传感器课程设计说明书
传感器课程设计指导书

传感器课程设计指导书北京科技大学自动化学院仪器科学与技术系2014年3月传感器课程设计指导书一、课程设计简介课程名称:传感器课程设计课程编号:05030D开课院系:自动化学院仪器科学与技术系课程类别:必修适用专业:测控技术与仪器先修课程:自动检测技术,模拟电子技术等起止时间:第七学期2周—4周地点:信息楼906二、课程设计目的传感器课程设计通过学生自行设计的传感器,同时自行搭建传感器的测量电路,通过实际测量传感器输出信号与被测物理量的关系,深刻理解传感器的原理和作用。
通过本课程设计,使学生巩固和加强传感器方面的相关理论知识,获得设计方法的基本训练,提高其综合运用知识的能力和实践能力。
三、课程设计器材1、电感支架,电感骨架2、烧杯3、502胶水4、金属箔式应变片,标称电阻值为120Ω,4只5、砝码6、交流、直流电源7、运放8、漆包线9、万用表10、pt100 11、热敏电阻12、150Ω电阻1只,47Ω电阻1只13、电位器1.5K 1只14、导线若干15、面包板1块16、水银温度计17、电阻,电容18、烙铁,焊锡四、课程设计题目和内容1、应变传感器应变测量目的:学会识别一般的电阻应变式传感器,认识电阻应变片及弹性敏感元件,了解电阻应变式传感器的基本结构和材料,通过实验掌握电阻应变式传感器的使用方法,掌握电阻应变式传感器测量电路的调试方法。
通过本设计熟悉电阻应变片的结构和种类,掌握应变片测量力的工作原理,掌握直流电桥的工作原理和有关特性,熟悉电阻应变式传感器测量电路的工作调零和调节灵敏度的方法。
内容:(1)传感器制作将4片应变片根据所学知识粘贴在悬臂梁受力处,使其输出信号最大;(2)测量电路设计设计四臂测量电桥电路(1-1)和仪器放大器电路(1-2)。
正确地连接传感器到所设计的电路中;电路调零后,根据不同的砝码值测量电路输出信号并进行记录,画出砝码质量与电路输出信号的关系曲线,与所学知识进行对比,如果产生误差,需要进行误差分析。
传感器课程设计报告书

传感器课程设计报告书1.引言传感器是现代技术中的重要组成部分,广泛应用于工业自动化、农业、环境监测、医疗健康等领域。
对传感器进行深入的学习和探索,不仅可以加深对传感器原理的理解,还可以培养学生的实践能力和创新意识。
本课程设计旨在通过理论学习和实践操作,使学生掌握传感器的工作原理、应用范围以及设计方法。
2.课程目标1)理解传感器的基本原理和分类;2)掌握传感器的工作原理和相关参数;3)熟练掌握传感器的设计方法;4)能够利用传感器解决实际问题;5)培养学生分析问题和解决问题的能力。
3.课程内容本课程包括以下几个模块的内容:3.1传感器概述介绍传感器的基本概念、分类和应用领域,让学生对传感器有一个整体的认识。
3.2传感器原理介绍常见传感器的工作原理,如光电传感器、压力传感器、温度传感器等,并通过实验让学生亲自操作传感器并观察输出结果。
3.3传感器参数介绍传感器的相关参数,如灵敏度、精度、线性度等,并通过实验让学生了解这些参数对传感器性能的影响。
3.4传感器设计方法介绍传感器的设计方法,包括传感器的选择、电路设计和信号处理等,并通过实验让学生进行传感器的设计。
3.5传感器应用实例介绍传感器在实际应用中的案例,并要求学生团队合作,选择一个具体的应用场景进行传感器设计和实现。
4.实践环节本课程注重实践操作,学生需在实验室完成一系列传感器实验,并完成一个小组项目。
实验内容包括传感器的基本操作、传感器参数的测量、传感器的校准和传感器的应用设计。
5.评分方式本课程的评分方式包括以下几个方面:1)平时成绩:包括实验操作、实验报告和实验讨论等。
2)项目成绩:根据小组项目的完成情况进行评分。
3)考试成绩:根据理论知识进行考核。
6.总结通过本课程的学习,学生不仅可以掌握传感器的基本原理和相关参数,还能够熟练运用传感器解决实际问题。
同时,课程设计还培养了学生的实践能力和创新意识,为其今后从事相关领域的工作打下了坚实的基础。
传感器的课程设计

