同济大学土木工程课件传感器.ppt
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(同济大学)第1讲_弹性力学及有限元方法概述
有限元分析
的一般规律物体在空间的位置随时间的改变
对象内容
任务
对象内容
任务
概述
ANSYS 静力分析z起重机械有限元应用
整机模态分析
车辆安全性
工件淬火3.06 min 时的温度、组织分布(NSHT3D)
同济大学
同济大学
金属反挤压成型：温度分布和变化铸造成型：温度变化和气泡
速度
压力导流管分析
超音速飞行压力分布汽车气动分析
高速导弹气动
同济大学
两根热膨胀系数不同的棒焊接在一起，加热后的变形情况
子结构方法分析大型结构的早期应用法
梁单元
建模时充分利用重复性。
土木工程材料ppt课件
高弹态是橡胶的使用状态，常温处于高弹态的聚 合物均可用作橡胶。
粘流态是聚合物成型时的状态。 完全结晶的聚合物的温度-变形曲线有所不同， 在熔点Tm以前不出现高弹态，而是保持结晶态；当温 度升高到熔点以上时，若分子量足够大，则出现高弹 态，若分子量很小，则直接进入粘流态。
可编辑ppt
21
图7-7 结晶聚合物温度-形变曲线
可编辑ppt
27
㈡塑料管 塑料管是指采用塑料为原料，经挤出、注塑、焊 接等工艺成型的管材和管件。与传统的镀锌钢管和铸 铁管相比，塑料管具有耐腐蚀、不生锈、不结垢、重 量轻、施工方便和供水效率高等优点。常用的塑料管 包括硬质聚氯乙烯管、聚乙烯管、聚丙烯管、ABS（丙 烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）管、聚丁烯管、玻璃钢 管以及铝塑等复合塑料管。
可编辑ppt
26
二、建筑中常用的塑料制品 塑料既可用做防水、隔热保温、隔声和装饰等功 能材料；也可制成玻璃纤维或碳纤维增强塑料，用做 结构材料。 ㈠塑料门窗 塑料门窗是由硬质聚氯乙烯型材经切割、焊接、 拼装、修整而成的门窗制品，与传统的钢、木门窗相 比，塑料门窗具有美观耐用、安全、节能等一系列优 点。
可编辑ppt
19
㈡聚合物的物理状态及性能特点 聚合物的各种物理状态可以根据形变能力与温度 关系曲线—温度-变形曲线进行划分。按温度区域可划 分为玻璃态、高弹态和粘流态三种物理形态。
图7-6 非晶聚合物温度-形变曲线
（Ma、Mb—分子量可编，辑pptMa ＜ Mb ）
20
玻璃态是塑料的使用状态，常温处于玻璃态的聚 合物都可用作塑料。
1-分子量低；2-分子量较搞
可编辑ppt
22
在室温下，聚合物总是处于玻璃态、高弹态和粘 流态三种状态之一，不同聚合物可能处于不同的物理 状态，表现出不同的力学性能。
粘流态是聚合物成型时的状态。 完全结晶的聚合物的温度-变形曲线有所不同， 在熔点Tm以前不出现高弹态，而是保持结晶态；当温 度升高到熔点以上时，若分子量足够大，则出现高弹 态，若分子量很小，则直接进入粘流态。
可编辑ppt
21
图7-7 结晶聚合物温度-形变曲线
可编辑ppt
27
㈡塑料管 塑料管是指采用塑料为原料，经挤出、注塑、焊 接等工艺成型的管材和管件。与传统的镀锌钢管和铸 铁管相比，塑料管具有耐腐蚀、不生锈、不结垢、重 量轻、施工方便和供水效率高等优点。常用的塑料管 包括硬质聚氯乙烯管、聚乙烯管、聚丙烯管、ABS（丙 烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）管、聚丁烯管、玻璃钢 管以及铝塑等复合塑料管。
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二、建筑中常用的塑料制品 塑料既可用做防水、隔热保温、隔声和装饰等功 能材料；也可制成玻璃纤维或碳纤维增强塑料，用做 结构材料。 ㈠塑料门窗 塑料门窗是由硬质聚氯乙烯型材经切割、焊接、 拼装、修整而成的门窗制品，与传统的钢、木门窗相 比，塑料门窗具有美观耐用、安全、节能等一系列优 点。
