第六章 传感器测量原理
《传感器与检测技术》高教(4版) 第六章
差动变压器位移计
当铁芯处于中间位置时，输出电压: UU 21 U 220
当铁芯向右移动时，则输出电压: UU 21 U 220
当铁芯向左移动时，则输出电压: UU 21 U 220
输出电压的方向反映了铁芯的运动方向，大小反映了铁 芯的位移大小。
差动变压器位移计
输出特性如图所示。
差动变压器位移计
角度的精密测量。 光栅的基本结构
1、光栅：光栅是在透明的玻璃上刻有大量平行等宽等 距的刻线构成的，结构如图。
设其中透光的缝宽为a，不透光的缝宽为b，
一般情况下，光栅的透光缝宽等于不透光
的缝宽，即a = b。图中d = a + b 称为光
栅栅距（也称光栅节距或称光栅常数）。
光栅位移测试
2、光栅的分类
1、激光的特性
（1）方向性强
（2）单色性好
（3） 亮度高
（4） 相干性好
2、激光器
按激光器的工作物质可分为以下几类： （1）固体激光器：常用的有红宝石激光器、钕玻 璃激光器等。
（2）气体激光器：常用的为氦氖激光器、二氧化 碳激光器、一氧化碳激光器等。
激光式传感器
（3） 液体激光器：液体激光器分为无机液体激光器 和有机液体激光器等。
数小，对铜的热电势应尽可能小，常用材料有： 铜镍合金类、铜锰合金类、镍铬丝等。 2、骨架：
对骨架材料要求形状稳定表面绝缘电阻高， 有较好的散热能力。常用的有陶瓷、酚醛树脂 和工程塑料等。 3、电刷：
电刷与电阻丝材料应配合恰当、接触电势 小，并有一定的接触压力。这能使噪声降低。
电位器传感器
电位计式位移传感器
6.2.2 差动变压器位移计结构
1-测头； 2-轴套； 3-测杆； 4-铁芯；5-线圈架； 6-导线； 7-屏蔽筒；8-圆片弹簧；9-弹簧； 10-防尘罩
传感器原理与测量电路
应变测量电路 （P344）
1
2 （一）直流电桥 它由连接成菱形的四个桥臂电阻 直流电桥的结构如图 3 R1R3 R2 R4 R1 、 R2 、 R1 R4 U ( )E E R3 和 R 组成。其中， A CR 两端接入直流 R R3 R4 (、 R1 4 1 R2 2 )(R3 R4 ) 4 电源E，而B、D两端为信号输出端，当输 R1R3 R2 R4 当 电桥输出 U=0 称电桥平衡 出端接入高阻抗负载时，电桥的输出端可 5 视为开路，其输出电压 （ 2）电桥电压灵敏度 图6-2 半导体应变片 通常电桥的连接方法有三种如图示： 1— 胶膜衬底 2—P-Si 3— 内引线 4—焊接板 5—外引线 半桥单臂、半桥双臂和全桥 取 R1=R2=R3=R4 =R 由此可得
分析以上公式。可以看出：电阻的相对全增量由两部分构成， 对于某些半导体材料，受到应力作用后，其电阻率发生明显变化，这 一部分是形变效应而引起，另一部分是电阻率发生变化而引起的。 种现象被称为压阻效应。电阻变化是率形变效应几十倍甚至上百倍，因此 对金属来说，电阻变化率较小,可忽略不计，因此 ： 引起半导体材料电阻相对变化的主要因素是压阻效应，利用这类半导体材 料制成的应变式传感器，称为压阻式应变式传感器，电阻的相对全增量为
R L A
电阻丝有效长度 图6-1 金属丝应变片结构 电阻丝式敏感栅
dR、dA dL 和dA d dL dR d 当每一可变因素分别有一变化量dL dρ 时，电阻的全增量为： 2 电阻的相对全增量为： L dLA dA d L L R R R R
dL L dr r
U
R E 4R
U
1 R E 2 R
第六章-自感式传感器
L0
L10
L20
m
0W
2
mr
rc
l2 c
l2
k1
k2
m0W 2mr rc2
l2
综上所述，螺管式自感传感器的特点： ①结构简单，制造装配容易； ②由于空气间隙大，磁路的磁阻高，因此灵敏度低 ，但线性范围大； ③由于磁路大部分为空气，易受外部磁场干扰； ④由于磁阻高，为了达到某一自感量，需要的线圈 匝数多，因而线圈分布电容大； ⑤要求线圈框架尺寸和形状必须稳定，否则影响其 线性和稳定性。
2
3
（2）单线圈是忽略
0
以上高次项，差动式是忽略
0
以上偶次项，
因此差动式自感式传感器线性度得到明显改善。
*另一种形式： Π型
6 自感式传感器