传感器的课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能够理解传感器的基本概念、原理及分类。
2. 学生能够掌握传感器在实际应用中的选用原则和使用方法。
3. 学生能够了解传感器在生活中的广泛应用及其重要性。
技能目标:1. 学生能够运用所学知识,正确组装、调试简单的传感器装置。
2. 学生能够运用传感器进行数据采集、处理和分析,解决实际问题。
3. 学生能够通过查阅资料、合作交流,提高传感器应用的创新能力和实践能力。
情感态度价值观目标:1. 学生对传感器技术产生兴趣,培养主动探究科学技术的热情。
2. 学生通过学习传感器知识,认识到科技发展对社会进步的推动作用,增强社会责任感和使命感。
3. 学生在团队合作中,学会尊重他人、倾听意见、分享成果,培养良好的团队合作精神。
课程性质:本课程属于科学课程,以实践性和探究性为主要特点,旨在培养学生的动手能力、创新能力及科学素养。
学生特点:学生处于初中阶段,具有一定的物理基础,好奇心强,喜欢动手操作,但需引导培养合作意识和解决问题的能力。
教学要求:结合学生特点,注重理论与实践相结合,强调动手实践和合作交流,提高学生的科学素养和创新能力。
通过分解课程目标为具体的学习成果,为后续的教学设计和评估提供依据。
二、教学内容1. 传感器的基本概念与原理- 传感器的定义、功能及分类- 常见传感器的原理介绍(如温度传感器、光敏传感器、声音传感器等)2. 传感器的选用与使用方法- 传感器的选用原则- 传感器连接电路的搭建与调试- 传感器在实际应用中的注意事项3. 传感器在生活中的应用案例- 自动门控制系统- 温湿度监测系统- 火灾报警系统4. 数据采集、处理与分析- 传感器数据采集的方法与设备- 数据处理与分析的基本步骤- 数据可视化展示5. 传感器创新实践- 设计简单的传感器应用项目- 制作传感器装置,解决实际问题- 团队合作、交流与分享教学内容安排与进度:第一课时:传感器基本概念与原理,介绍教材相关章节内容第二课时:传感器的选用与使用方法,结合教材实例进行分析第三课时:传感器在生活中的应用案例,参观或观看相关视频资料第四课时:数据采集、处理与分析,实践操作与讨论第五课时:传感器创新实践,分组进行项目设计与实施三、教学方法本课程将采用以下多元化的教学方法,以激发学生的学习兴趣,提高教学效果:1. 讲授法:教师通过生动的语言和形象的表达,讲解传感器的基本概念、原理、选用原则等理论知识,为学生奠定扎实的理论基础。
传感器的课课程设计

传感器的课课程设计一、教学目标本节课的教学目标是使学生掌握传感器的基本概念、原理和应用,能够理解不同类型传感器的特点和作用,并能够运用传感器进行简单的实验和应用设计。
具体来说,知识目标包括:1.了解传感器的基本概念、原理和分类。
2.掌握常见传感器的特点、工作原理和应用领域。
3.理解传感器在现代科技中的重要性及其发展趋势。
技能目标包括:1.能够运用传感器进行简单的实验和应用设计。
2.能够分析传感器输出信号的特点,并进行相应的处理和分析。
3.能够结合其他电子元件,设计简单的传感器应用系统。
情感态度价值观目标包括:1.培养学生对科学探究的兴趣和热情,提高学生的创新意识。
2.培养学生团队合作精神,提高学生解决实际问题的能力。
3.培养学生关注现代科技发展,增强学生的社会责任感和使命感。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括传感器的基本概念、原理和分类,以及常见传感器的特点、工作原理和应用领域。
具体安排如下:1.传感器的基本概念、原理和分类:介绍传感器的定义、作用、基本原理和分类方法。
2.常见传感器的特点、工作原理和应用领域:介绍温度传感器、压力传感器、湿度传感器、光传感器等常见传感器的特点、工作原理和应用领域。
3.传感器在现代科技中的重要性及其发展趋势:分析传感器在现代科技中的重要作用,介绍传感器的发展趋势和前景。
