第三章 常用传感器PPT课件
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能量控制型:能量控制型传感器是借助辅助能源将被测的物
理参数转换成电信号输出的，这里被测物理参数起着控制外 加能源的作用。机械工程测试中常用的能量控制型传感器有： 电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器等。
机械工程测试技术
第三章 常用传感器
机械工程测试技术
No Image
第三章 常用传感器
4)按敏感元件与被测对象之间的机理分类
直接变换型结构 （几个串联环节组 成的开环系统）
差动型（并 联系统）
平衡型（反馈 系统）
y±ΔS1±ΔS2±ΔS3±
y
S1 S2 S3
y ΔS1-ΔS2 0 y 2Sx
y S0S1S2S3 x 1 S1S2S3S4
机ImNa械oge 工程测试技术
第三章 常用传感器
三、 传感器的发展趋势
（一）传感器的集成化和多功能化趋势 传感器正随着半导体微电子技术的发展而以单个元件向
机械工程测试技术
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第三章 常用传感器
3)按传感器能量转换关系分类 能量转换型和能量控制型
能量转换型:能量转换型传感器直接将被测对象输入的能量
转换为电能而不需要外加能源。机械工程测试中常用的能量 转换型传感器有：电动式传感器、压电式传感器、热电式传 感器、光电式传感器、磁电式传感器等。
应变片基本结构如图示
机械工程测试技术
第三章 常用传感器
3.2 电阻式传感器
当导体发生机械变形时，导体长度 、截面积A和电阻
率 都要发生变化，于是电阻值的改变量 l 可由电阻
定律 Rl / A 的全微分得到d R
R R R
ll
d R d ld A dd ld A d
（三）传感器的图像化趋势 近代科学技术的发展，要求传感器不仅仅局限于对一个点 的物理量可进行测量，而是能够进行一维、二维以至三维 空间的测量，感受的是“象”的信息。例如红外遥感技术， 它能敏感热象图。要求传感器由单件向组合阵列发展。
机械工程测试技术 传感器的发展趋势
第三章 常用传感器
新型片式汽车尾气传感器
机械工程测试技术
第三章 常用传感器
2)按传感器的传感原理分类
有电阻式传感器，电容式传感器、电感式传感器、压 电式传感器、磁电式传感器、光电式传感器等。这种分类 方法，对每一类传感器可具有相同的传感原理，基于一种 传感原理可研究出多种传感器，如利用电阻传感原理可以 研制出电阻式位移传感、压力传感器、加速度传感器、湿 度传感器等，而且其后接的调理电路也基本相同，便于学 习和研究。
模拟式和数字式等等，
此处不一一赘述。无论何种传感器，作为信号测试系统的首 要环节，通常都必须具有快速、准确、可靠而又经济地实现 信息转换的基本功能。
表4-1汇总了机械工程中常用传感器的基本类型 本章主要介绍以电信号输出的各种传感器
机械工程测试技术
第三章 常用传感器
二、传感器的基本结构类型 组成传感器基本结构的类型有三种：直接变换型、差动型和平衡型。
多个元件和多种电路集成在一个芯片上的方向发展，例如集 成压力传感器，集成磁敏传感器等。由于集成度的提高，出 现了具有多种参数检测功能的传感器，如多功能气体检测传 感器，温湿敏传感器等等，这就是多功能化的发展趋向。如 手指感觉温度、湿度、粗糙度等
机械工程测试技术
第三章 常用传感器
（二）传感器的智能化趋势 智能传感器是一种带有微处理器的传感器，它将信号检测、 信号处理和信号驱动等功能电路全部集成到一块基片上，并 且使它具有诊断、自动调整量程、处理数据和信息远距离通 信等功能，这样的智能化传感器将成为传感器发展的方向。
机械工程测试技术
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3.2 电阻式传感器
第三章 常用传感器
• 电阻式传感器是将被测物理理（如位移、应变、力、加 速度等）转换成电阻值变化的一种传感器。通过调理电 路把其输出的电阻变化量变换为电压或电流，便可进行 测量、记录、达到信息检测之目的。
• 按工作的原理可分为:电阻应变式、热敏电阻式、气敏 电阻式、光敏电阻式等。
机ImNa械oge 工程测试技术
3.1 传感器的基本概念
第三章 常用传感器
一. 传感器的作用和分类
Baidu Nhomakorabea
1、定义：传感器是借助检测元件将一种形式的信号转换 成另一种形式的信号的装置。