6.1 工作原理 6.2 变气隙式自感传感器 6.3 变面积式自感传感器 6.4 螺线管式自感传感器 6.5 自感式传感器测量电路 6.6 自感式传感器应用举例
第6章 电感式传感器
电感式传感器是建立在电磁感应基础上，利用 线圈自感或互感的改变来实现测量的一种装置。它 可对直线位移和角位移进行直接测量，也可通过一 定的敏感元件把振动、压力、应变、流量等转换成 位移量而进行测量。通常可由下列方法使线圈的电 感变化：
(1)改变几何形状； (2)改变磁路的磁阻； (3)改变磁芯材料的导磁率； (4)改变一组线圈的两部分或几部分间的耦合度。
1. 交流电桥 2. 变压器电桥 3. 自感传感器的灵敏度
（一）交流电桥式测量电路
分析：
• 衔铁在初始位置时，电桥平衡
L1
L2
L0
W 2m0S 20
• 若衔铁上移，则：
1 0 ,2 0
传感器测量原理
传感器测量原理传感器是现代科技领域中关键的设备之一，广泛应用在各行各业。
传感器的主要功能是将外界的物理量转化成可测量的电信号，并将这些信号传递给控制系统进行处理和分析。
传感器的测量原理是传感器技术的基础，下面将介绍几种常见的传感器测量原理。
一、电阻测量原理电阻测量原理是最常见和简单的测量原理之一。
通过将被测量的物理量转化为与电阻成正比的电信号，从而实现对物理量的测量。
例如，温度传感器就是利用电阻测量原理来测量温度的。
温度传感器内部有一段金属电阻，当温度变化时，电阻的值也会相应变化。
通过测量电阻的变化，就可以得到温度的值。
二、电容测量原理电容测量原理是基于电容器的原理。
电容器是由两个导体之间隔一层绝缘材料构成的。
当被测量物理量作用于绝缘材料时，会改变电容器的电容量。
通过测量电容器的电容变化，就可以得到被测量物理量的值。
例如，湿度传感器就是利用电容测量原理来测量湿度的。
湿度传感器内部的电容器的电容量会随着湿度的变化而变化，通过测量电容器的电容变化，就可以得到湿度的值。
三、光电测量原理光电测量原理是基于光电效应的原理。
光电效应是指当光照射到某些物质表面时，会释放电子，从而产生电流。
利用光电效应原理，可以将光信号转化成电信号进行测量。
例如，光电传感器就是利用光电测量原理来测量光强度的。
光电传感器通过将光信号转化成电信号，并测量电信号的强度，就可以得到光强度的值。
四、压力测量原理压力测量原理是指通过测量被测介质对传感器产生的压力，从而得到被测介质的压力值。
常见的压力传感器有压阻式传感器和压电式传感器。
压阻式传感器是利用压阻效应，即被测介质对传感器的电阻产生变化，从而测量压力的。
压电式传感器则是利用压电效应，即被测介质对传感器产生压力，产生电荷变化，从而测量压力的。
五、磁敏测量原理磁敏测量原理是基于材料的磁敏效应。
当磁场作用于磁敏材料时，会产生电信号。
利用这种磁敏效应，可以将磁信号转化成电信号进行测量。
例如，磁感应传感器就是利用磁敏测量原理来测量磁场强度的。
霍尔传感器原理
当前位置：人教网2010>>高中物理>>学生中心>>同步学习资源>>选修3系列>>选修3-2>>课堂拓展霍尔传感器简介江苏省洪泽中学程如林引言：霍尔效应是新课标高中物理教材（人教版）选修3-1中的一个研究课题，霍尔元件在新课标高中物理教材（人教版）选修3-2第六章“传感器”中也有简略介绍。
课本两处出现此内容，体现了新课标的理念，即关注现代科技、联系生产实际，同时也是为了拓宽学生知识面、增强学生的创新设计能力和激发学生的兴趣。
为了便于大家在教学中了解更为细致的内容，笔者查阅了相关资料，现将有关内容整理出来，供各位同行参考。
摘要：本文简略介绍霍尔传感器的工作原理、分类及其简单应用。
关键词：霍尔效应霍尔元件霍尔传感器分类特性应用霍尔传感器是一种磁传感器。
用它可以检测磁场及其变化，可在各种与磁场有关的场合中使用。
霍尔传感器以霍尔效应为其工作基础，是由霍尔元件和它的附属电路组成的集成传感器。
霍尔传感器在工业生产、交通运输和日常生活中有着非常广泛的应用。
一、霍尔效应霍尔元件霍尔传感器（一）霍尔效应如图1所示，在半导体薄片两端通以控制电流I，并在薄片的垂直方向施加磁感应强度为B的匀强磁场，则在垂直于电流和磁场的方向上，将产生电势差为U H的霍尔电压，它们之间的关系为。