可编辑ppt
19
㈡聚合物的物理状态及性能特点 聚合物的各种物理状态可以根据形变能力与温度 关系曲线—温度-变形曲线进行划分。按温度区域可划 分为玻璃态、高弹态和粘流态三种物理形态。
图7-6 非晶聚合物温度-形变曲线
（Ma、Mb—分子量可编，辑pptMa ＜ Mb ）
20
玻璃态是塑料的使用状态，常温处于玻璃态的聚 合物都可用作塑料。
1-分子量低；2-分子量较搞
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22
在室温下，聚合物总是处于玻璃态、高弹态和粘 流态三种状态之一，不同聚合物可能处于不同的物理 状态，表现出不同的力学性能。
土力学电子教材-同济大学
在线练习开始页
土的物理性质及其工程分类 土中水的运动规律 土的应力分布及计算 土的压缩与地基沉降计算 土的抗剪强度 土压力计算 土坡稳定分析 地基承载力
/jpkc/soil/zice/Question.htm2013-5-27 8:51:10
课程习题开始页
土力学教学大纲
习题
（四）土的压缩性和固结理论
1．概述 2．土的压缩特性 3．土的固结状态 4．有效应力原理 5．太沙基一维固结理论 习题
（五）土中应力和地基沉降计算
1．概述 2．地基中的自重应力 3．地基中的附加应力 4．常用沉降计算方法 5．地基沉降随时间变化规律的分析 习题
/jpkc/soil/Dagang/Jxdg.htm（第 6／9 页）2013-5-27 8:51:23
土中水的运动规律
学习指导 工程背景 渗透理论
渗流模型 达西渗透定律 渗透系数的确定 流网及其工程应用
概述 流网的绘制 流网的应用 土中渗透作用力与渗透变形
渗透力 渗透变形 本章小结
/jpkc/soil/common/book.htm（第 2／7 页）2013-5-27 8:50:31
(七)地基承载力
1．了解地基破坏模式 2．掌握地基极限承载力的计算方法 掌握按极限平衡条件确定地基临塑荷载、塑性荷载、 极限荷载的方法；同时掌握规范确定地基承载力的方 法。
/jpkc/soil/Dagang/Jxdg.htm（第 3／9 页）2013-5-27 8:51:23
土中应力和地基沉降计算 土的抗剪强度
法，熟悉土的基本物理力学性质，掌握地基沉降、地 基承载力、土压力计算方法和土坡稳定分析方法，掌 握一般土工试验方法，达到能应用土力学的基本原理
地基承载力
第一章 绪论--混凝土结构基本原理课件(同济大学土木工程学院建筑工程系顾祥林)
•无砂混凝土
只有粗骨料，无细骨料 只有粗骨料，
•FRP筋的应用
用FRP筋代替钢筋
二、混凝土结构的发展
3.结构方面的发展
•预应力混凝土结构的应用
P
P
在混凝土的受拉区施加预应力，以提高混凝 在混凝土的受拉区施加预应力， 土结构的抗裂度，减轻构件的自重 土结构的抗裂度，
P
P
•结构体系的丰富
不同用途、不同结构功能具有相应的结构 不同用途、 体系：混凝土结构、钢与混凝土的组合结构、 体系：混凝土结构、钢与混凝土的组合结构、 FRP混凝土及预应力混凝土结构等
1.目的 是土木工程专业的一门主要专业基础课
•混凝土结构构件的受力性能和力学分析方法
•混凝土结构构件的设计方法
•现有混凝土结构构件的性能评估
四、本课程的目的和学习方法
2.学习方法
•注意本课程与相关课程尤其是“材料力学”、“结构力学”课程的异同 注意本课程与相关课程尤其是“材料力学” 结构力学”
点，正确运用已有的力学知识解决实际问题
•混凝土结构理论大都建立在试验研究的基础之上，目前还缺乏完善的理论 混凝土结构理论大都建立在试验研究的基础之上，
体系。很多公式不能有严密的逻辑推导得出，只能由试验结果回归而成。 体系。很多公式不能有严密的逻辑推导得出，只能由试验结果回归而成。 学习和应用时要注意思维方式的转变
•结构设计单靠理论分析还不够，还要辅以一定的构造措施，才能保证安 结构设计单靠理论分析还不够，还要辅以一定的构造措施，
