常用传感器工作原理 全套课件

Rx//Rm
实际
x Rm L
0
理想 L
第四章 常用传感器原理及应用
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（2）变阻器式传感器的性能参数 1）线性(或曲线的一致性)；2）分辨率；3）整个电 阻值的偏差；4）移动或旋转角度范围；5）电阻温度系 数；6）寿命；
（3）变阻器式传感器的分类
1）按测量类型 ▲ 单圈电位器 ▲ 多圈电位器 ▲ 直线滑动式电位器
电阻应变片工作原理是基于金属导体 的应变效应，即外力→金属导体机械变 形(伸长或缩短)→电阻值变化。
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一、金属电阻应变片 常见的金属电阻应变片有丝式和箔式两种。
1、丝式应变片 丝式应变片的主要结构
● 做成栅状的电阻丝(敏感栅) ● 绝缘基片
● 覆盖层
电 阻 丝 ： 一 般 采 用 直 径 为 0.025mm 左 右 的 康 铜 ( 含 57%Cu、43%Ni)或镍铬合金(含80%Ni、20%Cr)丝， 敏感栅粘贴在基片和覆盖层之间，由引线接出。
3）按被测量和工作原理联合分类
电阻应变式力传感器、电感式位移传感器、压电式加 速度传感器等。
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4）按信号变换特征
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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，如水银温度计。
结构型：依靠传感器结构参数的变化实现信号转变， 如:电容式和电感式传感器.
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案例：煤气包储量检测
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钢丝 煤气包
原理：钢丝→收线圈数→电位器→电阻
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案例：玩具机器人（广州中鸣数码）
原理：电机→转角 →电位器→电阻
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第二节 电阻应变式传感器
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物理量
电量
2、传感器的构成 由敏感器件与辅助器件组成。敏感器件用于感受被测 物理量，并对信号进行转换输出。辅助器件对敏感器件 输出电信号进行放大、阻抗匹配，以便于后续仪表接入.
Ω
V
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3、传感器的分类 1)按被测物理量分类
常见的被测物理量
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5)按敏感元件与被测对象之间的能量关系 能量转换型和能量控制型。
能量转换型：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：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，电阻应变片。
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2、箔式应变片
箔式应变片是通过Βιβλιοθήκη Baidu刻、腐蚀等工艺制成很薄的金属
箔栅，厚度一般在0.003mm～0.01mm之间。可根据需 要制成任意形状。它的线条均匀、尺寸准确、散热好、 易粘贴、适于大批量生产，已逐渐取代丝式应变片。
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第四章 常用传感器原理及应用
本章学习要求：
1、了解传感器的分类 2、掌握常用传感器测量原理 3、了解传感器测量电路
引言
1、传感器定义
传感器是借助检测元件将一种形式的信息转换成另一 种信息的装置。
目前，传感器转换后的信号多为电信号，故从狭义上 讲，传感器是把外界输入非电信号转换成电信号的装置.
4、传感器技术的发展
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（1）集成化
传感器本身的集成化：CCD器件
传感器与后续电路的集成化：频率输出型单块集成压
力传感器
（2）多维化
单元
单光电探测器
辐射光功率的大小 线阵
一维与二维光电探测器
入射光点的位置
阵列
（3）微传感器
基于MEMS技术的新型传感器，其敏感元件尺寸为
0.1μm～100μm。微传感器不是传统传感器按比例缩小的
l 称为应变片的基长，b 称为基宽， l×b 称为应变片 的使用面积。应变片的阻值系列有60、120、350、600 、1000Ω，以120Ω为最常用。应变片的规格一般用使 用面积和电阻值表示，例如,（3×10)mm²，120Ω。
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金属应变片
应变计
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▲ 机械量:长度、厚度、位移、速度、加 速度、旋转角、转数、质量、重量、力、压 力、真空度、力矩、风速、流速、流量。
▲ 声：声压、噪声。 ▲ 磁：磁通、磁场。 ▲ 温度：温度、热量、比热。
▲ 光：亮度、色彩。
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2)按工作的物理基础分类 机械式，电气式(电阻应变式，电感式，电容式，压 电式等), 光学式等。
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第一节 电阻式传感器
电阻式传感器：是把被测量转换为电阻变化的一种传 感器。
按工作的原理可分为：变阻器式、电阻应变式、热敏 式、光敏式、电敏式。
1、变阻器式传感器
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（1）等效电路分析 ★ L—变阻器总长 ★ x—电刷移动量 ★ RL—总电阻 ★ Rx—电刷电阻
产物，其理论基础、结构工艺、设计方法等有许多自身
的特殊现象和规律。
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（4）智能化
智能传感器一种将普通传感器与微处理器一体化，兼
有检测和信息处理功能的新型传感器，集信息采集，信
息的记忆、辨别、存储、处理于一体。
（5）网络化传感器 网络化传感器是在智能传感器基础上，把TCP／IP协 议作为一种嵌入式应用，嵌入现场智能传感器的ROM中， 从而使信号的收、发都以TCP／IP方式进行。
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2）按制作方式 ▲ 线绕电位器
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▲ 导电塑料电位器 导电材料粉
普通塑料基底
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变阻器式传感器产品
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案例：重量的自动检测--配料设备
原材料
比较
重量设定
原理：弹簧→力→位移→电位器→电阻
E
E
E1 E1
L RL E x Rx E1

x LE1
E
0
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x L
x
L
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R-Rx E
Rx
E1
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Rm
V
考虑负载效应，有
E1

R

Rx
E Rx Rm
Rx Rm
Rx Rm E Rx Rm
E1
L
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x)