式中d 为薄片的厚度，k称为霍尔系数，它的大小与薄片的材料有关。
上述效应称为霍尔效应，它是德国物理学家霍尔于1879年研究载流导体在磁场中受力的性质时发现的。
（二）霍尔元件根据霍尔效应，人们用半导体材料制成的元件叫霍尔元件。
它具有对磁场敏感、结构简单、体积小、频率响应宽、输出电压变化大和使用寿命长等优点，因此，在测量、自动化、计算机和信息技术等领域得到广泛的应用。
（三）霍尔传感器由于霍尔元件产生的电势差很小，故通常将霍尔元件与放大器电路、温度补偿电路及稳压电源电路等集成在一个芯片上，称之为霍尔传感器。
传感器及其工作原理PPT课件优选全文
（2）工作原理图
N
M
F
B
E
I
UH
霍尔元件工作原理图
（3）霍尔电压:
K为比例系数，称为霍尔系数其大小与元件的材料有关。
一个霍尔元件的d、k为定值，再保持I恒定，则UH 的变化就与B成正比。因此霍尔元件又称磁敏元件。
霍尔元件能够把___________这个磁学量转换为____这个电学量
第一节 传感器及其工作原理
第六章 传感器
一 、传感器简介
传感器是指这样一类元件：它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等________，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等_______，或转换为电路的通断。
1、什么是传感器
非电学量
电学量
2、分类
它一般可分为光敏、热敏、声音（话筒）、力学、电磁、生物等 类元件。
点击添加您的标题
请在此处输入您的标题
请在此处输入您的标题
02
点击此处添加目录
1
2
3
请在此处输入您的标题
单击添加您的标题
我们工作室致力于专业PPT模板的发布并为您提供专业的PPT个性定制服务。
单击添加您的标题
我们工作室致力于专业PPT模板的发布并为您提供专业的PPT个性定制服务。
单击添加您的标题
非电学
电学
光敏电阻
增加
B
4、火灾报警器使用的是（ ） A.光传感器 B.温度传感器 C.红外线传感器 D.超声波传感器 5、如图所示是测定位移X 的电容式传感器，其工作原理是哪个量的变化造成其电容的变化（ ） A.电介质进入极板的长度 B.两极板间距离 C.两极板正对面积 D.极板所带电量
传感器原理及应用压电式传感器.完美版PPT
§6.1 压电效应
二、压电效应的基本原理
z
3、石英晶体压电效应作用力与电荷关系
若从晶体上沿y方向切下一块晶片，当沿 电轴x方向施加应力时，晶片将产生厚度变形，
O
y
并发生极化现象。在晶体线性弹性范围内，极
x
化强度与应力成正比。
在垂直于x轴晶面上产生的电荷量为
b
z
q1 1d1 1 Fx
x
y
d11—压电系数。下标的意义为产生电荷的 面的轴向及施加作用力的轴向；a、b、c—石
这些自由电荷与陶瓷片内的束缚 电荷符号相反而数量相等，屏蔽和抵消 了陶瓷片内极化强度对外界的作用。
电极
自由电荷
-----
＋＋＋＋＋
极化方向
- - - - - 束缚电荷
＋＋＋＋＋
陶瓷片内束缚电荷与电极上 吸附的自由电荷示意图
因此，无外力或外场 作用时，极化处理后的压 电陶瓷也表现不出来对外 界的电场或应力。
产生电荷q11和q12的符号，决定于受压力
c a
还是受拉力。
§6.1 压电效应
二、压电效应的基本原理 4、石英晶体压电效应特点
§6.1 压电效应
二、压电效应的基本原理 5、压电陶瓷的压电效应
压电陶瓷是人工制造的多晶体 压电材料。
材料内部的晶粒有许多自发极 化的电畴，有一定的极化方向，从 而存在电场。
英晶片的长度、厚度和宽度。
c a
§6.1 压电效应
二、压电效应的基本原理
z
3、石英晶体压电效应作用力与电荷关系
若在同一切片上，沿机械轴y方向施加应 力，则仍在与x轴垂直的平面上产生电荷为
O
y
a q 12 d 12 b F y
传感器测量原理
传感器测量原理在现代科技的快速发展中，传感器已经成为了许多领域中不可或缺的重要组成部分。
无论是工业生产、交通运输，还是医疗设备、智能手机，都离不开传感器的应用。
