光学系统组装调试实验； 2、发光二极管驱动及探测器接收实验； 3、传导型光纤压力传感器测压力原理实验。 三、实验仪器 1、光纤压力传感器实验仪1台 2、气压计1个 3、气压源l套 4、光纤1根 5、2#迭插头对若干 6、电源线1根 四、实验原理 通常按光纤在传感器中所起的作用不同，将光纤传感器分成功能型(或 称为传感型)和非功能型(传光型、结构型)两大类。功能型光纤传感器使 用单模光纤，它在传感器中不仅起传导光的作用，而且又是传感器的敏感元件。但这类传感器的制造上技术难度较大，结构比较复杂，且调试困难。 非功能型光纤传感器中，光纤本身只起传光作用，并不是传感器的敏感元件。它是利用在光纤端面或在两根光纤中间放置光学材料、机械式或光学式的敏感元件感受被测物理量的变化，使透射光或反射光强度随之发生变化。所以这种传感器也叫传输回路型光纤传感器。它的工作原理是：光纤把测量对象辐射的光信号或测量对象反射、散射的光信号直接传导到光电元件上，实现对被测物理量的检测。为了得到较大的受光量和传输光的功率，这种传感器所使用的光纤主要是孔径大的阶跃型多模光纤。光纤传感器的特点是结构简单、可靠，技术上容易实现，便于推广应用，但灵敏度较低，测量精度也不高。 本实验仪所用到的光纤压力传感器属于非功能型光纤传感器。 本实验仪重点研究传导型光纤压力传感器的工作原理及其应用电路设计。在传导型光纤压力传感器中，光纤本身作为信号的传输线，利用压力一电一光一光一电的转换来实现压力的测量。主要应用在恶劣环境中，用光纤代替普通电缆传送信号，可以大大提高压力测量系统的抗干扰能力，提高测量精度。 相关参数： l、光源 高亮度白光LED，直径5mm
反射式光纤位移传感器特性实验
仪器与电子学院实验报告 （操作性实验） 班级： 学号： 学生姓名： 实验题目：反射式光纤位移传感器特性实验 一、实验目的 1）掌握反射光纤位移传感器工作原理； 2）掌握反射光纤位移传感器静态特性标定方法。 二、实验仪器及器件 光纤、光电转换器、光电变换器、电压表、支架、反射片、测微仪。 三、实验内容及原理 反射式光纤位移传感器的工作原理如图3所示，光纤采用Y 型结构，两束多模光纤一端合并组成光纤探头，另一端分为两束，分别作为接收光纤和光源光纤，光纤只起传输信号的作用。当光发射器发生的红外光，经光源光纤照射至反射体，被反射的光经接收光纤至光电转换元件将接收到的光信号转换为电信号。其输出的光强决定于反射体距光纤探头的距离，通过对光强的检测而得到位移量。 图1 反射式光纤位移传感器原理及输出特性曲线 四、实验步骤 1、观察光纤结构：本仪器中光纤探头为半圆型结构，由数百根光导纤维组成，一半为光源光纤，一半为接收光纤。 2、将原装电涡流线圈支架上的电涡流线圈取下，装上光纤探头，探头对准镀铬反射片( 即
电涡流片)。 3、振动台上装上测微仪，开启电源，光电变换器Vo端接电压表。旋动测微仪，带动振 动平台，使光纤探头端面紧贴反射镜面，此时Vo输出为最小。然后旋动测微仪，使反射镜面离开探头，每隔0.5mm取一Vo电压值填入下表，作出V—X曲线。 4、根据所测数据求出平均值后，在坐标纸上画出输出电压-位移特性曲线（分前坡和后坡）， 计算灵敏度S=，并在坐标纸上画出V—X关系线性、灵敏度、重复性、迟滞曲线。 五、实验测试数据表格记录 表1 六、实验数据分析及处理 1、线性度： 图2 线性曲线
霍尔电流传感器说明书
'4 &, ????????????FS500EK1 Hall-effect Current Sensor Series ??????????????????????????????????ф????????????ǎ Open loop current sensor based on the principle of Hall-effect. It can be used for measuring AC,DC,pulsed and mi. ?????1,+15V 2,-15V 3,V out 4,0V(???) OFS,????GIN,???? Elucidation: 1:+15V 2:–15V 3: VOUT 4:0V(GND) OFS:Zero adjustment GIN:Gain adjustment ????/Remarks 1???????????????