数字电子技术PPT课件
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数字电子技术基础全套ppt课件
输出方程
Y ( A Q ( 1 Q 2 ) ( A Q 1 Q 2 ) ) A Q 1 Q 2 A Q 1 Q 2
③计算、 列状态转
换表
Y 输A 入Q 1 Q 2 现A Q 态1 Q 2
A Q2 Q1
次
Q2*
态
Q1*
00 0
01
00 1
10
01 0
11
QQ102*1*AQ01 1 Q1
双向移位寄存器
2片74LS194A接成8位双向移位寄存器
用双向移位寄存器74LS194组成节日彩灯控制电路
1k
LED 发光 二极管
Q=0时 LED亮
+5V
RD Q0 DIR D0
Q1
Q2
Q3 S1
74LS194
S0
D1 D2 D3 DIL CLK +5V
RD Q0 DIR D0
Q1
Q2
Q3 S1
二.一般掌握的内容：
（1）同步、异步的概念，电路现态、次态、有效 状态、无效状态、有效循环、无效循环、自启动的 概念，寄存的概念；
（2）同步时序逻辑电路设计方法。
6.1 概述
一、组合电路与时序电路的区别
1. 组合电路： 电路的输出只与电路的输入有关， 与电路的前一时刻的状态无关。
2. 时序电路：
电路在某一给定时刻的输出
1 0 Q2
0 1
0 1
10 1
00
11 0
01
11 1
10
输出
Y
0 0 0 1 1 0 0 0
Q Q2*1*D D21A Q1 Q1 Q2
YA Q 1 Q 2A Q 1 Q 2
转换条件
Y ( A Q ( 1 Q 2 ) ( A Q 1 Q 2 ) ) A Q 1 Q 2 A Q 1 Q 2
③计算、 列状态转
换表
Y 输A 入Q 1 Q 2 现A Q 态1 Q 2
A Q2 Q1
次
Q2*
态
Q1*
00 0
01
00 1
10
01 0
11
QQ102*1*AQ01 1 Q1
双向移位寄存器
2片74LS194A接成8位双向移位寄存器
用双向移位寄存器74LS194组成节日彩灯控制电路
1k
LED 发光 二极管
Q=0时 LED亮
+5V
RD Q0 DIR D0
Q1
Q2
Q3 S1
74LS194
S0
D1 D2 D3 DIL CLK +5V
RD Q0 DIR D0
Q1
Q2
Q3 S1
二.一般掌握的内容：
（1）同步、异步的概念，电路现态、次态、有效 状态、无效状态、有效循环、无效循环、自启动的 概念，寄存的概念；
（2）同步时序逻辑电路设计方法。
6.1 概述
一、组合电路与时序电路的区别
1. 组合电路： 电路的输出只与电路的输入有关， 与电路的前一时刻的状态无关。
2. 时序电路：
电路在某一给定时刻的输出
1 0 Q2
0 1
0 1
10 1
00
11 0
01
11 1
10
输出
Y
0 0 0 1 1 0 0 0
Q Q2*1*D D21A Q1 Q1 Q2
YA Q 1 Q 2A Q 1 Q 2
转换条件
数字电子技术PPT全套课件
A B C D A B C D A B C D A B C D
第1章 逻辑代数基础
1.2.3 逻辑代数的基本公式、常用公式和基本定理
八进制：由0、1…7八个数码组成，进位规则是逢八进一， 计数基数为8，其按权展开式为。 例如：
D k i 8i
1 0 -1 33 . 1 3 3 1 8 8 8 8
第1章 逻辑代数基础
十六进制：由0、1…9、A、B…F十六个数码组成，进位规 则是逢十六进一，计数基数为16，其按权展开式
逻辑函数：当输入变量取值确定之后，输出变量取值便随之 而定，输出变量和输入变量之间是一种函数关系。
逻辑函数的表示方法：逻辑真值表、逻辑函数式、逻辑图和 卡诺图。 1.逻辑函数的表示方法 （1）逻辑真值表：是由输出变量取值与对应的输入变量取 值所构成的表格。列写方法是： a) 找出输入、输出变量，并用相应的字母表示； b)逻辑赋值。 c)列真值表。
第1章 逻辑代数基础
[例1-1] 将函数式化成最小项和的形式。
解：
Y ABC BD ABC D
ABC D D A A B C C D ABC D ABC D ABC D ABC D ABCD ABC D ABCD ABC D m9 m8 m5 m7 m13 m15 m10 m5 , m7 , m8 , m9 , m10 , m13 , m15 m5,7,8,9,10,13,15