全可靠
•注意理论联系实际，积累一定的感性认识，对学习本课程十分有益 注意理论联系实际，积累一定的感性认识，
一、混凝土结构的概念和特点
3. 预应力混凝土结构的一般概念
只有粗骨料，无细骨料 只有粗骨料，
•FRP筋的应用
用FRP筋代替钢筋
二、混凝土结构的发展
3.结构方面的发展
•预应力混凝土结构的应用
P
P
在混凝土的受拉区施加预应力，以提高混凝 在混凝土的受拉区施加预应力， 土结构的抗裂度，减轻构件的自重 土结构的抗裂度，
P
P
•结构体系的丰富
不同用途、不同结构功能具有相应的结构 不同用途、 体系：混凝土结构、钢与混凝土的组合结构、 体系：混凝土结构、钢与混凝土的组合结构、 FRP混凝土及预应力混凝土结构等
1.目的 是土木工程专业的一门主要专业基础课
•混凝土结构构件的受力性能和力学分析方法
•混凝土结构构件的设计方法
•现有混凝土结构构件的性能评估
四、本课程的目的和学习方法
2.学习方法
•注意本课程与相关课程尤其是“材料力学”、“结构力学”课程的异同 注意本课程与相关课程尤其是“材料力学” 结构力学”
点，正确运用已有的力学知识解决实际问题
•混凝土结构理论大都建立在试验研究的基础之上，目前还缺乏完善的理论 混凝土结构理论大都建立在试验研究的基础之上，
体系。很多公式不能有严密的逻辑推导得出，只能由试验结果回归而成。 体系。很多公式不能有严密的逻辑推导得出，只能由试验结果回归而成。 学习和应用时要注意思维方式的转变
•结构设计单靠理论分析还不够，还要辅以一定的构造措施，才能保证安 结构设计单靠理论分析还不够，还要辅以一定的构造措施，
全可靠
•注意理论联系实际，积累一定的感性认识，对学习本课程十分有益 注意理论联系实际，积累一定的感性认识，
一、混凝土结构的概念和特点
3. 预应力混凝土结构的一般概念
同济大学土木工程施工PPT前言与绪论
课程内容
《建筑施工技术 ·前言》
二、教学要求
1. 教学目的：通过本课程学习，要求同学 a. 认识土木工程施工的基本内容； b. 掌握施工技术的基本原理； c. 熟悉土木工程施工的主要工艺流程、施工方法； d. 了解工程技术标准和规范的相关规定。
2. 本课程的教学内容： （与教材匹配）
a. 土木工程施工概论，
土木施工工程学
同济大学 土木工程学院 土木工程专业 2013年级
同济大学 土木工程学院 施工教研室
主讲：李庭辉
2016年 2月 29日
《建筑施工技术 ·前言》
一、专业和课程
前言
1. 建筑工程及管理专业的工作方向：设计、施工、管理（监理、开发）。
2. 建筑工程及管理专业的基本目标：安全、经济。
3. 本课程研究的方向：如何有效地把设计图纸变为现实的施工过程。
4. 应用内容的相关课程： a. 基础课程：高等数学、理论力学、材料力学、等； b. 专业课程：建筑材料、结构力学、地基与基础、混凝土结构、钢结 构、砌体结构、等。
5. 课程的特点：内容量大、知识点多、涵盖面广、实践性强、发展迅速； 以分部工程（子分部工程）、分项工程为对象内容展开； 符合国家法律和相关技术法规的各项规定。
b. 土方工程，
c. 桩基础工程，
d. 混凝土结构工程，
e. 预应力混凝土工程，
f. 砌筑工程，
g. 钢结构工程，
h. 脚手架工程，
i. 结构吊装工程，
j. 防水工程，
k. 装饰工程，
l. 流水施工原理，
m.网络计划技术，
n. 施工组织总设计，
p. 单位工程施工组织设计，
q. 工程项目管理与技术经济分析。
同济大学土木工程课件-1测试的技术基础
2019/11/9
土木工程
§ 1-3测试系统的静态传递特性及其主要参数
例题：
某次压力测量时，磁电式传感器的灵敏度S=90.0μv／MPa，将它与增 益为0.005V／μv的电压放大器相连，输出到灵敏度为的20mm／v笔式 记录仪。
求系统的总灵敏度。 当△P=5.0MPa时，记录笔在记录纸上的偏移量?
