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1.1.3传感器在飞机结构强度试验中的应用1

1.2.1量与测量1

1.2测量与传感器1

1.1.5传感器在飞行试验中的应用1

1.1.4传感器在发动机试验中的应用1

目 录1

1.1.2传感器在风洞实验中的应用1

1.1.1传感器在飞机上的应用1

1.1传感器在航空领域中的应用1

第1章概 述1

第1部分技术基础1

1.2.2传感器2

1.3传感器的特性4

1.3.1静态测量与动态测量4

1.3.2静态特性与动态特性4

1.3.3静态校准4

1.3.4动态校准7

参考文献8

1.4.2航空传感器的选用原则8

1.4航空传感器的特点和选用原则8

1.4.1航空传感器的特点8

第2章传感器的变换原理9

2.1电位器式传感器9

2.1.1电位器的工作原理9

2.1.2电位器的类型、结构与材料9

2.1.3电位器的主要特点及误差10

2.1.4电位器式传感器的应用11

2.2电容式传感器11

2.2.1电容式传感器的工作原理11

2.3金属应变式传感器13

2.2.2电容式传感器的主要特点及误差13

2.2.3电容式传感器的应用13

2.3.1应变效应14

2.3.2金属应变式传感器的工作原理14

2.3.3金属应变片的类型、结构、材料及特点14

2.3.4金属应变式传感器的应用15

2.4压阻式传感器15

2.4.1压阻效应15

2.4.2半导体应变片的类型15

2.5.1电感式传感器16

2.5磁阻式传感器16

2.4.3压阻式传感器的应用16

2.5.2变压器式传感器18

2.5.3电涡流式传感器20

2.6压电式传感器22

2.6.1压电效应22

2.6.2压电材料22

2.6.3压电式传感器的工作原理23

2.7.2压磁式传感器的工作原理与性能24

2.7.1压磁效应与磁致伸缩24

2.7压磁式传感器24

2.6.4压电式传感器的主要误差24

2.7.3压磁式传感器的应用25

2.8谐振式传感器25

2.8.1谐振式变换元件的类型及特性25

2.8.2谐振式传感器的工作原理25

2.8.3谐振式传感器的应用26

2.9光电式传感器26

2.9.1光电器件与光电效应26

2.9.2光电式传感器的工作原理及基本组成27

2.10.2热电偶28

2.10.1热电式传感器的工作原理28

2.9.3光电式传感器的应用28

2.10热电式传感器28

2.10.3热电阻30

2.10.4其他感温元件31

2.11辐射式传感器31

2.11.1热辐射式传感器31

2.11.2核辐射式传感器32

2.12陀螺式传感器32

2.12.1刚体转子式陀螺仪与陀螺效应32

2.12.2陀螺式传感器的应用33

2.12.3激光陀螺仪34

2.13霍尔式传感器35

2.13.1霍尔效应及特性35

2.13.2霍尔式传感器的性能与特点35

2.13.3霍尔式传感器的应用35

参考文献36

第3章传感器中的信号调理电路37

3.1概述37

3.2传感器中电信号的基本形式37

3.3信号放大与阻抗变换电路38

3.3.2测量（或仪表）放大器41

3.3.1反相与同相比例放大器41

3.3.3 电桥放大器42

3.3.4光电流放大器42

3.3.5调制－解调放大器43

3.3.6隔离放大器43

3.4信号变换与信号转换电路44

3.4.1线性检波器44

3.3.7电荷放大器44

3.4.2相敏检波器45

3.4.3鉴频器45

3.4.4脉宽调制（PWM）电路47

3.4.5模／数（A/D）转换器47

3.4.6数／模（D/A）转换器49

3.4.7电压／频率（V/F）转换器49

3.5信号滤波电路与相关检测电路50

3.5.1信号滤波概述50

3.5.3相关检测电路51

3.5.2 RC滤波电路51

3.6信号调整与补偿电路52

3.6.1调零与偏置电路52

3.6.2温度补偿电路53

3.6.3非线性补偿电路53

3.7信号输出或发送电路54

3.7.1直流电压或电流输出54

3.7.2频率（或周期输出）55

3.7.3数字输出56

3.8无源传感器的激励电路57

3.8.1恒压激励57

3.8.2恒流激励57

3.8.3交流激励57

3.8.4脉冲激励58

3.8.5其它激励59

参考文献59

4.1.3分类60

4.1.2定义60

4.1.4校准系统的组成60

