电路基础原理电路中的传感器与信号检测
传感器原理及检测技术(pdf 67页)
光电式传感器
光电式传感器
●光电效应和光电元件●光电器件的特性
●光电耦合器件
●电荷耦合器件(CCD)●光电式传感器
光电式传感器
光电式传感器的概念
光电式传感器是以光电元件作为转化元件，可以将被测的非电量通过光量的变化再转化成电量的传感器。
光电式传感器一般由光源、光学元件和光电元件三部分组成。
光电式传感器的物理基础是光电效应。
光电效应和光电元件
●外光电效应
●基于外光电效应的器件●内光电效应
●基于内光电效应的器件
基于外光电效应的器件 光电管
基于外光电效应的器件 光电倍增管
光电效应
●内光电效应之二(光生伏特效应)
✓势垒效应(结光电效应)
✓侧向光电效应。
欠压保护电路原理
欠压保护电路原理1.传感器：欠压保护电路的传感器用于检测输入电压是否低于设定的阈值。
传感器通常使用电压变压器或电压分压器来提供稳定的参考电压。
当输入电压低于设定的阈值时，传感器将发出相应的信号。
2.比较器：比较器是欠压保护电路的核心部分，用于比较传感器输出的信号与设定的阈值信号。
比较器将两个电压信号进行比较，当输入电压低于设定阈值时，比较器将输出一个低电平信号。
3.输出控制：一旦比较器输出低电平信号，输出控制部分将接收到此信号，并根据需要执行相应的操作。
最常见的输出控制方式是通过继电器来切断电路，从而实现对设备的保护。
当电路被切断时，设备将与电源分离，避免了过低电压对设备的损坏。
除了上述核心原理，欠压保护电路还可以加入一些增强功能，以提高其可靠性和灵活性，如延时保护、复位功能等。
1.延时保护：欠压保护电路可以添加延时保护功能，以防止因瞬时电压波动而误触发保护。
延时保护功能使电路在检测到输入电压低于阈值后，在设定的延时时间内继续工作，而不立即切断电路。
只有当低电压持续超过延时时间，才会触发欠压保护。
2.复位功能：复位功能可以使欠压保护电路在输入电压恢复正常后自动恢复连接。
通过添加复位电路，在输入电压恢复到设定阈值以上时，可以自动重置保护电路，使设备得以正常运行。
这样，一旦欠压保护触发，电路将在输入电压恢复正常后自动复位，而无需额外干预。
总的来说，欠压保护电路通过传感器检测输入电压是否低于设定阈值，并通过比较器进行比较，最后通过输出控制切断电路来保护设备。
在此基础上，还可以添加延时保护和复位功能，以提高其可靠性和灵活性。
欠压保护电路在电气设备中起着重要的作用，能够保障设备的安全运行。
传感器与检测技术实验报告
传感器与检测技术实验报告一、实验目的本次实验旨在深入了解传感器与检测技术的基本原理和应用，通过实际操作和数据测量，掌握常见传感器的特性和检测方法，培养我们的实践能力和解决问题的思维。
二、实验设备与材料1、传感器实验箱，包含各类常见传感器，如电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、光电式传感器等。
2、数字万用表、示波器。
3、实验连接导线若干。
三、实验原理1、电阻式传感器电阻式传感器是将被测量的变化转换为电阻值的变化。
常见的有应变式电阻传感器和热敏电阻传感器。
应变式电阻传感器基于电阻应变效应，当受到外力作用时，其电阻丝发生形变，从而导致电阻值的变化；热敏电阻传感器则根据温度的变化改变自身电阻值。
2、电容式传感器电容式传感器是将被测量的变化转换为电容值的变化。
主要有变极距型、变面积型和变介质型电容传感器。
其工作原理基于电容的定义式 C ＝εS/d，其中ε 为介质的介电常数，S 为两极板的相对面积，d 为两极板间的距离。
3、电感式传感器电感式传感器是利用电磁感应原理将被测量转换为电感量的变化。
包括自感式和互感式传感器。
自感式传感器通过改变线圈的自感系数来反映被测量；互感式传感器则是根据互感系数的变化进行测量。
4、光电式传感器光电式传感器是把被测量的变化转换成光信号的变化，然后通过光电元件转换成电信号。