输入x（t)
系统h（x)
输出y（t)
2019/11/9
土木工程
§1-2线性系统及其主要性质
2 线性系统的主要特性
叠加性：X1+X2 Y1+Y2
齐次性（比例性）：cX cY
微分特性： X Y
X’ Y’
积分特性：X Y
t
t
x(t)dt y(t)dt
0
0
频率保持特性：幅值、频率、相位差
解： K= K1×K2 × K3 =90μv／Mpa×0.005V／μ v × 20mm ／v =9mm ／Mpa W= K × △ P = 9mm ／Mpa ×5.0MPa=45mm
2019/11/9
土木工程
§ 1-4 动态传递特性
1 传递函数
输入、输出关系可用微分方程描述。在输入x(t)、输出y(t)以及各阶 导数的初始值均为零的情况下，对微分方程进行拉普拉斯变换(简称拉 式变换)，得
m
H s
Y s X s
k 0 n
bk s k ai s i
i 0
2019/11/9
土木工程
一、 动态传递特性
拉普拉斯变换
（1） 拉普拉斯变换是线性变换，变换前后不会影响原方程包含的信息。 变换前后两个方程等价。
（2） 传递函数是一个代数有理分式函数，其特征容易识别与研究。而 考察微分方程的特性困难。
同济大学土木工程2传感器
（2）内光电效应 （受光照物体电导率发生变 化或产生光电动势的效应）
2020/2/12
土木工程
§2-7 其它传感器
2 光电式传感器 主要形式
2020/2/12
土木工程
§2-7 其它传感器
3 气敏传感器
基本原理 半导体气敏元件同气体 接触后，造成半导体性 质发生变化，
测量特定气体的成分或者 浓度 将成分和浓度转变为电信 号，进行监测和报警。
4 压力传感器的标定
（3）接触式压力传感器
2020/2/12
土木工程
The end... Thanks !
2020/2/12
土木工程
可变导磁面积型
土木工程
§2-3 电感式传感器
1 自感型：
（2）涡流式 金属板置于变化磁场中或在磁场中运动时，在金属板种产生感应电流
高频反射式涡流传感器
低频透射式涡流传感器
2020/2/12
土木工程
§2-3 电感式传感器 2 互感型--差动变压器
工作原理:互感现象.
Eout Ew
W1 W W2
Es
2020/2/12
土木工程
-x
x
§2-4 钢弦式传感器
1 工作原理
传感器可等效成一个两端固定绷紧的均匀弦。 钢弦内应力的变化转变为钢弦振动频率的变化。
f 1 2L
基本原理
发出脉冲信号输入压力盒的电 磁线路，激励钢弦产生振动， 钢弦的振动在电磁线路内产生 交变电动势，输入频率仪放大 器后，示波，得到频率。
土木工程
§2-2 电阻式传感器
2 电位计：精度0.05～0.025mm
电位计的使用－变阻器与分压器
Rx x
Ux x
2020/2/12
土木工程
§2-7 其它传感器
2 光电式传感器 主要形式
2020/2/12
土木工程
§2-7 其它传感器
3 气敏传感器
基本原理 半导体气敏元件同气体 接触后，造成半导体性 质发生变化，
测量特定气体的成分或者 浓度 将成分和浓度转变为电信 号，进行监测和报警。
4 压力传感器的标定
（3）接触式压力传感器
2020/2/12
土木工程
The end... Thanks !
2020/2/12
土木工程
可变导磁面积型
土木工程
§2-3 电感式传感器
1 自感型：
（2）涡流式 金属板置于变化磁场中或在磁场中运动时，在金属板种产生感应电流
高频反射式涡流传感器
低频透射式涡流传感器
2020/2/12
土木工程
§2-3 电感式传感器 2 互感型--差动变压器
工作原理:互感现象.
