常用传感器课件.ppt

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1、测试系统的基本特性模拟信号处理数字信号处理计算机与虚拟仪器测试技术常用传感器绪论测试信号的描述与分析主要内容1.传感器的基本概念　2.电阻式传感器3.电感式传感器4.电容式传感器5.压电式传感器6.磁电式传感器7.霍尔式传感器8.传感器的选用原则3.1传感器的基本概念一.传感器的作用和分类1、定义：传感器是借助检测元件将一种形式的信号转换成另一种形式的信号的装置。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，传感器是把被测的物理量转换为电信号的装置。2.传感器的构成图1-1传感器组成框图转换元件敏感元件

2、辅助元件辅助电源被测量1)按传感器的检测用途分类可分为位移传感器、力传感器、温度传感器、湿度传感器、流量传感器、化学成分传感器、生物信息传感器等。这种分类方法，对使用者十分方便，但由于把用途相同而变换原理不同的传感器分为一类，如可用于加速度测量的传感器，可利用不同变换原理的传感器元件组成，这样分类对学习和研究很不方便。3、传感器的分类2)按传感器的传感原理分类有电阻式传感器，电容式传感器、电感式传感器、压电式传感器、磁电式传感器、光电式传感器等。这种分类方法，对每一类传感器可具有相同的传感原理，基于一种传感原理可研究出多

3、种传感器，如利用电阻传感原理可以研制出电阻式位移传感、压力传感器、加速度传感器、湿度传感器等，而且其后接的调理电路也基本相同，便于学习和研究。能量转换型和能量控制型3)按传感器能量转换关系分类能量转换型:能量转换型传感器直接将被测对象输入的能量转换为电能而不需要外加能源。机械工程测试中常用的能量转换型传感器有：电动式传感器、压电式传感器、热电式传感器、光电式传感器、磁电式传感器等。能量控制型:能量控制型传感器是借助辅助能源将被测的物理参数转换成电信号输出的，这里被测物理参数起着控制外加能源的作用。机械工程测试中常用的能量

4、控制型传感器有：电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器等。4)按敏感元件与被测对象之间的机理分类结构型:结构型传感器是依靠传感器结构参数的变化而实现信号转换。如电阻式、电感式、电容式等；物性型:物性型传感器是利用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，压电式加速度机等按其工作的物理性质可分为机械式、电气式、光学式、流体式等（见表4-1）按其信号输出的特征可分为模拟式和数字式等等，此处不一一赘述。无论何种传感器，作为信号测试系统的首要环节，通常都必须具有快速、准确、可靠而又经济地实现信息转换的基本功能

5、。表4-1汇总了机械工程中常用传感器的基本类型本章主要介绍以电信号输出的各种传感器二、传感器的基本结构类型组成传感器基本结构的类型有三种：直接变换型、差动型和平衡型。直接变换型结构（几个串联环节组成的开环系统）差动型（并联系统）平衡型（反馈系统）三、传感器的发展趋势（一）传感器的集成化和多功能化趋势传感器正随着半导体微电子技术的发展而以单个元件向多个元件和多种电路集成在一个芯片上的方向发展，例如集成压力传感器，集成磁敏传感器等。由于集成度的提高，出现了具有多种参数检测功能的传感器，如多功能气体检测传感器，温湿敏传感器等等

6、，这就是多功能化的发展趋向。如手指感觉温度、湿度、粗糙度等（二）传感器的智能化趋势智能传感器是一种带有微处理器的传感器，它将信号检测、信号处理和信号驱动等功能电路全部集成到一块基片上，并且使它具有诊断、自动调整量程、处理数据和信息远距离通信等功能，这样的智能化传感器将成为传感器发展的方向。（三）传感器的图像化趋势近代科学技术的发展，要求传感器不仅仅局限于对一个点的物理量可进行测量，而是能够进行一维、二维以至三维空间的测量，感受的是“象”的信息。例如红外遥感技术，它能敏感热象图。要求传感器由单件向组合阵列发展。传感器的发展

7、趋势新型片式汽车尾气传感器3.2电阻式传感器电阻式传感器是将被测物理理（如位移、应变、力、加速度等）转换成电阻值变化的一种传感器。通过调理电路把其输出的电阻变化量变换为电压或电流，便可进行测量、记录、达到信息检测之目的。按工作的原理可分为:电阻应变式、热敏电阻式、气敏电阻式、光敏电阻式等。本节主要介绍应变片式的电阻传感器3.2电阻式传感器应变片式电阻传感器应变片式电阻传感器可以用于测量应变、力、位移、加速度、扭矩等参数。具有体积小、动态响应快、测量精度高、使用简便等优点。故在航空、船舶、机械、建筑等行业得到广泛应用。应

8、变片式电阻传感器是以应变效应为机理的电阻传感器。所谓应变效应是指金属导体在发生机械变形时，其电阻值发生变化的物理现象。应变片基本结构如图示3.2电阻式传感器当导体发生机械变形时，导体长度、截面积A和电阻率都要发生变化，于是电阻值的改变量可由电阻定律的全微分得到3.2电阻式传感器1金属电阻应变片电阻应变片工作原理是基于