常用传感器与敏感元件ppt课件.ppt

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1、第三章常用传感器与敏感元件11.传感器（sensor/transducer）定义工程测量中通常把直接作用于（感知）被测量，并能按一定方式/一定规律将其转换成同种或别种量值输出的器件。物理量电量目前，传感器转换后的信号大多为电信号（如电压、电流）或者电的参数信号（如电阻、电容、电感等）。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。22.传感器的构成传感器由敏感器件/元件与辅助器件组成。敏感元件的作用是感受被测物理量，并对信号进行转换输出。dV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。Return33.1常用传感器分类1)按被测物理量常见的被

2、测物理量位移力温度噪声……位移传感器力传感器温度传感器2)按传感器工作原理机械式,电气式,光学式,流体式等.43.1常用传感器分类3)按信号变换特征:物性型传感器和结构型传感器※物性型传感器:依靠敏感元件材料本身物理性质的变化来实现信号的变换。如水银温度计；压电传感器。※结构型传感器:是依靠传感器结构参数的变化（如形状、尺寸等）而实现信号转换。例如，电容式传感器。53.1常用传感器分类能量转换型和能量控制型能量转换型:又称无源传感器。直接由被测对象输入能量使其工作。二者存在能量交换。例如:热电偶温度计能量控制型:又称有源传感器。从外部供给能量使传感器工作，并且由被测量来控制外部供给能量的变

3、换。例如:电阻温度计4)按敏感元件与被测对象之间的能量关系:63.2机械式传感器及仪器工作原理:以弹性体作为传感器的敏感元件。弹性元件利用其弹性变形范围内能感受力、压力、力矩等产生弹性变形在外力消失后又可恢复原状的性能，把各种形式的非电量转变为应变量或位移量，然后再经过一定的变换或检测方式转化为电量。Eg.弹簧弹性元件具有的现象：1蠕变：材料在长时间的恒温、恒载荷作用下缓慢地产生塑性变形的现象。2.弹性后效：是指加载（或卸载）后经过一段时间应变才增加（或减小）到一定数值的现象。弹性材料的这些现象会影响输入输出的线性关系，因此，应用弹性元件时，应从结构设计、材料选择等方面采取有效措施。73.

4、2机械式传感器及仪器实例83.2机械式传感器及仪器实例93.3电阻、电容与电感式传感器一、电阻式传感器基本原理：就是将被测量的变化转换成电阻值的变化，再经过转换电路变成电信号输出。分类：按工作原理可分为变阻器式、电阻应变式1变阻器式传感器/电位计式传感器/可调电位器工作原理：通过改变电位器触头位置，实现将位移转化为电阻R的变化。103.3电阻、电容与电感式传感器直线位移型C、A间：灵敏度S：灵敏度S：k1——单位长度的电阻值角位移型C、A间：a——电刷转角ka——单位弧度对应的电阻值113.3电阻、电容与电感式传感器按制作方式：线绕电位器导电塑料电位器普通塑料基底导电材料粉123.3电阻、

5、电容与电感式传感器变阻器式传感器后接电路：其中，Rp—变阻器的总电阻；xp—变阻器的总长度；RL—后接电路的输入电阻知识链接当Rp/RL趋于零时，输出电压Uo才与位移x成线性关系。所以，后接电路的输入电阻要远远大于变阻器的总电阻Rp。当Rp/RL<0.1时，非线性误差小于满刻度输出的1.5%。133.3电阻、电容与电感式传感器一、电阻式传感器1变阻器式传感器/电位计式传感器优点：结构简单、性能稳定、使用方便。缺点：因为受到制作更小直径的电阻丝的限制，分辨力不高，很难小于20mm，其绕制较困难。此外，这种传感器还有较大的噪声，主要因为电刷和电阻元件之间存在磨损、接触面变动等。143.3电阻、

6、电容与电感式传感器一、电阻式传感器2.电阻应变式传感器——应变片（核心/敏感元件）（1）金属电阻应变片※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，其电阻值随着所受机械变形(伸长或缩短)的变化而发生变化。使用：把应变片用特制胶水粘固在弹性元件（如下图）或需要测量变形的物体表面上。在外力作用下，应变片随同物体一起变形，其电阻值发生相应变化。153.3电阻、电容与电感式传感器金属丝电阻应变片△结构材质：康铜（铜镍）合金、镍铬合金（高的电阻率），直径为0.025mm应变片长度※若应变片在长度方向上发生伸长变形，则其阻值增大16金属箔式电阻应变片a）敏感单方向上的应变

7、b）双片式应变花，测扭矩3.3电阻、电容与电感式传感器优点：线条均匀，尺寸准确，箔片厚度约为1-10mm，粘接性好，应用较广。b)17应变计金属应变计3.3电阻、电容与电感式传感器183.3电阻、电容与电感式传感器由电阻丝几何尺寸改变引起由电阻丝的电阻率随应变的改变而引起对于金属电阻应变片，有：灵敏度：（金属电阻应变片的灵敏度S=1.7-3.6）19粘贴式：粘贴式金属丝应变片可用于应力分析，也可用作为传感器。由于可测的电