Eout Ew
W1 W W2
Es
2020/2/12
土木工程
-x
x
§2-4 钢弦式传感器
1 工作原理
传感器可等效成一个两端固定绷紧的均匀弦。 钢弦内应力的变化转变为钢弦振动频率的变化。
f 1 2L
基本原理
发出脉冲信号输入压力盒的电 磁线路，激励钢弦产生振动， 钢弦的振动在电磁线路内产生 交变电动势，输入频率仪放大 器后，示波，得到频率。
土木工程
§2-2 电阻式传感器
2 电位计：精度0.05～0.025mm
电位计的使用－变阻器与分压器
Rx x
Ux x
土木工程材料(第4版)课件2
Steel in Concrete[M]. New York. Champman and Hall, 1988 [27] 瞿海潮主编. 建筑粘合与防水材料应用手册[M]. 北京：中国石化出版
社，2000 [28] 彭小芹主编. 土木工程材料[M]. 重庆：重庆大学出版社，2002 [29] 交通部重庆公路科学研究所主编.JTJ/T 019－98 公路土工合成材料应用
5. 现代教育技术与作业
作业有两类。一类较常见，是有相对答案的；另一类则无标 准答案，包括小论文和学科前沿的挑战性问题。学生通过现代教 育技术完成作业效果更好。
对于第一类作业，本电子教案设置了智能自检测题栏目。 该栏目设有题库，每次的检测题目都是从题库中随机抽取，使学 生在需重新做题时不会感到乏味。自检测题分A、B两卷，A卷易 于B卷，以利于循序渐进。智能自检测题还具有自动测评功能， 完成后能及时给出成绩和需要再复习相关知识点的意见。
教学心得
每位教师在教学中都有自己的心得，以下是编者 的几点教学心得，请批评指证。
1.如何用好电子教案 2.三段式课程新体系的教学设计 3.课堂讨论与网络讨论的有机结合 4.现代教育技术与实验教学 5.现代教育技术与作业 6.电子教案的形象性问题 7.课时问题
目录
绪论 第1章 土木工程材料基本性质 第2章 建筑金属材料 第3章 无机胶凝材料 第4章 混凝土与砂浆 第5章 砌体材料 第6章 沥青和沥青混合料 第7章 合成高分子材料 第8章 木材 第9章 建筑功能材料 土木工程材料试验 自检测题 参考文献
董桂洪、张志杰、钟明峰、林少敏、区翠花、黎鹏平和邹桂 莲等同志参与和支持了本教案的研制工作。编写过程中还得到高 等教育出版社和华南理工大学等的大力帮助，在此表示感谢。本 电子教案中如有不妥之处，欢迎广大师生提出宝贵意见。
社，2000 [28] 彭小芹主编. 土木工程材料[M]. 重庆：重庆大学出版社，2002 [29] 交通部重庆公路科学研究所主编.JTJ/T 019－98 公路土工合成材料应用
5. 现代教育技术与作业
作业有两类。一类较常见，是有相对答案的；另一类则无标 准答案，包括小论文和学科前沿的挑战性问题。学生通过现代教 育技术完成作业效果更好。
对于第一类作业，本电子教案设置了智能自检测题栏目。 该栏目设有题库，每次的检测题目都是从题库中随机抽取，使学 生在需重新做题时不会感到乏味。自检测题分A、B两卷，A卷易 于B卷，以利于循序渐进。智能自检测题还具有自动测评功能， 完成后能及时给出成绩和需要再复习相关知识点的意见。
教学心得
每位教师在教学中都有自己的心得，以下是编者 的几点教学心得，请批评指证。
1.如何用好电子教案 2.三段式课程新体系的教学设计 3.课堂讨论与网络讨论的有机结合 4.现代教育技术与实验教学 5.现代教育技术与作业 6.电子教案的形象性问题 7.课时问题
目录
绪论 第1章 土木工程材料基本性质 第2章 建筑金属材料 第3章 无机胶凝材料 第4章 混凝土与砂浆 第5章 砌体材料 第6章 沥青和沥青混合料 第7章 合成高分子材料 第8章 木材 第9章 建筑功能材料 土木工程材料试验 自检测题 参考文献
董桂洪、张志杰、钟明峰、林少敏、区翠花、黎鹏平和邹桂 莲等同志参与和支持了本教案的研制工作。编写过程中还得到高 等教育出版社和华南理工大学等的大力帮助，在此表示感谢。本 电子教案中如有不妥之处，欢迎广大师生提出宝贵意见。
