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1、4.1概述4.2参量型传感器4.3发电型传感器4.4其他类型的传感器4.5传感器的选用原则第四章、常用传感器及其变换原理测试技术本章学习要求：1.了解传感器的分类2.掌握常用传感器测量原理3.了解传感器测量电路第四章、常用传感器及其变换原理第四章、常用传感器及其变换原理§4.1概述1.传感器定义传感器是借助于检测元件接收一种形式的信息，并按一定的规律将所获取的信息转换成另一种信息的装置。目前，传感器转换后的信号大多为电信号。因而从狭义上讲，传感器是把外界输入的非电信号转换成电信号的装置。物理量电量2.传感器的构成传感器一般由敏
2、感元件与转换元件组成。4.1概述敏感元件(sensingelement)是指传感器中能直接感受或响应被测量，并输出与被测量成确定关系的其他量（一般为非电量）部分；转换元件(transductionelement)是指传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的可用输出信号（一般为电信号）部分。如：应变式压力传感器的弹性膜片就是敏感元件，它将被测压力转换成弹性膜片的变形。如：应变式压力传感器中的应变片就是转换元件，它将弹性膜片在压力作用下的变形转换成应变片电阻值的变化。3.传感器的分类(1)按被测物理量分类:(2
3、)按信号变换特征:(3)按敏感元件与被测对象之间的能量关系:位移,力,温度等.物性型传感器,结构型传感器.参量型传感器（也称无源传感器，或能量控制型）发电型传感器（也称有源传感器，或能量转换型）4.1概述A物性型与结构型传感器物性型: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,压电测力计.结构型:依靠传感器结构参数的变化实现信号转变.例如:电容式和电感式传感器.4.1概述B参量型和发电型传感器参量型:借助辅助能源将输入的机械量转换为电量输出。例如:电阻应变片.电容传感器、电感传感器等。发电型:直接将被测
4、对象输入能量转会为电量而不需外加能源。例如:热电偶温度计,压电式加速度计等.4.1概述4、传感器的发展动向传感器技术的主要发展动向：一是开展基础研究，重点研究传感器的新材料和新工艺；二是实现传感器的智能化。（1）用物理现象、化学反应和生物效应设计制作各种用途的传感器，这是传感器技术的重要基础工作。（2）传感器向高精度、一体化、小型化的方向发展。（3）发展智能型传感器。4.1概述5.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
5、,磁场.温度:温度,热量,比热.光：亮度，色彩4.1概述4.2参量型传感器4.2.1电阻式传感器4.2.2电容式传感器4.2.3电感式传感器4.2.4涡流式传感器第四章、传感器测量原理4.2.1电阻式传感器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:变阻器式、电阻应变式、热敏式、光敏式、电敏式.（a）（b）（c）1变阻器式传感器(1)工作原理4.2参量型传感器132xxp图（a）为直线位移型，当被测位移量x变化时，电刷触点2沿变阻器移动，则任意位置2点与3点之间的电阻值传感器灵敏度图（b）为旋转型变阻
6、器式传感器，其电阻值随电刷转角而变化。图（c）是一种非线性变阻器式传感器，或称为函数电位器。—单位长度的电阻值4.2.1电阻式传感器等效电路分析:Rp-总电阻;xp-变阻总长;RL负载电阻;x-电刷移动量。132xxpEinEoutRxRLRp-Rx0x100%100%Output0负载效应4.2.1电阻式传感器231优点：(1)结构简单、尺寸小、重量轻、价格低廉且性能稳定；(2)受环境因素(如温度、湿度、电磁场干扰等)影响小；(3)可以实现输出—输入间任意函数关系；(4)输出信号大，一般不需放大。（2）优缺点缺点：因为存在电
7、刷与线圈或电阻膜之间摩擦，因此需要较大的输入能量；由于磨损不仅影响使用寿命和降低可靠性，而且会降低测量精度，所以分辨力较低；动态响应较差，适合于测量变化较缓慢的量。4.2.1电阻式传感器结构(5)应用案例：重量的自动检测--配料设备重量设定原材料比较原理用弹簧将力转换为位移;再用变阻器将位移转换为电阻的变化4.2.1电阻式传感器案例：煤气包储量检测原理直接将代表煤气包储量的高度变化转换为钢丝的电阻变化特点：（1）测量量程大；（2）防爆；（3）可靠；（4）成本低。钢丝煤气包4.2.1电阻式传感器案例：玩具机器人（广州中鸣数码）原
8、理直接将关节驱动电机的转动角度变化转换为电阻器阻值变化4.2.1电阻式传感器2电阻应变式传感器--应变片金属电阻应变片的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，其电阻值随着它所受机械变形(伸长或缩短)的变化而发生变化的现象。4.2.1电阻式传感