ǎ????????????????????????????????????ǎ2???????????????????????ǎ 3??????????????К???????????ǎ·Incorrect connection may lead to the damage of the sensor. ·VOUT is positive when the IP flows in the direction of the arrow. ???/Electrical characteristics ??Type ?????К?? Primary nominal input current ???????? Measuring range of primary current ????????Nominal output voltage ???? Supply voltage ???? Current consumption ???? Insulation voltage ???Linearity ??????Offset voltage ?????Residual voltage ??????Thermal drift of V0???? Response time ????(-3dB) Frequency bandwidth(-3dB) ?????? Ambient operating temperature ?????? Ambient storage temperature ???? Load resistance ?юStandard FS050EK1FS100EK1 FS200EK1 FS300EK1FS400EK1 FS500EK1 50 100 200 300 400 5000～±100 0～±200 0～±400 0～±600 0～±800 0～±1000 4±1%±12～±15(±5%) V C =±15V <25 ??????????2 .5KV ???/50Hz/1?? <1 T A =25℃ I PN ? I P =0 T A =-25?+85? <±1 DC ?20-25?+85 .GI/FS-0105 -40?+100A A V V mA %FS mV mV mV/℃?V kHz ℃℃??????mm ?/Dimensions of drawing (mm) I PN I P V OUT V C I C V d ?L V 0V OM V OT Tr f T A T S R L 5 electronics
压力传感器
压力传感器综述 压力传感器是在压力测量系统中，用来感应压力并将压力转换成与压力值成一定关系的电信号输出的敏感元件。根据工作原理不同压力传感器有压阻式、压电式、电容式、应变式、压磁式等类型；由于测量压力高低的不同，压力传感器有高压、中压、低压、微压和负压传感器等；由于用途不同，又有压差传感器、深度传感器、液面传感器、医用传感器以及应用在特殊场合的特种压力传感器；由于应用环境不同，又有一般型、防腐型、防高温型等压力传感器。为了输出标准直流电信号，便于计算机采集及与二次仪表规范配置，压力敏感元件可以与集成运算放大电路组成压力变送器。 1 压力传感器研究现状及发展趋势 传感器技术是现代测量和自动化系统的重要技术之一，从宇宙开发到海底探秘，从生产的过程控制到现代文明生活，几乎每一项技术都离不开传感器，因此，许多国家对传感器技术的发展十分重视，如日本把传感器技术列为六大核心技术(计算机、通信、激光、半导体、超导体和传感器)之一。在各类传感器中压力传感器具有体积小、重量轻、灵敏度高、稳定可靠、成本低、便于集成化的优点，可广泛用于压力、高度、加速度、液体的流量、流速、液位、压强的测量与控制。除此以外，还广泛应用于水利、地质、气象、化工、医疗卫生等方面。由于该技术是平面工艺与立体加工相结合，又便于集成化，所以可用来制成血压计、风速计、水速计、压力表、电子称以及自动报警装置等。压力传感器已成为各类传感器中技术最成熟、性能最稳定、性价比最高的一类传感器。因此对于从事现代测量与自动控制专业的技术人员必须了解和熟识国内外压力传感器的研究现状和发展趋势。 1.1 压力传感器的发展历程 现代压力传感器以半导体传感器的发明为标志，而半导体传感器的发展可以分为四个阶段： (1)发明阶段(1945-1960年)：这个阶段主要是以1947年双极性晶体管的发明为标志。