三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性,本节课将采用多种教学方法,如讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。
具体方法如下:1.讲授法:通过讲解传感器的基本概念、原理和分类,使学生掌握传感器的基本知识。
2.讨论法:学生分组讨论常见传感器的特点、工作原理和应用领域,促进学生思考和交流。
3.案例分析法:分析实际应用中的传感器案例,使学生更好地理解传感器的工作原理和应用价值。
4.实验法:安排学生进行传感器实验,培养学生的动手能力,提高学生对传感器应用的深入理解。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施,丰富学生的学习体验,我们将选择和准备以下教学资源:1.教材:选用符合教学目标的传感器教材,为学生提供系统、科学的学习材料。
传感器原理及应用课程 设计说明书

天津商业大学自动化专业2011级传感器原理及应用课程设计说明书设计题目:光敏电阻传感器课程设计班级:自动化1101学号:姓名:完成时间:至总评成绩:指导教师签章:设计题目:一、题目的认识理解光敏电阻在我们的生活中已经十分的常见,很多我们身边息息相关的物品上都会有它的应用,比如手机自动调节亮度的功能就是其的一个应用,还有我们生活当中的声控灯,而一些高档汽车的天黑自动照明系统也有他的应用,我们今天运用光敏电阻做的课程设计是一件十分重要的事情。
这对我们未来的工作和生活会有很大的帮助。
特别是对自己未来的生活。
光敏电阻(photocell,注意:光电池是photovoltaic cell)又称光敏电阻器(photoresistor or light-dependent resistor,后者缩写为ldr)或光导管(photoconductor),常用的制作材料为硫化镉,另外还有硒、硫化铝、硫化铅和硫化铋等材料。
这些制作材料具有在特定波长的光照射下,其阻值迅速减小的特性。
这是由于光照产生的载流子都参与导电,在外加电场的作用下作漂移运动,电子奔向电源的正极,空穴奔向电源的负极,从而使光敏电阻器的阻值迅速下降。
光敏电阻器是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器。
主要用于光的测量、光的控制、和光电转换。
如图:光敏电阻器都制成薄片结构,以便能够吸收更多的光能。
该类电阻器的特点是入射光越强,电阻值就越小,入射光越弱,电阻值就越大。
如声控灯中采用了光敏电阻器作为白天控制灯光的装置。
图为光敏电阻实体样子光传感器是利用光敏元件将光信号转换为电信号的传感器,它的敏感波长在可见光波长附近,包括红外线波长和紫外线波长。
光传感器的不只局限于对光的探测,它还可以作为探测元件组成其他传感器,对许多非电量进行检测,只要将这些非电量转换为光信号的变化即可。
光传感器是目前产量最多、应用最广的传感器之一它在自动控制和非电量电测技术中占有非常重要的地位。
传感器简易课程设计

传感器简易课程设计一、课程目标知识目标:1. 理解传感器的定义、分类和工作原理;2. 掌握常见传感器(如温度传感器、光敏传感器、声音传感器等)的使用方法;3. 学会分析传感器在智能控制系统中的应用。
技能目标:1. 能够正确选用传感器,设计简单的传感器应用电路;2. 能够运用传感器进行数据采集,处理和简单的数据分析;3. 培养学生的动手操作能力,提高他们解决实际问题的能力。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对传感器技术应用的兴趣,激发他们探索未知领域的热情;2. 增强学生的团队合作意识,培养他们主动参与、积极思考的良好习惯;3. 培养学生的创新精神,使他们认识到科技发展对社会进步的重要性。
课程性质:本课程为初中物理传感器简易课程,结合课本内容,注重理论与实践相结合。
学生特点:初中生对新鲜事物充满好奇,具有一定的动手操作能力和探究欲望。