那么，传感器到底是什么？它又是如何工作的呢？本文将详细介绍传感器的测量原理，带您进入传感器的神秘世界。
一、传感器的定义与分类传感器是一种能够感知环境中各种物理量或化学量，并将其转化为可测量电信号的装置。
根据测量的物理或化学量的不同，传感器可以分为多种类型，如温度传感器、压力传感器、湿度传感器、光敏传感器等。
二、传感器测量的基本原理传感器的测量基本原理是通过感知环境中特定物理或化学现象引起的信号变化，进而转化为可测量的电信号。
下面以温度传感器为例，介绍传感器测量的基本原理。
1. 热电效应温度传感器常采用热电偶作为探头，利用在两种不同金属接触处形成的温差引起的电动势变化来测量温度。
当温度升高时，两种金属的热电势差会发生改变，通过测量这个改变，可以得出温度的数值。
2. 热敏电阻热敏电阻是一种随温度变化而改变电阻值的元件。
温度传感器中常使用的是铂电阻，当温度升高时，铂电阻的电阻值会随之增加，利用这一特性来测量温度。
3. 热敏电容热敏电容也是一种根据温度变化来改变电容值的元件。
温度传感器中的热敏电容常由两个金属板构成，当温度升高时，两金属板之间的电容值会发生变化，通过测量电容值的变化来获取温度信息。
三、传感器的工作原理传感器的工作原理可以通过以下几个步骤简单描述：1. 接受信号传感器的接收部分通过感知环境中的物理或化学量，并将其转化为信号输入到传感器的测量部分。
2. 信号转换传感器的测量部分将接收到的信号进行转换，将其转化为可测量的电信号。
这一过程往往需要使用到特定的传感器元件来实现。
3. 信号处理获得电信号后，传感器会对信号进行处理，如放大、滤波等操作，以确保测量结果的准确性和稳定性。
4. 信号输出最后，传感器会将处理后的信号输出给用户，用户可以通过读取这个信号来获取所需的物理或化学量信息。
传感器原理及应用第六章 磁电式传感器
两者工作原理是完全相同的。 当壳体随被测振动体一起 振动时, 由于弹簧较软, 运动部件质量相对较大。当振动频率 足够高（远大于传感器固有频率）时, 运动部件惯性很大, 来 不及随振动体一起振动, 近乎静止不动, 振动能量几乎全被弹 簧吸收, 永久磁铁与线圈之间的相对运动速度接近于振动体振 动速度, 磁铁与线圈的相对运动切割磁力线, 从而产生感应电 势为
（一）磁电感应式传感器的工作原理
电磁式传感器工作原理
当一个W匝线圈相对静止地处于随时间变化的磁场中时，设穿 过线圈的磁通为Ф，则整个线圈中所产生的感应电动势e为
e W d dt
（二）磁电感应式传感器的结构及特点
1、磁电感应式传感器的结构
磁电式传感器基本上由以下三部分组成： ①磁路系统：它产生一个恒定的直流磁场，为了减小传感器 体积，一般都采用永久磁铁； ②线圈：它与磁铁中的磁通相交产生感应电动势； ③运动机构：它感受被测体的运动使线圈磁通发生变化。
式(7 - 7)可得近似值:
γt ≈(-4.5%)/10 ℃
(Hale Waihona Puke - 8)这一数值是很可观的, 所以需要进行温度补偿。 补偿通常采
用热磁分流器。热磁分流器由具有很大负温度系数的特殊磁
性材料做成。它在正常工作温度下已将空气隙磁通分路掉一
小部分。当温度升高时, 热磁分流器的磁导率显著下降, 经它
分流掉的磁通占总磁通的比例较正常工作温度下显著降低, 从
而保持空气隙的工作磁通不随温度变化, 维持传感器灵敏度为
常数。
（三）磁电感应式传感器的转换电路
磁电式传感器直接输出感应电势, 且传感器通常具有较高 的灵敏度, 所以一般不需要高增益放大器。但磁电式传感器是 速度传感器, 若要获取被测位移或加速度信号, 则需要配用积 分或微分电路。 图为一般测量电路方框图
传感器基本测量原理
传感器基本测量原理传感器是一种能够将物理量转化为电信号的设备，它是现代科技中不可或缺的重要组成部分。
在各个领域中，传感器广泛应用于工业控制、环境监测、医疗仪器、汽车等各个方面。
而传感器的基本测量原理，是传感器能够正常工作并准确测量物理量的基础。
传感器的基本测量原理主要包括以下几个方面：1. 压阻效应：压阻传感器是一种常见的传感器类型，它利用材料在受力作用下电阻值发生变化的特性来进行测量。
当物理量施加到传感器上时，传感器内部的材料会产生应变，导致电阻值的变化。