常见的有光电管、光电倍增管、光敏电阻、光敏二极管和光敏三极管等。
四、实验内容与步骤1、电阻式传感器实验（1）连接应变式电阻传感器到实验电路，施加不同的外力，用数字万用表测量电阻值的变化，并记录数据。
（2）将热敏电阻传感器接入电路，改变环境温度，测量电阻值，绘制温度电阻曲线。
2、电容式传感器实验（1）分别连接变极距型、变面积型和变介质型电容传感器到实验电路，改变相应的参数，如极距、面积或介质，用示波器观察输出电压的变化。
（2）记录不同参数下的输出电压值，分析电容值与输出电压的关系。
3、电感式传感器实验（1）连接自感式传感器，改变磁芯位置或气隙大小，测量电感值的变化。
电器工作原理中的信号传输与电路分析
电器工作原理中的信号传输与电路分析在电器工作原理中，信号传输和电路分析是两个重要的方面。
信号传输是指在电路中传递信息的过程，而电路分析则是通过对电路中元件的特性和信号传输的性质进行分析，以理解电器工作原理。
本文将对电器工作原理中的信号传输和电路分析进行详细探讨。
一、信号传输的基本原理信号传输是电器工作的核心过程，它通过电路中的导线和元件进行。
在电器工作原理中，通常会使用不同类型的信号进行传输，如模拟信号和数字信号。
1. 模拟信号传输模拟信号是连续变化的信号，可以表示各种物理量，如声音、光强等。
在模拟信号传输中，电器设备通常会将物理量转换为电压或电流信号，并通过电路传输。
模拟信号传输的关键是保持信号的准确性和稳定性。
为了实现这一点，电器工程师通常会采取一系列措施，如使用低噪声放大器、滤波器和隔离器等，以减少信号中的干扰和噪声。
2. 数字信号传输数字信号是离散的信号，通常由0和1表示。
在现代电子设备中，数字信号的使用越来越普遍，因为它们可以更好地抵抗噪声和干扰。
数字信号传输通常涉及编码和解码过程。
编码是将原始数据转换为数字信号的过程，而解码则是将数字信号还原为原始数据的过程。
在数字信号传输中，还需要考虑数据传输速率、误码率及差错检测和纠正等因素。
二、电路分析的基本原理电路分析是对电器工作原理中的电路进行研究和分析，以了解电路中元件的特性和信号的传输性质。
电路分析可以帮助工程师解决电路中的问题，并优化电路设计。
电路分析通常涉及以下几个方面：1. 电路基本定律电路基本定律是电路分析的基础。
其中之一是基尔霍夫定律，它包括基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律。
根据这些定律，可以推导出电路中电流和电压的关系，并用于解决电路中的问题。
2. 电路元件特性电路中的元件具有不同的特性，如电阻、电感和电容等。
了解这些元件的特性对于电路分析至关重要。
例如，电阻对电流的限制作用、电感对电压的延迟作用以及电容对电压的存储和释放作用等。
第一章 传感器与检测技术基础思考题答案
第1章传感器与检测技术基础思考题答案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。
下图给出了检测系统的组成框图。
检测系统的组成框图传感器是把被测量转换成电学量的装置，显然，传感器是检测系统与被测对象直接发生联系的部件，是检测系统最重要的环节，检测系统获取信息的质量往往是由传感器的性能确定的，因为检测系统的其它环节无法添加新的检测信息并且不易消除传感器所引入的误差。
测量电路的作用是将传感器的输出信号转换成易于测量的电压或电流信号。
通常传感器输出信号是微弱的，就需要由测量电路加以放大，以满足显示记录装置的要求。
根据需要测量电路还能进行阻抗匹配、微分、积分、线性化补偿等信号处理工作。
显示记录装置是检测人员和检测系统联系的主要环节，主要作用是使人们了解被测量的大小或变化的过程。
3.测量稳压电源输出电压随负载变化的情况时，应当采用何种测量方法? 如何进行?答：测定稳压电源输出电压随负载电阻变化的情况时，最好采用微差式测量。