教学要求:教师应充分调动学生的积极性,引导他们通过实践掌握传感器的相关知识,培养学生的创新意识和实际操作能力。
在教学过程中,关注学生的学习进展,确保课程目标的达成。
将课程目标分解为具体的学习成果,便于后续教学设计和评估。
二、教学内容1. 传感器基础知识:传感器的定义、分类、工作原理和性能参数;- 课本章节:第三章《传感器及其应用》第一节《传感器概述》2. 常见传感器介绍:温度传感器、光敏传感器、声音传感器、湿度传感器等;- 课本章节:第三章《传感器及其应用》第二节《常见传感器》3. 传感器应用电路设计:传感器选型、电路连接、信号处理;- 课本章节:第三章《传感器及其应用》第三节《传感器应用电路》4. 数据采集与处理:传感器数据采集方法、数据传输、简单数据分析;- 课本章节:第三章《传感器及其应用》第四节《数据采集与处理》5. 传感器应用实例:智能家居、环境监测、物联网等领域的传感器应用案例;- 课本章节:第三章《传感器及其应用》第五节《传感器应用实例》教学进度安排:第一课时:传感器基础知识及分类第二课时:常见传感器的原理与使用方法第三课时:传感器应用电路设计第四课时:数据采集与处理第五课时:传感器应用实例分析与讨论教学内容注重科学性和系统性,结合课本章节,确保学生能够循序渐进地掌握传感器相关知识。
传感器课程设计20页

传感器课程设计20页一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握传感器的基本原理、性能和应用方法,培养学生动手能力和创新思维,提高学生对传感器技术的认识和理解。
知识目标:了解传感器的基本概念、分类和特性;掌握传感器的选型、安装和调试方法;了解传感器在自动化系统和智能制造中的应用。
技能目标:能够根据实际需求选择合适的传感器,进行电路设计和系统集成;能够使用传感器进行数据采集和分析,解决实际问题。
情感态度价值观目标:培养学生对科技创新的兴趣和热情,提高学生责任感和社会使命感,使学生认识到传感器技术在现代社会中的重要性。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括传感器的基本原理、性能参数和应用领域。
1.传感器的基本原理:电阻式、电容式、电感式、霍尔效应、光电效应等传感器的原理和特点。
2.传感器的性能参数:灵敏度、迟滞、重复性、线性度、分辨力等参数的定义和计算。
3.传感器的应用领域:工业自动化、智能交通、生物医学、环境监测等领域的传感器应用案例。
4.传感器选型、安装和调试:根据实际需求选择合适的传感器,了解传感器的安装和调试方法。
5.传感器与微处理器的接口技术:了解传感器与微处理器的接口方式,掌握接口电路的设计方法。
三、教学方法本课程采用讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等多种教学方法。
1.讲授法:通过教师讲解,使学生掌握传感器的基本原理和性能参数。
2.讨论法:引导学生参与课堂讨论,提高学生对传感器应用案例的分析和评价能力。
3.案例分析法:分析实际应用案例,使学生了解传感器在各个领域的应用,提高学生的实践能力。
4.实验法:学生进行实验,使学生掌握传感器的选型、安装和调试方法,培养学生的动手能力。
四、教学资源本课程的教学资源包括教材、参考书、多媒体资料和实验设备。
1.教材:选用国内权威出版社出版的传感器教材,保证课程内容的科学性和系统性。
2.参考书:提供相关领域的参考书籍,丰富学生的知识体系。
3.多媒体资料:制作PPT、视频等多媒体资料,提高课堂教学效果。
传感器课程设计任务书及指导书

传感器课程设计任务书及指导书上海交通大学精密仪器教研室二零一二年十月重要时间节点:第1周第一次课,设计题目讲解,学生选题;第3周最后一次课前,完成电路原理图设计。
