考研中国矿业大学测试技术第四章 传感器课件.ppt

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1、4.3发电型传感器4.3.1压电式传感器4.3.2磁电式传感器4.3.3霍尔式传感器4.3.4热电式传感器第四章、常用传感器及变换原理第四章、常用传感器及变换原理4.3.1压电式传感器1.变换原理:压电效应某些物质，如石英，当受到外力作用时，不仅几何尺寸会发生变化，而且内部也会被极化，表面会产生电荷；当外力去掉时，又重新回到原来的状态，这种现象称为压电效应。q=dF—极板间距；—压电晶片工作面的面积。—压电材料的相对介电常数；2、压电式传感器及等效电路d－压电常数，与材质及切片方向有关。★压电式传感器适宜作动

2、态参量的测量。4.3.1压电式传感器实际压电传感器中，往往用两个或两个以上的晶片进行并联或串联。并联：电荷量电压电容串联：电荷量电压电容4.3.1压电式传感器压电式传感器是一个具有一定电容的电荷源。p3、应用4.3.1压电式传感器压电式加速度传感器设计模型(a)周边压缩式；(b)中心压缩式；(c)倒置式中心压缩式；(d)环形剪切式；(e)三角剪切式S－弹簧；M－质量块；P－压电晶体；C－导线；B－机座4.3.1压电式传感器b)压力变送器a)加速度计，力传感器4.3.1压电式传感器案例：飞机模态分析模态分析技术

3、的应用可归结为一下几个方面：1)评价现有结构系统的动态特性；2)在新产品设计中进行结构动态特性的预估和优化设计；3)诊断及预报结构系统的故障；4)控制结构的辐射噪声；5)识别结构系统的载荷。4.3.1压电式传感器4.3发电型传感器4.3.2磁电式传感器1.变换原理:磁电式传感器是把被测物理量转换为感应电动势的一种转换器。又称为电磁感应式、电动力式磁通变化率与磁场强度、磁阻、线圈运动速度有关，改变其中一个因素，都会改变线圈的感应电动势。根据法拉第电磁感应定律，W匝线圈在磁场中运动切割磁力线或线圈所在磁场的磁通变

4、化时，线圈中产生的感应电动势e的大小决定于穿过线圈的磁通Φ的变化率，即2、分类磁电式动圈式磁阻式线速度型角速度型N4.3.2磁电式传感器3、动圈式传感器4.3.2磁电式传感器4磁阻式传感器图磁阻式传感器工作原理(a)测频数(b)测转速(c)偏心测量(d)振动测量4.3.2磁电式传感器5磁电式传感器的特点及应用绝对式振动速度传感器1-弹簧片；2-永磁铁；3-阻尼环；4-支架；5-中心轴；6-外壳；7-线圈4.3.2磁电式传感器测速电机磁电式车速传感器4.3.2磁电式传感器4.3.3霍尔式传感器霍尔效应的产生是由

5、于运动电荷受磁场中洛伦兹力作用的结果。霍尔元件及霍尔效应原理(a)霍尔元件(b)霍尔效应4.3发电型传感器1、霍尔效应c4.3.3霍尔式传感器任何带电质点在磁场中沿着和磁力线垂直的方向运动时，都会受到磁场力FL的作用，这个力又称为洛伦兹力电场力达到动平衡时则霍尔电势的大小取决于载流体中电子运动的速度，它载流体材料有关。RH－霍尔常数，取决于载流体材料的物理性质；KH－霍尔元件灵敏度，它表示霍尔元件在单位磁感应强度和单位激励电流作用下霍尔电势的大小。流经载流体的电流I与载流子速度之间有下述关系4.3.3霍尔式传

6、感器原理2、霍尔元件霍尔元件由霍尔片、四根引线和壳体组成，如图所示。4.3.3霍尔式传感器3、霍尔元件的应用霍尔元件工程测量应用(a)角位移(b)线位移(c)加速度(d)零件计数(e)转速(f)压力4.3.3霍尔式传感器钢丝绳断丝检测仪工作原理4.3.3霍尔式传感器4.3.4热电式传感器1、工作原理热电式传感器是一种将温度的变化转换为电量变化的变换装置，它利用传感元件的电（磁）参数随温度变化而变化的特性来达到测量目的。热电偶是由两种导体（或半导体）构成的回路，如图所示AB12tt0eAB(t)eAB(t0)e

7、B(t,t0)mV热电效应热电效应：4.3发电型传感器eA(t,t0)热电偶总的热电势为：eAB(t,t0)=eAB(t)-eAB(t0)-eA(t,t0)+eB(t,t0)温差电势比接触电势小很多，可以忽略不计，则热电偶的总的热电势可表示为：eAB(t,t0)=eAB(t)-eAB(t0)4.3.4热电式传感器热电偶所产生的热电势由两部分组成：（1）两种导体的接触电势（伯尔电势）eAB(t)（2）单一导体的温差电势（汤姆逊电势）eA(t,t0)因此，在闭合回路中出现四个热电势，分别为eAB(t)、eAB(t

8、0)、eA(t,t0)和eB(t,t0)，它们的代数和不等于零。2、热电偶基本定律（3）中间温度定律ABt1t2中间温度定律ABt1t3ABt3t2=+热电势为：eAB(t1,t2)=eAB(t1,t3)+eAB(t3,t2)4.3.4热电式传感器（1）均匀回路定律（2）中间导体定律（4）标准电极定律ABt1t2标准电极定律ACt1t2CBt1t2=+热电势为：eAB(t1,t2)=eAC(t1,t