a)找出真值表中使函数值为1的输入变量取值；
b）每个输入变量取值都对应一个乘积项，变量取值为1，用 原变量表示，变量取值为0，用反变量表示。 c)将这些乘积项相加即可。
数字电子技术课件.ppt
个对应的二进制代码
• 普通编码器 • 优先编码器
《数字电子技术基础》
一、普通编码器
输
入
输出
• 特点：任何时 刻只允许输入 一个编码信号。
• 例：3位二进 制普通编码器
I0 I1
10 01 00 00
I2 I3 I4 I5
0 0 00 0 0 00 1 0 00 0 1 00
I6 I7 Y2 Y1 Y0
用电路进行实现
《数字电子技术基础》
集成译码器实例：74HC138
附加 控制端
S S3S2 S1
Yi' ( S mi )'
低电平 输出
74HC138的功能表：
《数字电子技术基础》
输
入
输
出
S1
S
' 2
S3'
A2
A1
A0
Y7' Y6' Y5' Y4' Y3'
Y2' Y1' Y0'
0
X
XXX1 1 1 1 1 1 1 1
变换（用MSI）； 或进行相应的描述（PLD） 五、画出逻辑电路图，或下载到PLD
根据功能要求 列真值表
填卡诺图化简逻辑函数
写最简与或式
用多种基本门设计逻辑电路
变为与非与非式 用与非门设计逻辑电路
《数字电子技术基础》
4.3 若干常用组合逻辑电路
4.3.1 编码器 • 编码：将输入的每个高/低电平信号变成一
I
' 0
I
' 7
I
6
I5'
I
' 4
I3'
I
• 普通编码器 • 优先编码器
《数字电子技术基础》
一、普通编码器
输
入
输出
• 特点：任何时 刻只允许输入 一个编码信号。
• 例：3位二进 制普通编码器
I0 I1
10 01 00 00
I2 I3 I4 I5
0 0 00 0 0 00 1 0 00 0 1 00
I6 I7 Y2 Y1 Y0
用电路进行实现
《数字电子技术基础》
集成译码器实例：74HC138
附加 控制端
S S3S2 S1
Yi' ( S mi )'
低电平 输出
74HC138的功能表：
《数字电子技术基础》
输
入
输
出
S1
S
' 2
S3'
A2
A1
A0
Y7' Y6' Y5' Y4' Y3'
Y2' Y1' Y0'
0
X
XXX1 1 1 1 1 1 1 1
变换（用MSI）； 或进行相应的描述（PLD） 五、画出逻辑电路图，或下载到PLD
根据功能要求 列真值表
填卡诺图化简逻辑函数
写最简与或式
用多种基本门设计逻辑电路
变为与非与非式 用与非门设计逻辑电路
《数字电子技术基础》
4.3 若干常用组合逻辑电路
4.3.1 编码器 • 编码：将输入的每个高/低电平信号变成一
I
' 0
I
' 7
I
6
I5'
I
' 4
I3'
I
数字电子技术基础全套课件ppt
二进制 补码的 形式编 码
经 营 者 提 供 商品或 者服务 有欺诈 行为的 ，应当 按照消 费者的 要求增 加赔偿 其受到 的损失 ，增加 赔偿的 金额为 消费者 购买商 品的价 款或接 受服务 的费用
二、直接A/D转换器
并联比较型
0≤vi ＜ VREF/15 时，7个比较 器输出全为0， CP 到来后，7 个触发器都置 0。经 编码器编码后 输出的二进制 代 码 为 d2d1d0 ＝000。
教学内容
§11.1 概述 §11.2 D/A转换器 §11.3 A/D转换器
教学要求
1、掌握DAC和ADC的定义及应用； 2、了解DAC的组成、倒T型电阻网络、集 成D/A转换器、转换精度及转换速度； 3、了解ADC组成、逐次逼近型A/D转换器、 积分型A/D转换器、转换精度及转换速度。
11.1 概述
取 1 8
取 2 15
最大量化误差为 △，即1／8V
最大量化误差为 1/2△，即1／15V
经 营 者 提 供 商品或 者服务 有欺诈 行为的 ，应当 按照消 费者的 要求增 加赔偿 其受到 的损失 ，增加 赔偿的 金额为 消费者 购买商 品的价 款或接 受服务 的费用
对双极性模拟电压的量化和编码
由于V-≈V+=0,所以开关S合到哪一边，都相当 于接到了“地”电位，流过每条电路的电流始终不 变。可等效为：