此后，半导体材料的这一特性得到较广泛应用。史密斯(CS。Smith)与1945发现了硅与锗的压阻效应，即当有外力作用于半导体材料时，其电阻将明显发生变化。依据此原理制成的压力传感器是把应变电阻片粘在金属薄膜上，即将力信号转化为电信号进行测量。此阶段最小尺寸大约为1cm。 (2)技术发展阶段(1960-1970年)：随着硅扩散技术的发展，技术人员在硅的(001)或(110)晶面选择合适的晶向直接把应变电阻扩散在晶面上，然后在背面加工成凹形，形成较薄的硅弹性膜片，称为硅杯。这种形式的硅杯传感器具有体积小、重量轻、灵敏度高、稳定性好、成本低、便于集成化的优点实现了金属-硅共晶体，为商业化发展提供了可能。 (3)商业化集成加工阶段(1970-1980年)：在硅杯扩散理论的基础上应用了硅的各向异性的腐蚀技术，扩散硅传感器其加工工艺以硅的各项异性腐蚀技术为主，发展成为可以自动控制硅膜厚度的硅各向异性加工技术，主要有V形槽法、浓硼自动中止法、阳极氧化法自动中止法和微机控制自动中止法。由于可以在多个表面同时进行腐蚀，数千个硅压力膜可以同时生产，实现了集成化的工厂加工模式，成本进一步降低。 (4)微机械加工阶段(1980年-今)：上世纪末出现的纳米技术，使得微机械加工工艺成为可能。通过微机械加工工艺可以由计算机控制加工出结构型的压力传感器，其线度可以控制
浅谈反射式强度型光纤传感器
大学物理实验 光纤技术专题实验 学院 班级 学号 姓名 教师张丽梅 首次实验时间2012年9月17日
浅谈反射式强度型光纤传感器 摘要：本文通过物理实验的经历和收获和查阅相关资料，简要地论述了反射式强度型光纤传感器的工作原理，以及国内外对该类传感器研究现状，指出其存在的问题和解决方法。 关键词：反射式光纤传感器，反射面，强度调制，研究，发展趋势 1引言 通过光纤技术专题实验，我对光纤的结构和一般性质，光纤的耦合、传输及传感特性有了一定的了解，尤其是在做第三个实验“光纤传感”时，对反射式强度型光纤传感器产生了浓厚的兴趣。通过查阅资料等手段，写下了这篇浅显的论文。 2反射式强度型光纤传感器及其原理 反射式强度型光纤传感器（RIM-FOS:Reflective Intensity Modulated Fiber Optic Sensor）具有原理简单、设计灵活、价格低廉等特点，并已在许多物理量
( 如位移、转速、振动等) 的测量中获得成功应用。其结构原理如图1。 图2 与传统传感器是以机- 电测量为基础相比,，光纤传感器则以光学测量为基础。从本质上分析, 光就是一种电磁波, 其波长范围从极远红外的1nm 到极远紫外线的 10nm。电磁波 的物理作用和生物化学作用主要因其中的电场而引起。因此, 在讨论光的敏感测量时必须考虑光的电矢量E 的振动。通常用下式表示:E=Asin( ωt+")
式中A—电场E 的振辐矢量; ω—光波的振动频率;"— 光的相位; t—光的传播时间。由上式可见, 只要使光 的强度、偏振态( 矢量A的方向) 、频率和相位等参量 之一随波测量状态的变化而变化, 或者受被测量调制, 那么, 我们就有可能通过对光的强度调制、偏振调制、频率调制或相位的调制等进行解调, 获得我们所需要 的被测量的信息。最简单的反射式强度型光纤传感 ( RIMFOS)由光源、发送光纤、接收光纤、反射面以及 光电探测器组成.在图一中S 为光源, D 为检测器。光 源S 发出的光经发送 光纤束全反射传播, 到达反射面( 被测物) , 射 进入接收光纤束再次全反射传播到达检测器D, 测器D 输出相应的电信号U0。 U0=f( d) 在光纤芯半径r、光纤的数值孔径NA、反射面、 检测器已确定情况下, 输出电压U0 只是位移d 的函数。所以通过分析输出电压U0, 可以得到相应位移d的数值, 这样可以实现非接触微小位移的精密测量。
DIT系列高精度数字电流传感器使用说明书
