chapter3 常用传感器和敏感元

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3.3 电阻、电容与电感式传感器
3.3.1 电阻式传感器
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• 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.
基本原理：将被测物理量的变化转换成电阻值的变化。
•1 变阻器式传感器
1．工作原理：
测试技术
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第3章 常用传感器和敏感元件
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
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第3章 常用传感器和敏感元件 3.1 常用传感器分类 3.2 *机械式传感器及仪器 3.3 电阻、电容与电感式传感器 3.4 磁电、压电与电热式传感器 3.5 光电传感器 3.6 *光纤传感器 3.7 半导体传感器 3.8 *红外测试系统 3.9 *激光测试传感器
代被称之为信息探测工程学，是研究物质的物理效应、 化学效应及生物效应，作为信息探测实际应用的一门科 学，它对科学技术发展的作用和意义，已日益显得重要 和突出。
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传感器的发展动向
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1、发现新现象 2、开发新材料 3、采用微细加工技术 4、研究多功能集成传感器
“Intelligent Sensor” 5、智能化传感器 “Smart Sensor”， 6、仿生传感器
R ρ lቤተ መጻሕፍቲ ባይዱA
即 R f (, A,l)。 当电阻丝直径A与材质ρ一定时， 的单值函数。
基本转换电路
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第3章 常用传感器和敏感元件 兰州理工大学机电工程学院
例：压力传感器：
大 气 压
输入P 被测量
敏感元件
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基本转 换电路
电感线圈
磁芯
转换元件
膜盒
敏感元件
壳体
转换元件
RLC
电量
基本转换电路
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第3章 常用传感器和敏感元件
3. 传感器的分类
1)按被测物理量分类
机械式,电气式,光学式,流体式等.
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3)按敏感元件与被测对象之间的能量关系: :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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传感器的作用
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扩展人的信息功能。因此，从广义讲，传感器是一个感 知系统，是为了从外部感知信息而工作的系统。
① 传感器是人类感官的延伸 a．视觉与光传感器； b．听觉与声压传感器; c．触觉与温度、压力传感器； d．嗅觉与气敏传感器；
② 是现代测控系统的关键环节。
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借助于传感器人们可以去探索那些无法用感官直接 测量的事物，从微观世界到宏观世界、太空探索，从人 体（CT)到自然界(海水深度、海底探测）都离不开传感 器。
传感器处于测试装置的输入端，其性能将直接影响 着整个测试装置的工作质量。
传感技术是信息科学中的一个重要组成部分，在现
③ 弹性元件的蠕变，弹性后效现象会影响输入、输 出的关系。
5.改进：
为提高测量的频率范围,常把机械传感器与其它传 感器结合起来,即先用弹性元件把被测量转换成位移量, 再用其它类型的传感器(电阻、电容、电涡流式等）把 位移转换成电信号输出。
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3.3 电阻、电容、电感传感器
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常见的被测物理量
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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第3章 常用传感器和敏感元件 兰州理工大学机电工程学院 2)按工作的物理基础分类:
3）线膨胀系数要小且稳定 4）弹性极限和强度极限要高 5）具有良好的稳定性和耐腐蚀性 6）具有良好的机械加工性和热处理性
3．典型应用:
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第3章 常用传感器和敏感元件 兰州理工大学机电工程学院
4．特点： ① 结构简单，使用方便；价格低廉，读数直观。
② 机械式放大，指示系统使其惯性大，固有频率低， 故多用于静态量或低频变化量的测量。
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4)按信号变换特征： 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.
例如:电容式和电感式传感器.
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第3章 常用传感器和敏感元件 3.2 机械式传感器及仪器
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号转换成电信号的装置。
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传感器国家标准定义
国家标准GB7665-87对传感器下的定义是： “能感受规定的被测量并按照一定的规律转 换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏 感元件和转换元件组成”。
敏感元件能直接感受被测量；转换元件
则将被测量转换成适于传输或测量的物理量。
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3.1 常用传感器分类
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2. 传感器的构成
传感器由敏感器件与辅助器件组成。敏感器件 的作用是感受被测物理量，并对信号进行转换输出。 辅助器件则是对敏感器件输出的电信号进行放大、 阻抗匹配，以便于后续仪表接入。
传感器的基本组成
被测量
敏感元件
RLC 转换元件
电量
1．组成：
力 输入量 压力 温度 …...
敏感元件 （弹性体）
输出量 弹性变形
机械放大 输出 机械式指
指示系统
针仪表
2．弹性敏感元件的材料：
弹性敏感元件在传感器中因为直接参与变换和测 量，所以对它有一定的要求。
1）弹性滞后和弹性后效要小
2）弹性模数的温度系数要小
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第3章 常用传感器和敏感元件 兰州理工大学机电工程学院
3.10 传感器的选用原则
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第3章 常用传感器和敏感元件 兰州理工大学机电工程学院 3.1 常用传感器分类
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。
物理量
电量
目前，传感器转换后的信号大多为电信号。
因而从狭义上讲，传感器是把外界输入的非电信