经 营 者 提 供 商品或 者服务 有欺诈 行为的 ，应当 按照消 费者的 要求增 加赔偿 其受到 的损失 ，增加 赔偿的 金额为 消费者 购买商 品的价 款或接 受服务 的费用
i2 Id34 Id28 Id11Id 60 取RF=R
CB7520电路原理图
经 营 者 提 供 商品或 者服务 有欺诈 行为的 ，应当 按照消 费者的 要求增 加赔偿 其受到 的损失 ，增加 赔偿的 金额为 消费者 购买商 品的价 款或接 受服务 的费用
经 营 者 提 供 商品或 者服务 有欺诈 行为的 ，应当 按照消 费者的 要求增 加赔偿 其受到 的损失 ，增加 赔偿的 金额为 消费者 购买商 品的价 款或接 受服务 的费用
二、直接A/D转换器
并联比较型
0≤vi ＜ VREF/15 时，7个比较 器输出全为0， CP 到来后，7 个触发器都置 0。经 编码器编码后 输出的二进制 代 码 为 d2d1d0 ＝000。
教学内容
§11.1 概述 §11.2 D/A转换器 §11.3 A/D转换器
教学要求
1、掌握DAC和ADC的定义及应用； 2、了解DAC的组成、倒T型电阻网络、集 成D/A转换器、转换精度及转换速度； 3、了解ADC组成、逐次逼近型A/D转换器、 积分型A/D转换器、转换精度及转换速度。
11.1 概述
取 1 8
取 2 15
最大量化误差为 △，即1／8V
最大量化误差为 1/2△，即1／15V
经 营 者 提 供 商品或 者服务 有欺诈 行为的 ，应当 按照消 费者的 要求增 加赔偿 其受到 的损失 ，增加 赔偿的 金额为 消费者 购买商 品的价 款或接 受服务 的费用
对双极性模拟电压的量化和编码
由于V-≈V+=0,所以开关S合到哪一边，都相当 于接到了“地”电位，流过每条电路的电流始终不 变。可等效为：
经 营 者 提 供 商品或 者服务 有欺诈 行为的 ，应当 按照消 费者的 要求增 加赔偿 其受到 的损失 ，增加 赔偿的 金额为 消费者 购买商 品的价 款或接 受服务 的费用
i2 Id34 Id28 Id11Id 60 取RF=R
CB7520电路原理图
经 营 者 提 供 商品或 者服务 有欺诈 行为的 ，应当 按照消 费者的 要求增 加赔偿 其受到 的损失 ，增加 赔偿的 金额为 消费者 购买商 品的价 款或接 受服务 的费用
【精品PPT】数字电子技术基础全套课件-2(2024版)
一、逻辑函数
如果以逻辑变量作为输入，以运算结果作为 输出，当输入变量的取值确定之后，输出的取值 便随之而定。输出与输入之间的函数关系称为逻 辑函数。Y=F(A,B,C,…)
二、逻辑函数表示方法 常用逻辑函数的表示方法有：逻辑真值表（真
值表）、逻辑函数式（逻辑式或函数式）、逻辑 图、波形图、卡诺图及硬件描述语言。它们之间 可以相互转换。
( A B)
B A
( A B)
Y (( A B) ( A B)) ( A B)( A B) AB AB
5、波形图→真值表
A
1111
0000
B
11
11
00
00
C 1111
00
Y 11
00 11
0
00 0
ABC Y 00 0 0 t 00 1 1 01 0 1 t 01 1 0 10 0 0 t 10 1 1 11 0 0 t 11 1 1
A断开、B接通，灯不亮。
将开关接通记作1，断开记作0；灯亮记作1，灯 灭记作0。可以作出如下表格来描述与逻辑关系：
功能表
开关 A 开关 B 灯 Y
A
断开 断开
灭
0
断开 闭合
灭
0
1
闭合 断开
灭
1
闭合 闭合 亮
BY
00 真 10 值
00 表
11
两个开关均接通时，灯才会 Ｙ＝Ａ•Ｂ
亮。逻辑表达式为：
实现与逻辑的电路称为与门。
与门的逻辑符号：
A
&
Y Ｙ＝Ａ•Ｂ
B
二、或逻辑（或运算）
或逻辑：当决定事件（Y）发生的各种条件A，B，
C，…)中，只要有一个或多个条件具备，事件（Y）
如果以逻辑变量作为输入，以运算结果作为 输出，当输入变量的取值确定之后，输出的取值 便随之而定。输出与输入之间的函数关系称为逻 辑函数。Y=F(A,B,C,…)
二、逻辑函数表示方法 常用逻辑函数的表示方法有：逻辑真值表（真
值表）、逻辑函数式（逻辑式或函数式）、逻辑 图、波形图、卡诺图及硬件描述语言。它们之间 可以相互转换。
( A B)
B A
( A B)
