传感器总结

传感器总结

一、传感器由敏感元件、转换元件、转换电路组成（填，简）

敏感元件：能够灵敏地感受被测变量并做出响应的元件

转换元件：传感器中能将敏感元件输出转换为适于传输和测

量的电信号部分

转换电路：将转换元件输出的电量变换成便于显示，记录，控制

和处理的有用电信号的电路。

传感器的功能：非电量（选）

传感器的静态特性：（8个）课本P57 （选，填，简）

1、灵敏度：灵敏度K是指达到稳定状态时，输出增量与输入增量

的比值：K=y/x (K指静态特性的斜率)

2、线性度：指传感器输出量与输入量之间的实际关系曲线偏离的

程度

（实际曲线与理想不一致的程度）看课本P5 图

3、重复性：传感器在输入量按同一方向作全量程连续多次变动时

所得到的特性曲线的不一致程度。

4、迟滞：传感器在正向行程（输入量增大）和反向行程（输入量减小）

期间输出——输入曲线不重合的程度。

（对应同一大小的输入信号，传感器正、反行程的输出信号大小不相等）

5、精确度：传感器的输出指示值与被测量约定真值的一致程度，

反映了传感器测量结果的可靠程度。

6、分辨率：在规定测量范围内所能检测的输入量的能力

（当被测量的变化值小于分辨力时，传感器对输入量的变化无任何反应）

7、稳定性：指在室温条件下经过一定的时间间隔，传感器的输出与

起始标定时的输出之间的差异。

8、漂移：在外界的干扰下，输出量发生与输入量无关的不需要的变

化。

二、力敏传感器

1、电阻应变式原理： F R U

（将材料应变转变为电阻的变化，从而实现力值的测量） 2、应变效应：金属导体在受外力作用是，会产生相应的应变，其阻值也发生变化。 （ 课P 8）

电阻丝的电阻R 与电阻丝的电阻率ρ，导体长度 l 及截面积S 存

在关系：R=ρl/s

当电阻丝受到拉力作用是，长度伸长 L,横截面收缩 S ，电阻率

也将变化为 ρ。

电阻式传感器主要应用于测量压力等非电信号（如；电子称）

3、电阻应变片传感器基本应用电路（电桥） （课P 10）

(R 1+R 2)(R 3+R 4) 当R 1换成电阻应变片时，即组成半桥，随构件产生应变造成传感器变

U = R 1R 3-R 2R 4

平衡条件：R 1R 3=R 2R 4

U out=U BD =U BA +U AD

对臂同性，临臂异性

化 R 。

半桥单臂：

4R

半桥双臂：

2R

全 桥

： 三、电感式传感器

L U (以电和磁为媒介，利用磁场变换引起线圈的自感量或

互感量的变化，把非电量转换为电量的装置。)

电感式传感器的应用：

电感式滚柱直径分选装置、不圆度计、电感式轮廓仪

变压式传感器：将非电量转换为线圈互感的一种磁电动机构。（应用：

电子秤，偏心测量仪）

二次绕阻的接线是同名端反向串联

四、压电式传感器

压电式传感器的原理：F(f ) Q=dF =dma U=Q/C

(把测量的力转换为电荷量的大小，再转换成电压)

压电效应：某些晶体或有机薄膜，当沿着一定方向受到外力作用时，

内部极化，某两个面产生符号相反地电荷，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

的极性也改变，晶体受力所产生的电量与外力的大小成

正比。即Q=dF (压电效应只能用于动测量)

压电元件的串联：U=nU(多个电压串联的电压源)

C=c/n T=RC(时间小，可测量快信号)

Q`=Q(适合以电压输出的量，快信号)

压电元件的并联：U`=U C`=nC(可测量变化的慢信号) Q`=nQ (适合以电荷量输出的量，慢信号)

前置放大器有两个作用：电压放大、电荷放大

压电式传感器：可测量力，压力，位移，速度，加速度，是无源传感器

五、湿度传感器

工作原理：湿度变化阻性变化电信号

（物理吸附和化学吸附）

利用物质吸收水分而导电率增加的性质，来检测湿度的

湿度的表示方法：绝对湿度，相对湿度，露点

1、绝对湿度：Ha=Mv/V (Mv:待测气体中水蒸气的质量)

2、相对湿度：Rh=Pv/Pw (Pv：某温度下待测气体的水蒸气气压)

（Pw：与待测气体温度相同时水的饱和水蒸气压）

3、露点：空气中水蒸气压越小，露点温度就越低，因而可用露点

温度表示空气中的湿度大小。

湿度传感器的主要特征：

1、感湿特性：电阻值与湿度的变化关系。

2、湿度量程：可以精确测量相对湿度的最大范围

3、灵敏度

4、响应时间：吸湿与脱湿的过程

5、感湿温度系数

6、湿滞特性：在吸湿和脱湿时，两种感湿特性曲线形成一个环

形线

7、老化特性

8、互感特性

结露型传感器（特殊的湿度传感器）

具有感湿特征量，具有开关式变化特性

结露传感器一般不用于测湿，而作为提供开关信号（结露信号器用于自动控制式报警）

电容式传感器（有源传感器）

工作原理： x C U、I、F（可用电量）

C =εS/δ (S表示两极板相互遮盖的面积)

（δ表示两极板间的距离）

（ε表示两极板间介质的介电常数）

电容传感器的三种类型：1、变介电常数（ε）型

2、变面积（S）型