DIT系列 高精度数字电流传感器 使用说明书 V1.5 成立于2017年的航智精密，坐落于最具创新精神的深圳。凭借强大的研发团队，秉承以技术创新为动力，以市场结果为导向的理念，航智精密立足高精度直流传感器领域，打破国外企业该领域市场垄断的现状，力争发展成为国际领先的直流系统领域精密电子的领军企业。 基于技术集成与创新，航智精密研发了业界第一款高精度数字电流传感器及高精度、低成本、全量程为主要特点的模拟电流传感器。该产品在降低行业成本、提高行业效率和增强用户体验体验上具备行业领先定位，并在创新创业赛事中屡获佳绩，赢得社会各界广泛关注和支持。 航天品质，匠心制造。让高精度直流传感器进入普及时代，这是航智精密人孜孜以求的梦想。作为一家有强烈责任感、使命感的企业，航智精密正在以服务型的品牌营销及定制化的产品理念发力市场，并成功通过资本融资助力运营质量，为建设一个不断创新的分享型企业而奋斗！
目录 1前言 (3) 1.1装箱内容确认 (3) 1.2附件 (3) 2概述 (5) 2.1产品概要 (5) 2.2核心技术 (5) 2.3性能特点 (5) 2.4应用领域 (5) 3产品选型及技术参数 (6) 3.1产品选型表 (6) 3.2技术参数(RG-量程值) (7) 4接口说明 (8) 4.1DB9接线端子定义（DB9公头） (8) 4.2凤凰端子定义 (8) 4.3运行指示灯 (8) 5尺寸说明 (9) 5.1DIT1、DIT5、DIT60、DIT200、DIT300、DIT400型号 (9) 5.2DIT600、DIT1000型号 (10) 附录1 通信协议 (11)
反射式光纤传感器原理操作步骤
五、注意事项 1.不得随意摇动和插拔面板上的各种元器件，以免造成实验仪不能正常工作。 2.光纤传感器弯曲半径不得小于5㎝，以免折断。 3.旋动螺旋测微丝杆尾帽中出现咔咔声表示不能继续前进，不能超过其量程。 4.在使用过程中，出现任何异常情况，必须立即关机断电以确保安全。 5.不得用手触摸反射面，以免影响实验结果。 六、实验操作 1）光路与机械系统组装调试实验 1.按照图3安装光纤传感器，把输入光纤、输出光纤分别插入实验板上的光源座孔和探测器PD座孔上，把光纤传感器探头安装在光纤卡架上。 图3 光纤传感器安装示意图 2.将发射和接收部分接入电路，探测器输出信号处理电路不接调零电路，输出端U0接入电路板上电压表。 3.调节光纤传感器探头，使探头与反射面接触。 4.选择智能可调档位200mv或者2v档位。 5.打开电源开关，调节螺旋测微丝杆使光纤传感器离开反射面，观察电压表显示变化，并分析。 6.关闭电源。 2）发光二极管驱动实验1.按照图3安装光纤传感器，把输入光纤、输出光纤分别插入实验板上的光源座孔和探测器PD座孔上，把光纤传感器探头安装在光纤卡架上。 2.仅仅把发射部分接入电路。 3.调节光纤传感器探头，使探头与反射面接触。 4.打开电源开关，调节螺旋测微丝杆使光纤传感器离开反射面，观察电压表显示变化，并分析。 5.关闭电源。 3）光电探测器PD接收实验 1.按照图3安装光纤传感器，把输入光纤、输出光纤分别插入实验板上的光源座孔和探测器PD座孔上，把光纤传感器探头安装在光纤卡架上。 2.仅仅把接收部分接入电路。 3.调节光纤传感器探头，使探头与反射面接触。 4.打开电源开关，调节螺旋测微丝杆使光纤传感器离开反射面，观察电压表显示变化，并分析。 5.关闭电源。 4）光纤位移传感器输出信号放大处理实验 1.按照图3安装光纤传感器，把输入光纤、输出光纤分别插入实验板上的光源座孔和探测器PD座孔上，把光纤传感器探头安装在光纤卡架上。 2.将发射和接收部分接入电路，探测器输出信号处理电路接调零电路，输出端U0接入电压表。 3.调节光纤传感器探头，使探头与反射面接触。 4.打开电源开关，调节螺旋测微丝杆使光纤传感器离开反射面某一距离后维持不动，调节增益旋钮，观察电压表显示变化，并分析。 5.关闭电源。 5) 光纤位移传感器输出信号误差补偿电路 1.按照图3安装光纤传感器，把输入光纤、输出光纤分别插入实验板上的光源座 7
柔性阵列式压力传感器的发展现状简介
航天器环境工程第26卷增刊112 SPACECRAFT ENVIRONMENT ENGINEERING 2009年12月柔性阵列式压力传感器的发展现状简介 杨 敏，陈 洪，李明海 （中国工程物理研究院总体工程研究所，绵阳 621900） 摘要：文章在介绍柔性阵列式压力传感器工作原理的基础上，概述了其国内外发展现状。着重介绍了美国Tekscan公司开发的基于矩阵的传感器技术和应用实例，以及中科院合肥智能机械研究所有关柔性传感器的研究现状、产品的性能指标等。文章的工作旨在为层合结构预紧接触压力/间隙测量选择有效、可行的测量系统。 