资源描述：
《常用传感器与敏感元件1》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第三章常用传感器与敏感元件第一节常用传感器分类第二节机械式传感器及仪器第三节电阻、电容与电感式传感器第四节磁电、压电与热电式传感器第七节半导体传感器第十节传感器的选用原则传感器的定义：传感器是以一定的精度和规律把被测量转换为与之有确定关系的、便于应用的某种物理量的测量装置。定义的解释：传感器是测量装置,能完成检测任务;它的输入量是某一被测量,可能是物理量(如位移、温度、力、压力、速度、加速度等),也可能是化学量、生物量等;它的输出量是某种物理量,这种量要便于传输、转换、处理、显示等,可以是气、光、电量,但主要是电量;输出与输入有一
2、定的对应关系,且应有一定的精确度。传感器的基本组成：敏感元件：直接感受被测量,输出与被测量成确定关系的某一物理量。转换元件：敏感元件的输出就是转换元件的输入,它把输入转换成电路参量。转换电路：把转换元件的电路参量转换为便于处理、显示、记录或控制的有用的电信号。其组成如图所示。传感器的重要性：传感器是人类感官的延伸，可以去探测人类无法或不能用感官直接感知的事物；传感器是测试系统的第一个环节，其性能直接影响整个测试系统，对测试精度至关重要。第一节常用传感器的分类1、按被测物理量分类机械量:长度,厚度,位移,速度,加速度,旋转角,转数,
3、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，色彩常见的被测物理量2、按传感器工作原理分类机械式,电气式,光学式,流体式等.能量转换型和能量控制型.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.例如:热电偶温度计,磁电式加速度计.能量控制型（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.V4、按信号变换特征: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
4、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.第二节机械式传感器及仪器机械式传感器以弹性体作为敏感元件，输入量可以是力、压力、温度等物理量，输出量为弹性元件本身的弹性变形。弹性变形经放大后可转化为仪表指针的偏转，借助刻度指示被测量的大小。应用实例：测力计、压力计和温度计。测力计压力计温度计弹性膜片波纹管波登管特点：机械式指示仪表结构简单、可靠、使用方便、价格低、读数直观；弹性变形不宜大，以减小线性误差；惯性大、固有频率低，只宜测缓变或静态被测量。弹性元件具有蠕变、弹性后效等现象，影响输出与输入的线
5、性关系。第三节电阻、电容与电感式传感器一、电阻式传感器电阻式传感器是将被测量转变为电阻变化的传感器。电阻式传感器分类：变阻器式传感器电阻应变式传感器固态压阻式传感器1、变阻器式传感器变阻器式传感器又称为电位器式传感器。工作原理：一个电导体的电阻值：式中：R－电阻（Ω）；ρ－材料的电阻率（Ω·mm2/m）；l－导体的长度（m）；A－导体的截面积（mm2）。电阻丝直径和材质一定，电阻值随导线长度改变。变阻器式传感器有直线位移型、角位移型和非线性型等。直线位移型kl为单位长度中的电阻。其灵敏度：角位移型灵敏度：α－触点转角(rad)；k
6、a－单位弧度对应的电阻值。非线性型输出电阻(或电压)与电刷位移(包括线位移或角位移)之间具有非线性函数关系的一种电位器。★变阻器式传感器的后接电路：电阻分压电路ueuo变阻器式传感器的优缺点：优点：结构简单，性能稳定，使用方便；缺点：分辨力受电阻丝直径限制，很难优于20μm；较大的噪声（电刷和电阻元件之间接触面磨损、尘埃附着等原因）。2、电阻应变式传感器可测参数：应变、力、位移、加速度、扭矩等。电阻应变式传感器:金属电阻应变片和半导体应变片。（1）金属电阻应变片基本工作原理：当应变片发生机械变形时，其电阻值发生变化。主要形式：金属
7、电阻应变片有丝式和箔式两种。金属丝式应变片是用0.01～0.05mm的金属丝绕成敏感栅，粘贴在绝缘的基片和覆盖层之间，由引出导线接于电路上。金属箔式应变片是利用照相制版或光刻技术，将厚约为0.003～0.01mm的金属箔片制成敏感栅。优点：可制成多种复杂形状、尺寸准确的敏感栅；散热条件好；生产效率高，便于实现自动化生产。应变计实际中的金属应变片将应变片粘贴于弹性元件或被测构件预定部位的表面。电阻应变片的选择、粘贴技术1.目测电阻应变片有无缺陷2.用数字万用表测量应变片电阻值大小3.试件表面处理4.应变片粘贴5.焊线6.用兆欧表检查
8、应变片的引线与试件之间的绝缘阻值，应大于50M欧7.应变片保护应变片的使用：公式推导：应变片实际使用：将其粘贴于弹性元件或被测物体表面。外力作用下，金属丝随物体一同变形，电阻值发生变化，将被测量的变化转换为电阻值的变化。设A=πr2，r为电阻丝半径
