安全检测常用传感器

安全检测常用传感器

第3章安全检测常用传感器

第三章安全检测常用传感器

1. 传感器的分类温度传感器

物理量传感器压力传感器

按输入量（被测对象）分类化学量传感器位移传感器

生物量传感器从传感器的转换原理来说：结构型、物性型

按转换元件的能量转换方式：有源型（能量转换型）和无源型（能量控制型或参数型）

按输出信号的形式传感器可分为：开关式、模拟式和数字式

按输入、输出特性传感器可分为：线性和非线性

2. 结构型传感器：电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、磁电式传感器

2.1电阻应变式传感器：利用电阻应变片将应

变转换为电阻的变

化，从而实现电测非

电量的传感器（原理

基于电阻应变效应） 2.1.1 电阻应变效应：电阻材料的电阻值随

机械变化的物理现象

2.1.2 压阻效应：电阻材料受到载荷作用产

生应力时、其电阻率发

生变化的物理现象

2.1.3 金属材料的电阻率相对变化正比于

体积的相对变化

2.1.4 金属材料的应变电阻效应：金属材料

的电阻相对变化与其线

应变ε成正比

=(1+2μ)+ E

2.1.5 应变灵敏度系数：K

s

2.1.6 应变片测量应变的基本原理：外力作

用而引起的轴向应变，

将导致电阻丝的电阻成

比例地变化，通过转换

电路可将这种电阻变化

转换为电信号输出

2.1.7 电阻应变计：把应变丝制成栅状的应

变敏感元件

2.1.8 电阻应变片(简称应变片）由敏感栅、

基底、覆盖层、引线和

粘合剂构成

2.1.9按加工方法,可以将应变片分为以下

四

种

：

丝

式

应

变

片

、

箔

式

应

变

片

、

半

导

体

应

变

片

、

薄

膜

应

变

片

按敏感栅的材料,可将应变计分为金

属应变计和半导体应变计两大类

2.1.10电阻应变片静态特性：灵敏度系数、

机械滞后、蠕变、应变极限

2.1.10.1横向效应：将直的金属丝绕

成敏感栅后，虽然长度

相同，但应变状态不同，

应变片敏感栅的电阻变

化较直的金属丝小，其

灵敏系数降低了的现象 2.1.10.2应变计的零漂：粘贴在试件

上的应变计，

在温度保持

恒定、不承受

机械应变时，

其电阻值随

时间而变化

的特性

2.1.10.3应变计的蠕变：如果在一定

温度下，使其

承受恒定的

机械应变，应

变计电阻值

随时间而变

化的特性

2.1.10.4应变极限：在恒温条件下，

使非线性误

差达到10%时

的真实应变

值

2.1.11应变片绝缘电阻是指已粘贴的应

变片的引线与被测试件

之间的电阻值。通常要

求为50 100MΩ以

2.3.1 自感式传感器工作原理与输出特性：

线圈电感L与气隙面积

S是成正比的，而变气

隙长度传感器中电感L

和气隙长度 成反比

2.3.2互感传感器：把被测的非电量转变为

线圈间互感系数变化的

传感器（根据变压器的

基本原理制成）

2.3.2.1 差动变压器为了既能辨别衔铁

移动方向和大小，又能

消除零点残余电压，实

际测量时，常常采用差

动相敏检波电路和差动

整流电路。

2.3.3电涡流式传感器：金属导体置于变化

着的磁场中，导体内就

会产生感应电流（电涡

流密度主要分布在表面

附近）

2.3.3.1涡流传感器主要用于位移、振动、

转速、距离、厚度等

物理参数的测量，涡

流探伤。测量范围大、

灵敏度高、结构简单、

抗干扰能力强，而且

可以实现非接触测量3. 物性型传感器：压阻式传感器、压电式传

感器、光电式传感器、

霍尔传感器

3.1.1压阻式传感器有两种类型，一种是利用

半导体材料的体电阻做成粘贴式的应变片

（结构型），这另一种是在半导体的基片上

用集成电路工艺制成扩散型压敏电阻，用

它作为传感元件制成的传感器，称固态压

阻式传感器，也叫扩散型压阻式传感器（物

性型）

3.1.1.1晶向的表示方法有两种，一种是截

距法，另一种是法线法 3.1.2压阻式传感器的基本类型：压阻式压力

传感器、压阻式加速度

传感器

3.1.3由于半导体材料对温度比较敏感，压阻

式传感器的电阻值及灵敏度系数随温度

变化而改变，将引起零点温度漂移和灵

敏度漂移，

3.1.4 温度补偿方法：零点温度补偿、灵敏度

温度补偿

3.1.5 （正）压电效应：某些电介质，当沿着

一定方向对其施力而使

它变形时，内部就产生

极化现象，同时在它的

两个表面上产生符号相

反的电荷，当外力去掉

后，又重新恢复不带电

状态的现象

3.1.6 逆向压电效应：是指当某晶体沿一定

方向受到电场作用时，

相应地在一定的晶轴方

向将产生机械变形或机

械应力，又称电致伸缩

效应