《传感器类型及原理》PPT课件

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1、第四章、传感器的基本类型及其工作原理本章学习要求：1.了解传感器的分类2.掌握常用传感器测量原理3.了解传感器测量电路热工测试技术1.传感器定义传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成（GB7665－87）。目前，传感器转换后的信号大多为电信号。因而从狭义上讲，传感器是把外界输入的非电信号转换成电信号的装置。物理量电参量4.1概述第四章、传感器类型及工作原理2.传感器的构成4.1概述①敏感元件（或称预变换器，也统称弹性敏感元件）在进行由非电量到电量的变换时，有时需利用弹性敏感元件，先将被测非电量预先变换为另一种易于变换成

2、电量的非电量（例如应变或位移），然后再利用传感元件，将这种非电量变换成电量。弹性敏感元件是传感器的心脏部分，在电测技术中占有极为重要的地位。它常由金属或非金属材料做成，当承受外力作用时，它会产生弹性变形；当去除外力后，弹性变形消失并能完全恢复其原来的尺寸和形状。右图为弹簧管压力计。②转换元件（或称传感元件）凡是能将感受到的非电量（如力、压力、温度梯度等）直接变换为电参量的元件。例如应变计、压电晶体、压磁式器件、光电元件及热电偶等。它利用各种物理效应或化学效应等原理制成的。说明:并不是所有的传感器都包括敏感元件和转换元件两部分。有时不需要进行预变换这一步，例如热敏电阻、光电器件等

3、。另外一些传感器，敏感元件与转换元件合二为一，如固态压阻式压力传感器等。4.1概述3.传感器的分类4.1概述1)按被测物理量分类常见的被测物理量机械量:长度,厚度,位移,速度,加速度,旋转角,转数,质量,重量,力,力矩;热工量:温度、热量、比热容、热流、热分布、压力（压强）、压差、真空度、流量、流速、物位、液位、界面。噪声4.1概述电阻式,电感式,电容式,磁电式,热电式,光电式等.2)按传感器的工作原理分类:能量转换型和能量控制型.3)按信号变换特征:能量转换型:直接由被测对象输入能量使其工作.例如:热电偶温度计,磁电式位移计.能量控制型:从外部供给能量并由被测量控制外部供给能

4、量的变化.例如:电容式声级计.4.1概述4)按敏感元件与被测对象之间的能量关系:物性型:依靠敏感元件材料本身物理性质的变化来实现信号变换.如:水银温度计.结构型:依靠传感器结构参数的变化实现信号转变.例如:电容式和电感式传感器.电阻式传感器是把被测量转换为电阻变化的一种传感器,按工作的原理可分为:电位计式、电阻应变式、压阻式、热电阻式、湿（气、光）敏电阻式。1电位计式传感器第四章、传感器类型及工作原理4.2电阻式传感器4.2电阻式传感器EE1VRmRxR-Rx1EE1=xLRmR+Lx()-案例：重量的自动检测--配料设备比较重量设定原材料4.2电阻式传感器原理：弹簧->力->

5、位移->电位器->电阻案例：煤气包储量检测煤气包钢丝原理：钢丝->收线圈数->电位器->电阻4.2电阻式传感器电阻应变片工作原理是基于金属导体的应变效应，即金属导体在外力作用下发生机械变形时，其电阻值随着所受机械变形(伸长或缩短)的变化而发生变化。2金属应变式传感器4.2电阻式传感器1)工作原理上述任何一个参数变换均会引起电阻变化,求导数金属应变片的电阻R为代入4.2电阻式传感器有：金属丝：金属丝体积不变：4.2电阻式传感器有：对金属材料，导电率不变：金属丝应变片：4.2电阻式传感器应变计金属应变片4.2电阻式传感器2)应变片的主要参数4）其它表示应变计性能的参数（工作温度、滞

6、后、蠕变、零漂以及疲劳寿命、横向灵敏度等）。1）几何参数：表距L和丝栅宽度b，常用b×L表示。2）电阻值：应变计的原始电阻值。3）灵敏系数：表示应变计变换性能的重要参数。4.2电阻式传感器参数名称电阻值/灵敏度电阻温度系数/（1/C）极限工作温度/C最大工作电流/mAPZ-120型PJ-120型BX-200型BA-120型BB-350型PBD-1K型PBD-120型1201202001203501000+10%120+10%1.92.11.92.11.92.21.92.21.92.2140+5%120+5%2010-62010-6———0.4%0.2%-

7、1040-1040-3060-30200-301706060202025252515253)应变片测量电路VER1R4R2R34.2电阻式传感器金属应变片的电阻变化范围很小，如果直接用欧姆表测量其电阻值的变化将十分困难，且误差很大，一般用电桥。单臂电桥令：金属丝应变片：V与应变成线形关系，可以用电桥测量电压测量应变4.2电阻式传感器双臂电桥R1、R2为应变片，R3、R4为固定电阻。应变片R1、R2感受到的应变1~2以及产生的电阻增量正负号相间，可以使输出电压Uo成倍地增大。