《常用的传感器》PPT课件

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1、第三章常用的传感器郑惠萍河北科技大学机械电子工程学院内容提要基本概念、传感器的分类传感器的分类机械式传感器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热电式传感器光电式传感器光纤式传感器半导体传感器红外测试系统激光测试系统传感器的选用原则基本概念传感器的定义把直接作用于被测量，能按一定规律将其转变成同种或别种量值输出的器件传感器的作用把被测量转换为易测信号，传送给测量系统的信号调理环节测量变换器提供与输入量有给定关系的输出量的器件传感器就是输入量为被测量的测量变换器；位于测试装置的输入端传感器的分类按被测

2、量分类位移、速度、加速度、力、温度按传感器工作原理分类机械、电器、光学、流体式按信号变换特征分类物性型、结构型根据敏感元件与被测对象之间的能量关系分类能量转换（无源传感器）、能量控制型（有源传感器）按输出信号分类模拟式、数字式物性型、结构型传感器物性型传感器是依靠敏感元件材料本身的物理化学性质的变化来实现信号的变换的。水银温度计：水银的热胀冷缩现象压力测力计：石英晶体的压电效应结构型传感器是依靠传感器结构参数变化而实现信号转换的。电容式传感器：极板距离电容变化电感式传感器：衔铁位移自感或互感变化返回能量转换、能量控制型传

3、感器能量转换型（无源）传感器：直接由被测对象输入能量使其工作；热电偶温度计、弹性压力计等能量转换型（有源）传感器：由外部供给能量使传感器工作，并且由被测量来控制外部供给能量的变化；电阻应变计+电桥返回机械式传感器1工作原理：以弹性体作为传感器的敏感元件，输出为弹性元件本身的弹性变形。机械式传感器2特点：结构简单、可靠、使用方便、价格低廉、读书直观；但弹性变形不宜大，机械传动宜受间隙影响，惯性大、固有频率低应用：用于检测缓变或静态被测量提高测量频率范围的方法被测量变形（位移）电信号弹性元件敏感元件机械式传感器3在自动检测、

4、自动控制技术中广泛应用的微型探测开关也被看作机械式传感器。电阻式传感器1定义：把被测量转换为电阻变化的传感器。分类（按工作原理）：变阻式（电位差计式）传感器电阻应变片式传感器金属电阻应变片半导体应变片变阻式传感器1工作原理：位移变化电阻的变化电位器触头位置变阻式传感器2骨架形状须根据所要求的输出来确定，以保证变阻式传感器的后接电路一般采用电阻分压电路变阻式传感器的特点应用特点：优点是结构简单，性能稳定，使用方便。缺点是分辨力不高，因为受到电阻丝直径的限制。提高分辨力需使用更细的电阻丝，其绕制较困难。所以变阻器式传感器的分

5、辨力很难优于20μm。由于结构上的特点，这种传感器还有较大的噪声。应用：被用于线位移、角位移测量，在测量仪器中用于伺服记录仪器或电子电位差计等。电阻应变式传感器---金属电阻应变片1工作原理：是基于应变片发生机械变形时，其电阻值发生变化。常用的有丝式和箔式两种。电阻应变式传感器---金属电阻应变片2电阻应变式传感器---金属电阻应变片3电阻应变式传感器---金属电阻应变片4电阻应变片的应变系数或灵敏度电阻应变式传感器---金属电阻应变片5制造应变片的电阻丝的灵敏度多在1.7~3.6。一般市售电阻应变片的标准阻值有60Ω、

6、120Ω、350Ω、600Ω和1200Ω等。其中以120Ω为最常用。应变片的尺寸可根据使用要求来选定。常用电阻丝材料的物理性质见表3-2。电阻应变式传感器---半导体应变片1工作原理：基于半导体材料的压阻效应。所谓压阻效应是指单晶半导体材料在沿某一轴向受到外力作用时，其电阻率ρ发生变化的现象。灵敏度比金属丝电阻应变片大50~70倍电阻应变式传感器---半导体应变片2优点：灵敏度高，机械滞后小、横向效应小以及体积小缺点：温度稳定性能差、灵敏度分散度大(由于晶向、杂质等因素的影响)以及在较大应变作用下，非线性误差大几种常用半

7、导体材料特性见表3-3。注意：金属丝电阻应变片与半导体应变片的主要区别在于：前者利用导体形变引起电阻的变化，后者利用半导体电阻率变化引起电阻的变化。电阻应变式传感器应用实例1直接用来测定结构的应变或应力电阻应变式传感器应用实例2将应变片贴于弹性元件上，作为测量力、压力、加速度等物理参数的传感器。弹性元件得到与被测量成正比的应变，再由应变片转换为电阻的变化。电阻应变式传感器应用注意事项电阻应变片测出的是构件或弹性元件上某处的应变，而不是该处的应力、力或位移。粘合剂和粘合技术对测量结果有着直接影响。用于动态测量时应考虑应变

8、片的动态响应特性。其中，限制应变片上限测量频率是所使用的电桥激励电源的频率和应变片的基长。一般上限测量频率应在电桥激励电源频率的1/5~1/10以下。基长愈短，上限测量频率可以愈高。一般基长为l0mm时，上限测量频率可高达25kHz。要采取相应的温度补偿措施，以消除温度变化所造成的误差。电感式传感器工作原理：把被测量