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1、第四章常用传感器原理及其测量电路本章学习要求：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机械工程测试技术与信号分析4.1传感器概述一、传感器定义传感器是借助检测元件将一种形式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。第四章常用传感器原理及其测量电路二、传感器的构成传感器由敏感器件与辅助器件组成。敏感器件的作用是感受被测物理量，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。dV4.1传感
2、器概述三、传感器的分类1、按被测物理量分类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,流量;声:声压,噪声.磁:磁通,磁场.温度:温度,热量,比热.光：亮度，色彩4.1传感器概述机械式,电气式,光学式,流体式等.2、按工作的物理基础分类:切削测力仪4.1传感器概述能量转换型和能量控制型.3、按信号变换特征: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.4.1传感器概述4、按敏
3、感元件与被测对象之间的能量关系: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.4.1传感器概述4.2传感器常用测量电路一集成运算放大器二电桥电路三滤波器四调制与解调这些处理手段称为信号调理第四章常用传感器原理及其测量电路信号调理的的目的是便于信号的传输与处理。1.传感器输出的电信号很微弱，大多数不能直接输送到显示、记录或分析仪器中去，需要进一步放大，有的还要进行阻抗变换。2.有些传感器输出的是电信号中混杂有干扰噪声，需要去掉噪声，提高信噪比。3.某些场合，为
4、便于信号的远距离传输，需要对传感器测量进行调制解调处理。目的第四章常用传感器原理及其测量电路集成运算放大器是一种具有高放大倍数、带深度负反馈的直接耦合放大器，其输入网络和反馈网络由线性或非线性元件组成，可对输入信号进行多种数学运算和处理。一集成运算放大器1、参数（1）开环放大倍数A=∞;（2）输入阻抗ri=∞；输出阻抗ro=0;（3）频带宽度BW=∞；（4）当UP=UN,UO=0;（5）没有温漂；4.2传感器常用测量电路通用集成运算放大器；高输入电阻型运放；高速型运放；低失调电压运放；高精度运放；斩波稳零运放；大功率运放；2、常见集成运算放大器4.2传感器常
5、用测量电路信号放大分类特点放大器直流放大器交流放大器电荷放大器直流电桥交流电桥低频保留,高频截止高频保留,低频截止4.2传感器常用测量电路A直流放大电路电压增益:1)反相放大器反馈电阻RF值不能太大，否则会产生较大的噪声及漂移，一般为几十千欧至几百千欧。R1的取值应远大于信号源Ui的内阻。3、常见放大电路4.2传感器常用测量电路_+2)同相放大器同相放大器具有输入阻抗非常高，输出阻抗很低的特点，广泛用于前置放大级。同相放大器也是最基本的电路，其闭环电压增益Av为:4.2传感器常用测量电路B交流放大电路R1一般取几十千欧。耦合电容C1、C3可根据交流放大器的下
6、限频率fL来确定。若只需要放大交流信号，可采用图示的集成运放交流电压同相放大器。其中电容C1、C2及C3为隔直电容。4.2传感器常用测量电路（1）差动输入放大电路：（2）带平衡电阻的反向输入放大电路：C其他放大电路4.2传感器常用测量电路（3）运算电路4.2传感器常用测量电路（4）测量放大器电路4.2传感器常用测量电路4电荷放大器F+4.2传感器常用测量电路1直流电桥●平衡条件eye0R1R4R2R3二电桥电路4.2传感器常用测量电路令：4.2传感器常用测量电路所需的高稳定直流电源较易获得；电桥输出电压是直流，可以用直流仪表测量；对从传感器到测量仪表的连接导
7、线要求较低，电桥的平衡电路简单。直流电桥优点：直流放大器比较复杂，易受零漂和接地电位的影响。缺点是：电桥的接法：半桥单臂半桥双臂全桥4.2传感器常用测量电路2交流电桥电容电感传感器传感器●平衡条件4.2传感器常用测量电路两种常见的交流电桥：a、RC电桥b、RL电桥电桥平衡条件应用场合：电容传感器的转换电路电感传感器的转换电路4.2传感器常用测量电路交流电桥优点：可以调制输出电压的频率交流放大容易；缺点：调节平衡困难易受分布参数影响；4.2传感器常用测量电路4.2传感器常用测量电路4电桥的应用由电桥输出可以看出，不同的桥臂上的电阻（抗）的变化对输出的影响是不同
8、的。+－加法特性的应用减法特性的应用三、滤波器滤波器