此时输出电压认可表示为U0，U0=U+△U，其中△U是负载电阻变化所引起的输出电压变化量，相对U 来讲为一小量。
如果采用偏差法测量，仪表必须有较大量程以满足U0的要求，因此对△U，这个小量造成的U0的变化就很难测准。
测量原理如下图所示：图中使用了高灵敏度电压表——毫伏表和电位差计，R r和E分别表示稳压电源的内阻和电动势，凡表示稳压电源的负载，E1、R1和R w表示电位差计的参数。
在测量前调整R1使电位差计工作电流I1为标准值。
然后，使稳压电源负载电阻R1为额定值。
调整RP的活动触点，使毫伏表指示为零，这相当于事先用零位式测量出额定输出电压U。
正式测量开始后，只需增加或减小负载电阻R L的值，负载变动所引起的稳压电源输出电压U0的微小波动值ΔU，即可由毫伏表指示出来。
电路基础原理理解电路中的电路测量与电路校准
电路基础原理理解电路中的电路测量与电路校准电路测量和校准是电路设计和维护中的重要环节，能够保证电路的正常运行和性能稳定。
本文将从理论和实践两方面探讨电路测量和校准的基本原理，以及常见的测量和校准方法。
一、测量电路参数的原理电路参数的测量是评估电路性能和确保电路设计符合要求的关键步骤。
要正确测量电路参数，需要理解基本的电路原理。
1.电流测量：电流是电路中的重要参数之一，常用的测量方法是通过串联连接一个电阻并测量电阻两端的电压来计算电流值。
根据欧姆定律，电流等于电压除以电阻。
2.电压测量：电压也是电路中常用的参数之一，可以使用万用表或示波器进行测量。
万用表通过连接电路两端，测量电压差来估计电压值。
示波器则可以显示电压信号的波形，进一步分析电压变化情况。
3.电阻测量：电阻是电路中常见的元件，测量电阻可以通过欧姆表或万用表。
欧姆表通过流经电路的电流和测量电阻两端的电压计算电阻值。
万用表可以选择电阻测量模式直接测量电阻值。
二、电路校准的原理电路校准是为了保证电路的准确性和一致性，常见的校准对象包括测试仪器、传感器和信号发生器等。
1.校准方法：电路校准一般采用标准参考电路或标准信号进行。
例如，对于电压测量，可以使用已知电压的标准电源与被测量电路进行比对，通过调整电路参数使得两者测量结果一致，实现电路校准。
2.校准精度：电路校准的精度会影响到测量结果的准确性。
一般来说，校准精度越高，测量结果越准确。
因此，选择合适的标准参考电路和仪器非常重要。
三、常见的电路测量与校准方法1.示波器测量：示波器是电子工程师常用的测量仪器，可以显示电压信号的波形。
通过示波器可以观察信号的幅度、频率、相位等参数，以及检测波形的畸变和噪声等问题。
2.信号发生器校准：信号发生器产生各种频率的信号，可以用于测试和调试电路。
校准信号发生器时，可以使用频率计等测量仪器来验证产生的信号频率和幅度是否符合要求。
3.传感器测量与校准：传感器是将物理量转化为电信号的装置。
电路基础原理传感器与电路的接口设计与应用
电路基础原理传感器与电路的接口设计与应用在现代科技的高速发展下，传感器的应用越来越广泛。
传感器是将非电信号转换为电信号的装置，它能将物理量或化学量转换为有关的电信号。
这些电信号经过电路的处理后，可以用来控制各种设备，实现自动化控制。
本文将围绕电路基础原理、传感器与电路的接口设计和应用来展开论述。
一、电路基础原理电路是物理学中的一个重要概念，它是由导体和电子器件组成的路径，可以使电流在其中流动。
电路基础原理研究电流、电压和电阻之间的关系。
其中，欧姆定律是最基本的电路定律，它描述了电流和电压之间的关系，即电流等于电压与电阻之比。
根据欧姆定律，我们可以计算电路中的电流、电压和功率等参数。
在电路设计中，我们还需要掌握串、并联电路的原理。
串联电路是将电子器件依次连接在一起，电流在其中依次通过。
并联电路是将电子器件并联连接，电流在其中分流。
根据串并联电路的原理，我们可以灵活地设计各种电路结构，满足实际需求。
