机械工程测试技术基础第三章 ppt课件.ppt

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1、第一节常用传感器分类第四节磁电、压电与热电式传感器第二节机械式传感器及仪器第五节传感器的选用原则第三节电阻、电容与电感式传感器概述传感器(Sensor)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输出信号的器件或装置。通常由敏感元件和转换元件组成(GB766-87)。狭义上，非电信号→电信号。在非电量电测系统中的作用:敏感作用:感受并拾取被测对象的信号变换作用:被测信号转换成易于检测和处理的电信号概述传感器是测试系统的一部分，其作用类似于人类的感觉器官，它把被测量如力、位移、温度等物理量转换为易测信号或易传输信号，传送给测试系统的调理环节；传感器

2、也可以看做人类感官的延伸，人类可以借助传感器去探测那些人们无法用或不便用感官直接感知的事物，如用热电偶测炽热物体的温度，用超声波换能器测海水的深度及地貌等；传感器是人类认识自然界事物的有力工具，是测量仪器与被测事物之间的借口。(1)按被测物理量分类位移传感器,力传感器,温度传感器等.(2)按传感器的工作原理分类机械式,电气式,光学式,流体式等.(3)按敏感元件与被测对象之间的能量关系能量转换型（无源传感器）:直接由被测对象输入能量使其工作，由于被测对象与传感器之间存在能量交换，必然导致被测对象状态和测量误差.例如:热电偶,压电式加速度计，弹性压力传感器能量控制型（

3、有源传感器）: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，热电阻，电容测振仪第一节常用传感器分类能量控制型传感器(4)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（热胀冷缩性），压电加速度计（石英晶体压电效应）.结构型:依靠传感器结构参数的变化实现信号转变.如:电容（极板间距离变化）、电感式位移传感器（衔铁位移引起自感或互感）.电容伺服式加速度计，实际上是一个具有闭环回路的小型测量系统9机械传感器应用比较广，通常以弹性体作为传感器的敏感元件，它的输入量可以是力、压力、温度等物理量，而输出则为弹性元

4、件本身的弹性变形；机械式传感器做成的机械式指示仪表具有结构简单、可靠、使用方便、价格低廉、读数直观等优点；为了提高测量频率范围，可先用弹性元件将被测量转换成位移量，然后将位移量用其他形式的传感器转换成电信号输出。第二节机械式传感器及仪器10被测量可放大而成为仪表指针的偏转，借助刻度指示出被测量的大小第二节机械式传感器及仪器主要以弹性体作为敏感元件线性度差固有频率低15微型探测开关——机械式传感器图3-4电阻式传感器是把被测量转换为电阻变化的一种传感器。按工作原理可分为:♠变阻器式♠电阻应变式♠热敏式♠光敏式♠湿敏式第三节电阻、电容与电感式传感器一、电阻式传感器17

5、1.变阻器式传感器第三节电阻、电容与电感式传感器变阻式传感器的后接电路，一般采用电阻分压电路，如图3-6所示。图3-6一、电阻式传感器R—总电阻;Rx—电刷电阻;1.变阻器式传感器变阻器式传感器一般采用电阻分压电路19常用变阻器式传感器有直线位移型、角位移型和非线性型等变阻器受电阻丝直径限制，分辨力>20m，线性度低，使用日益减少电阻应变式传感器具有体积小、动态响应快、测量精度高使用方便等优点，而得到广泛运用2.电阻应变式传感器丝式应变片箔式应变片半导体应变片金属应变片丝式、箔式半导体应变片金属电阻应变片的工作原理，是基于金属导体的应变效应，即金属导体在外力作用

6、下发生机械变形时，其电阻值随着它所受机械变形(伸长或缩短)的变化而发生变化的现象。大量实验表明，在电阻丝拉伸比例极限范围内，电阻的相对变化与其所受的轴向应变是成正比的比例关系应变片受力应变比例关系应变片电阻的变化应变效应导体或半导体在外力作用下产生机械变形而引起导体或半导体的电阻值发生变化的物理现象称为应变效应。传感元件：电阻应变片，它是一种把被测试件的应变量转换成电阻变化量的传感元件。工作原理式中，—导线的电阻率，又称为电阻系数金属导线的应变电阻效应：当金属丝由于受到轴向力P而伸长时，长度增长，截面积减小，其电阻值就增大；反之，若金属丝受压力而缩短，即长度变短

7、，截面积变粗时，则电阻就减小。应变片受力后，电阻的变化dR则两边同除以R，同时R=rl/A，则dl/l=e——金属导线长度的相对变化，称纵向应变。dr/r——导线电阻率的相对变化。dA/A——导线截面积的相对变化，称为横向应变。工作原理对于圆形截面积的导线，若半径为r，则横向应变dr/r和纵向应变dl/l之比称为泊松比，即故E为导线材料的弹性模量，l为压阻系数，与材料有关则另外同种电阻丝材料的、l、E为常数，则(1+2m+lE)为常数灵敏度为：应变片电阻的相对变化率dR/R与应变e之间是线形关系S由两部分组成：前一部分(1+2m)单由金属导线的几何尺寸变化引起的

8、；后一部分