Y (( A B) ( A B)) ( A B)( A B) AB AB
5、波形图→真值表
A
1111
0000
B
11
11
00
00
C 1111
00
Y 11
00 11
0
00 0
ABC Y 00 0 0 t 00 1 1 01 0 1 t 01 1 0 10 0 0 t 10 1 1 11 0 0 t 11 1 1
A断开、B接通，灯不亮。
将开关接通记作1，断开记作0；灯亮记作1，灯 灭记作0。可以作出如下表格来描述与逻辑关系：
功能表
开关 A 开关 B 灯 Y
A
断开 断开
灭
0
断开 闭合
灭
0
1
闭合 断开
灭
1
闭合 闭合 亮
BY
00 真 10 值
00 表
11
两个开关均接通时，灯才会 Ｙ＝Ａ•Ｂ
亮。逻辑表达式为：
实现与逻辑的电路称为与门。
与门的逻辑符号：
A
&
Y Ｙ＝Ａ•Ｂ
B
二、或逻辑（或运算）
或逻辑：当决定事件（Y）发生的各种条件A，B，
C，…)中，只要有一个或多个条件具备，事件（Y）
数字电子技术基础ppt课件
R
vo K合------vo=0, 输出低电平
vi
K
只要能判
可用三极管 代替
断高低电 平即可
在数字电路中，一般用高电平代表1、低 电平代表0，即所谓的正逻辑系统。
2.2.2 二极管与门
VCC
A
D1
FY
B
D2
二极管与门
A
B
【 】 内容 回顾
AB Y 00 0 01 0 100 11 1
&
Y
2.2.2 二极管或门
一般TTL门的扇出系数为10。
三、输入端负载特性
输入端 “1”,“0”？
A
ui
RP
R1 b1
c1
T1
D1
•
R2
•
T2
•
R3
VCC
•
R4
T4 D2
•
Y
T5
•
简化电路
R1
VCC
ui
A ui
T1
be
RP
2
be 0
RP
5
RP较小时
ui
RP RP R1
(Vcc Von )
当RP<<R1时, ui ∝ RP
•
R4
T4 D2
•
Y
T5
•
TTL非门的内部结构
•
R1
R2
A
b1 c1
T1
•
T2
D1
•
R3
VCC
•
R4
T4 D2
•
Y
T5
•
前级输出为 高电平时
•
R2
R4
VCC
T4 D2
数字电子技术基础全套课件共580页
＝ 1×25 + l×24 + 0×23 + 1×22 + 0×21 + l×20 + 1×2-1 + 0×2-2 + 1×2-3 ＝ 32 + 16 + 0 + 4 + 0 + 1 + 0.5 + 0 + 0.125 ＝ (53．625) D 【例1-2】 将十六进制数(4E5.8) H转换为十进制数。 解：(4E5.8) H ＝ 4×(16)2 + E×(16)1 + 5×(16)0 + 8×(16)-1
将每个十六进制数用4位二进制来书写， 其最左侧或最右侧的可以省去。
通常采用基数乘除法。
二进制数
转换
十进制数
将对应的二、十六进制数按各位权展开， 并把各位值相加。
10
1.3.1 十六进制、二进制数与十进制数间的转换
【例1-1】将二进制数(110101．101)2转换为十进制数。 解：(110101．101)2
0 …… 1 高位
小数部分
0.625
整数
×2
1.250 ……… 1 高位
0.250
×2
0.500 ……… 0（顺序）
×2
1.000 ……… 1 低位
即 (59.625)D=（101011.101)B
12
1.3.2 十进制数转换为二进制、十六进制数
【例1-4】 将十进制数（427.34357)D转换成十六进制数。
16
1.4 数字系统中数的表示方法与格式
1.4.1 十进制编码
1. 8421 BCD码 在这种编码方式中，每一位二进制代码都代表一个固定的数值，
把每一位中的1所代表的十进制数加起来，得到的结果就是它所代表 的十进制数码。由于代码中从左到右每一位中的1分别表示8、4、2、 1（权值），即从左到右，它的各位权值分别是8、4、2、1。所以把 这种代码叫做8421码。8421 BCD码是只取四位自然二进制代码的 前10种组合。
将每个十六进制数用4位二进制来书写， 其最左侧或最右侧的可以省去。
通常采用基数乘除法。
二进制数
转换
十进制数
将对应的二、十六进制数按各位权展开， 并把各位值相加。
10
1.3.1 十六进制、二进制数与十进制数间的转换
