西华大学 吉林大学 汽车专业 传感器基础 汽车测试基础 传感器

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1、第五章常用传感器5.1概述5.2电阻传感器5.3电容传感器5.4电感传感器5.5磁电传感器5.6压电传感器5.7磁敏传感器5.8传感器选用原则▼▼▼▼▼▼▼▼5.1概述1.传感器(Sensor)定义传感器是能感受规定的被测量，并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。通常由敏感元件和转换元件组成(GB766-87)。狭义上，非电信号电信号。在非电量电测系统中的作用敏感作用：感受并拾取被测对象的信号变换作用：被测信号转换成易于检测和处理的电信号将物理量变换成电信号的变化（水位、压力等）。获得传感器信号的两种方法直接获得电信号的变化（开关传感器）；2.传感器的分类(

2、1)按被测物理量分类(2)按传感器元件的变换原理分类位移传感器,流量传感器,温度传感器等.电阻式,电容式,电感式,压电式,光电式等.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.能量传递型:从某种能量发生器与接受器进行能量传递过程中实现敏感检测.例如:超声波发生器和接受器.(3)按传感器的能量传递方式分类3.传感器的性能要求工作范围或量程应足够大，具有一定的过载能力与检测系统匹配性好，转换灵敏度高精度适当，稳定性高反应速度快，工作可靠性高适应性和适用性强4.

3、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▲电阻式传感器是把被测量转换为电阻变化的一种传感器。按工作的原理可分为:热敏式电阻应变式变阻器式光敏式湿敏式5.2电阻式传感器1.可调电位器为输出电压(V)；为外加固定电压(V);为材料的总电阻();为固定端至滑块的电阻()2.应变式电阻传感器丝式应变片箔式应变片(1).应变效应导体或半导体在外力作用下产生机械变形而引起导体或半导体的电阻值发生变化的物理现象称为应变效应。传感元

4、件：电阻应变片，它是一种把被测试件的应变量转换成电阻变化量的传感元件。应变片受力应变比例关系比例关系应变片电阻的变化(2).工作原理式中，ρ——导线的电阻率，又称为电阻系数金属导线的应变电阻效应：当金属丝由于受到轴向力P而伸长时，长度增长，截面积减小，其电阻值就增大；反之，如细丝因受压力而缩短，即长度变短，截面积变粗时，则电阻就减小。S由两部分组成：前一部分(1+2μ)是由金属导线的几何变形引起的；后一部分λE除与金属导线几何尺寸有关外，还与金属本身的特性有关。μ：泊松系数，E:弹性模量，ε:纵向应变，λ:压阻系数推导<1>金属应变片（不变）金属应变计<2>半导体应

5、变片（变化）半导体应变计(3).应变片的主要参数1)几何参数：表距L和丝栅宽度b，制造厂常用b×L表示。2)电阻值：应变计的原始电阻值。3)灵敏系数：表示应变计变换性能的重要参数。4)其它表示应变计性能的参数（工作温度、滞后、蠕变、零漂以及疲劳寿命、横向灵敏度等）。(4).金属应变计金属应变计有:1、丝式2、箔式3、薄膜式优点:稳定性和温度特性好.缺点:灵敏度系数小.应变计(5).半导体应变计优点：应变灵敏度大;体积小;能制成具有一定应变电阻的元件.缺点：温度稳定性和可重复性不如金属应变片。应变计体型薄膜型扩散型立柱应力桥梁应力(6).应变式电阻传感器的应用德国HB

6、M电阻应变式传感器质量传感器位移传感器加速度计压力传感器压力传感器转矩传感器3.其他电阻传感器(1).热电阻传感器利用导电物体电阻率随本身温度变化而变化的温度电阻效应制成的传感器。温度(热量)的变化电阻的变化温度检测:-200℃～+500℃(2).热敏电阻传感器圆形热敏电阻柱形热敏电阻珠形热敏电阻热敏电阻在电路中的符号非线性元件:它的温度-电阻关系是指数关系温度为-50℃～＋350℃(3).光敏电阻传感器(4).湿敏电阻传感器▲5.3电容式传感器1.变换原理将被测物理量的变化转化为电容量变化。两平行极板组成的电容器,它的电容量为:+++A当被测量δ、A或ε发生变

7、化时，都会引起电容的变化。如果保持其中的两个参数不变，而仅改变另一个参数，就可把该参数的变化变换为单一电容量的变化。2.分类a)极距变化型+++c)介质变化型b)面积变化型:平面线位移型,角位移型,柱面线位移型3.灵敏度a)极距变化型传感器的灵敏度近似为：变极距电容传感器平板电容器传感器灵敏度b)面积变化型a)直线位移型直线位移型b)角位移型传感器灵敏度角位移型c)介质变化型介质常数变化型电容式传感器大多用于测量电介质的厚度(图a)、位移(图b)、液位(图c)根据极板介质的介电常数随温度、湿度、容量改变而改变来测量温度、湿度、容量(图d)等。4.电容