4.1.5对校准系统的要求60

4.1.1校准的重要性60

4.1概述60

第4章航空传感器的检定和校准60

4 1.6对被校传感器的要求61

4.2静态校准61

4.2.1力传感器的静态校准61

4.2.2压力传感器的静态校准61

4.2.3温度传感器的静态校准64

4.2.4流量传感器的静态校准68

4.2.5位移传感器校准71

4.2.6应变计校准72

4.2.7湿度传感器校准72

4.2.8转速传感器校准72

4.3动态校准74

4.3.1压力传感器动态校准75

4.3.2加速度传感器的校准78

4.3.3力传感器的动态校准81

4.4航空传感器的特殊校准82

5.1.2对机载传感器的一般要求83

5.1机载传感器83

5.1.1概述83

第5章航空传感器应用概况83

第2部分航空用各类传感器83

5.1.3常用机载传感器84

5.1.4 飞机各系统用的传感器86

5.1.5机载传感器的安装和校准97

5.1.6机载传感器的发展趋势98

5.2飞行试验用传感器98

5.2.1概述98

5.2.2飞行试验用的传感器98

5.2.3飞行试验用传感器修正量的确定108

5.2.4 飞行试验对传感器的要求109

5.2.5飞行试验传感器的校准112

5.2.6试飞用传感器的发展趋势113

5.3发动机试验用传感器114

5.3.1概述114

5.3.2发动机试验对传感器的要求114

5.3.3航空发动机整机试验用传感器115

5.3.4压气机试验用传感器127

5.3.5模型涡轮试验用传感器132

5.3.6燃烧室试验用传感器134

5.3.7其它试验用传感器134

5.4.2风洞模型实验用传感器135

5.4.1概述135

5.4风洞实验用传感器135

5.3.8发动机试验用传感器的发展135

5.4.3风洞流场测量用传感器142

5.4.4风洞控制用传感器143

5.4.5风洞实验对传感器的要求144

5.4.6风洞实验用传感器的发展145

5.5结构强度试验用传感器145

5.5.1概述145

5.5.2结构强度试验用传感器146

5.5.3强度试验对传感器的要求149

5.5.5强度试验传感器的发展前景151

5.5.4强度试验传感器的特殊标定方法151

参考文献152

第6章压力传感器154

6.1概述154

6.1.1 基本定义154

6.1.2压力受感器，压力扫描阀和压力传感器154

6.1.3压力传感器在航空领域中的应用155

6.2电阻应变式压力传感器155

6.2.1平膜型应变式压力传感器155

6.2.2应变管式压力传感器156

6.2.3应变梁式压力传感器157

6.2.4溅射薄膜式压力传感器158

6.2.5航空用国产电阻应变式压力传感器158

6.2.6国外产应变式压力传感器158

6.3电位器式压力传感器168

6.3.1工作原理168

6.3.2结构168

6.3.3特点168

6.3.4常用电位器式压力传感器169

6.4.2结构170

6.4压阻式压力传感器170

6.4.1工作原理170

6.4.3特点171

6.4.4航空用国产压阻式压力传感器172

6.4.5国外生产的压阻式压力传感器182

6.5电感式压力传感器200

6.5.1工作原理200

6.5.2结构200

6.5.3特点200

6.5.5国外产的电感式压力传感器201

6.5.4国产的电感式压力传感器201

6.6电容式压力传感器202

6.6.1工作原理202

6.6.2结构202

6.6.3特点202

6.6.4国内与国外生产的电容式压力传感器203

6.7振筒式压力传感器203

6.7.1工作原理203

6.7.2结构203

6.7.4国产的振动筒式压力传感器204

6.7.3特点204

6.8压电式压力传感器205

6.8.1 工作原理205

6.8.2结构205

6.8.3特点205

6.8.4 国产压电式压力传感器206

6.8.5国外产压电式压力传感器206

6.10.1压力传感器的选用210

6.10压力传感器的使用技术210

6.9.3国外生产的数字石英式压力传感器210

6.9.2特点210

6.9.1 工作原理210

6.9数字石英式压力传感器210

6.10.2零位补偿211

6.10.3激励电源211

6.10.4使用压力传感器时的接地和屏蔽212

6.10.5压力传感器的安装212

