《常用传感器》PPT课件

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1、第三章常用传感器本章学习要求：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3.1概述3.2电阻式传感器3.3电感式传感器3.4电容式传感器3.5压电式传感器3.6磁电式传感器3.7半导体敏感元件传感器3.8其它类型传感器3.9传感器选用原则3.1.1传感器定义3.1.2传感器的构成3.1.3传感器的分类3.1.4常见的被测物理量3.1概述第三章常用传感器传感器是借助于检测元件接收一种形式的信息，并按一定的规律将所获取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

2、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。3.1.1传感器定义3.1概述3.1.2传感器的构成3.1概述传感器一般由敏感器件与辅助器件组成。敏感器件是传感器的核心，它的作用是直接感受被测物理量，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。dV3.1.3传感器的分类3.1概述(1)按被测物理量分类:(2)按工作的物理基础分类:(3)按信号变换特征:(4)按敏感元件与被测对象之间的能量关系:位移,力,温度等.机械式,电气式,光学式,流体式等.物性型,结构型.能量转

3、换型和能量控制型.3.1概述A物性型与结构型传感器物性型:依靠敏感元件材料本身物理性质的变化来实现信号变换.例如: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:电容式和电感式传感器.B能量转换型和能量控制型传感器能量转换型: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.3.1.4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

4、量.声:声压,噪声.磁:磁通,磁场.温度:温度,热量,比热.光：亮度，色彩.3.1概述3.2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、热敏式、光敏式、电敏式.第三章常用传感器3.2.1变阻器式传感器3.2.2电阻应变式传感器3.2.1变阻器式传感器（1）工作原理3.2电阻式传感器R等效电路分析:Rp-总电阻;xp-变阻总长;RL负载电阻;x-电刷移动量.132xxpEinEoutRxRLRp-Rx0x100%100%Output0负载效应3.2电阻式传感器(2)变

5、阻器式传感器的性能参数:1)线性(或曲线的一致性);4)移动或旋转角度范围;2)分辨率;5)电阻温度系数;3)整个电阻值的偏差;6)寿命;(3)变阻器式传感器的分类:3.2电阻式传感器变阻器按电阻元件分单圈电位器直线滑动式电位器多圈电位器混合式电位器导电塑料电位器金属陶瓷电位器线绕电位器按电位器结构分(4)变阻器式传感器的特点：3.2电阻式传感器电阻器制作特点绕线式直径0.012-0.1mm的镍铬合金的精密电阻丝绕在绝缘的薄膜铜丝或绝缘的胶木板等卷心上而制作电阻温度系数非常好，为±(5－20)×10-6/℃；精度、稳定性、重

6、复性比薄膜式好；分辨力低于薄膜式金属陶瓷式电阻胶印在陶瓷基板上，并用高温烧制而成分辨力高，环境适应性强，电阻温度系数为±200×10-6/℃左右导电-塑料式将基板的树脂与电阻膜制成一体，或将电阻胶涂于薄膜基片上分辨力高，寿命长，线响应特性好，电阻温度系数为±400×10-6/℃混合式导电型树脂涂于线绕式电阻元件上兼有绕线式、导电－塑料式的优点，电阻温度系数为±150×10-6/℃(5)应用案例1：重量的自动检测--配料设备设定值原材料比较3.2电阻式传感器(5)应用案例1：重量的自动检测--配料设备设定值原材料比较原理用弹簧

7、将力转换为位移;再用变阻器将位移转换为电阻的变化3.2电阻式传感器案例2：煤气包储量检测原理直接将代表煤气包储量的高度变化转换为钢丝的电阻变化煤气包钢丝特点：（1）测量量程大；（2）防爆；（3）可靠；（4）成本低。3.2电阻式传感器案例3：玩具机器人（广州中鸣数码）原理直接将关节驱动电机的转动角度变化转换为电阻器阻值变化3.2电阻式传感器3.2.2电阻应变式传感器--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。3

8、.2电阻式传感器1）工作原理金属应变片的电阻R为纵向应变泊松比弹性模量压阻系数3.2电阻式传感器(1)当不变时金属应变计(2)当变化时半导体应变计3.2电阻式传感器2）金属应变片应变计3.2电阻式传感器金属应变片有：丝式、箔式优点：稳定性和温度特性好缺点：灵敏度系数小3）半导体应变片应