【例1-1】将二进制数(110101．101)2转换为十进制数。 解：(110101．101)2
0 …… 1 高位
小数部分
0.625
整数
×2
1.250 ……… 1 高位
0.250
×2
0.500 ……… 0（顺序）
×2
1.000 ……… 1 低位
即 (59.625)D=（101011.101)B
12
1.3.2 十进制数转换为二进制、十六进制数
【例1-4】 将十进制数（427.34357)D转换成十六进制数。
16
1.4 数字系统中数的表示方法与格式
1.4.1 十进制编码
1. 8421 BCD码 在这种编码方式中，每一位二进制代码都代表一个固定的数值，
把每一位中的1所代表的十进制数加起来，得到的结果就是它所代表 的十进制数码。由于代码中从左到右每一位中的1分别表示8、4、2、 1（权值），即从左到右，它的各位权值分别是8、4、2、1。所以把 这种代码叫做8421码。8421 BCD码是只取四位自然二进制代码的 前10种组合。
数字电子技术基础-第一章PPT课件
•15
第一章：数字逻辑基础
【例1-3】将十六进制数8A.3按权展开。 解：(8A.3)16=8×161+10×160+3×16-1
•16
第一章：数字逻辑基础
1.2.2 不同进制数的转换 1. 十进制数转换为二进制、八进制和十六进制数 转换方法： (1) 十进制数除以基数(直到商为0为止)。 (2) 取余数倒读。
•17
第一章：数字逻辑基础
【例1-4】将十进制数47转换为二进制、八进制和十六进制数。 解：
(47)10=(101111)2=(57)8=(2F)16。
•18
第一章：数字逻辑基础
【例1-5】将十进制数0.734375转换为二进制和八进制数。
解：
(1)转换为二进制数。
首先用0.734375×2=1.46875 (积的整数部分为1，积的小数部分为
•25
第一章：数字逻辑基础
按选取方式的不同，可以得到如表1.1所示常用的几种BCD编码。 表1.1 常用的几种BCD编码
•26
第一章：数字逻辑基础
2. 数的原码、反码和补码 在实际中，数有正有负，在计算机中人们主要采用两种
方法来表示数的正负。第一种方法是舍去符号，所有的数字 均采用无符号数来表示。
•7
第一章：数字逻辑基础
2. 数字电路的分类
1) 按集成度划分 按集成度来划分，数字集成电路可分为小规模、中规模、大规模和超大
规模等各种集成电路。 2) 按制作工艺划分
按制作工艺来划分，数字电路可分为双极型(TTL型)电路和单极型(MOS 型)电路。双极型电路开关速度快，频率高，工作可靠，应用广泛。单极型 电路功耗小，工艺简单，集成度高，易于大规模集成生产。 3) 按逻辑功能划分
第一章：数字逻辑基础
【例1-3】将十六进制数8A.3按权展开。 解：(8A.3)16=8×161+10×160+3×16-1
•16
第一章：数字逻辑基础
1.2.2 不同进制数的转换 1. 十进制数转换为二进制、八进制和十六进制数 转换方法： (1) 十进制数除以基数(直到商为0为止)。 (2) 取余数倒读。
•17
第一章：数字逻辑基础
【例1-4】将十进制数47转换为二进制、八进制和十六进制数。 解：
(47)10=(101111)2=(57)8=(2F)16。
•18
第一章：数字逻辑基础
【例1-5】将十进制数0.734375转换为二进制和八进制数。
解：
(1)转换为二进制数。
首先用0.734375×2=1.46875 (积的整数部分为1，积的小数部分为
•25
第一章：数字逻辑基础
按选取方式的不同，可以得到如表1.1所示常用的几种BCD编码。 表1.1 常用的几种BCD编码
•26
第一章：数字逻辑基础
2. 数的原码、反码和补码 在实际中，数有正有负，在计算机中人们主要采用两种
方法来表示数的正负。第一种方法是舍去符号，所有的数字 均采用无符号数来表示。
•7
第一章：数字逻辑基础
2. 数字电路的分类
1) 按集成度划分 按集成度来划分，数字集成电路可分为小规模、中规模、大规模和超大
规模等各种集成电路。 2) 按制作工艺划分
按制作工艺来划分，数字电路可分为双极型(TTL型)电路和单极型(MOS 型)电路。双极型电路开关速度快，频率高，工作可靠，应用广泛。单极型 电路功耗小，工艺简单，集成度高，易于大规模集成生产。 3) 按逻辑功能划分
