传感器复习总结资料.doc

2电阻式传感器电阻式传感器的种类繁多，应用广泛，其基本原理是将被测物理量的变化转换成电阻值的变化，再经相应的测量电路而最后显示被测量值的变化。

电阻式传感器与相应的测量电路组成的测力、测压、称重、测位移、测加速度、测扭矩、测温度等测试系统。

目前己成为生产过程检测以及实现生产自动化不可缺少的手段之一。

2.1电位器式传感器电位器是一种常用的机电元件，广泛应用于各种电器和电子设备中。

它主要是一种把机械的线位移或角位移输入量转换为与它成-定函数关系的电阻或电压输出的传感元件来使用。

它们主要用于测量压力、高度、加速度等各种参数。

电位器式传感器具有一系列优点，如结构简单、尺寸小、重量轻、精度高、输出信号大、性能稳定并容易实现任意函数。

其缺点是要求输入能量大，电刷与电阻元件Z间容易磨损。

电位器的种类很多，按其结构形式不同，可分为线绕式、薄膜式、光电式等；按特性不同，可分为线性电位器和非线性电位器。

目前常用的以单圈线绕电位器居多。

空载特性（输出端不接负载或负载为无穷大）上面讨论的电位器空载特性相当于负载开路或为无穷大时的情况,而一般情况下，电位器接有负载，接入负载时的特性为负载特性，负载特性相对于空载特性的偏差称为电位器的负载误差, 对于线性电位器负载误差即是其非线性误差。

电位器式传感器应用举例膜盒电位器式压力传感器测小位移传感器电位器式加速度传感器1.惯性质量;2.片弹簧；3.电位器；4.电刷；5.阻尼器；6.壳体。

6 52.2应变片式传感器问题：1.什么是应变？什么是应变片？2.应变片式传感器是把哪一个非电量转换成电量呢？转换成什么电量呢？如何转换的呢？它们之I'可的关系是什么呢？电阻应变片的工作原理是基于电阻应变效应，即在导体产生机械变形时，它的电阻值相应发生变化。

敏感栅由金属细丝绕成栅形，实现应变一电阻转换的传感元件。

基底和盖片的作用是保持敏感栅和引线的几何形状和相对位置，并且有绝缘作用。

一般为厚度0.02〜0.05mm的环氧树脂，酚醛树脂等胶基材料。

引线作用：连接敏感栅和外接导线。

粘结剂作用：将敏感栅固定于基片上，并将盖片与基底粘结在一起；使用时，用粘结剂将应变片粘贴在试件的某一方向和位置，以便感受试件的应变。

电阻应变片主要特性灵敏系数横向效应机械滞后，零漂及蠕变温度效应应变极限、疲劳寿命动态响应特性应变片式电阻传感器的应用举例：应变式力传感器｛主要用途：作为各种电子称与材料试验机的测力元件、发动机的推力测试、水坝坝体承载状况监测等。

｝应变式压力传感器｛主要用来测量流动介质的动态或静态压力｝应变式扭矩传感器应变式加速度传感器2・36 测量原理：将传感器壳体与被测对象刚性连接, 当被测物体以加速度a 运动时，质量块受到一个与加速度方向相反的惯性力作用，使悬臂梁弯曲，该弯曲被粘贴在悬臂梁上的应变片感受到并随之产生应变，从而使应变片的电阻发生变化。

电阻的变化引起应变片组成的桥路出现不平衡，从而输出电压，即可得出加速度a值的大小。

应变片能将应变直接转换成电阻的变化。

其他物理量（力、压力、加速度等），需先将这些量转换成应变一弹性元件应变式传感器的组成：弹性元件、应变片、附件（补偿元件、保护罩等）3电感式传感器将被测非电量如位移、压力、流量、振动等转换成线圈自感L或互感M的变化，再由转换电路转换为电压或电流的变化输出，实现由非电量到电量的转换，这种装置称为电感式传感器。