6.10.6压力传感器的在线校准214

6.11气压高度传感器和空速传感器214

6.11.1基本原理215

6.11.2气压式高度、空速传感器的性能及安装使用216

6.12压力受感器240

6.12.1概述240

6.12.2空气压力受感器241

6.12.3防冰压力信号器241

6.12.4总压受感器241

6.12.5静压受感器253

6.12.6总压方向管257

6.12.7 5孔探针和7孔探针258

6.12.8复合管压力受感器259

6.13.1机械式压力扫描阀264

6.13压力扫描阀（器）264

6.13.2电子压力扫描阀（器）265

6.13.3 电子扫描压力测量系统简介266

参考文献269

第7章温度传感器270

7.1概述270

7.2航空测温的特点270

7.2.1气流测量270

7.3.2结构271

7.3.4航空用电阻式温度传感器271

7.3.3特点271

7.3.1工作原理271

7.3电阻式温度传感器271

7.2.2表面测温271

7.3.5安装及注意事项284

7.4热电偶式温度传感器286

7.4.1工作原理286

7.4.2结构286

7.4.3特点286

7.4.4航空用热电偶式温度传感器286

7.4.5安装及注意事项299

7.5辐射温度计300

7.5.1工作原理300

7.5.2特点300

7.5.3航空用辐射温度计300

7.6温包（压力式温度计）302

7.6.1工作原理302

7.6.2结构302

7.6.3特点302

7.6.4航空工业中的温包302

7.7校准方法303

7.7.1温度传感器的静态校准方法304

7.7.2温度传感器的动态校准方法304

第8章电阻应变计311

8.1概述311

8.1.1应变计的工作原理、典型结构、术语及分类311

8.1.2应变计的常用材料312

8.1.3应变计的工作特性及标定方法313

8.2应变计多功能补偿技术317

8.2.1温度自补偿应变计317

8.2.3蠕变自补偿应变计318

8.2.2弹性模量自补偿应变计318

8.2.4功能组合319

8.3常用应变计的选择和应用319

8.3.1常用应变计的主要选择参数319

8.3.2常用应变计产品（521厂）322

8.3.3常用应变计参数选择时考虑的内容330

8.4特殊用途应变计331

8.4.1中、高温应变计331

8.4.2大应变应变计336

8.4.3裂纹扩展计338

8.4.4疲劳寿命计339

8.4.5表面热膜340

8.5粘结剂与粘贴技术341

8.5.1粘结剂概述341

8.5.2应变粘结剂的种类和特性341

8.5.3应变粘结剂的选择344

8.5.4应变计的粘贴技术345

8.5.5防护处理347

第9章振动、冲击和过载传感器349

9.1概述349

9.2.2 工作特点350

9.2磁电式振动传感器350

9.2.1 工作原理350

9.2.3航空领域内的应用351

9.2.4 航空用磁电式振动传感器典型型号介绍351

9.3压电式加速度传感器356

9.3.1 工作原理356

9.3.2典型结构357

9.3.3压电式加速度计的选用360

9.3.4国内外典型加速度计型号介绍362

9.4.2典型结构和工作特点378

9.4压阻式加速度传感器378

9.4.1 工作原理378

9.4.3典型型号介绍380

9.5变电容式加速度传感器383

9.5.1 工作原理和应用特点383

9.5.2典型型号介绍384

9.6过载传感器385

9.6.1 概述385

15.3.3 HZX-5航向姿态系统386

15.3.2 HZX-2B航向姿态系统386

15.3.4 CV-1536三轴陀螺平台386

9.6.3应变式过载传感器386

9.6.2电位器式过载传感器386

9.6.4磁感应式加速度传感器388

9.6.5 5T04系列三轴伺服力平衡式加速度传感器390

9.7.1振动传感器的选择392

9.6.6电容式加速度传感器392

9.6.7其它类型的加速度传感器392

9.7振动传感器的选择和使用392

9.8振动传感器的校准394

9.7.2振动传感器的使用394

9.8.1 地球重力场校准法394

9.8.2测定1g的“颤抖”球法396

9.8.3比较校准法396

9.8.4 手持式振动校准器397

9.8.5随机激振 传递函数法398

参考文献399