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12
弹性元件的基本性能
1、弹性特性是指弹性元件的输入量（力、力
矩、压力、温度等）与由它引起的输出量（应 变、位移或转角）之间的关系
(1). 刚度
弹性元件产生单位变形所需要的外加作用力， 即 k dF dx
F为作用在弹性元件上的外力，x为弹性元件上 产生的变形
13
(2). 灵敏度 灵敏度S定义为单位输入量所引起的输
15
弹性滞后
弹性元件在加载和卸载的正反行程中应力和应变 曲线不重合的现象称为弹性滞后，由特性曲线可 以看出，当应力不同时，弹性滞后是不同的
一般用最大相对滞后的百分数来表示，即
r max 100% max
式中，
m
a
为最大应变滞后；
x
m
为最大载荷下的总应变
ax
16
17
弹性后效
E
15
式中，N15为弹性后效值； 15 15 0
15为施加应力保持15 min 后所对应的应变值
为施加应力时刻对应的应变
0
值
E为材料的弹性模量；为材料的正应力
19
应力松弛
材料在高温下工作，受应力的作用而产生应变。 当其总的应变量在恒定情况下，应力随时间的延 续而逐渐降低的现象称应力松弛。其应力松弛率 为：
在弹性变形范围内，应变不但是应力的函 数，而且与时间有关， 在应力保持不变的 情况下，应变随时间的延续而缓慢变化， 直到最后达到平衡应变值，这一现象称为 弹性后效，也称蠕变
18
弹性后效常常需要延续很长时间，一般采用应力 保持15min作参考值。弹性后效可表示为：
N 15
15 0
8
应力和应变
材料在弹性变形阶段，其应力和应变成正 比例关系（即符合胡克定律），其比例系 数称为弹性模量。 “弹性模量”是描述物 质弹性的一个物理量
一般地讲，对弹性体施加一个外界作用 （称为“应力”）后，弹性体会发生形状 的改变（称为“应变”）
9
弹性模量
10
泊松比
在弹性范围内，金属丝沿长度方向伸长时，径向 尺寸缩小，反之亦然。即轴向应变与径向应变存 在下列关系：
1
参数检测的一般方法
参数的检测是以自然规律为基础，利用敏 感元件特有的物理、化学和生物等效应， 把被测量的变化转换为敏感元件某一物理 量的变化
根据敏感元件的不同，参数检测一般可分 为以下几种方法：
2
3
磁学法 压磁效应、霍尔效应、电磁感应原理 射线法 放射线穿过介质时部分能量会被物质吸收 化学法 利用化学反应原理
吸附效应、光化学效应、热化学效应
生物反应法
生物活性物质能识别被测物质，并发生生物学反应， 产生物理、化学等现象，或产生新的化学物质。 生物学反应：酶反应、微生物反应、免疫反应
4
对于同一参数的检测，可以用不同的方法， 使用不同的敏感元件来实现。 由于被测对象是千差万别的，敏感元件的 特性也不一样，在选择时敏感元件时要考 虑有着相应的参考要素：
轴向 径向
式中就是金属材料的泊松比 。
11
弹性式检测元件
在外力作用下，物体的形状和尺寸会发生 变化，若去掉外力，物体能恢复原来的形 状和尺寸，此种变形就称为弹性变形。弹 性元件就是基于弹性变形原理的一种敏感 元件
弹性元件直接感受被测量的变化，并以变 形或应变响应，其输出还可经转换元件变 为电信号，可用于测量力、力矩、压力及 温度等参数
出量，弹性元件的灵敏度是指单位作用 力所引起的弹性元件的变形，即：
S dx dF
式中，F为作用在弹性元件上的外力，x 为弹性元件上产生的变形
刚度和灵敏度为倒数关系
14
2、滞弹性效应 弹性元件的滞弹性效应是指材料在弹性变
化范围内同时伴有微塑性变形，使应力和 应变不遵循虎克定律而产生非线性现象 弹性滞后 弹性后效 应力松弛
物质定律
物质定律是关于各种物质内在性质的定律、 法则和规律。物质的内在性质通常以这种 物质所固有的物理量加以描述，它与物质 的材料密切相关
物质的电阻是最常见的物理量之一，由于 它易测量，准确度高，在检测技术中经常 利用材料的电阻与被测量之间的关系实现 参数检测，金属导体和许多非金属半导体 在受压、受热、受光照等情况下，电阻值 有明显变化
5
（1）敏感元件的适用范围：使用的环境温度、 压力、外加电源电压（电流）等都有要求
（2）敏感元件的参数测量范围：被测量不超 过敏感元件规定的测量范围，否则，敏感元件 的输出不能与被测量的变化相对应，甚至会损 坏敏感元件
