传感器与检测技术第二版知识点总结

传感器知识点

一、电阻式传感器

1) 电阻式传感器的原理：将被测量转化为传感器电阻值的变化，并加上测量电路。

2) 主要的种类：电位器式、应变式、热电阻、热敏电阻

应变电阻式传感器

1) 应变：在外部作用力下发生形变的现象。

2) 应变电阻式传感器：利用电阻应变片将应变转化为电阻值的变化

a. 组成：弹性元件+电阻应变片

b. 主要测量对象：力、力矩、压力、加速度、重量。

c. 原理：作用力使弹性元件形变发生应变或位移应变敏感元件电阻值变化通过测

量电路变成电压等点的输出。

3) 电阻值：A

L

R ρ=

(电阻率、长度、截面积)。

4) 应力与应变的关系：εσE =(被测试件的应力=被测试件的材料弹性模量*轴向应变)

5) 应力与力和受力面积的关系：（面积）

（力）

（应力）A F =

σ

6) 应变片的种类：

种类金属电阻应变片（应变为主）半导体电阻应变片（压阻为主）灵敏度

优点散热好允许通过较大电流

电阻应变的温度补偿：电桥补偿

应注意的问题：

a.R3=R4；

b.R1与R2应有相同的温度系数、线膨胀系数、应变灵敏度、初值；

c.补偿片的材料一样，个参数相同；

d.工作环境一样；

测量电路：直流电桥、交流电桥

直流电桥交流电桥

平衡条件R1R4=R2R3

输出电压

典型应用

种类被测量

电阻式力传感器荷重或力

电阻式压力传感器流动介质

~液体重量传感器容器内液体的重量

~加速度传感器加速度

~差压传感器气动测量

二、电感式传感器

1)电感式传感器的原理：将输入物理量的变化转化为线圈自感系数L或互感系数M的

变化。

2)种类：变磁阻式、变压器式、电涡流式。

3)主要测量物理量：位移、振动、压力、流量、比重。

变磁阻电感式传感器

1)原理：衔铁移动导致气隙变化导致电感量变化，从而得知位移量的大小方向。

2) 自感系数公式：)

(2002

气隙厚度（截面积）

（磁导率）δμA L N

=

。

3) 种类：变气隙厚度、变气隙面积

4) 变磁阻电感式传感器的灵敏度取决于工作使得当前厚度。

5) 测量电路：交流电桥、变压器式交变电桥、谐振式测量电桥。P56

6) 应用：变气隙厚度电感式压力传感器（位移导致气隙变化导致自感系数变化导致电

流变化）

差动变压器电感式传感器

1) 原理：把非电量的变化转化为互感量的变化。

2) 种类：变隙式、变面积式、螺线管式。

3) 测量电路：差动整流电路、相敏捡波电路。

电涡流电感式传感器

1) 电涡流效应：块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中做切割磁感线的运动，磁通变化，产生电动势，电动势将在导体表面形成闭合的电流回路。

)

()

,,,,(离、励磁电流的频率、距电阻率、磁导率、尺寸x f r F Z μρ=等效阻抗

2) 趋肤效应：电涡流只集中在导体表面的现象。

3) 原理：产生的感应电流产生新的交变磁场来反抗原磁场，式传感器的等效阻抗变化。

4) 测量电路：调频式测量电路、调幅式测量电路。

5) 测量对象：位移、厚度、表面温度、速度、应力、材料损伤、振幅、转速。

6) 应用：

种类 位移测量 振幅测量 转速测量 无损探伤

原理

距离的变化英

气阻抗的变化

测量几十微米

到级毫米的距

离变化

距离变化电涡

流大小变化，

形成周期的脉

冲

距离不变遇到

伤痕电导率、磁导率变化

三、电容式传感器

1) 原理：将非电量的变化转化为电容量的变化。

2) 特点：结构简单、体积小、分辨率高、动态响应好、温度稳定性好、电容量小、负

载能力差、易受外界环境的影响。

3) 测量对象：位移、振动、角度、加速度、压力，差压，液面、成分含量。

结构分类：平板和圆筒电容式传感器

1) 公式：d

A

C r εε0=

2) 平板式电容器可分为三类：变极板覆盖面积的变面积型，变介质介电常数的变介质

型、变极板间距离的变极距型。

3)测量电路：调频电路、运算放大器、变压器是交流电桥、二极管双T型交流电路、

脉冲宽度调制电路。

4)典型应用：

四、压电式传感器（有源）

1)正压电效应：对某些电介质沿一定方向加外力使之形变，其内部产生极化而在表面

产生电荷聚集的现象。机械能转化为电能

2)逆压电效应：在片状压电材料的两段加交电，压电片发生机械振动。说明压电效应

可逆。

3)特点：结构简单、体积小、重量轻、工作频带宽、灵敏度高、信噪比高、工作可靠、

测量范围广。

4)测量物理量：加速度、位移、压力、温度。

5)压电材料：石英晶体、压电陶瓷、压电高分子材料。

6)压电陶瓷具有压电效应，需要有外界电场和压力的共同作用。

7)压电高分子材料属于有机分子半结晶和结晶聚合物。

8)压电式传感器可以输出电压信号和电荷信号，因此前置放大器有两种：电荷/电压

放大器。

9)压电参数：压电系数，弹性系数，介电系数，机电耦合系数，电阻，居里点

10)压电元件的连接

11)应用：压电式加速度传感器，压电式交通检测。