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，传感器是把被测的物理量转换为电信号的装置。
机械工程测试技术
• 本节主要介绍应变片式的电阻传感器
机械工程测试技术
第三章 常用传感器
3.2 电阻式传感器
应变片式电阻传感器
应变片式电阻传感器可以用于测量应变、力、位移、加速 度、扭矩等参数。具有体积小、动态响应快、测量精度高、 使用简便等优点。故在航空、船舶、机械、建筑等行业得 到广泛应用。
应变片式电阻传感器是以应变效应为机理的电阻传感器。 所谓应变效应是指金属导体在发生机械变形时，其电阻值 发生变化的物理现象。
2. 传感器的构成
被测量 敏 感 元件
转换 元件
第三章 常用传感器
辅助 元件
辅助电源
图 1-1 传感器组成框图
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3、传感器的分类
第三章 常用传感器
1)按传感器的检测用途分类
可分为位移传感器、力传感器、温度传感器、湿 度传感器、流量传感器、化学成分传感器、生物 信息传感器等。这种分类方法，对使用者十分方 便，但由于把用途相同而变换原理不同的传感器 分为一类，如可用于加速度测量的传感器，可利 用不同变换原理的传感器元件组成，这样分类对 学习和研究很不方便。
结构型:结构型传感器是依靠传感器结构参数的变化而实现信
号转换。如电阻式、电感式、电容式等；
物性型:物性型传感器是利用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，压电式加速度机等
机械工程测试技术
第三章 常用传感器
按其工作的物理性质可分为
机械式、电气式、光学式、流体式等（见表4-1）按其信号 输出的特征可分为
机械工程测试技术
第三章 常用传感器
绪论 测试信号的描述与分析
测试系统的基本特性 常用传感器
模拟信号处理 数字信号处理 计算机与虚拟仪器测试技术
机械工程测试技术
第三章 常用传感器
主要内容
1.传感器的基本概念 3.电感式传感器 5.压电式传感器 7.霍尔式传感器
2.电阻式传感器 4.电容式传感器 6.磁电式传感器 8.传感器的选用原则
理参数转换成电信号输出的，这里被测物理参数起着控制外 加能源的作用。机械工程测试中常用的能量控制型传感器有： 电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器等。
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第三章 常用传感器
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第三章 常用传感器
4)按敏感元件与被测对象之间的机理分类
直接变换型结构 （几个串联环节组 成的开环系统）
差动型（并 联系统）
平衡型（反馈 系统）
y±ΔS1±ΔS2±ΔS3±
y
S1 S2 S3
y ΔS1-ΔS2 0 y 2Sx
y S0S1S2S3 x 1 S1S2S3S4
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第三章 常用传感器
三、 传感器的发展趋势
（一）传感器的集成化和多功能化趋势 传感器正随着半导体微电子技术的发展而以单个元件向
机械工程测试技术
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第三章 常用传感器
3)按传感器能量转换关系分类 能量转换型和能量控制型
能量转换型:能量转换型传感器直接将被测对象输入的能量
转换为电能而不需要外加能源。机械工程测试中常用的能量 转换型传感器有：电动式传感器、压电式传感器、热电式传 感器、光电式传感器、磁电式传感器等。
应变片基本结构如图示
机械工程测试技术
第三章 常用传感器
3.2 电阻式传感器
当导体发生机械变形时，导体长度 、截面积A和电阻
率 都要发生变化，于是电阻值的改变量 l 可由电阻
定律 Rl / A 的全微分得到d R
R R R
ll
d R d ld A dd ld A d
（三）传感器的图像化趋势 近代科学技术的发展，要求传感器不仅仅局限于对一个点 的物理量可进行测量，而是能够进行一维、二维以至三维 空间的测量，感受的是“象”的信息。例如红外遥感技术， 它能敏感热象图。要求传感器由单件向组合阵列发展。
