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1、第三章常用传感器与敏感元件常用传感器分类机械式传感器及仪器电阻、电容与电感式传感器磁电、压电与热电式传感器光电传感器光纤传感器半导体传感器传感器的选用原则1、传感器定义传感器是借助检测元件将一种形式的信息转换成另一种信息的装置。物理量电量目前，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。2、传感器的构成传感器由敏感器件与辅助器件组成。敏感器件的作用是感受被测物理量，并对信号进行转换输出。辅助器件则是对敏感器件输出的电信号进行放大、阻抗匹配，以便于后续仪表接入。dV敏感元件：被测非电量→其他形式信号（易于转换成电量:形
2、变）变换元件：非电量→电量（电阻、电感、电容等)辅助元件：信号调节与转换等。3、传感器的作用变换作用：将非电量变换成电量。传感器是测试系统中的第一个环节，它具有两个作用：敏感作用：感受物理量的变化，以完成对被测信号的拾取。对应这两个作用，传感器一般由两部分组成，即敏感元件与变换元件，二者有时很容易分开，有时合二为一。3.1常用传感器分类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,压力,真空度,力矩,风速,流速,流量;声:声压,噪声;磁:磁通,磁场;温度:温度,热量,比热;光：亮度，色彩传感器按被测量分类被测
3、量类别被 测 量热工量温度、热量、比热容；压力、压差、真空度；流量、流速、风速机械量位移(线位移、角位移)、尺寸、形状；力、重量、力矩、应力；质量；转速、线速度；振动幅值、频率、加速度、噪声物性和成分量气体化学成分、液体化学成分；酸碱度(pH值)、盐度、浓度、黏度、密度、相对密度状态量颜色、透明度、磨损量、材料内部裂纹或缺陷、气体漏泄、表面质量机械式,电气式,光学式,流体式等.2)按工作原理分类:3)按信号变换特征分类: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、压电测力计.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
4、式传感器.4)按敏感元件与被测对象之间的能量关系: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,压电式加速度计.能量控制型:从外部供给能量并由被测量控制外部供给能量的变化.例如:电阻应变片.(5)按输出信号分类模拟式传感器：输出量为连续变化的模拟量（I(t)，V(t)）数字式传感器：输出量为数字量（数字量，频率量）3.2机械式传感器及仪器以弹性体作为传感器的敏感元件输入量：力、压力、温度等输出量：弹性元件的弹性变形（或应变）仪表指针的偏转放大温度计压力计（用于测量流体压力:波纹膜片、波纹管）测力计（用于测力或称重:环形测力计、弹簧秤）典型机械式传感器
5、特点结构简单、可靠、使用方便、价格低廉、读数直观等。弹性变形不宜大，以减小线性误差。由于放大指示环节多为机械传动，不仅受间隙影响，而且惯性大，固有频率低，只宜用于检测缓变和静态被测量。使用时应注意提高测量的频率范围，可采用：应用弹性元件时，应从结构设计、材料选择、处理工艺等方面采取措施，减小蠕变、弹性后效等现象对输入－输出线性关系的影响。被测量位移电信号输出弹性元件其他形式传感器如电阻、电容、电涡流等3.3电阻、电容与电感式传感器一、电阻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:变阻器式、电阻应变式。1、变阻器式传感器(1)工作原理
6、根据导体的电阻R与其电阻率ρ及长度l成正比、与截面积A成反比的关系，即由被测物理量(如压力、温度、流量等)引起式中ρ，l，A中任一个或几个的变化来使电阻R改变的原理构成。若移动x，B点和A点间的电阻值灵敏度－单位长度的电阻值若电刷转角α，C点和A点间的电阻值灵敏度－单位弧度对应的电阻值变阻器式传感器的后接电路：电阻分压电路变阻器式传感器特点：结构简单、性能稳定、可靠，但精度低，动态响应差。且由于磨损与尘埃等，引起接触电阻变化，引入噪声。适合于测量变化较缓慢的量。应用：可用来测线位移、角位移及可变成位移的物理量。2电阻应变式传感器--应变片工作原理：基于金属导体的应变效
7、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)的变化而发生变化的现象。电阻应变片的种类：1）金属电阻应变片（基于金属导体的“电阻应变效应”）有丝式、箔式及薄膜式等结构形式。2）半导体应变片（基于半导体材料的“压阻效应”）半导体应变片分为体型、薄膜型和扩散型三大类。(a)丝式应变片(b)箔式应变片1）金属电阻应变片电阻丝应变片是用直径为0.025mm具有高电阻率的电阻丝制成的。为了获得高的阻值，将电阻丝排列成栅状，称为敏感栅，并粘贴在绝缘的基底上。电阻丝的两端焊接引线。敏感栅上面粘贴有保护作用的覆盖层。引出线电阻丝（敏
