传感器与检测技术串讲讲义(5)

先在干燥空气中调整电桥元件，使电桥输出为零。当暴露在湿空气中时，由于相应空气中含有水蒸气，使传感元件的电阻错误！未找到引用源。发生变化，从而电桥的平衡被破坏，此不平衡电压为绝度湿度的函数。

二、高分子膜湿敏元件

【知识点】

1、 高分子膜湿敏元件的特点；

高分子膜湿度传感器是以随高分子膜吸收或放出水份而引起电导率或电容变化测量环境相对湿度的装置。 2、 电容式湿度传感器的特点

设高分子膜的厚度为d，介电系数为，电极面积为S，则电容器的容量值C为

错误！未找到引用源。

其中，随气体介质和相对湿度的变化而变化，测出C，就能测得相对湿度。

第八章 传感检测系统的构成

第一节 电桥

常见考点：

1、直流电桥的工作原理； 2、电桥调零； 一、直流电桥的工作原理

【知识点】

在检测技术中，电桥是经常配合传感器而使用的一种电路，其原理如图所示

图中错误！未找到引用源。、错误！未找到引用源。组成电桥的四个桥臂，错误！未找到引用源。为输入电源，

输出信号为错误！未找到引用源。，则电桥的输出电压为： 错误！未找到引用源。

当错误！未找到引用源。时，输出电压错误！未找到引用源。为零，称电桥的这种状态为 平衡状态。

历年试题13：（2004.10） 计算题

如右图所示给出了一种测温范围为错误！未找到引用源。的测温电路，其中错误！未找到引用源。为感温热电阻；错误！未找到引用源。，工作电压E=10V；M、N两点的电位差为输出电压。计算该测温电路的平均灵敏度。

【答案】根据题中所给条件，该电路的输出特性方程为：

错误！未找到引用源。

=10错误！未找到引用源。

=错误！未找到引用源。

当测温温度为错误！未找到引用源。时，所对应的输出电压为： 错误！未找到引用源。

当测温温度为错误！未找到引用源。时，所对应的输出电压为： 错误！未找到引用源。 因此，该测温电路的测温平均灵敏度是

S=错误！未找到引用源。=错误！未找到引用源。 二、电桥调零

【知识点】

电桥调零通常采用两种方法：

1、 串联调零：微调电位器串联在桥路中，多用于桥臂参数R值较大的场合； 2、 并联调零：微调电位器并联在电桥输出端，多用于桥臂参数R值较小的场合。

第二节 调制解调与滤波器

常见考点：

1、调制、解调；

E

2、无源滤波器； 3、有源滤波器 一、 调制、解调

【知识点】 调制、解调的概念：

1、 调制：将直流信号变换成交流信号的过程称为 调制。

2、 解调：当直流信号被调制成交流信号后，若再将该交流信号还原成直流信号，称为解调。

二、无源滤波器 【知识点】

1、 一阶RC低通滤波器,如右图所示

其截至角频率错误！未找到引用源。

当错误！未找到引用源。时，T()接近于1； 当错误！未找到引用源。时，T()明显下降；

因此，该电路具有低频信号容易通过并抑制高频信号的作用，故称为低通滤波器。

2、 一阶RC高通滤波器，如右图所示

其截至角频率错误！未找到引用源。

当错误！未找到引用源。时，T()接近于1； 当错误！未找到引用源。时，T()明显下降；

因此，该电路具有高频信号容易通过并抑制低频信号的作用，故称为高通滤波器。

3、 带通滤波器

带通滤波器由RLC构成，用于通过某一频段的信号，而将此频段信号以外的信号加以抑制或衰减。

其 中心角频率错误！未找到引用源。

品质因数Q = 错误！未找到引用源。 是衡量带通滤波器工作特性好

坏的重要指标。

式中 错误！未找到引用源。为中心频率；B为带通滤波器通频带。

三、有源滤波器

【知识点】

1、 有源滤波器的组成；

有源滤波器由运算放大器和RC网络组成。

2、 与无源滤波器相比，具有如下优点：

（1） 有源滤波器不用电感线圈，因而在体积、重量、价格、线性等方面具

有明显的优越性，便于集成化。

（2） 由于运算放大器输入阻抗高，输出阻抗低，可以提供良好的隔离性能，

并提供所需增益。

（3） 可以使低频截止频率达到很低范围。

第三节 数/模（D/A）和模/数（A/D）转换

常见考点：

1、 数/模转换原理及数/模转换器的主要技术指标； 2、 模/数转换器的种类及技术指标

一、 数/模转换原理及数/模转换器的主要技术指标

【知识点】

1、 目前数/模转换电路用得较多的是T型电阻网络数/模转换器，以四位转

换器电路为例， 如下图所示：

输入错误！未找到引用源。四位二进制数，经由数

字寄存器、模拟开关、T型电阻

网络及

求和运算放大器，最后得到模拟

输出电

压错误！未找到引用源。，即 错误！未找到引用源。

如果输入的是n位二进制数，则

2、分辨率：是指最小输出电压与最大输出电压之比。

例如，八位数模转换器的分辨率问为： 错误！未找到引用源。

历年试题14：（2006.10） 计算题

14、10位T型电阻网络D/A转换器在错误！未找到引用源。的条件下，试回答以下问题：

（1）输出电压的表达式及分辨率；

（2）当输入的数字量D=1001000001，参考电压错误！未找到引用源。=5V时的输出电压错误！未找到引用源。是多少？ 【答案】

（1）错误！未找到引用源。

分辨率：错误！未找到引用源。

(2) 错误！未找到引用源。=错误！未找到引用源。

二、模/数转换器的种类及技术指标

【知识点】

1、 模/数转换器的种类：

（1） 逐次逼近法：转换精度高，转换速度快，目前使用较多； （2） 双积分式：转换速度慢，但抗干扰能力强。常用于恶劣环境。 2、 模/数转换器的主要技术指标

（1） 分辨率：以输出二进制的位数表示。位数越多，分辨率越高。 如：模/数转换器的输出为十位，最大输入信号为5V，则转换器的输出能分

辨出输入电压信号为5/错误！未找到引用源。V=4.88mv。

（2） 转换速度：完成一次转换所需要的时间来衡量。多数A/D转换

器的转换时间在（10错误！未找到引用源。之间。

第四节 采样保持环节与传感检测信号的细分、辨向原理