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1、机电工程学院测量与控制技术研究所卢春霞QQ：467033116Tel：13379086851工程测试技术信号分析与信号处理本课程重在信号处理信号分析：研究信号的构成与特征模拟信号处理：采用能实现模拟信号运算的器件或方法，对模拟信号的处理。信号处理：将信号做必要的变换以获得所需信息的过程第六章、模拟量传感器本章学习要求：了解传感器的分类掌握常用传感器测量原理了解传感器测量电路工程测试技术基础6.1传感器概述传感器信号调理及处理微处理器AD被测信号整形放大滤波传感器系统传感器是传感器系统的一个组成部分，是被测信号输入的第一个关口基本概念：传感器的定义、构成与分类传感器原理：电阻式、
2、电容式、电感式传感器特点：传感器测量电路：直流电桥、交流电桥(辨向电路)、变压器电桥、调频电路、谐振电路、运算放大式电路、脉宽调制电路模拟量传感器6.1概述6.1.1传感器定义指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。如热电偶可以测炙热物体的温度；超声波探测器测海水深度；红外遥感器从高空测地面植被和污染情况；6.1传感器概述物理量电量目前，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。力位移温度6.1传感器概述传感器由敏感元件与转换元件组成。敏感元件－能直接感受（响应）被测量的部分；转换元件－传感器中能将
3、敏感元件感受的被测量转换成能传输或测量的电信号的部分。6.1.2传感器的构成V转换电路：把转换元件输出的电量信号转换为便于处理、显示、记录或控制的有用的电信号的电路。6.1传感器概述6.1.3传感器的分类用途（被测物理量）－机械量，声，光，磁…转换原理-电阻，电容，电感，压电，…能量关系－物性型，结构型输出信号类型－模拟量，数字量其它分类方法6.1传感器概述1）用途（被测物理量）位移传感器液面传感器速度传感器加速度传感器振动传感器热敏传感器湿敏传感器气敏传感器生物传感器真空度传感器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
4、,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6.1传感器概述2）转换原理利用物理效应和化学效应，即使被测量是微小量都可以转换为电信号传感器品种工作原理可被测量热敏电阻、半导体传感器阻值变化力、重量、压力、加速度、温度、湿度电容传感器电容量变化力、重量、压力、加速度、液面、湿度电感传感器电感量变化力、重量、压力、加速度、转矩、磁场霍尔传感器霍尔效应角度、力、磁场压电传感器、超声波传感器压电效应压力、加速度、距离热电传感器热电效应烟雾、明火、热分布光电传感器光电效应辐射、角度、旋转角、位移、转矩6.1传感器概述3)按信号变换特征：
5、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.6.1传感器概述4）输出信号类型模拟传感器－将被测量的非电学量转换为模拟信号；数字传感器－将被测量的非电学量转换成数字输出信号；开关传感器－当一个被测量达到某个特定的确定值时，传感器相应地输出一个低电平或高电平信号6.1传感器概述5)其他分类方法能量转换型:直接由被测对象输入能量使其工作.例如:热电偶温度计,弹性压力计.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:电桥电阻应变仪.制作材料和工艺：所用材料的类别－
6、金属、聚合物、陶瓷等材料的物理性质－导体、半导体、磁性材料等制造工艺－集成传感器、薄膜传感器、陶瓷传感器等按敏感元件与被测对象之间的能量关系:6.1传感器概述按输出形式分－－模拟量传感器数字量传感器按工作原理分－－电阻式传感器电容式传感器电感式传感器压电式传感器…6.1传感器概述6.1.4传感器的工作原理与标定传感器工作原理：基于某一种物理现象或化学现象。y=f(x1,x2,……,xn)如：R=ρL/A传感器的制造：能够让被测量影响某一个参数，而通过另一个电参数的变化来反映被测量的大小，既传感器的设计、研制都要基于某种物理效应，在此基础上再设计出敏感部分的结构以及变换部分的结构
7、。传感器的标定：即确定输入与输出的关系。传感器作用及分类电阻式传感器电感式传感器电容式传感器压电式传感器磁电式传感器6.2电阻式传感器被测量－》电阻变化6.2电阻式传感器按工作的原理可分为:变阻器式、电阻应变式、热敏式、光敏式、电敏式.6.2.1变阻器式传感器（电位器式传感器）6.2电阻式传感器等效电路分析:xLL-变阻器总长;x-电刷移动量.电阻：灵敏度：kl-单位长度电阻值传感器的输出（电阻）与输入（位移）成线性关系6.2电阻式传感器0LEE1xEE1分压电路6.2电阻式传感器1EE1=