通过测量电阻值的变化，可以得到物理量的大小。
2. 热敏效应：热敏传感器是一种利用材料电阻值随温度变化的特性进行测量的传感器。
当物理量作用于传感器时，会导致传感器温度的变化，进而导致传感器材料的电阻值发生变化。
通过测量电阻值的变化，可以得到物理量的大小。
3. 光敏效应：光敏传感器是一种利用材料对光敏感的特性进行测量的传感器。
当物理量作用于传感器时，会引起传感器材料中电荷的重新分布，从而改变电流或电压的大小。
通过测量电流或电压的变化，可以得到物理量的大小。
4. 电磁感应效应：电磁感应传感器是一种利用电磁感应原理进行测量的传感器。
当物理量作用于传感器时，会改变传感器中的磁场分布，从而引起感应电流或感应电压的变化。
通过测量感应电流或感应电压的变化，可以得到物理量的大小。
5. 声波传播效应：声波传感器是一种利用声波的传播特性进行测量的传感器。
当物理量作用于传感器时，会引起传感器中声波的传播特性发生变化，从而改变声波的传播速度、频率或振幅。
通过测量声波的变化，可以得到物理量的大小。
6. 比例效应：比例传感器是一种通过测量物理量与传感器输出信号之间的比例关系来进行测量的传感器。
当物理量作用于传感器时，会引起传感器输出信号的变化。
通过测量输出信号的变化，可以得到物理量的大小。
7. 化学反应效应：化学传感器是一种利用化学反应原理进行测量的传感器。
当物理量作用于传感器时，会引起传感器中的化学反应发生变化，从而改变化学反应的速率或产物的浓度。
压电传感器(第六章)
电路并联
电路串联
C 2C,Q ' 2Q,U ' U C ' C ,U ' 2U ,Q ' Q
2
U’
+++++++++++ +
____________ _
___________
+++++++++++
+ _
U’
+++++++++++ + ___________ _ ++ + + + + + + + + + + _ ____________ +
第六章 压电传感器
主要内容
1.压电效应 2.压电材料 3.压电元件结构 4.等效电路与测量电路 5.压电传感器的应用
1
概述
压电式传感器是一种典型的自发电型传感 器，以电介质的压电效应为基础，外力作用 下在电介质表面产生电荷，从而实现非电量 测量。 压电式传感器可以对各种动态力、机械 冲击和振动进行测量，在声学、医学、力学、 导航方面都得到广泛的应用。
25
聚偏氟乙烯压电材料
聚 偏 氟 乙 烯 压 电 效 应
26
高分子压电材料制作的压电薄膜和电缆
27
可用于波形分析及报警的高分子压电踏脚板
28
压电式脚踏报警器
29
6.3 压电元件结构形式
单片压电元件产生的电荷量甚微，为了提高压电传 感器的输出灵敏度， 在实际应用中常采用两片（或两 片以上）同型号的压电元件粘结在一起。 由于压电材 料的电荷是有极性的，因此接法也有两种。
第六章 压电式传感器
1 CR
2
i
d 33 Fm C
2
arctan RC
当R无限大时 电压幅值比：
U im Um
Um
RC
1 1 RC
CR 2 1
U im 1 2 Um 1 1 i arctan 1 2
第六章：压电式传感器
主讲人：贾鹤萍
压电式传感器是一种自发电式传感器。它以某些 电介质的压电效应为基础，在外力作用下，在电介质 表面产生电荷，从而实现非电量电测的目的。
压电传感元件是力敏感元件，它可以测量最终能 变换为力的那些非电物理量，例如动态力、动态压力 、振动加速度等，但不能用于静态参数的测量。 压电式传感器具有体积小、质量轻、频响高、信 噪比大等特点。由于它没有运动部件，因此结构坚固 、可靠性、稳定性高。
1、工作原理--压电效应
图6-1 压电转换元件受力变形的几种基本形式
返回
1、工作原理--压电效应 压电传感器中的压电元件材料一般有三类： 压电晶体（如上述的石英晶体）； 经过极化处理的压电陶瓷； 高分子压电材料。
1、工作原理----石英晶体 天然结构的石英晶体呈六角形晶柱，
Z轴为光轴，是晶体的对称轴，光线沿Z轴通过晶体 不产生双折射现象。
q1 q11 q12 q13 q14 q15 q16