第10章转速传感器400

10.1概述400

10.2测速电机400

10.2.2测速电机的特点400

10.2.3测速电机的校准400

10.2.4航空用测速电机典型型号介绍400

10.2.1 测速电机的工作原理400

10.3磁电式转速传感器407

10.3.1 磁电式转速传感器的工作原理407

1 0.3.2磁电式转速传感器的特点407

10.3.3几种典型的航空用磁电式转速传感器408

10.4.2典型光电式转速传感器411

10.4光电式转速传感器411

10.4.1光电式转速传感器的工作原理和特点411

10.5电涡流式转速传感器413

10.5.1 电涡流式转速传感器的工作原理和特点413

10.5.2典型的电涡流式转速传感器简介413

第11章力和扭矩传感器415

11.1力传感器415

11.1.1概述415

11.1.2航空常用的力传感器415

11.2扭矩传感器430

11.2.1概述430

11.2.2扭矩传感器的变换原理430

11.2.3扭矩传感器的电源、信号传输方式430

11.2.4扭矩、转矩传感器产品432

参考文献432

12.1.1流量、流速的测定原理433

第12章流量、流速传感器433

12.1概述433

12.1.2流量传感器的特点和选用原则434

12.2涡轮式流量传感器436

12.2.2典型的涡轮式流量传感器436

12.2.1概述436

12.2.3涡轮式流量传感器的应用437

12.3节流装置442

12.3.1概述442

12.3.3标准节流装置的应用443

12.3.2典型的节流装置443

12.4容积式流量传感器445

12.4.1概述445

12.4.2典型的容积式流量传感器446

12.4.3容积式流量传感器的应用446

12.5.1概述450

12.5.2典型的电磁式流量传感器450

12.5.3电磁式流量传感器的应用450

12.5电磁式流量传感器450

12.6面积式流量传感器453

12.6.1概述453

12.6.3面积式流量传感器的应用454

12.6.2典型的面积式流量传感器454

12.7.1概述458

12.7流体振动式流量传感器458

12.7.2典型的流体振动式流量传感器459

12.8.2直接式质量流量传感器462

12.8.1概述462

12.8质量式流量传感器462

12.7.3流体振动式流量传感器的应用462

12.8.3间接式质量流量传感器466

12.9超声波式流量（流速）传感器467

12.9.1概述467

12.9.3超声波式流量（流速）传感器的应用468

12.9.2典型的超声波式流量（流速）传感器468

12.10双扭线型空气流量管470

1 2.10.1概述470

12.10.2双扭线型流量管的测量原理470

12.11热线式流速传感器471

12.11.1概述471

12.11.2典型的热线热膜流速传感器473

12.12.1概述475

12.12激光流速传感器475

12.12.3典型的激光流速传感器476

12.12.2测量方式和光学系统476

参考文献478

第13章位移传感器479

13.1概述479

13.2角位移传感器479

13.2.1 电位器式角位移传感器479

13.2.2其它原理角位移传感器480

13.3.1 电位器式线位移传感器481

13.3线位移传感器481

13.3.2差动变压器式位移传感器482

13.3.3差动电感式位移传感器484

13.3.4电涡流式位移传感器486

13.3.5应变式位移传感器487

13.3.6 电容式位移传感器487

13.3.7光纤式位移传感器488

13.3.8光栅式线性位移传感器490

13.4液位传感器491

13.4.1液位传感器分类491

13.4.2浮子式液位传感器491

13.4.3浮子－干簧管液位传感器495

13.4.4 电容式液位传感器500

13.4.5液位传感器在航空领域中的应用504

13.5.2风标式迎角传感器508

13.5.1概述508

13.5迎角传感器508

13.5.3压差归零式迎角传感器509

13.5.5国外迎角传感器产品介绍516

13.5.4校准516

第14章声和超声传感器517

14.1概述517

14.2噪声测量用传感器518

14.2.1传声器的类型和构造518

14.2.2传声器产品介绍和使用说明520

14.2.3电容传声器的校准523