（3）敏感元件的输出特性：自然界许多材料 都具有对某个（些）参数敏感的功能，但作为 用于参数检测的敏感元件，一般要求其输出与 被测量之间有明确的单调上升或下降的关系， 而且要求该函数关系受其他参数的影响小，重 复性好
6
机械式检测元件
机械式检测元件是将被测量转换为机械量 信号（通常是位移、振动频率、转角等） 输出，可用于压力、力、加速度、湿度等 参数的测量
最常用的机械式检测元件包括弹性式检测 元件和振动式检测元件
7
变形固体及其基本假设 任何固体在外力作用下都将发生形变，形 变可分为两种：弹性变形和塑性变形（永 久变形）。 弹性变形：外力去除后可消除的变形。 塑性变形：外力去除后不可消除的变形。 这种特性又称为挠性。
21
（2）频率温度系数
当温度变化时，还会引起材料的谐振频率的变化， 频率的温度系数表示谐振频率随温度变化的情况
f
f
f f0
0 t t0
f f0t
f
为温
0
度为t0时弹性元件的谐振频
率
f为温度为t时弹性元件的谐振频率
22
（3）膨胀系数
当温度发生变化时材料会发生热膨胀现象，通常 用线膨胀系数表示温度每升高1℃时，单位长度的 相对变化量
r
0 t 0
100%
0为初始应力； t为经过t时间后的应力
20
3、热弹性效应
（1）弹性模量的温度系数 当温度变化时，会引起材料的弹性模量E的变化， 弹性模量的温度系数为：
E
E E0
E0 t t0
E E0t
E0为温度为t0时材料的弹性模量
E为温度为t时材料的弹性模量
弹性元件的基本性能
1、弹性特性是指弹性元件的输入量（力、力
矩、压力、温度等）与由它引起的输出量（应 变、位移或转角）之间的关系
(1). 刚度
弹性元件产生单位变形所需要的外加作用力， 即 k dF dx
F为作用在弹性元件上的外力，x为弹性元件上 产生的变形
13
(2). 灵敏度 灵敏度S定义为单位输入量所引起的输
15
弹性滞后
弹性元件在加载和卸载的正反行程中应力和应变 曲线不重合的现象称为弹性滞后，由特性曲线可 以看出，当应力不同时，弹性滞后是不同的
一般用最大相对滞后的百分数来表示，即
r max 100% max
式中，
m
a
为最大应变滞后；
x
m
为最大载荷下的总应变
ax
16
17
弹性后效
E
15
式中，N15为弹性后效值； 15 15 0
15为施加应力保持15 min 后所对应的应变值
为施加应力时刻对应的应变
0
值
E为材料的弹性模量；为材料的正应力
19
应力松弛
材料在高温下工作，受应力的作用而产生应变。 当其总的应变量在恒定情况下，应力随时间的延 续而逐渐降低的现象称应力松弛。其应力松弛率 为：
在弹性变形范围内，应变不但是应力的函 数，而且与时间有关， 在应力保持不变的 情况下，应变随时间的延续而缓慢变化， 直到最后达到平衡应变值，这一现象称为 弹性后效，也称蠕变
18
弹性后效常常需要延续很长时间，一般采用应力 保持15min作参考值。弹性后效可表示为：
N 15
15 0
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应力和应变
材料在弹性变形阶段，其应力和应变成正 比例关系（即符合胡克定律），其比例系 数称为弹性模量。 “弹性模量”是描述物 质弹性的一个物理量
一般地讲，对弹性体施加一个外界作用 （称为“应力”）后，弹性体会发生形状 的改变（称为“应变”）
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弹性模量
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泊松比
在弹性范围内，金属丝沿长度方向伸长时，径向 尺寸缩小，反之亦然。即轴向应变与径向应变存 在下列关系：
1
参数检测的一般方法
参数的检测是以自然规律为基础，利用敏 感元件特有的物理、化学和生物等效应， 把被测量的变化转换为敏感元件某一物理 量的变化
根据敏感元件的不同，参数检测一般可分 为以下几种方法：
2
3
磁学法 压磁效应、霍尔效应、电磁感应原理 射线法 放射线穿过介质时部分能量会被物质吸收 化学法 利用化学反应原理
吸附效应、光化学效应、热化学效应
生物反应法
生物活性物质能识别被测物质，并发生生物学反应， 产生物理、化学等现象，或产生新的化学物质。 生物学反应：酶反应、微生物反应、免疫反应