目录第一章总论 (3)1-1 《传感器》课程设计的目的 (3)1-2 《传感器》课程设计的内容 (3)1-3 设计时应注意的事项 (3)1-4 设计题目 (4)第二章电阻应变式传感器 (5)2-1 电阻应变式称重传感器原理 (5)2-2 设计用传感器介绍 (6)2-3 任务与要求 (7)第三章差动螺管式电感位移传感器 (8)3-1 电感式位移传感器测量原理 (8)3-2 传感器测量测头 (8)3-3 任务与要求 (9)第四章差动变压器式位移传感器 (10)4-1 差动变压器式位移传感器工作原理 (10)4-2 设计用传感器介绍 (11)4-3 任务与要求 (12)第五章压电式测速传感器 (13)5-1 压电式力传感器工作原理 (13)5-2 设计用传感器介绍 (14)5-3 任务与要求 (15)第六章光电编码器 (16)6-1 光电编码器 (16)6-2 设计用传感器介绍 (17)6-3 任务与要求 (21)第七章光栅位移传感器 (22)7-1 光栅位移传感器工作原理 (22)7-2 设计用传感器介绍 (233)7-3 任务与要求 (29)第一章总论1-1《传感器》课程设计的目的《传感器》课程设计是《传感器》课程的一个重要教学环节,通过这个教学环节要求达到下列几个目的:1.通过课程设计,把在《传感器》及其他有关先修课程《机械制图、精密仪器设计、电工理论基础、模拟电路、数字电路、单片机等》中所获得的知识在传感器设计、装配、调试中综合加以运用,使这些知识得到巩固,并使理论知识与实践相结合,培养工程实践及科学研究的基本技能;2.通过课程设计,加强同学对几种传感器原理的感性认识,加深对课堂的理解,增强动手能力;3.通过这个设计初步培养同学对传感器设计的独立工作能力和分析问题、解决问题的能力。
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燕山大学课程设计说明书题目:压电式加速度传感器的设计学院(系):电气工程学院燕山大学课程设计(论文)任务书院(系):电气工程学院基层教学单位:自动化仪表系说明:此表一式四份,学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。
2014年1月10 日燕山大学课程设计评审意见表目录示例目录第1章摘要 (1)第2章引言 (2)第3章电路仿真及准备作 (3)第4章压电式加速度传感器的参数设计及计算 (12)4.1 结构设计 (12)4.2 电容设计与计算 (12)4.3 其他参数的计算 (12)第5章误差分析 (13)第6章结论 (14)心得体会 (14)参考文献 (15)第一章摘要传感器是一门集合多种科学技术的科学,它利用各种原理如光电效应、压电效应,等等的原理,来根据被测物体的变化来反映待测量的变化的科学。
传感器是在现今科学领域中实现信息化的基础技术之一。
现代测量、控制与自动化技术的飞速发展,特别是电子信息科学的发展,极大地促进了现代传感器技术的发展。
传感器的使用也越来普遍,在当今社会里起到了很大的作用,与此同时传感器的技术要求也在不断提高,对传感器的设计,性能,功能提出了更高的要求,显而易见传感器在以后的社会发展中将会起到越来越重要的作用。
压电式传感器是基于压电效应的传感器。
压电效应是一种能实现机械能与电能相互转换的效应,当有力作用于压电元件上时,压电元件会产生电荷,传感器中利用电荷放大电路,将电荷的变化表现到电压的变化,从而来确定待测物体的运动状态。
经过一定转换电路来实现我们所需要的测量的输出。
压电式传感器的优点是频带宽、灵敏度高、信噪比高、结构简单、工作可靠和重量轻等。
缺点是某些压电材料需要防潮措施,而且输出的直流响应差,需要采用高输入阻抗电路或电荷放大器来克服这一缺陷。
第二章引言压电式传感器是基于压电效应的传感器,就要求必须将电荷的变化通过电路来表现出来,这就要求将电荷的变化转换成电路中电流的变化或者电压的变化,此时必须用到电荷放大电路来实现。
电荷放大电路是压电传感器的核心电路,它将电荷的变化转换电压的变化,从而实现了测量的意义,可以根据电压的变化来判断被测物体的变化或者运动状态。
电荷放大器能将高内阻的电荷源转换成低内阻的电压源,而且输出电压正比于输入电荷。
它实际上是一种具有深度反馈的高增益放大器,输出电压只与输入电荷量和反馈电容有关,而与放大器的增益的变化以及电缆电容无关。