14.2.4航空噪声的测量525

14.3声振检测用传感器526

14.3.1声阻探头526

14.3.2声谐振法探头527

14.3.3涡流－声检测探头530

14.4.1超声换能器的分类和工作方式531

14.4超声检测用传感器531

14.4.2超声换能器的结构、性能和产品532

14.4.3超声换能器的性能测试和校准549

14.4.4航空应用举例551

14.5.1声发射现象和声发射传感器的结构554

14.5声发射传感器554

14.5.2声发射传感器的校准555

14.5.3声发射传感器产品介绍558

14.5.4航空应用举例562

参考文献565

15.1航向角传感器566

15.1.1概述566

第15章航向姿态角、角速度传感器566

15.1.2 TH-5A型偏航角传感器（航向陀螺）567

15.1.3 LZ-*系列综合罗盘（航向系统）569

15.1.4磁航向校准574

15.2姿态角传感器577

15.2.1 JS-3*型重块摆式姿态角传感器577

15.2.2 TC-3型姿态角传感器577

15.2.3 I2701姿态角传感器578

15.2.4 TC-4姿态角传感器579

15.2.5 TPW-1系列双轴陀螺动力稳定平台581

15.2.6姿态角传感器的校准和安装583

15.3航向姿态系统584

15.3.1 HZX-2T航向姿态系统584

15.3.5 CV550-2航向姿态系统590

15.3.6 6000T1航向姿态系统592

15.4角速度传感器595

15.4.1概述595

15.4.2 I14系列角速度传感器595

15.4.3 DA4系列角速度传感器596

15.4.4 GSM24RC角速度传感器597

1 5.4.5 GR-H4角速度传感器598

1 5.4.6 TSZ-1组合角速度传感器600

15.4.7 XJS-1角速度信号器601

15.4.8角速度传感器的交感误差602

第16章发展中的传感技术604

16.1概述604

第3部分航空用新型传感器604

16.2敏感材料605

16.2.1硅材料605

16.2.2化合物半导体605

16.2.3石英敏感材料606

16.2.4精密陶瓷材料607

16.2.5铁电聚合物607

16.3.1概述608

16.3.2硅微机械加工技术608

16.2.6低温超导材料608

16.3微机械加工技术608

16.3.3 X射线深层光刻电铸成型技术615

16.3.4微型传感器结构616

参考文献617

第17章光纤传感器618

17.1概述618

17.2光纤传光原理620

17.3.1结构和工作原理621

17.3光纤压力传感器621

17.3.2主要性能指标622

17.3.3在航空发动机压力测试中的应用622

17.4光纤高温传感器623

17.4.1光纤辐射高温传感器623

17.4.2黑体式光纤高温传感器625

17.5光纤振动传感器626

17.5.1压气机叶片振动检测的重要性626

17.5.2光纤测振原理626

17.6.1流量测量原理627

17.6光纤涡轮流量传感器及检测系统627

17.5.3在测振中的具体应用627

17.6.2光纤转速传感器628

17.6.3检测系统的组成及功能628

17.6.4主要性能指标628

17.6.5在航空发动机测试中的应用前景629

17.7光纤应变传感器629

17.8光纤陀螺630

17.8.1工作原理630

17.8.2研究动向630

17.9.2研究动向631

17.9分布式光纤应力传感系统631

17.9.1工作原理631

参考文献632

第18章图象传感器633

18.1概述633

18.1.1图象传感器在航空工程中的应用633

18.1.2图象传感器的分类633

18.1.3图象传感器的主要性能参数633

18.1.4 图象传感器在航空领域的发展前景634

1 8.2.1电荷耦合器件的工作原理635

18.2固体摄象器件635

18.2.2线阵CCD摄象器件636

18.2.3面阵CCD摄象器件638

18.2.4其它类型的固体摄象器件639

18.3红外摄象器件642

18.3.1概述642

18.3.2混合式红外摄象器件643

18.3.3单片式红外摄象器件644

18.4.1概述645

18.4.2微光固体摄象器件645

18.4微光摄象器件645

参考文献646