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- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
定义：通过试验建立传感器输入量和输出量之间的关系，求出传感器输 出特性曲线（标定曲线） 标定方法
标准输出设备→非电量标准值 标准测试系统→未知的非电量 要求 (1)传感器的标定应该在其使用条件相似的状态下进行； (2)被测对象的f＜30Hz时，可只作静标定。 (3) 重复标定的次数和提高测试精度，减小偶然误差。
应用举例
2020/9/15
土木工程
§2-7 其它传感器
1 磁电式传感器
基本原理：电磁感应，产生感应电动势
2020/9/15
土木工程
§2-6 其它传感器
1 磁电式传感器
（2）霍尔传感器 基本原理：霍尔元件基于霍尔效应，产生感应电动势
金属或半导体材料置于磁场中，通过电流时， 垂直于电流和磁场方向，产生感应电动势
2020/9/15
土木工程
§2-6 其它传感器
1 磁电式传感器
（2）霍尔传感器 应用举例
位移传感器
霍尔乘法器
2020/9/15
土木工程
§2-6 其它传感器
1 磁电式传感器
（3）磁阻效应传感器 基本原理：磁阻效应
沿电流方向电阻的变化
2020/9/15
土木工程
§2-6 其它传感器
2 光电式传感器
（1）外光电效应 （在光线作用下，物质内的电子逸出物体表 面向外发射的现象）
可变导磁面积型
土木工程
§2-3 电感式传感器
1 自感型：
（2）涡流式 金属板置于变化磁场中或在磁场中运动时，在金属板种产生感应电流
高频反射式涡流传感器
低频透射式涡流传感器
2020/9/15
土木工程
§2-3 电感式传感器 2 互感型--差动变压器
工作原理:互感现象.
Eout Ew
W1 W W2
Es
时，其电阻率发生很大变化的现象
2020/9/15
土木工程
§2-3 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。
分类:
电感式传感器
自感型
可变磁阻型
2020/9/15
互感型
土木工程
涡流式
§2-3 电感式传感器 1 自感型--可变磁阻式
原理:电磁感应
2020/9/15
（2）内光电效应 （受光照物体电导率发生变 化或产生光电动势的效应）
2020/9/15
土木工程
§2-7 其它传感器
2 光电式传感器 主要形式
2020/9/15
土木工程
§2-7 其它传感器
3 气敏传感器
基本原理 半导体气敏元件同气体 接触后，造成半导体性 质发生变化，
测量特定气体的成分或者 浓度 将成分和浓度转变为电信 号，进行监测和报警。
压电效应（外力作用下激起晶体表面荷电的现象，逆压电效应）
压电材料：压电单晶体（石英）、多晶体压电陶瓷（钛酸钡）
常用结构形式
并联时间常数大，适宜用在测量慢变信号；
F
串联适于电路输入阻抗很高的时候。
＋
＋
+
串联
q=DF 2020/9/15
土木工程
并联
§2-5 电容式、压电式、压磁式传感器
2 压电式传感器
土木工程
§2-2 电阻式传感器
2 电位计：精度0.05～0.025mm
电位计的使用－变阻器与分压器
Rx x
Ux x
A
U
B
A
U
B
Rx
R L
x
SR x
2020/9/15
土木工程
U Uc L x SU x
§2-2 电阻式传感器
3、压阻式传感器
△ F→△ R 压阻效应：单晶半导体材料在沿某一轴向受外力作用
高分子物质的电阻与含水率有关
2020/9/15
土木工程
§2-7 其它传感器
6 光纤传感器
基本原理 外界因素（温度、压力、电场、磁场等）变化时，传光特性（相位 和光强）会发生变化。
2020/9/15
土木工程
§2-8 传感器的选择和标定
2020/9/15
1 传感器的选择
输入输出线性好，灵敏度高 滞后、偏移误差小 动态特性好 功耗小 对测试对象影响小 抗干扰能力强 重复性好，有互换性 抗腐蚀性好，能长期使用 易维修和校准