关键词：压力传感器；柔性阵列；接触压力测量 中图分类号：V416.2 文献标识码：A 1 引言 物体间接触应力的测量与分析在许多行业的研究和发展中起着极其重要的作用，接触应力的理论与试验研究也一直是工程和力学的热门课题[1]。由于接触应力的理论分析很难准确，定量地应用于实际问题也有难度, 因而研制设计一种能直接测定接触界面力学参数的装置，实时地测量2个物体在接触面上的压力和应力的分布信息具有重要的意义。 柔性阵列式压力传感器，可用于任意2个柔性或柔/刚接触面表面作用力的分布检测，一般为平面结构。它不仅具有普通阵列式传感器的优点，还具有良好的柔韧性，可以自由弯曲甚至折叠，能够方便地对复杂表面形状的零件进行检测，广泛应用于接触式测量、无损检测、机器人、生物力学等领域[2]。 2 柔性阵列式压力传感器工作原理 柔性阵列式压力传感器属于电阻式传感器，其工作原理与普通电阻式传感器基本相同。即接触力作用在力敏电阻元件上，力敏电阻元件将物理量转化为电阻变化，通过变换电路又转换为电压变化从而得到相关的力信息[3]。现以美国Tekscan公司所研制的柔性阵列式压力传感器为例，对其工作原理进行简单介绍。标准的Tekscan压力传感器由2片很薄的聚酯薄膜组成，一片薄膜的内表面铺设若干行的带状导体，另一片内表面铺设若干列的带状导体；导体本身的宽度以及行间距可以根据不同的测量需要而设计；导体外表有特殊的压敏半导体材料涂层。当2片薄膜合为一体时，大量的横向导体和纵向导体的交叉点就形成了压力感应点阵列。当外力作用到这些感应点上时，半导体的阻值会随外力的变化而成比例变化，由此来反映感应点的压力值。当压力为0时，阻值最大；压力越大，阻值越小，从而可以反映出两接触面间的压力分布情况。通过扫描和测量每一个施力单元的电阻变化，确定表面力的幅值和时间特征，使用Tekscan的配套分析软件，得到实时二维或三维图像。传感器结构见图1，测量电路见图2[4]。 图1 Tekscan传感器结构 图2 测量电路简图
基于压力传感器阵列的地铁站台客流诱导系统
Open Journal of Transportation Technologies 交通技术, 2019, 8(6), 387-392 Published Online November 2019 in Hans. https://www.360docs.net/doc/ce15716051.html,/journal/ojtt https://https://www.360docs.net/doc/ce15716051.html,/10.12677/ojtt.2019.86047 Subway Station Passenger Flow Induction System Based on Pressure Sensor Array Pingchong Wei, Hao Li, Yangkun Dong, Yuhang Wang, Longwei Dong, Chun Wang, Yuanye Zhang School of Transportation and Vehicle Engineering, Shandong University of Technology, Zibo Shandong Received: Oct. 22nd, 2019; accepted: Nov. 1st, 2019; published: Nov. 8th, 2019 Abstract According to the research on the behavior of waiting passengers on subway platform, it is found that the distribution of waiting passengers is closely related to the location of platform entrance and exit, and passengers are more likely to stay in the entrance position. In addition, the distribu-tion of waiting passengers often does not match the passenger density of the corresponding car-riage