(整理)传感器的选用原则.

传感器的选用原则

一、与测量条件有关的因素

(1)测量的目的；

(2)被测试量的选择；

(3)测量范围；

(4)输入信号的幅值，频带宽度；

(5)精度要求；

(6)测量所需要的时间。

二、与传感器有关的技术指标

(1)精度；

(2)稳定度；

(3)响应特性；

(4)模拟量与数字量；

(5)输出幅值；

(6)对被测物体产生的负载效应；

(7)校正周期；

(8)超标准过大的输入信号保护。

三、与使用环境条件有关的因素

(1)安装现场条件及情况；

(2)环境条件(湿度、温度、振动等)；

(3)信号传输距离；

(4)所需现场提供的功率容量。

四、与购买和维修有关的因素

(1)价格；

(2)零配件的储备；

(3)服务与维修制度，保修时间；

(4)交货日期。

第二章力敏传感器

第一节应变式传感器

金属应变片式传感器一、

金属应变片式传感器

金属应变片式传感器的核心元件是金属应变片，它可将试件上的应变变化转换成电阻变化。

优点：①精度高，测量范围广

②频率响应特性较好

③结构简单，尺寸小，重量轻

④可在高(低)温、高速、高压、强烈振动、强磁场及核辐射和化学腐蚀等恶劣条件下正常工作

⑤易于实现小型化、固态化

⑥价格低廉，品种多样，便于选择

缺点：具有非线性，输出信号微弱，抗干扰能力较差，因此信号线需要采取屏蔽措施；只能测量一点或应变栅范围内的平均应变，不能显示应力场中应力梯度的变化等；不能用于过高温度场合下的测量。

应变式传感器应用

金属应变片，除了测定试件应力、应变外，还制造成多种应变式传感器用来测定力、扭矩、加速度、压力等其它物理量。

应变式传感器包括两个部分：一是弹性敏感元件，利用它将被测物理量（如力、扭矩、加速度、压力等）转换为弹性体的应变值；另一个是应变片作为转换元件将应变转换为电阻的变化。

柱力式传感器梁力式传感器应变式压力传感器应变式加速度传感器

压阻式传感器

优点：灵敏度高、动态响应好、精度高、易于微型化和集成化等。

第２章电阻式传感器

电阻式传感器的种类繁多，应用广泛，主要应用于测力、测压、称重、测位移、测加速度、测扭矩、测温度等检测系统。目前已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 电位器式电阻传感器

●特点：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；但要求输入能量大，电刷与电阻元件之间容易磨损。

●分类：根据输入—输出特性的不同，分为线性电位器和非线性电位器两种；根据结

构形式的不同，分为绕线式、薄膜式、光电式等。

2.4 电阻式传感器的应用

电阻式传感器应用范围很广，主要用于检测力、压力、扭矩、位移、加速度等参数

第二节电感式传感器（变磁阻）

优点：

①结构简单、可靠，测量力小

衔铁为0.5～200×10-5N时，磁吸力为(1~10)×10-5N。

②分辨力高

机械位移：0.1μm，甚至更小；角位移：0.1角秒。

输出信号强，电压灵敏度可达数百mV/mm 。

③重复性好，线性度优良

在几十μm到数百mm的位移范围内，输出特性的线性度较好，且比较稳定。

不足：存在交流零位信号，不宜于高频动态测量。

（四）应用

测量振动、厚度、应变、压力、加速度等各种物理量。

1. 差动变压器式加速度传感器

用于测定振动物体的频率和振幅时其激磁频率必须是振动频率的十倍以上，才能得到精确的测量结果。可测量的振幅为(0.1～5)mm，振动频率为(0～150)Hz。

2. 微压力变送器

将差动变压器和弹性敏感元件（膜片、膜盒和弹簧管等）相结合，可以组成各种形式的压力传感器。

第三节电容式传感器

优点：测量范围大、灵敏度高、结构简单、适应性强、动态响应时间短、易实现非接触测量等。

由于材料、工艺，特别是测量电路及半导体集成技术等方面已达到了相当高的水平，因此寄生电容的影响得到较好地解决，使电容式传感器的优点得以充分发挥。

应用：压力、位移、厚度、加速度、液位、物位、湿度和成分含量等测量之中。

压力测量：差压传感器、变面积传感器、荷重传感器

水分检测：粮食、油

液位测量

加速度测量

（三）设计要点

电容式传感器所具有的高灵敏度、高精度等独特的优点是与其正确设计、选材以及精细的加工工艺分不开的。在设计传感器的过程中，在所要求的量程、温度和压力等范围内，应尽量使它具有低成本、高精度、高分辨力、稳定可靠和高的频率响应等。

第四节压电式传感器

压电式传感器具有响应频带宽、灵敏度高、信噪比大、结构简单、工作可靠、重量轻等优点。在工程力学、生物医学、石油勘探、声波测井、电声学等许多技术领域中获得了广泛的应用。

四、压电式传感器的应用

（一）压电式加速度传感器

（二）压电式压力传感器

（三）压电式流量计

（四）集成压电式传感器

典型应用

脉搏计数探测

·按键键盘，触摸键盘

·振动、冲击、碰撞报警

·振动加速度测量

·管道压力波动

·其它机电转换、动态力检测等

（五）压电式传感器在自来水管道测漏中的应用

第三章温度传感器

微波测温温度传感器、噪声测温温度传感器、温度图测温温度传感器、热流计、射流测温计、核磁共振测温计、穆斯保尔效应测温计、约瑟夫逊效应测温计、低温超导转换测温计、光纤温度传感器等。这些温度传感器有的已获得应用，有的尚在研制中。

第二节热电偶温度传感器

能用来测量流体的温度、测量固体以及固体壁面的温度。微型热电偶还可用于快速及动态温度的测量。

第三节热敏电阻温度传感器

检测用的热敏电阻在仪表中的应用

测温用的热敏电阻器

测表面电阻用的热敏电阻器

、IC温度传感器的应用

（一）深井长传输线的摄氏温度测量

第五节其他温度传感器

一、铂电阻温度传感器

用途：钢铁,地质,石油,化工等生产工艺流程,各种食品加工,空调设备及冷冻库,恒温槽等的温度检测与控制中。

二、水晶温度传感器

水晶温度传感器可广泛用于空调、电子工业、食品加工等领域。由于可用数字显示，所以，