二、传感器与电路的接口设计传感器是一种能够感知并采集信息的装置。
根据测量原理的不同，传感器可以分为力传感器、温度传感器、压力传感器等多种类型。
传感器与电路的接口设计是将传感器与电路连接起来，使其能够正常工作。
一般来说，传感器的输出信号为模拟信号，而电路的输入信号为数字信号。
因此，我们需要通过模数转换器（ADC）将传感器的模拟信号转换为数字信号，然后通过数字信号处理器（DSP）或微控制器（MCU）进行处理。
在传感器与电路的接口设计中，我们还需要考虑信号调理和滤波。
信号调理是指通过放大、移位等操作改变信号的幅值和形态，以适应电路的输入要求。
滤波则是指去除信号中的噪声和杂波，提高信号的质量和可靠性。
三、传感器与电路的应用传感器与电路的应用广泛存在于各个领域。
在工业自动化中，传感器可以用来监测和控制生产过程中的温度、压力、湿度等参数，提高生产效率和产品质量。
在智能家居中，传感器可以用来实现家庭安防、智能灯光控制、自动化家电控制等功能，为人们提供更舒适、便捷的生活环境。
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。
传感器与检测技术课件
1、线性度 也称为非线性误差，是指在全量程范围内实际
特性曲线与拟合直线之间的最大偏差值与满量程输出值 之
比。反映了实际特性曲线与拟合直线的不吻合度或偏离程
度。
L
Lmax10% 0 YFS
2.迟滞。传感器在输入量由小到大（正行程）及输入量由大到小（反行程） 变化期间其输入输出特性曲线不重合的现象称为迟滞。即，对于同一大小的 输入信号，传感器的正反行程输出信号大小不相等，这个差值称为迟滞差值。 传感器在全量程范围内最大的迟滞差值或最大的迟滞差值的一半与满量程输 出值之比称为迟滞误差，又称为回差或变差（最大滞环率）。
例如：在化学实验室用分析滤纸观察溶液的化学反应，以 确定溶液的酸碱性等化学性能，通常称为定性的化学实验， 而不叫化学测量。
测量的分类
1、直接测量和间接测量 根据对测量结果获取方式方法的不同。
2、静态测量和动态测量 根据被测量对象在测量过程中所处的状态。
3、等权测量和不等权测量 根据测量条件是否发生变化。
(2)相对误差(relative error)： r=Δx/x0
用 两 种 方 法 来 测 量 L1=100mm 的 尺 寸 ， 其 测 量 误 差 分 别 为 Δ1=±10um ， Δ2=±8um ， 若 用 第 三 种 方 法 测 量 L2=80mm 的 尺寸，其测量误差为Δ3=±7um，必须采用相对误差来评定。 第一种方法：r1=Δ1/L1=±0.01% 第两种方法：r2=Δ2/L1=±0.008% 第三种方法：r3=Δ3/L2=±0.009%
当一个仪表的等级s选定后，用此表测量某一被测量时，所 产生的： 最大绝对误差 Δxm=±xm×s% 最大相对误差 rx=Δxm/x=(±xm/x)×s% 由上两式可知： ①绝对误差的最大值与此仪表的标称范围或量程上限xm成正 比。 ②选定仪表后，被测量的值越接近于标称范围或量程上限， 测量的相对误差越小，测量越准确。
传感器与信号调理电路完整 ppt课件
uip-p(V) uop-p(V) 0.4 0.8 1.2 1.8 2.5
uop-pR1R +1R2uip-p11uip-p
临界饱和时：
uˆ ip -p
; uˆ o p -p
。
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传感器与信号调理电路完整
03.09.2020
西安交通大学工程训练中心
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传感器与信号调理电路完整
“放大”的含义及工作特性曲线 Vo
V-
E+ -
E+-0.3
Vi
线性放大区
V+