because of the opaque information of the subway carriage. With the rapid growth of subway passenger flow, the problems of traffic congestion and waste of space-time resources become in-creasingly prominent. In order to solve the above problems, this paper proposes a method to detect the passenger density in real time by using pressure sensors arranged in array. The system first collects the passenger pressure in each compartment of the train in real time, then judges the congestion level of each compartment by establishing the model of passenger pressure and the congestion degree of the compartment, and informs the waiting passengers of the congestion de-gree in each compartment by using the guidance display screen and the indicator lamp, so as to make the waiting passengers choose the reasonable boarding position. Finally, the system realizes the effective induction of waiting passenger flow, thus alleviating the problem of waiting conges-tion and improving the efficiency of subway operation. Keywords Metro Platform, Pressure Sensor, Passenger Distribution, Passenger Flow Induction 基于压力传感器阵列的地铁站台客流诱导系统 魏平冲，李皓，董洋鲲，王雨航，董龙威，王淳，张媛烨 山东理工大学交通与车辆工程学院，山东淄博 收稿日期：2019年10月22日；录用日期：2019年11月1日；发布日期：2019年11月8日
反射式光纤位移传感器实验
反射式光纤位移传感器实验报告 一、实验内容 1、按照光路图搭建各类光学元件 2、用螺丝固定两侧推平移平台，侧推平移台装在滑块上，然后采用 FC=FC对接法兰连接半导体激光输出接口与塑料反射式传感光纤，塑 料反射式光鲜FC端口与功率计感应端口通过光纤法兰座固定。 3、塑料反射式传感光纤螺纹端夹持固定可调棱镜支架中，并调节可调 棱镜支架的调节旋钮使出射的光路与导轨平行。 4、调节反射镜与反射式光纤跳线之间距离，使得反射端紧贴反射镜， 调节旋钮使得反射光与入射光重合达到反射镜与光路垂直，直到显示 的功率接近0值。 5、固定反射镜与可调棱镜的位置，旋转沿光轴方向（导轨方向）xuan 转侧推平移台尺杆，使反射镜远离光纤发光端，并记录位移-功率值数 据并绘制实验图，在曲线图中线性最好的那一段可作为实际位移传感 器应用。 二、实验结果 三、实验分析 如图，线性较好的第一段（即位移在0-0.3mm间）满足线性化，可作为实际位移传感应用。反射式光纤位移传感器是一种传输型光纤传感器。光从光源耦合到光源光纤，通过光纤传输，射向反射片，再被反射到接收光纤，最后由光电
转换器接收，转换器接受到的光源与反射体表面性质、反射体到光纤探头距离有关。当反射表面位置确定后，接收到的反射光光强随光纤探头到反射体的距离的变化而变化。显然，当光纤探头紧贴反射片时，接收器接收到的光强为零。随着光纤探头离反射面距离的增加，接收到的光强逐渐增加，到达最大值点后又随两者的距离增加而减小。反射式光纤位移传感器是一种非接触式测量，具有探头小，响应速度快，测量线性化（在小位移范围内）等优点，可在小位移范围内进行高速位移检测。
