传感与测试技术 教学课件 作者 978-7-302-28748-3 第3章-常用传感器3.1;3.2.1电参量型-电阻式.ppt

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1、常用传感器传感器定义、组成及分类电参量型传感器电量型传感器光电式传感器光纤传感器数字式传感器2021/8/251传感器的定义及组成传感器是能感受规定的被测量，并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。它是一种输入量是被测量的特殊的测量变换器(“测量变换器”是指能将一种信号按照某种规律变换成另外一种信号输出的器件或装置）。在此讨论仅限于输出为电量或电参量的传感器。传感器定义、组成及分类2021/8/252传感器的定义及组成传感器的组成——敏感元件、转换元件、测量电路传感器定义、组成及分类敏感元件转换元件转换电路直接感受（接触）被测量，并输

2、出一个随被测量成确定关系变化的某一物理量（位移量、形变量等）●被测量→物理量●物理量→电路参量将敏感元件输出的物理量转换成随之变化的电路参量（电感、电容、电阻等）●电路参量→电量此电路产生一个随电路参量变化的电量（电压、电流等）输出非电物理量被测量电路参数或电量电量p差动变压器式传感器铁芯膜盒转换电路输出2021/8/253传感器的分类按工作机理：物理型、化学型、生物型。按构成原理：结构型、物性型。传感器定义、组成及分类物性型: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、半导体应变片、压电传感器，以及各种半导体传感器

3、等。结构型：依靠传感器结构参数的变化实现信号转变。例如：金属应变片、电容式和电感式传感器等。2021/8/254传感器的分类按能量转换：能量控制型、能量转换型。传感器定义、组成及分类能量转换型：直接由被测对象输入能量使其工作，又称为自源型。例如:压电式传感器、热电偶温度计、光电池等。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，又称为外源型。例如:电阻应变片、电容传感器等。2021/8/255传感器的分类按工作原理：机械式、电气式、光学式、流体式等。按输出信号：电参量型、电量型。电参量型：传感器输出信号是电路参数，包括电阻、电

4、容和电感(自感)，如电阻应变计、压阻传感器、光敏电阻、电容式传感器、自感式传感器和反射式电涡流传感器等。电参量型传感器由于需要外部激励电源，故都属于能量控制型传感器。传感器定义、组成及分类2021/8/256传感器的分类按输出信号：电参量型、电量型。电量型：传感器输出是电荷、电流或电压等电量，常见的电压输出型有磁电传感器、压磁式传感器、霍尔传感器、热电偶和光电池，还有差动变压器式传感器和透射式电涡流传感器等。有些电量型传感器不需外界电源，是典型的能量转换型传感器，如热电偶、光电池和压电传感器。有些电量型传感器需要外接辅助电源或磁源(带激励源

5、型，又称为辅助能源型)，如磁电式传感器、差动变压器式传感器、透射式电涡流传感器、压磁传感器、霍尔传感器等。传感器定义、组成及分类2021/8/257传感器的分类按被测量：位移传感器、压力传感器、速度传感器、温度传感器等等。按输出信号：模拟传感器、数字传感器。按传感器转换过程可逆与否：可逆传感器和不可逆传感器。按传感器有反馈回路与否：开环传感器、闭环传感器。传感器定义、组成及分类2021/8/258对传感器的基本性能要求基本性能要求：稳定、准确、快速。即：足够的容量。良好的动静态测量特性。精度适当，工作稳定、可靠。适用性和适应性强。使用经济。

6、传感器定义、组成及分类2021/8/259电参量型传感器是输出为电路参数，即电阻、电容和电感(自感)的传感器的总称，即将被测物理量变化转换为电参数的变化，再配以适当的转换电路，将输出的电参数转变为电量输出。电参量型传感器都属于能量控制型传感器。下面将介绍几种典型的电参量型传感器，包括电阻输出型、电容输出型、电感输出型三类电参量型传感器。电参量型传感器2021/8/2510电阻式传感器电感式传感器电容式传感器电参量型传感器测量电路电参量型传感器2021/8/2511被测量变化能引起传感器输出电阻值变化的传感器统称为电阻输出型传感器，简称电阻式

7、传感器。电阻式传感器电阻应变式传感器热电阻传感器电阻输出型半导体传感器2021/8/2512电阻应变片(ResistanceStrainSensor)是应变测量的关键元件，电阻应变片的工作原理是基于应变电阻效应。根据制作材料不同，电阻应变片通常分为金属应变片和半导体应变片两大类。(1)应变电阻效应电阻应变式传感器应变电阻效应即在导体发生机械变形时，导体电阻值相应发生变化的效应。2021/8/2513(1)应变电阻效应电阻应变式传感器材料不同，电阻变化的主要来源不同。因此，电阻应变片通常分为金属电阻应变片和半导体电阻应变片两大类。2021/8

8、/25141)金属应变片的应变电阻效应电阻应变式传感器金属应变片的电阻变化主要由其结构尺寸变化所致，故金属应变片属于结构型传感器。2021/8/25152)半导体应变片的应变电阻