怎么计算传感器的线性度和灵敏度计算公式灵敏度？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2022-11-12 14:50 标签： 传感器的线性度和灵敏度计算公式

【摘要】：本文基于MATLAB编程软件完成了电磁层析成像系统的灵敏度计算、传感器优化和新型传感器的设计等工作，属于电磁层析成像正问题研究范畴。 电磁层析成像系统是一种新型的电学成像技术，它利用分布于被测区域边界的电磁传感器实现电学信号的激励和感应接收，通过“循环激励检测”模式从不同投影角度提取物场中的介质分布信息，借助成像算法重建被测物场的灰度分布图像。其中，正问题研究建立了物理介质几何分布与电学测量信号之间的连接桥梁。 本论文所完成的主要工作以及本研究的主要创新点表现在以下4个方面： 第一，理论工作上，给出了电学层析成像系统的灵敏度统一表示。创新性地提出了灵敏度计算的理论新方法---场量公式提取法，并给出了灵敏度计算公式的详细推导过程和统一化表达。较之传统的实验扰动法和模拟扰动法等灵敏度求解方法，场量公式提取法计算速度更快，矩阵维数和像素点数的控制更灵活，计算模型也更贴近电磁传感器的具体应用环境。 第二，编程计算上，基于MATLAB软件计算得到了8线圈电磁层析成像系统的电导率灵敏度和磁导率灵敏度矩阵。本文给出了灵敏度计算过程中的模块化设计、详细流程图设计、4种典型的高精度图形化计算结果以及最终的传感器灵敏矩阵特性分析。 第三，传感器优化上，基于灵敏度的特征值衰减曲线分析，以传感器个数优化为例，对比计算了16线圈电磁层析成像系统和32线圈电磁层析成像系统在3种不同的成像精度要求下的传感特性，据此给出了电磁层析成像系统传感器个数优化的理论指导意见，对EMT的传感器优化具有广泛的指导意义。 第四，新型传感器设计上，通过提出新颖的螺旋结构设计，大大增加了电磁线圈的磁通强度和分布均匀性，从根本上改变了传统电磁层析成像系统灵敏度分布不均、敏感性不高的缺点，大幅提升了电磁检测系统传感器的传感特性。


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2-4、现有栅长为3mm 和5mm 两种丝式应变计，其横向效应系数分别为5%和3%，欲用来测量泊松比μ=0.33的铝合金构件在单向应力状态下的应力分布(其应力分布梯度较大)。试问：应选用哪一种应变计?为什么?

答：应选用栅长为5mm 的应变计。由公式ρ

ρεμd R dR x ++=)21(和[]x m x K C R dR εεμμ=-++=)21()21(知应力大小是通过测量应变片电阻的变化率来实现的。电阻的变化率主要由受力后金属丝几何尺寸变化所致部分（相对较大）加上电阻率随应变而变的部分（相对较小）。一般金属μ≈0.3，因此(1+2μ)≈1.6；后部分为电阻率随应变而变的部分。以康铜为例，C ≈1，C(1-2μ)≈0.4，所以此时K0=Km ≈2.0。显然，金属丝材的应变电阻效应以结构尺寸变化为主。从结构尺寸看，栅长为5mm 的丝式应变计比栅长为3mm 的应变计在相同力的作用下，引起的电阻变化大。

谐振力作用下的应变，要求测量精度不低于0.5%。试确定构件的最大应变频率限。

答：机械应变波是以相同于声波的形式和速度在材料中传播的。当它依次通过一定厚度的基底、

胶层(两者都很薄，可忽略不计)和栅长l 而为应变计所响应时，就会有时间的迟后。应变计的这种响应

4max =???==-π。 2-6、为什么常用等强度悬臂梁作为应变式传感器的力敏元件? 现用一等强度梁：有效长l =150mm ，

并接入四等臂差动电桥构成称重传感器。试问：

1)悬臂梁上如何布片?又如何接桥?为什么?

2)当输入电压为3V ，有输出电压为2mV 时的称重量为多少?

答：当力F 作用在弹性臂梁自由端时，悬臂梁产生变形，在梁的上、下表面对称位置上应变大小

相当，极性相反，若分别粘贴应变片R 1 、R 4 和R 2 、R 3 ，并接成差动电桥，则电桥输出电压U o 与力F

成正比。等强度悬臂梁的应变

E h b Fl x 206=ε不随应变片粘贴位置变化。 1）、悬臂梁上布片如图2-20a 所示。接桥方式如图2-20b 所示。这样当梁上受力时，R1、R4受拉

伸力作用，阻值增大，R2、R3受压，阻值减小，使差动输出电压成倍变化。可提高灵敏度。

2）、当输入电压为3V ，有输出电压为2mV 时的称重量为：

力的单位是牛顿（N ）和质量的单位是Kg ；所以称得的重量应该是3.4Kg 。

光电传感器灵敏度的单位是什么？

灵敏度的单位是dB/mW，另一个不常用的是dB/Vrms，即1Vrms电压施于耳机时所产生的声压级。

光电传感器或光眼是一种通过使用光发射器(通常是红外光发射器)和光电接收器来探测物体的距离以及物体是否存在的设备。光电传感器被广泛应用于工业制造中。光电传感器有三种不同的常用类型：对射型（透射型）、反光型和近距探测型(漫反射型)。

3.光敏电阻的主要参数有哪些?

光电流、亮电阻--光敏电阻器在一定的外加电压下，当有光照射时，流过的电流称为光电流，外加电压与光电流之比称为亮电阻，常用“100LX”表示。

暗电流、暗电阻--光敏电阻在一定的外加电压下，当没有光照射的时候，流过的电流称为暗电流。外加电压与暗电流之比称为暗电阻，常用“0LX”表示(用照度计测量光的强弱，其单位为拉克斯lx)。

灵敏度--灵敏度是指光敏电阻不受光照射时的电阻值（暗电阻）与受光照射时的电阻值（亮电阻）的相对变化值。

光谱响应--光谱响应又称光谱灵敏度，是指光敏电阻在不同波长的单色光照射下的灵敏度。若将不同波长下的灵敏度画成曲线，就可以得到光谱响应的曲线。

光照特性--光照特性指光敏电阻输出的电信号随光照度而变化的特性。从光敏电阻的光照特性曲线可以看出，随着的光照强度的增加，光敏电阻的阻值开始迅速下降。若进一步增大光照强度，则电阻值变化减小，然后逐渐趋向平缓。在大多数情况下，该特性为非线性。

伏安特性曲线--在一定照度下，加在光敏电阻两端的电压与电流之间的关系称为伏安特性。在给定偏压下,光照度较大，光电流也越大。在一定的光照度下，所加的电压越大，光电流越大，而且无饱和现象。但是电压不能无限地增大，因为任何光敏电阻都受额定功率、最高工作电压和额定电流的限制。超过最高工作电压和最大额定电流，可能导致光敏电阻永久性损坏。

温度系数--光敏电阻的光电效应受温度影响较大，部分光敏电阻在低温下的光电灵敏较高，而在高温下的灵敏度则较低。

额定功率--额定功率是指光敏电阻用于某种线路中所允许消耗的功率，当温度升高时，其消耗的功率就降低。

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