COMSOL在压阻式柔性压力传感器中的应用
COMSOL在压阻式柔性压力传感器中的应用 王宗荣1, 王珊1 1浙江大学 Abstract 引言：柔性压力传感器在电子皮肤、智能假肢以及医疗监测诊断等领域发挥着十分重要的作用。因此压力传感器需要很高的灵敏度、宽的敏感区间及稳定的性能。利用典型的有机硅 PDMS 作为支撑层，聚合物 PEDOT: PSS 作为导电感应层制得的高度不均一的微突结构的双压敏机制压阻传感器灵敏度达到了 851kPa-1，探测范围广，表现出了优异的性能，为解决目前压阻传感器中灵敏度低、敏感压力区间窄的难题提供了新思路。 COMSOL MULTIPHYSICS? 软件的使用：本文利用COMSOL软件建立了不均匀微突结构的压阻式传感器模型，采用了结构力学与电流场两个物理场，通过电子接触对进行多物理场的耦合。研究在指定位移情况下，压阻式传感器电阻与电流的变化，从而得到灵敏度，验证不均匀微突结构压阻式压力传感器的双作用机制。同时，建立了均一微金字塔结构的压力传感器进行比较，对比得出性能更好的压阻式传感器结构。 结果：通过COMSOL模拟的结果，在相同位移的情况下，不均匀微突结构压力传感器的灵敏度比均一金字塔结构高的多。模拟结果如图1,2,3 。 结论：模拟均一微金字塔结构和不均匀微突结构的压阻式传感器，通过指定位移，得出电阻电流随位移的变化情况，从而得出灵敏度，验证不均匀微突结构压阻式压力传感器的双作用机制。结果表明不均匀微突结构的压力传感器灵敏度要大大高于均一微金字塔结构。 Reference 1.Wang, ZR et.al, High Sensitivity, Wearable, Piezoresistive Pressure Sensors Based on Irregular Microhump Structures and Its Applications in Body Motion Sensing. Small , 12 (28), 3827-36(2016). 2.Choong, C. L et.al, Highly stretchable resistive pressure sensors using a conductive elastomeric composite on a micropyramid array. Advanced materials , 26 (21), 3451- 8(2014).
E3X-HD10光纤放大器
光纤放大器E3X-HD 系列 形状连接方式型号 NPN输出PNP输出 导线接出型(2m) E3X-HD11 2M E3X-HD41 2M 省配线接插件E3X-HD6E3X-HD8 M8接插件E3X-HD14E3X-HD44 传感器通信单元用接插件E3X-HD0 导线接出型(2m) E3X-HD10E3X-HD10-V 导线接出型(2m) E3X-HD11 E3X-HD11-FCN
传感器通信单元 通信方式形状适用光纤放大器型号型号 CompoNet E3X-HD0 E3X-MDA0 E3X-DA0-S E3X-CRT EtherCAT E3X-ECT 附件（另售） 省配线接插件（省配线接插件型必需） 光纤放大器不附带，请务必订购。※附带保护膜 种类形状导线长度芯线数型号 母接插件 2m 3线E3X-CN11资接插件1线E3X-CN12传感器I/O接插件（M8接插件型必需） 光纤放大器不附带，请务必订购。※附带保护膜 形状导线长度芯线数型号 2m 4线XS3F-M421-402-A 5m XS3F-M421-405-A 2m XS3F-M422-402-A
5m XS3F-M422-405-A 安装支架 放大器不附带，请根据需要进行订购。 形状型号数量 E39-L143 1 DIN导轨 放大器不附带，请根据需要进行订购。 形状种类型号数量 浅型/全长1m PFP-100N 1 浅型/全长0.5m PFP-50N 深型/全长1m PFP-100N2 终端板 在传感器通信单元中附带1组（2个）。 放大器不附带，请根据需要进行订购。 形状型号数量 PFP-M 1 信息更新: 2013年3月29日 免维护 免维护，长期稳定检测【智能功率控制】 针对LED常年老化造成的投光量降低及脏污等导致的受光量降低现象，通过智能功率控制功能，自动感知并保持最佳检测状态。环境适应性强，免维护。