第19章新型谐振式传感器647

19.1概述647

19.2热激励硅谐振压力传感器647

19.2.1基本原理647

19.2.2电阻分布及加载电压值的考虑648

19.3光纤激励648

19.4压电薄膜激励648

19.5.2 SAW器件649

19.5声表面波谐振传感器649

19.5.1概述649

19.5.3 SAW谐振子650

19.5.4 SAW传感器651

19.6应用前景652

19.6.1高度测量系统652

19.6.2控制与导航系统652

19.7.1基本结构653

（陀螺）653

19.7石英半球壳谐振式角速度传感器653

19.6.5航天医学科学工程653

19.6.3遥测系统653

19.6.4结构静力试验653

19.7.2测量原理654

19.7.3测量方案655

参考文献655

20.2离子敏MOS晶体管结构656

和工作原理656

20.1概述656

第20章半导体场效应化学传感器656

20.3气敏MOS晶体管结构和工作原理658

20.4敏感膜659

20.5化学敏MOS晶体管特性及制造工艺661

20.6应用662

参考文献663

第21章传感器的智能化664

21.1概述664

21.2 Smart传感器664

21.4 Smart传感器中的软件技术665

21.4.1标度转换技术665

21.3主传感器665

21.4.2数字调零技术666

21.4.3非线性补偿666

21.4.4温度补偿666

21.4.5数字滤波技术666

21.5应用实例667

21.6发展前景669

参考文献670

附录A常用传感器名词术语671

B1 传感器命名法及代号GB7666-87680

附录B有关国标与部标文件选编680

B2关于国家标准《传感器通用术语》、688

《传感器命名法及代号》的解说688

B3压力传感器（静态）检定规范691

JJF（航空）005-83691

B4线性压力传感器主要静态性能指标计算696

方法JJF（航空）009-83696

附录C传感器选用参考702

C1 中国航空工业总公司有关所厂院校研制生产的部分传感器简介702

C1.1沈阳航空发动机研究所（606所）702

C1.2南方动力机械研究所（608所）703

C1.3中国航空附件研究所（609所）704

C1.4航空救生设备研究所（610所）706

C1.5飞行自动控制研究所（618所）707

C1.6飞机结构强度研究所（623所）709

C1.7中国航空燃气涡轮研究所（624所）710

C1.8北京航空工艺研究所（625所）712

C1.9沈阳空气动力研究所（626所）713

C1.10哈尔滨风洞研究所（627所）715

C1.11 上海航空测控技术研究所（633所）716

C1.12北京测控技术研究所（634所）717

C1.13国防科工委第一计量测试中心（304所）720

C1.14中国飞行试验研究院727

C1.15成都航空仪表公司（161厂）732

C1.16太行仪表厂（221厂）735

C1.1 7四川航空仪器仪表厂（291厂）736

C1.18 国营中原电测仪器厂（521厂）741

C1.19北京航空航天大学743

C1.20南京航空航天大学744

C1.21 西北工业大学745

C2.1 北京空气动力研究所（701所）747

C2其它部门有关单位研制生产的部分传747

感器简介747

C2.2北京遥测技术研究所（704所）748

C2.3中国气动力研究与发展中心测试研究所754

C2.4沈阳仪器仪表工艺研究所756

C2.5甘肃秦安749 厂756

C2.6陕西宝鸡秦岭电子仪表公司757

C3 中外合资、国外厂商代理代办和国外有关厂家部分产品简介758

C3.1蚌埠库利特电子有限公司758

C3.2康宇测控仪器仪表公司759

C3.4 共和电业株式会社东工KOSEN株式会社770

C3.3 MOTOROLA公司770

C3.5 AMETEK PMTDivision公司771

C3.6 Ku1iteSemiconductor Products Inc771

C3.7 英特兰器件公司（Entran Devices Inc）772

C3.8霍尼威尔公司（Honey well）773

C3.9俄罗斯M.M格罗莫夫飞行研究院776

C3.10圣彼得堡《仪表》试验工厂783

C3.11 莫斯科“曙光”仪表设计局784

C3.12俄罗斯测量设备科研生产联合体784