q1 d111 d12 2 d13 3 d14 4 d15 5 d16 6 q2 d211 d22 2 d23 3 d24 4 d25 5 d26 6 q3 d311 d32 2 d33 3 d34 4 d35 5 d36 6 [D] 1
传感器第六、七、八章思考题及习题
第六章 思考题与习题1、什么是压电效应？答：沿着一定方向对某些电介质加力而使其变形时，在一定表面上产生电荷，当外力取消，又重新回到不带电状态，这一现象称为正压电效应。
当在某些电介质的极化方向上施加电场，这些电介质在一定方向上产生机械变形或机械压力，当外加电场散去，这些变形和应力也随之消失，此即称为逆压电效应。
2、为什么压电传感器不能测量静态物理量？ 答：压电元件送入放大器的输入电压由上式可知，用·当作用在压电元件上的力是静压力（ω=0）时，前置放大器输入电压等于零。
因为电荷就会通过放大器的输入电阻和传感器本身的泄漏电阻漏掉。
所以压电传感器不能测量静态物理量。
3、压电式传感器中采用电荷放大器有何优点？为什么电压灵敏度与电缆长度有关？而电荷灵敏度与电缆长度无关？ 答：p115 ●补充题：1、有一压电晶体，其面积为20mm 2，厚度为10mm ，当受到压力p=10MPa 作用时，求产生的电荷及输出电压：①零度X 切的纵向石英晶体；②利用纵向效应之BaTiO 3（压电陶瓷）。
已知：S=20 mm 2，δ=10mm ，P=10MPa ， 求：Q=？，V=？ 解：①∵ PS d F d Q 1111== 而：)/(1031.21211N c d -⨯= ∴ c PS d Q 10111062.4-⨯== 又∵ SQ S Q C Q U r r a εεδδεε00)/(/=== 而：)/(1085.85.412-0m F r ⨯==εε、 ∴ )(8.5797/0V SQ C Q U r a ===εεδ解②∵ PS d F d Q 3333== 而：)/(10901233N c d -⨯= ∴ c PS d Q 833108.3-⨯== 同上：又∵ SQ S Q C Q U r r a εεδδεε00)/(/=== 而：)/(1085.8120012-0m F r ⨯==εε、 ∴ )(3.1788/0V SQ C Q U r a ===εεδ2、某压电晶体的电容为1000pF;Kq=2.5C/cm,Cc=3000pF,示波器的输入阻抗为1M Ω和并联电容为50pF,求；①压电晶体的电压灵敏度；②测量系统的高频响应③如系统允许的测量幅值误差为5%,可测最低频率时多少？④如频率为10Hz,允许误差为5%,用并联方式，电容值是多少？已知：pF C M R pF C N c k pF C i i c q a 5013000/5.21000=Ω====；；；； 求： 解①∵ a q V C k k /= ∴ )/(105.29N V k V ⨯= 解②依据教材p113(6-14)式 ∵ ic a m im V C C Cd F U k ++=∞=33/)(；而：3333//d F F d F Q k q ===∴ )/(1017.68N V C C C k k ic a qV ⨯=++=解③依据教材p113(6-15)式 因： 222)(1)()(i c a i c a C C C R C C C R k +++++=ωωω高频响应时：1)(*=∞=k k而：%5)(**≤-kk k Lωγ 则：%95)(1)()(222≥+++++=i c a i c a C C C R C C C R k ωωω其中： 解得：Hz f LCL 5.1192==πω 解④因： %5)(**≤-k k k Lωγ 则： %95)(1)()(222≥+++++=i c a i c a C C C R C C C R k ωωω其中：解得：pF C C C C c a 48447=++=3、用石英晶体加速度计及电荷放大器测量机器的振动，已知：加速度计灵敏度为5pC/g,电荷放大器灵敏度为50mV/pC,当机器达到最大加速度值时相应的输出电压幅值为2V ,试求该机器的振动加速度。
传感器原理
传感器原理第一章1、测量方法：①根据获得测量值得方法，为直接测量、间接测量、组合测量。