由于反馈电容与输出电压反比,因此要达到一定的灵敏度要求,必须选择适当容量的反馈电容。
使用电荷放大器的一个突出优点是,在一定的条件下,传感器的灵敏度和电缆的长短没有关系。
在设计压电传感器的过程中,电荷放大器是必不可少的一部分,设计内容中会对电荷放大器进行电路仿真并和实际响应进行比较以确定传感器的准确度。
第三章电路仿真及准备工作一电荷放大器分析:电荷放大器原理:电荷变换是该电荷放大器的核心部分,是一个具有电容负反馈的,输入阻抗极高的高增益运算放大器其中:a C 为压电传感器的等效电容,a R 为压电式传感器的等效绝缘漏电阻,Cc 为电缆等效电容,i C 为放大器的输入电容,i R 为放大器的输入阻抗,f C 为反馈电容,n U 是等效输入噪声电压,off U 是等效输入失调电压。
如将f C 折算到输入端,其等效电容为(1+K )f C ,K 为运放的开环增益。
由于反馈电容、传感器电容、电缆电容及放大器电容并联,不计算噪声和失调电压的影响,电荷放大器的输出电压为()[]f i c a f a C K C C C jw R K Ri R jwKQU +++++⎪⎪⎭⎫⎝⎛+++-=11110运算放大器的开环增益K 很大(约为104~106),故f R K /)1(+远大于a R 1+i R 1,f C K )1(+远大于i C a C C C ++,此时a R , i R , a C , c C 和i C 都可以忽略不计,即压电传感器本身的电容大小和电缆长短对电荷放大器输出的影响可以忽略。
(1)o fKQU C K C =-++式中C=a C +Cc +i C 因为放大器是高增益的,K >>1,所以一般情况下(1+K )f C >>C,则有o fQU C ≈-上式表明,当反馈电容f C 一定时,电荷放大器的输出电压与传感器产生电荷成正比,在实际电路中,考虑到电压灵敏度和量程的问题,一般f C 的值在100~10000pF 范围内选择。
,本设计选定10000pF ,即10nF 。
当开环增益A 很大,f R K /)1(+远大于a R 1+i R 1,f C K )1(+远大于i C a C C C ++不能忽略,(2..19)式可表示为:jwG C QC K jw R KjwKQ U f f f+-=+++-=f0)1(1 (1.4)当频率够低时,jw G f 就不能忽略。
因此式(2.20)是表示电荷放大器的低频响应。
F 越低,f fC w G =时,其输出电压幅值为:fC Q U 20=二 调频测量电路分析:调频测量电路是振荡器谐振回路的一部分,当输入量导致电容量发生变化使,振荡器的振荡频率发生变化虽然可以将频率作为测量系统的输出,用以判断被测非电量的大小,但此时是非线性的,不易矫正。
仿真电路时可以将图示中c1电容变化会使输出电压也随之发生变化。
三差动变压器等效电路分析:理想情况下的差动变压器输出电压为零,但实际上存在有零点残余电压,主要是两次级线圈的电气参数与几何尺寸不对称造成的。
四电桥电路分析:电桥电路中,万用表测量的是输出电压,函数发生器是输入电压。
在仿真过程中分别改变R1阻值, R1和R2阻值,R1、R2、R3、R4的阻值分别形成了单臂电桥、两臂差动电桥、全桥电路。
可以通过输入输出的电压值来确定电桥电路的性质及特点。
五电容式差压电路分析:图示是电容式差压电路,其原理和差动电路的原理相仿,改变图示中c1的电容量,输出电压值会变换,同时电压的正负也会发生变化。
六 桥式整流∏滤波电路XSC1ABExt Trig++__+_XMM1C1220uFC2220uFR1100¦¸1%L1300mHD1MDA25001243T1TS_PQ4_10V1220 Vrms 50 Hz 0¡ã 12453分析:第一幅波形图是稳定之前的波形图,第二幅是稳定之后的波形图。