简单易懂的霍尔电流传感器使用原理及相关霍尔型号
1、开环（直放式）霍尔电流传感器 当原边电流I P流过一根长导线时，在导线周围将产生一磁场，这一磁场的大小与流过导线的电流成正比，产生的磁场聚集在磁环内，通过磁环气隙中霍尔元件（如HG-302C）进行测量并放大输出，其输出电压V S精确的反映原边电流I P。一般的额定输出标定为4V。开环霍尔电流传感器的优点是结构简单，可靠性好，过载能力强，体积较小，开环式霍尔电流传感器一般线性度角差，且原边信号在上升和下降过程中副边输出会有不同。开环式霍尔电流传感器精度通常劣于1%。?一般开环电流传感器采用的霍尔是 HG-106A,HG-106C,HG-166A,HG-302A,HG-302C,HG-362A,SS495A,SS495A1。 2、闭环（磁平衡式）霍尔电流传感器 磁平衡式电流传感器也称补偿式传感器，即原边电流Ip在聚磁环处所产生的磁场通过一个次级线圈电流所产生的磁场进行补偿，其补偿电流Is精确的反映原边电流Ip，从而使霍尔器件（如HW-300B,HW-302B）处于检测零磁通的工作状态。 当主回路有一电流通过时，在导线上产生的磁场被磁环聚集并感应到霍尔器件上，所产生的信号输出用于驱动功率管并使其导通，从而获得一个补偿电流Is。这一电流再通过多匝绕组产生磁场，该磁场与被测电流产生的磁场正好相反，因而补偿了原来的磁场，使霍尔器件的输出逐渐减小。当与Ip与匝数相乘所产生的磁场相等时，Is不再增加，这时的霍尔器件起到指示零磁通的作用，此时可以通过Is来测试Ip。当Ip变化时，平衡受到破坏，霍尔器件有信号输出，即重复上述过程重新达到平衡。被测电流的任何变化都会破坏这一平衡。一旦磁场失去平衡，霍尔器件（HW-300B,HW-302B）就有信号输出。经功率放大后，立即就有相应的电流流过次级绕组以对失衡的磁场进行补偿。从磁场失衡到再次平衡，所需的时间理论上不
《传感器与检测技术(第2版)》课后习题11 化学传感器(56)
第11章化学传感器 一、单项选择题 1、当O2吸附到S n O2上时，下列说法正确的是（）。 A. 载流子数下降，电阻增加 B. 载流子数增加，电阻减小 C. 载流子数增加，电阻减小 D. 载流子数下降，电阻增加 2、当H2吸附到MoO2上时，下列说法正确的是（）。 A. 载流子数下降，电阻增加 B. 载流子数增加，电阻减小 C. 载流子数增加，电阻减小 D. 载流子数下降，电阻增加 3、用N型材料SnO2制成的气敏电阻在空气中经加热处于稳定状态后，与氧气接触后（） A．电阻值变小 B．电阻值变大 C．电阻值不变 D．不确定 4、气敏传感器中的加热器是为了（） A．去除吸附在表面的气体 B. 去除吸附在表面的油污和尘埃 C．去除传感器中的水分 D. 起温度补偿作用 5、绝对湿度表示单位体积空气里所含水汽的（）。 A.质量 B.体积 C.程度 D.浓度 6、相对湿度是气体的绝对湿度与同一（）下水蒸汽达到饱和时的气体的绝对湿度之比。 A.体积 B.温度 C.环境 D.质量 7、湿敏传感器是指能将湿度转换为与其成一定比例关系的（）输出的器件式装置。 A.电流 B.电压 C.电量 D.电阻 8、响应时间反映湿敏元件在相对（）变化时输出特征量随相对湿度变化的快慢程度。 A.时间 B.温度 C.空间 D.湿度 9、气敏传感器是指能将被测气体的（）转换为与其成一定关系的电量输出的装置或器件。 A.成分 B.体积 C.浓度 D.压强 10、半导体气体传感器，是利用半导体气敏元件同气体接触，造成（）发生变化，借此检测特定气体的成分及其浓度。 A.半导体电阻 B.半导体上电流 C.半导体上电压 D.半导体性质 11、气敏传感器按设计规定的电压值使加热丝通电加热之后，敏感元件电阻值首先是急剧地下降，一般约经2一10分钟过渡过程后达到稳定的电阻值输出状态，称这一状态为（）。 A.静态 B.初始稳定状态 C.最终稳定状态 D.工作状态 12、一般说来，如果半导体表面吸附有气体，则半导体和吸附的气体之间会有电子的施受发生，造成电子迁移，从而形成( )。 A.电流 B.电势差 C.表面电荷层 D.深层电荷