f
2
f
2 0
KP
2020/9/15
土木工程
§2-5 电容式、压电式、压磁式传感器
1 电容式传感器：将被测量（尺寸、压力等）的变
化转换成电容量变化的传感器。
工作原理
+
A
+
+
δ、A或ε发生变
化时，都会引起
电容的变化。
2020/9/15
土木工程
§2-5 电容式、压电式、压磁式传感器
2 压电式传感器
基本原理：
土木工程
§2-7 传感器的选择和标定
2 压力盒的选择和埋设要求
静力匹配 弹性模量 泊松比 密度
2020/9/15
土木工程
§2-7 传感器的选择和标定
2 压力盒的选择和埋设要求
结构参数的选择 教材P43
埋设要求 教材P44
2020/9/15
土木工程
§2-7 传感器的选择和标定
3 传感器的标定
（1）加速度传感器
（2）测力传感器
2020/9/15
土木工程
§2-5 电容式、压电式、压磁式传感器
3 压磁式传感器
基本原理： 压磁效应（铁磁材料受机械力作用，内部产生机械效应力，从而引 起导磁系数发生变化）
2020/9/15
土木工程
§2-5 电容式、压电式、压磁式传感器
3 压磁式传感器
基本元件：
例：二氧化锡气敏元件测酒精含 量
2020/9/15
土木工程
§2-7 其它传感器
4 湿度传感器
基本原理 利用湿敏元件进行湿度 测量和控制。
湿敏元件 利用湿敏材料吸收空气 中的水分而导致本身电 阻值发生变化。
2020/9/15
土木工程
§2-7 其它传感器
5 水分传感器
基本原理 将水分含量转换成电信号进 行测定和表示
2020/9/15
土木工程
-x
x
§2-4 钢弦式传感器
1 工作原理
传感器可等效成一个两端固定绷紧的均匀弦。 钢弦内应力的变化转变为钢弦振动频率的变化。
f 1 2L
基本原理
发出脉冲信号输入压力盒的电 磁线路，激励钢弦产生振动， 钢弦的振动在电磁线路内产生 交变电动势，输入频率仪放大 器后，示波，得到频率。
§2-2 电阻式传感器
概念：把被测量转化为电阻变化的一种传感器。
按工作原理分类：
电阻应变式（核心为：电阻应变片） 电位计式 压阻式
2020/9/15
土木工程
基本原理
§2-2 电阻式传感器
△X △ρ △ L △ A
△R
1 电阻应变式传感器：应变片＋弹性元件＋附件 工作原理：基于电阻应变效应
2020/9/15
2020/9/15
土木工程
§2-7 传感器的选择和标定
4 压力传感器的标定
确定压力传感器或压力测量系统的灵敏度及误差， （1）油压标定
2020/9/15
土木工程
§2-7 传感器的选择和标定
标准输出设备→非电量标准值 标准测试系统→未知的非电量 要求 (1)传感器的标定应该在其使用条件相似的状态下进行； (2)被测对象的f＜30Hz时，可只作静标定。 (3) 重复标定的次数和提高测试精度，减小偶然误差。
应用举例
2020/9/15
土木工程
§2-7 其它传感器
1 磁电式传感器
基本原理：电磁感应，产生感应电动势
2020/9/15
土木工程
§2-6 其它传感器
1 磁电式传感器
（2）霍尔传感器 基本原理：霍尔元件基于霍尔效应，产生感应电动势
金属或半导体材料置于磁场中，通过电流时， 垂直于电流和磁场方向，产生感应电动势
2020/9/15
土木工程
§2-6 其它传感器
1 磁电式传感器
（2）霍尔传感器 应用举例
位移传感器
霍尔乘法器
2020/9/15
土木工程
§2-6 其它传感器
1 磁电式传感器
（3）磁阻效应传感器 基本原理：磁阻效应
沿电流方向电阻的变化
2020/9/15
土木工程
§2-6 其它传感器
2 光电式传感器
（1）外光电效应 （在光线作用下，物质内的电子逸出物体表 面向外发射的现象）
可变导磁面积型
土木工程
§2-3 电感式传感器
1 自感型：
（2）涡流式 金属板置于变化磁场中或在磁场中运动时，在金属板种产生感应电流
高频反射式涡流传感器
低频透射式涡流传感器
2020/9/15
土木工程
§2-3 电感式传感器 2 互感型--差动变压器
工作原理:互感现象.