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对于同一参数的检测，可以用不同的方法， 使用不同的敏感元件来实现。 由于被测对象是千差万别的，敏感元件的 特性也不一样，在选择时敏感元件时要考 虑有着相应的参考要素：
轴向 径向
式中就是金属材料的泊松比 。
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弹性式检测元件
在外力作用下，物体的形状和尺寸会发生 变化，若去掉外力，物体能恢复原来的形 状和尺寸，此种变形就称为弹性变形。弹 性元件就是基于弹性变形原理的一种敏感 元件
弹性元件直接感受被测量的变化，并以变 形或应变响应，其输出还可经转换元件变 为电信号，可用于测量力、力矩、压力及 温度等参数
出量，弹性元件的灵敏度是指单位作用 力所引起的弹性元件的变形，即：
S dx dF
式中，F为作用在弹性元件上的外力，x 为弹性元件上产生的变形
刚度和灵敏度为倒数关系
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2、滞弹性效应 弹性元件的滞弹性效应是指材料在弹性变
化范围内同时伴有微塑性变形，使应力和 应变不遵循虎克定律而产生非线性现象 弹性滞后 弹性后效 应力松弛
物质定律
物质定律是关于各种物质内在性质的定律、 法则和规律。物质的内在性质通常以这种 物质所固有的物理量加以描述，它与物质 的材料密切相关
物质的电阻是最常见的物理量之一，由于 它易测量，准确度高，在检测技术中经常 利用材料的电阻与被测量之间的关系实现 参数检测，金属导体和许多非金属半导体 在受压、受热、受光照等情况下，电阻值 有明显变化
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（1）敏感元件的适用范围：使用的环境温度、 压力、外加电源电压（电流）等都有要求
（2）敏感元件的参数测量范围：被测量不超 过敏感元件规定的测量范围，否则，敏感元件 的输出不能与被测量的变化相对应，甚至会损 坏敏感元件
（3）敏感元件的输出特性：自然界许多材料 都具有对某个（些）参数敏感的功能，但作为 用于参数检测的敏感元件，一般要求其输出与 被测量之间有明确的单调上升或下降的关系， 而且要求该函数关系受其他参数的影响小，重 复性好
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机械式检测元件
机械式检测元件是将被测量转换为机械量 信号（通常是位移、振动频率、转角等） 输出，可用于压力、力、加速度、湿度等 参数的测量
最常用的机械式检测元件包括弹性式检测 元件和振动式检测元件
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变形固体及其基本假设 任何固体在外力作用下都将发生形变，形 变可分为两种：弹性变形和塑性变形（永 久变形）。 弹性变形：外力去除后可消除的变形。 塑性变形：外力去除后不可消除的变形。 这种特性又称为挠性。
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（2）频率温度系数
当温度变化时，还会引起材料的谐振频率的变化， 频率的温度系数表示谐振频率随温度变化的情况
f
f
f f0
0 t t0
f f0t
f
为温
0
度为t0时弹性元件的谐振频
率
f为温度为t时弹性元件的谐振频率
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（3）膨胀系数
当温度发生变化时材料会发生热膨胀现象，通常 用线膨胀系数表示温度每升高1℃时，单位长度的 相对变化量
r
0 t 0
100%
0为初始应力； t为经过t时间后的应力
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3、热弹性效应
（1）弹性模量的温度系数 当温度变化时，会引起材料的弹性模量E的变化， 弹性模量的温度系数为：
E
E E0
E0 t t0
E E0t
E0为温度为t0时材料的弹性模量
E为温度为t时材料的弹性模量