北航传感器原理11..pptx

传感器技术及应用
——传感器敏感结构的力学特性(三)
李成

思考题(第3讲:传感器敏感结构的力学特性)
?(与传感器性能指标)
课程回顾1:
弹性敏感元件
传感器
刚度
?
弹性滞后
?
弹性后效
?
蠕变
?
刚度与柔度
关于刚度和灵敏度(柔度)的理解
刚度和灵敏度都是描述弹性特性的指标,两者互为倒数
刚度与灵敏度是从不同的侧面对同一特性的描述
刚度描述的是抵抗变形的能力
灵敏度描述的是变形的能力
在传感器应用中,弹性元件的不同联结方法对总的灵敏度影响不同
弹性滞后
关于弹性滞后的理解
弹性滞后与传感器的迟滞特性有关
弹性敏感元件的滞后误差体现的是在加载与卸载过程中同一个作用力下不同的弹性变形的情况
作为敏感元件的变形的不同将导致转换元件转换结果的不同,最终将体现在传感器的迟滞特性上
引起弹性滞后的原因,主要是由于弹性敏感元件在工作时其材料分子间存在内摩擦
Q1:迟滞误差和线性度求解?(正行程或反行程用于线性度是否正确?)
弹性后效与蠕变
关于弹性后效的理解
弹性后效体现的是时间因素的影响,对传感器的动态特性影响尤其明显;
弹性后效是引起某些传感器测量过程中产生重复性误差的主要原因;
蠕变是影响某些传感器测量过程稳定性的主要原因之一;
弹性滞后和后效在本质上是同一类型的缺点,它们与材料的结构、载荷特性以及温度等一系列的因素有关,在应用中选择合理材料,设计最优结构和加工方法,以最大程度减小由弹性滞后和弹性后效现象产生的误差。
思考题(第3讲:传感器敏感结构的力学特性)
?
课程回顾2:
——灵敏度?——线性度?——测量信号?
固有频率低、惯性? 大、灵敏度?高,线性度?差(弹性滞后),适于测量? 信号(缓变/静态)。
关于固有振动频率的理解
弹性元件的固有振动频率是描述弹性元件内在特性的重要参数,它体现的是弹性元件固有的特性;
弹性元件的动态特性和变换被测参数时的滞后作用,很大程度上与固有振动频率有关;
提高固有振动频率可减少动态误差,但固有频率会影响到元件的线性度和灵敏度,实际应用中必须根据测量的对象和要求综合考虑。
弹性材料的固有振动频率
思考题(第3讲:传感器敏感结构的力学特性)
,以及不可压缩性材料的泊松比?
?
课程回顾3:
要点:纵/横向灵敏度,线性度,综合精度
弹性元件的热特性
热胀冷缩
热应变
弹性模量E的温度系数
频率温度系数
一般情况下弹性元件常用材料的弹性模量温度系数βt<0。
概述
弹性敏感元件的基本特性
基本弹性敏感元件的力学特性
弹性敏感元件的材料
第3讲:基本弹性敏感元件的力学特性
参考教材:《新型传感技术及应用》,樊尚春,刘广玉,中国电力出版社,2005.
第3章:传感器建模的力学基础
第4章:传感器的建模