七 全波整流电路XSC1A BExt Trig++__+_D11N4007D21N4007R11k¦¸5%V120 Vrms 50 Hz 0¡ã V220 Vrms 50 Hz 0¡ã214分析:全波整流电路是根据二极管的单项导电的特性进行全波整流的实现,如图是之前的信号,下面的是经过全波整流之后的信号波形。
八 积分电路U1VCCVEEVCCVEER11R2V1C1R32R40XSC143分析:上图是典型的积分电路图。
由图可以看出,输入信号经过了一个电阻后经过反馈流到电容上,但此时认为电容的初始电量为零,故此时给电容充电。
由理想运算放大器的虚短、虚断性质得,(vi-0)/R=C*d(0-vo)/dt,所以vo=-1/(RC)∫vdt.如果把R1和C换个位置,就成了微分电路(但输入的电压应该是交流信号才可通过电容)。
九三相整流桥电路V11 Vpk 1 Hz 0°V21 Vpk 1 Hz 120°V31 Vpk 1 Hz 240°D11N4009D21N4009D41N4009D51N4009 17D31N4009D61N400934R11kΩXSC1A BExt T rig++__+_C1100uF6分析:三项整流桥电路也是利用的二极管的单项导电性质进行对交流信号的选择性通过来形成的。
十 同相比例放大电路U1ALM324AJ321141R11k ΩR22k ΩR31k Ω12V12 Vrms 1k Hz 0°R41k ΩXSC1A BExt Trig++__+_43第四章压电式加速度传感器的参数设计及计算4.1 结构设计压电式加速度传感器又称为压电加速度计,它也属于惯性式传感器。
它是典型的有源传感器。
利用某些物质如石英晶体、人造压电陶瓷的压电效应,在加速度计受振时,质量块加在压电元件上的力也随之变化。
压电敏感元件是力敏元件,在外力作用下,压电敏感元件的表面上产生电荷,从而实现非电量电测量的目的。
实际测量时,将图中的支座与待测物刚性地固定在一起。
当待测物运动时,支座与待测物以同一加速度运动,压电元件受到质量块与加速度相反方向的惯性力的作用,在晶体的两个表面上产生交变电荷(电压)。
当振动频率远低于传感器的固有频率时,传感器的输出电荷(电压)与作用力成正比。
电信号经前置放大器放大,即可由一般测量仪器测试出电荷(电压)大小,从而得出物体的加速度。
压电加速度传感器的压敏元件采用具有压电效应的压电材料,换能元件是以压电材料受力后在其表面产生电荷的压电效应为转换原理。
这些压电材料,当沿着一定方向对其施力而使它变形时,内部就产生极化现象,同时在它的两个相对的表面上便产生符号相反的电荷;当外力去掉后,又重新恢复不带电的状态;当作用力的方向改变时,电荷的极性也随着改变。
其中弹性体是传感器的核心,其结构决定着传感器的各种性能和测量精度,弹性体结构设计的优劣对加速度传感器性能的好坏至关重要。
4.2电容设计和计算由压电元件的工作原理可知,压电式传感器可看作一个电荷发生器。
同时,它也是一个电容器,晶体上聚集正负电荷的两表面相当于电容的两个极板,极板间物质等效于一种介质,则其电容量为Ca=εrεo/d式中A为晶片电极面面积;r为压电材料的相对介电常数;0为真空介电常数。
因此,压电传感器可以等效为一个与电容相串联的电荷源。
压电传感器本身的内阻抗很高,而输出能量较小,因此,它的测量电路通常需接入一个高输入阻抗的前置放大器,其作用如下:(1)把它的高输出阻抗变换为低输出阻抗。
(2)放大传感器输出的微弱信号。
本设计中前置放大器采用电荷放大器。
压电传感器在实际使用时与测量仪器或测量电路相连接,因此还需考虑连接电缆的等效电容Cc、放大器的输入电阻iR、输人电容iC及压电传感器的泄漏电阻aR。
4.3其它性能参数计算1 迟滞特性迟滞特性表明传感器在正(输入量增大)反(输入量减小)行程期间输出-输入曲线不重合的程度,也就是说,对应于同一大小的输入信号,传感器正反行程的输出信号大小不相等,迟滞反映了传感器机械部分不可避免的缺陷。
2 重复性重复性表示传感器在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不一致的程度,若特性曲线一致,重复性就好,误差也小。