机械工程测试技术 传感器的发展趋势
第三章 常用传感器
新型片式汽车尾气传感器
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第三章 常用传感器
2)按传感器的传感原理分类
有电阻式传感器，电容式传感器、电感式传感器、压 电式传感器、磁电式传感器、光电式传感器等。这种分类 方法，对每一类传感器可具有相同的传感原理，基于一种 传感原理可研究出多种传感器，如利用电阻传感原理可以 研制出电阻式位移传感、压力传感器、加速度传感器、湿 度传感器等，而且其后接的调理电路也基本相同，便于学 习和研究。
模拟式和数字式等等，
此处不一一赘述。无论何种传感器，作为信号测试系统的首 要环节，通常都必须具有快速、准确、可靠而又经济地实现 信息转换的基本功能。
表4-1汇总了机械工程中常用传感器的基本类型 本章主要介绍以电信号输出的各种传感器
机械工程测试技术
第三章 常用传感器
二、传感器的基本结构类型 组成传感器基本结构的类型有三种：直接变换型、差动型和平衡型。
多个元件和多种电路集成在一个芯片上的方向发展，例如集 成压力传感器，集成磁敏传感器等。由于集成度的提高，出 现了具有多种参数检测功能的传感器，如多功能气体检测传 感器，温湿敏传感器等等，这就是多功能化的发展趋向。如 手指感觉温度、湿度、粗糙度等
机械工程测试技术
第三章 常用传感器
（二）传感器的智能化趋势 智能传感器是一种带有微处理器的传感器，它将信号检测、 信号处理和信号驱动等功能电路全部集成到一块基片上，并 且使它具有诊断、自动调整量程、处理数据和信息远距离通 信等功能，这样的智能化传感器将成为传感器发展的方向。
机械工程测试技术
No Image
3.2 电阻式传感器
第三章 常用传感器
• 电阻式传感器是将被测物理理（如位移、应变、力、加 速度等）转换成电阻值变化的一种传感器。通过调理电 路把其输出的电阻变化量变换为电压或电流，便可进行 测量、记录、达到信息检测之目的。
• 按工作的原理可分为:电阻应变式、热敏电阻式、气敏 电阻式、光敏电阻式等。
机ImNa械oge 工程测试技术
3.1 传感器的基本概念
第三章 常用传感器
一. 传感器的作用和分类
Baidu Nhomakorabea
1、定义：传感器是借助检测元件将一种形式的信号转换 成另一种形式的信号的装置。
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，传感器是把被测的物理量转换为电信号的装置。
机械工程测试技术
• 本节主要介绍应变片式的电阻传感器
机械工程测试技术
第三章 常用传感器
3.2 电阻式传感器
应变片式电阻传感器
应变片式电阻传感器可以用于测量应变、力、位移、加速 度、扭矩等参数。具有体积小、动态响应快、测量精度高、 使用简便等优点。故在航空、船舶、机械、建筑等行业得 到广泛应用。
应变片式电阻传感器是以应变效应为机理的电阻传感器。 所谓应变效应是指金属导体在发生机械变形时，其电阻值 发生变化的物理现象。
2. 传感器的构成
被测量 敏 感 元件
转换 元件
第三章 常用传感器
辅助 元件
辅助电源
图 1-1 传感器组成框图
机械工程测试技术
3、传感器的分类
第三章 常用传感器
1)按传感器的检测用途分类
可分为位移传感器、力传感器、温度传感器、湿 度传感器、流量传感器、化学成分传感器、生物 信息传感器等。这种分类方法，对使用者十分方 便，但由于把用途相同而变换原理不同的传感器 分为一类，如可用于加速度测量的传感器，可利 用不同变换原理的传感器元件组成，这样分类对 学习和研究很不方便。
结构型:结构型传感器是依靠传感器结构参数的变化而实现信
号转换。如电阻式、电感式、电容式等；
物性型:物性型传感器是利用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，压电式加速度机等
机械工程测试技术
第三章 常用传感器
按其工作的物理性质可分为
机械式、电气式、光学式、流体式等（见表4-1）按其信号 输出的特征可分为
机械工程测试技术
第三章 常用传感器
绪论 测试信号的描述与分析
测试系统的基本特性 常用传感器
模拟信号处理 数字信号处理 计算机与虚拟仪器测试技术
机械工程测试技术
第三章 常用传感器
主要内容
1.传感器的基本概念 3.电感式传感器 5.压电式传感器 7.霍尔式传感器
2.电阻式传感器 4.电容式传感器 6.磁电式传感器 8.传感器的选用原则