【大学课件】常用的传感器-概述-电阻式.ppt

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1、测试技术基础第二章常用的传感器第二章常用的传感器测试技术基础信息产业的三大支柱技术计算机技术传感器技术通信技术大脑神经系统五官被誉称为“电五官”,是人类五官的补充和扩展是现代测试技术、自动化技术的重要基础2传感器在检测系统中处于前端,它的性能如何将直接影响整个系统的工作状态与质量。传感器在信息社会中的作用非同一般。被测对象传感器信号调理显示记录装置3本章学习要求:1、了解常用传感器的分类方法2、 掌握常用传感器的变换原理3、了解常用传感器的主要特点及应用4第三章常用传感器1.传感器定义传感器(Sensor/Transducer)是借助于检测元件

2、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。物理量电量第一节概述传感器52.传感器的构成传感器一般由敏感元件与转换元件组成。被测信息敏感元件转换元件辅助电源信号调理电路输出信息敏感元件(Sensingelement)是指传感器中能直接感受被测量的部分转换元件(Transitionelement)是指传感器中能将敏感元件输出量转换为适于传输和测量的电信号部分。第三章常用传感器6应变式压力传感器结构简图敏感元件转换元件压

3、力作用膜片形变(应变)应变片电阻改变第三章常用传感器73.传感器的分类(1)按被测物理量分类:(2)按工作原理分类:(3)按信号变换特征:(4)按被测量与输出电量之间的关系:(5)按输出信号分:位移,力,温度等.电阻式、电容式、磁电式等.物性型,结构型.能量转换型和能量控制型.开关型(二值型)、模拟型和数字型.第三章常用传感器8A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.B能量转换型和能量控制型传感器能量转

4、换型(有源传感器):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(无源传感器):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:电阻式、电容式、电感式.第三章常用传感器94.传感器的基本特性1)灵敏度2)线性度3)重复性4)稳定性5)精确度6)动态特性7)环境参数在满足量程的情况下,保证传感器的主要参数性能指标,放宽对次要指标的要求,从而达到高的性价比。105.传感器的发展趋势发展趋势三新四化虽然传感器只是一个小小的装置,但它涉及的学科非常广泛,如物理、化学、生物、医学、电子,材料、工艺等等。随着在任何一

5、个领域中研究的深入,都会对传感器的发展起到推进作用。新材料、新工艺、新效应:目前发展最迅速的新材料是:半导体、陶瓷、光导纤维、磁性材料和“智能材料”,使众多非电量的测量成为可能。集成化、多维化、多功能化和智能化将传感器、微处理器和信号处理电路集成在同一芯片上,结构一般是三维器件,即立体器件。第三章常用传感器11第二节电阻式传感器把被测量转换为电阻变化的一种传感器,是一种能量控制型传感器被测信息敏感元件转换元件辅助电源信号调理电路输出信息电阻元件电阻元件传感元件为电阻元件3.2电阻式传感器其结构简单、易于制造、价格便宜、性能稳定、输出功率大,应用

6、广泛。12根据电工理论,一个电导体的电阻值按如下公式变化:导体的三个参数中的一个或多个发生变化,则电阻值将随之变化3.2电阻式传感器13按工作的原理可分为:电位器式、电阻应变式.1电位器式传感器(1)工作原理3.2电阻式传感器线绕式电位计:当滑臂触点从一圈导线移动至下一圈时,电阻值的变化是台阶形的,限制了电位器的分辨率。实际中能做到绕线间的密度为25圈/mm,对直线移动式装置来说,分辨率最小为40m,而对一个直径为5cm的单线圈转动式电位计来说,其最好的角分辨率约为0.1。14(2)测量电路分析:电阻分压电路:0x100%100%Outpu

7、t0负载效应为减小后接电路的负载效应,应使e0eyRLxpxRpRx3.2电阻式传感器15(3)电位器式传感器的特点优点:结构简单、性能稳定,输出信号大缺点:分辨力不高。因受到电阻丝直径的限制。噪声大。电刷和电阻元件之间接触面的变动和磨损、尘埃附着等,都会使电刷在滑动过程中的接触电阻发生不规则变化,产生噪声。动态响应较差,适合于测量变换较慢的量。3.2电阻式传感器16(4)应用煤气包钢丝煤气包储量检测原理:钢丝->收线圈数->电位器->电阻3.2电阻式传感器172.电阻应变式传感器--应变片敏感元件转换元件应变式压力传感器结构简图导体或半导体材

8、料在外界力的作用下产生机械变形时,其电阻值相应发生变化。3.2电阻式传感器18根据应变材料分为金属电阻应变片式与半导体应变片式(压阻式)两类。工作原理

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