' 自感式按转换原理分:互感式电涡流式（压磁式自感式传感器自感式传感器的工作原理: 被测体与衔铁相连，被测体的运动引起衔铁移动，气隙长度或相对面积发生相应改变，从而导致电感线圈的自感变化，因此只要能测出这种电感暈的变化，就能确定衔铁位移的大小和方向。

结构：由线圈、铁芯A和衔铁B三部分组成。

在铁芯和衔铁之间保持距离自感式传感器又可分为变气隙（长度）型的传感器和变气隙截面型的传感器。

自感式传感器有如下几个特点:①灵敏度比较好，目前可测0.lum的直线位移，输出信号比较大,信噪比较好；②测量范围比较小，适用于测量较小位移；③存在非线性；④消耗功率较大，尤其是单极式电感传感器，这是由于它有较大的电磁吸力的缘故；⑤工艺要求不高，加工容易。

应用变压器式（互感式）传感器工作原理变压器式传感器是将非电量转换为线圈间互感M的一种磁电机构，很像变压器的工作原理, 因此常称变压器式传感器。

这种传感器多采用差分形式。

改变方式;与自感一致J变气隙式（变面积式变压器式传感器的应用举例差分变压器式位移传感器，微压传感器图为微压力传感器的结构示意图。

无压力时，膜盒处于初始状态，衔铁位于线圈的屮部，输出电压为零。

当被测压力输入膜盒后，推动衔铁移动，从而使差动变压器输出正比于被测压力的电压。

差动变压器式加速度传感器涡流式传感器工作过程：被测导体变化电涡流变化感应磁场变化线圈等效阻抗变化涡流效应:根据电磁感应定律，块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作切割磁力线运动时，导体内将产生呈漩涡状流动的感应电流，称之为电涡流或涡流。

这种现象称为涡流效应由此可见，被测量变化可以转换成传感器线圈的等效阻抗乙等效电感L的变化。

通过转换电路可把这些参数转换为电压或电流输出。

电涡流式传感器由于具有测量范围大，灵敏度高，结构简单，抗干扰能力强，可以实现非接触式测量等优点，被广泛地应用于工业生产和科学研究的各个领域，可以用来测量位移、振幅、尺寸、厚度、热膨胀系数、轴心轨迹和金属件探伤等。

压磁式传感器工作原理某些铁磁物质在外界机械力的作用下，其内部产生机械应力，从而引起磁导率的改变，这种现象称为“压磁效应”。

相反，某些铁磁物质在外界磁场的作用下会产生变形，有些材料（如Fe）在磁场方向会伸长，有些材料（如Ni）在磁场方向会压缩，这种现象称为“磁致伸缩”，前者称为“正磁致伸缩”，后者称为“负磁致伸缩”电容式传感器电容式传感器是以各种类型的电容器作为传感元件,将待测物理量的变化转变为电容的变化。

（平行板电容器和圆柱形电容器）变极距型电容式传感器变面积型电容式传感器变介电常数型电容式礎器'两极板间距离二>< 两极板相对面积两极板间介质的介电撤变极距型电容传感器常用于测量微小的线位移变而积型电容传感器常用于测量角位移和较大的线位移变介电常数型电容传感器常用于固体或液体的物位测量以及各种介质的湿度、密度的测定平板变面积型电容传感器输出特性为线性；灵敏度K为常数；适合大位移测量。

角位移式变面积电容传感器输出特性为线性；灵敏度K为常数；适合大角度测量电容式加速度传感器结构：有两个固定电极1和2,两极板间有一个用弹簧支撑的质量块，质量块的两端面作为动极板。

工作原理：当测量竖直方向的直线加速度时，传感器壳体固定在被测体上，固定电极随被测体运动，由于质量块的惯性作用，使英相对固定电极产生位移，差动电容器C1和C2的电容量发生相应的变化，一个增大，一个减小，它们的差值正比于被测加速度。

