感测技术第3章课件.ppt

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1、第3章常用传感器的工作原理3.1传感器的基本概念3.2电阻式传感器3.3电容式传感器3.4电感式传感器3.5电涡流式传感器3.6压电式传感器3.7磁电式传感器3.8热电式传感器3.9光电式传感器3.10霍尔式传感器3.11光纤传感器3.12超声波传感器3.13微波传感器3.14智能式传感器下页返回3.1传感器的基本概念3.1.1传感器定义3.1.2传感器的基本组成3.1.3传感器的分类3.1.4传感器的性能参数及要求3.1.5传感器的标定与校准下页上页返回3.2电阻式传感器3.2.1金属电阻应变片3.2.2半导体应变片3.2.3电阻应变传感器的应用下页

2、上页返回3.3电容式传感器3.3.1基本工作原理及分类3.3.2电容式传感器的应用下页上页返回3.4电感式传感器3.4.1自感式传感器3.4.2互感型变压器式电感传感器3.4.3电感传感器的应用下页上页返回3.5电涡流式传感器3.5.1工作原理3.5.2高频反射电涡流传感器的基本结构3.5.3涡流传感器的应用下页上页返回3.6压电式传感器3.6.1压电效应3.6.2压电式传感器及其等效电路3.6.3压电式传感器的测量电路下页上页返回3.7磁电式传感器3.7.1动圈式磁电传感器3.7.2磁组式磁电传感器3.7.3磁电传感器的测量电路下页上页返回3.8热电

3、式传感器3.8.1热电偶3.8.2热电阻和热敏电阻下页上页返回3.9光电式传感器3.9.1光电效应及器件3.9.2光电器件的特性3.9.3光电耦合器件3.9.4电荷耦合器件（CCD）3.9.5光电式传感器下页上页返回3.10霍尔式传感器3.10.1霍尔效应3.10.2霍尔元件3.10.3霍尔式传感器的组成3.10.4测量误差补偿下页上页返回3.11光纤传感器3.11.1光纤的结构和导光原理3.11.2光纤传感器基本原理及类型3.11.3光纤传感器的调制3.11.4光纤传感器的应用下页上页返回3.12超声波传感器3.12.1超声检测的物理基础3.12.2

4、超声波传感器的原理及结构3.12.3超声波传感器的基本应用电路下页上页返回3.13微波传感器3.13.1微波的基本知识3.13.2微波传感器及其分类3.13.3微波传感器的优点与存在的问题3.13.4微波传感器的应用下页上页返回3.14智能式传感器3.14.1概述3.14.2压阻式压力传感器智能化3.14.3智能传感器3.14.4智能结构3.14.5智能传感器的发展方向和途径下页上页返回3.1.1传感器定义传感器是信息检测的必要工具，是生产自动化、科学测试、计量核算、监测诊断等系统中必不可少的基础环节。通常是检测系统与被测量对象之间的接口，处于检测系统

5、的输入端，其性能直接影响着整个检测系统，对检测精确度起着主要作用。一般来讲，自动检测装置中最初感受被测量并将它转换为可用信号输出的器件叫传感器，在工程上也称为探测器、换能器、测量头。下页返回3.1.2传感器的基本组成传感器由敏感元件、转换元件和其他辅助部件组成。敏感元件指传感器中能直接感受（或响应）与检测出被测对象的待测信息（非电量）的元件。如机械类传感器当中的弹性元件。转换元件指传感器中能将敏感元件所感受（或响应）的信息直接转换成电信号的部分。例如，应变式压力传感器由弹性膜片和电阻应变片组成，其中电阻应变片就是转换元件。辅助器件通常包括电源，如交流、

6、直流供电系统。值得注意的是，有一些传感器的敏感元件和转换元件是二者合一的。例如：热电偶、压电晶体，光电器件。下页上页返回3.1.3传感器的分类由于工作原理、测量方法和被测对象不同，传感器的分类方法也不同。目前，采用较多的分类方法有：按信号变换的特征，分为物性型传感器和结构型传感器。物性型传感器是指依靠敏感元件材料本身物理变化来实现信号的变换。例如水银温度计是利用水银的热胀冷缩现象把温度的变化变成水银柱的高低实现温度的测量。结构型的传感器是依靠传感器结构参数的变化来实现信号的转换。例如：极距变化型电容式传感器就是通过极板间距离的变化来实现测量。按用途，分

7、为力传感器、加速度传感器、位移传感器、温度传感器、流量传感器等等。按工作的物理基础，分为电气式传感器、光学式传感器、机械式传感器等等。下页上页返回按能量关系，分为有源传感器和无源传感器。有源传感器能将非电能量转换为电能量，也称为能量转换型传感器。通常配有电压测量和放大电路，例如光电式传感器、热电式传感器属此类传感器。无源传感器本身不能换能，被测非电量仅对传感器中的能量起控制或调节作用，所以必须具有辅助能源（电源），故又称为能量控制型传感器。例如电阻式、电容式和电感式等参数型传感器属此类传感器，此类传感器通常使用的测量电路有电桥和谐振电路。按测量方式，分

8、为接触式传感器和非接触式传感器。接触式传感器与被测物体接触，如电阻应变式传感器和压电式传感器。