②根据测量方式，偏差式测量、零位式测量与微差式测量.③根据测量条件,等精度测量、不等精度测量④根据被测量变化快慢，静态测量、动态测量⑤根据测量敏感原件就是否与被测介质接触，接触式测量、非接触式测量⑥根据测量系统就是否向被测量施加能量，主动式测量、被动式测量2、直接测量:测得值直接与标准量进行比较间接测量：首先对与被测量有确定函数关系得几个量进行直接测量，将直接测得值带入函数关系式，经过计算得到所需要得结果。
组合测量：被测量必须经过求解联立方程组求得偏差式测量:用仪表指针得位移决定被测量得量值。
零位式测量：用指零仪表得零位反映测量系统得平衡状态，在测量系统平衡时用已知得标准量决定被测量得量值。
微差式测量:将被测量与已知得标准量相比较，获得差值后，再用偏差法测得此差值.等精度测量:在整个测量过程中,若影响与决定误差大小得全部因素始终保持不变，对同一被测量进行多次重复测量。
不等精度测量:在不同得测量条件下,用不同精度得仪表,不同得测量方法,不同得测量次数以及不同得测量者进行测量与对比。
3、测量误差:测量值与被测量得真值之差.①绝对误差:测量结果与真值之差。
②相对误差:绝对误差与被测量之比.③引用误差：绝对误差与量程之比。
④随机误差:在同一测量条件下，多次测量被测量时，绝对值与符号以不可预定方式变化得误差.通过增加测量次数减小随机误差对测量结果得影响。
⑤粗大误差：超出规定条件下预期得误差,又称疏忽误差。
第二章1、传感器就是能感受规定得被测量并按照一定得规律转换成可用输出信号得器件或装置。
2、传感器由敏感元件与转换元件组成。
敏感元件就是指传感器中能直接感受或响应被测量得部分。
转换元件就是指传感器中能将敏感元件感受或响应得被测量转换成适于传输或测量得电信号部分.3、传感器得基本特性:静态特性与动态特性。
静态特性就是指被测量得值处于稳定状态时得输出与输入得关系。
《传感器测量原理》课件
电容式传感器利用电容器电容值的变化来检测物理量，如压力、位移、液位等。其工作原理基于电容器电容的计 算公式，通过测量电容值的变化来推算出被测量的值。常见的电容式传感器有平行板电容传感器和圆柱形电容传 感器等。
电感式传感器
总结词
通过测量电感值变化来检测物理量的传感器。
详细描述
电感式传感器利用线圈电感值的变化来检测物理量，如位移、压力、角度等。其工作原理基于电磁感 应定律，通过测量电感值的变化来推算出被测量的值。常见的电感式传感器有差分变压器、电涡流传 感器和自感传感器等。
传感器在工业自动化领域的应用 广泛，主要用于生产过程的控制 和监测，提高生产效率和产品质
量。
详细描述
传感器可以检测温度、压力、流 量、液位等参数，实时监测生产 设备的运行状态，及时发现异常 并进行预警，提高生产过程的稳
定性和可靠性。
总结词
传感器在环境监测领域的应用重 要，主要用于监测空气质量、水 质、噪声等环境参数，保障人民
实践案例有助于深入理 解校准过程与实际应用
压力传感器校准
使用标准压力源对压力 传感器进行校准，评估 其测量准确性和稳定性
。
温度传感器校准
将温度传感器置于标准 温箱中，比较实际温度 与传感器测量值的差异
。
光学传感器校准
通过标准光源和光束对 光学传感器进行校准， 确保测量数据的可靠性
。
06
实验与实践环节
详细描述
磁电式传感器利用磁场和导磁材料之间的相 互作用，将磁场变化转换为电信号。其工作 原理基于法拉第电磁感应定律，当磁场发生 变化时，会在导磁材料中产生感应电动势， 从而输出电信号。常见的磁电式传感器有感 应式速度传感器和磁阻传感器等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
（1）非线性 （2）线性 （3）反比 （4）平方
5、 半导体式应变片在外力作用下引起其电阻变化的因素主要是
。
（1）长度 （2）截面积 （3）电阻率 （4）高通
6、 压电式传感器输出电缆长度的变化，将会引起传感器的
产生变化。
（1）固有频率 （2）阻尼比 （3）灵敏度 （4）压电常数
7、 在测量位移的传感器中，符合非接触测量，而且不受油污等介质影响的是
13、在光栅式位移传感器中，为了分辨小于栅距 W 的位移量，必须采用（ ）。