实例：汽车安全气囊磁电式传感器:磁电式传感器是通过磁电作用将被测量(如振动、位移、转速等)转换成电信号的一种传感器。

磁电感应式传感器、霍尔式传感器都是磁电式传感器。

磁电感应式传感器是利用导体和磁场发主相对运动产生感应电动势的；霍尔式传感器为载流半导体在磁场中有电磁效应(崔尔效应)而输出电动势的。

它们原理并不完全相同，因此各有各的特点和应用范圉压电式传感器压电式传感器是以某些物质的压电效应为基础的一种传感器。

可测量力和可变换为力的物理量。

例如压力、加速度等。

压电效应(Piezoelectric Effect)某些晶体或多晶陶瓷，当沿着一定方向受到外力作用变形时，内部就产生极化现象, 同时在某两个表而上产生符号相反的电荷；当外力去掉后，又恢复到不带电状态；当作用力方向改变时，电荷的极性也随着改变；晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。

这种机械能转化为电能的现象称为正压电效应或顺压电效应。

逆压电效应(Inverse Piezoelectric Effect)当在某些晶体的极化方向上施加电场时，这些物质也会产生机械变形；当外加电场撤去吋，变形也随之消失。

这种电能转化为机械能的现象称为逆压电效应或电致伸缩效应。

压电效应具有可逆性力—压电介质—电荷电压亠压电介质—翅正压电效应机械能或 A逆压电效应并不是所有的压电晶体都能在这儿种变形状态下产生压电效应。

例如石英晶体就没冇体枳变形压电效应。

但它具有良好的厚度变形和长度变形压电效应压电式传感器的应用举例图是压电式测力传感器的结构图，主要由石英晶片、绝缘套、电极、上盖及基座等组成石英晶片上盖传感器上盖为传力元件，当外力作用时，它将产生弹性变形，将力传递到石英晶片上。

石英晶片上出现电荷，测出石英晶片的电荷量，便可得到力的大小。

压电式加速度传感器由压电元件、质量块、预压弹簧、基座及外壳等组成。

整个部件装在外壳内，并由螺栓加以固定。

当传感器和被测物一起受到冲击振动时，质量块就有一正比于加速度的力作用在压电元件上，由于压电元件具有压电效应，因而在它的两个表面上就产生电荷q,传感器的输出电荷与作用力成正比，即传感器的输出电荷与试件的加速度成正比。

因此，测得传感器输出的电荷便可知加速度的大小。

光电式传感器电能光电式传感器是利用光电器件把光信号转换成电信号的传感器。

它首先把被测量的变化转换成光信号的变化，然后利用光电元件将光信号转换成电信号。

可用于测量光强、光照度等, 也可用来检测能转换成光量变化的其它非电量，如零件直径、表面粗糙度、速度、加速度等光电式传感器的基础是光电转换元件的光电效应。

从传感器的角度看光电效应可分为两大类型:外光电效应和内光电效应。

E = hf指在光的照射下，物体内的电子逸岀物体表面的现象——外光电效应，也叫光电发射。

向外发射的电子称为光电子。

能产生光电效应的物质称为光电材料，光电管及光电倍增管均属这一类。

它们的光电发射极, 即光阴极就是用具有这种特性的材料制造的光生伏特效应即在光的照射下，物体内部产生一定方向的电动势的现象叫做光生伏特效应。

基于该效应的光电器件有光电池、光敏二极管和光敏三极管。

、特性1.光电特性2.伏安特性3.光谱特性辐射能通量:单位时间内通过某一面积元的电磁辐射能量称为通过该面元的辐射能通量或辐 射功率。

光通量：电磁辐射能通量中引起视觉的部分。

单位：流明，Im光照度：单位面积上的光通量。

单位：勒克斯，仪光强（度）：光源在给定方向上单位立体角内发出的光通量。

单位：坎德拉,cd7.1.2光电导效应内光电效应分为光电导效应和光生伏特效应两类指在光的照射下，材料的电阻率发生改变的现象。

绝大多数的高电阻率半导体，受光照 射吸收光子能量，会产生电阻率降低而易于导电的现彖，这种现象称为内光电效应，也称为 光导效应。