面包板的插孔间距、集成电路封装
软尺寸与硬尺寸
软引线尺寸：元器件安装到面包板或印制电路板上时，元器件对 焊盘间距要求不是很严格，如：普通电阻、电容、小功率三极管、 二极管等；
硬引线尺寸：元器件对安装尺寸有严格要求，如：大功率三极管、 继电器、电位器、集成电路。
DIP封装：双列直插封装，一般管脚数小于100
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传感器与信号调理电路完整
“放大”的含义及工作特性曲线 Vo
V-
E+ -
E+
Vi
线性放大区
V+
+
Vo
E-
0
V oA V i A (V +-V -)
反向截止
E“放大”的含义
正向饱和
Vi
Vo∈( E- , E+ )
运放的工作特性曲线
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西安交通大学工程训练中心
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传感器与信号调理电路完整
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电路基础原理电路中的传感器与信号检测
在电路的世界中，传感器是不可或缺的重要组成部分。
无论是在家
庭电器中，还是在工业自动化领域，传感器都扮演着重要的角色。
传
感器的作用是将各种物理量转换成电信号，以供电路进行信号检测和
处理。
一、传感器的种类与工作原理
传感器按照测量的物理量不同可以分为多种类型。
常见的传感器包
括温度传感器、湿度传感器、压力传感器、光照传感器等等。
这些传
感器可以感知和测量周围环境的各种物理量。
例如，温度传感器可以
感知环境的温度变化，湿度传感器可以感知环境的湿度变化。
传感器
的工作原理也各不相同。
以温度传感器为例，常见的工作原理有电阻、半导体、热电偶等。
电阻式温度传感器利用材料的电阻随温度的变化
而变化，通过测量电阻的变化来推测温度的变化。
二、传感器与信号检测电路的配合
传感器只是将各种物理量转换为电信号的一部分，而这些电信号往
往需要进行进一步的处理和分析才能达到预期的效果。
这就需要信号
检测电路的参与。
信号检测电路可以放大、滤波、整形传感器输出的
信号，使其能够被后续的电路模块正确读取和处理。
例如，在数据采
集系统中，信号检测电路可以将传感器输出的微弱信号放大，以保证
数据的准确性。
在一些控制系统中，信号检测电路可以对传感器输出
的信号进行滤波，去除噪声干扰，提高系统的稳定性和抗干扰能力。
三、传感器与信号检测技术的应用
传感器与信号检测技术广泛应用于各个领域。
在家居领域，传感器
可以应用于智能家居系统中，实现对温度、湿度、光照等参数的实时
监测和调节。
在工业自动化领域，传感器可以用于检测和控制生产过
程中的各种参数，如压力、液位、流量等，以保证生产过程的稳定和
安全。
在医疗领域，传感器可以用于监测患者的生理参数，如心率、
血压等，以提供医生进行诊断和治疗的重要依据。
四、传感器与信号检测技术的发展趋势
随着科技的不断进步，传感器与信号检测技术也在不断发展和创新。
传感器正朝着更小、更高精度和更低功耗的方向发展，以适应日益复
杂和多样化的应用需求。
同时，传感器与信号检测技术也与其他技术
相结合，如无线通信、人工智能等，以实现更加智能和自动化的应用。
随着物联网和人工智能的快速发展，传感器与信号检测技术在智能家居、智慧城市、智能制造等领域将有更加广泛的应用。
总之，传感器与信号检测技术在电路中起着重要的作用。
它们不仅
能够感知和测量周围环境的各种物理量，还能将这些物理量转换成电
信号供电路进行进一步的处理和分析。
传感器与信号检测技术的应用
不断拓展，并与其他技术相结合，以满足日益复杂和多样化的应用需求。
这一技术的发展将为人们的生活带来更多便利和智能。