A． 放大电路 B． 辨向电路 C． 微分电路 D． 细分电路
14、可用作测量小位移的传感器有（ ）。
A．电涡流传感器 B．感应同步器 C．光栅 D．磁尺
15、压电传感器是高内阻传感器，因此，要求前置放大器的输入阻抗（ ）。
响，实际应用时常常采用
工作方式。
4、 压电式传感器的测量电路（即前置放大器）有两种形式：
放大器和
放
大器，后接
放大器时，可不受连接电缆长度的限制。
5、 涡流式传感器的变换原理是利用了金属导体在交流磁场中的
效应。
6、 磁电式速度计的灵敏度单位是
。
7、 压电式传感器是利用某些物质的
而工作的。
（二）选择题
1、 电阻应变片的输入为
第六章 传感器原理与测量电路
习题
（一）填空题
1、 属于能量控制型的传感器有
等，属于能量转换型的传
感器有
等（每个至少举例两个）。
2、 金属电阻应变片与半导体应变片的物理基础的区别在于：前者利用
引起的电阻
变化，后者利用
变化引起的电阻变化。
3、 为了提高变极距电容式传感器的灵敏度、线性度及减小外部条件变化对测量精度的影
传感器。
（1）电容式 （2）压电式 （3）电阻式 （4）电涡流式
8、 自感型可变磁阻式传感器，当气隙 δ 变化时，其灵敏度 S 与 δ 之间的关系是： S
＝
பைடு நூலகம்
。
（1） k 1 （2） kδ δ
9、 光电倍增管是利用
（3） kδ −2 （4） − kδ −2
效应制成的器件。
（1）内光电 （2）外光电 （3）光生伏特 （4）阻挡层
（1） 用简图说明该传感器的结构并简要说明其作用原理； （2） 两个线圈通常应该接在什么电路中？用图说明如何接法。
7、 某电容传感器（平行极板电容器）的圆形极板半径 r = 4(mm) ，工作初始极板间距离
δ 0 = 0.3(mm) ，介质为空气。问：
（1） 如果极板间距离变化量 Δδ = ±1(μm) ，电容的变化量 ΔC 是多少？
10、光敏元件中
是直接输出电压的。
（1）光敏电阻 （2）光电阻 （3）光敏晶体管 （4）光导纤维
11、下列传感器属于发电型位移传感器的是（ ）。
A.电阻式位移传感器 B.电容式位移传感器
C.电感式位移传感器 D.磁电式位移传感器
12、测量范围大的电容式位移传感器的类型为（ ）
A．容栅型 B．变极距型 C．变介质型 D． 变极板面积型
A．很高
B.较高
C．很低
D．较低
16、半导体应变片的工作原理是基于（ ）。
A. 压磁效应 B. 压电效应
C. 压阻效应
D. 霍尔效应
（三）判断对错题（用√或×表示） 1、 滑线变阻器式传感器不适于微小位移量测量。（ ） 2、 涡流式传感器属于能量控制型传感器（ ） 3、 压电加速度计的灵敏度越高，其工作频率越宽。（ ） 4、 磁电式速度拾振器的上限工作频率取决于其固有频率。（ ） （四）简答和计算题 1、 哪些传感器可选作小位移传感器？ 2、 涡流传感器测量位移与其它位移传感器比较，其主要优点是什么？涡流式传感器能否测
。
（1）力 （2） 应变 （3）速度 （4）加速度
2、 结构型传感器是依靠
的变化实现信号变换的。
（1）本身物理性质 （2）体积大小 （3）结构参数 （4）电阻值
3、 不能用涡流式传感器进行测量的是
。
（1）位移 （2）材质鉴别 （3）探伤 （4）非金属材料
4、 变极距面积型电容传感器的输出与输入，成
关系。
量大位移量？为什么？ 3、 电涡流传感器除了能测量位移外，还能测量哪些非电量？
4、 电涡流传感器能否测量塑料物体移动的位移？若能测量理由是什么？不能测量理由是 什么？应采取什么措施改进，就可以用电涡流传感器测量了。
5、 压电式加速度传感器与压电式力传感器在结构上有何不同，为什么？ 6、 试用双螺管线圈差动型电感传感器做成一个测力传感器。
（2） 如果测量电路的灵敏度 k1 = 100(mV pF ) ，读数仪表的灵敏度 k2 = 5 （格／
mV）在 Δδ = ±1(μm) 时，读数仪表的变化量为多少？
8、 选用传感器的基本原则是什么？ 9、 什么是物性型传感器? 10、什么是压电效应？ 11、为什么压电式加速度传感器要使用高输入阻抗电荷放大器？ 12、什么是结构型传感器?