Eout Ew
W1 W W2
Es
时，其电阻率发生很大变化的现象
2020/9/15
土木工程
§2-3 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。
分类:
电感式传感器
自感型
可变磁阻型
2020/9/15
互感型
土木工程
涡流式
§2-3 电感式传感器 1 自感型--可变磁阻式
原理:电磁感应
2020/9/15
（2）内光电效应 （受光照物体电导率发生变 化或产生光电动势的效应）
2020/9/15
土木工程
§2-7 其它传感器
2 光电式传感器 主要形式
2020/9/15
土木工程
§2-7 其它传感器
3 气敏传感器
基本原理 半导体气敏元件同气体 接触后，造成半导体性 质发生变化，
测量特定气体的成分或者 浓度 将成分和浓度转变为电信 号，进行监测和报警。
压电效应（外力作用下激起晶体表面荷电的现象，逆压电效应）
压电材料：压电单晶体（石英）、多晶体压电陶瓷（钛酸钡）
常用结构形式
并联时间常数大，适宜用在测量慢变信号；
F
串联适于电路输入阻抗很高的时候。
＋
＋
+
串联
q=DF 2020/9/15
土木工程
并联
§2-5 电容式、压电式、压磁式传感器
2 压电式传感器
土木工程
§2-2 电阻式传感器
2 电位计：精度0.05～0.025mm
电位计的使用－变阻器与分压器
Rx x
Ux x
A
U
B
A
U
B
Rx
R L
x
SR x
2020/9/15
土木工程
U Uc L x SU x
§2-2 电阻式传感器
3、压阻式传感器
△ F→△ R 压阻效应：单晶半导体材料在沿某一轴向受外力作用
高分子物质的电阻与含水率有关
2020/9/15
土木工程
§2-7 其它传感器
6 光纤传感器
基本原理 外界因素（温度、压力、电场、磁场等）变化时，传光特性（相位 和光强）会发生变化。
2020/9/15
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§2-8 传感器的选择和标定
2020/9/15
1 传感器的选择
输入输出线性好，灵敏度高 滞后、偏移误差小 动态特性好 功耗小 对测试对象影响小 抗干扰能力强 重复性好，有互换性 抗腐蚀性好，能长期使用 易维修和校准
f
2
f
2 0
KP
2020/9/15
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§2-5 电容式、压电式、压磁式传感器
1 电容式传感器：将被测量（尺寸、压力等）的变
化转换成电容量变化的传感器。
工作原理
+
A
+
+
δ、A或ε发生变
化时，都会引起
电容的变化。
2020/9/15
土木工程
§2-5 电容式、压电式、压磁式传感器
2 压电式传感器
基本原理：
土木工程
§2-7 传感器的选择和标定
2 压力盒的选择和埋设要求
静力匹配 弹性模量 泊松比 密度
2020/9/15
土木工程
§2-7 传感器的选择和标定
2 压力盒的选择和埋设要求
结构参数的选择 教材P43
埋设要求 教材P44
2020/9/15
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§2-7 传感器的选择和标定
3 传感器的标定
（1）加速度传感器
（2）测力传感器
2020/9/15
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§2-5 电容式、压电式、压磁式传感器
3 压磁式传感器
基本原理： 压磁效应（铁磁材料受机械力作用，内部产生机械效应力，从而引 起导磁系数发生变化）
2020/9/15
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§2-5 电容式、压电式、压磁式传感器
3 压磁式传感器
基本元件：
例：二氧化锡气敏元件测酒精含 量
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§2-7 其它传感器
4 湿度传感器
基本原理 利用湿敏元件进行湿度 测量和控制。
湿敏元件 利用湿敏材料吸收空气 中的水分而导致本身电 阻值发生变化。
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§2-7 其它传感器
5 水分传感器
基本原理 将水分含量转换成电信号进 行测定和表示
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-x
x
§2-4 钢弦式传感器
1 工作原理
传感器可等效成一个两端固定绷紧的均匀弦。 钢弦内应力的变化转变为钢弦振动频率的变化。
f 1 2L
基本原理
发出脉冲信号输入压力盒的电 磁线路，激励钢弦产生振动， 钢弦的振动在电磁线路内产生 交变电动势，输入频率仪放大 器后，示波，得到频率。
§2-2 电阻式传感器
概念：把被测量转化为电阻变化的一种传感器。
按工作原理分类：
电阻应变式（核心为：电阻应变片） 电位计式 压阻式
2020/9/15
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基本原理
§2-2 电阻式传感器
△X △ρ △ L △ A
△R
1 电阻应变式传感器：应变片＋弹性元件＋附件 工作原理：基于电阻应变效应
2020/9/15
2020/9/15
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§2-7 传感器的选择和标定
4 压力传感器的标定
确定压力传感器或压力测量系统的灵敏度及误差， （1）油压标定
2020/9/15
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§2-7 传感器的选择和标定