工業(yè)儀表第二章

1、工業(yè)儀表第二章 同學(xué)們同學(xué)們 工業(yè)儀表第二章 Chapter Two Chapter Two Sensors 工業(yè)儀表第二章 將觀測信息轉(zhuǎn)換為電、光等信號的技術(shù)。將觀測信息轉(zhuǎn)換為電、光等信號的技術(shù)。 實現(xiàn)機實現(xiàn)機電、熱電、熱電、聲電、聲電、機電、機光、光、 熱熱光、光光、光電等信號轉(zhuǎn)換的元件。電等信號轉(zhuǎn)換的元件。 將傳感元件通過機械結(jié)構(gòu)支承固定，并通將傳感元件通過機械結(jié)構(gòu)支承固定，并通 過機械電氣或其他方法連接起來，將所獲信號傳輸過機械電氣或其他方法連接起來，將所獲信號傳輸 出去的裝置。出去的裝置。 在動態(tài)測試中，最常用的傳感技術(shù)是將被測物理量在動態(tài)測試中，最常用的傳感技術(shù)是將被測物理量 轉(zhuǎn)換

2、成電輸出信號轉(zhuǎn)換成電輸出信號電信號傳感器。電信號傳感器。 工業(yè)儀表第二章 線性度好；線性度好； 靈敏度高與靈敏度誤差小靈敏度高與靈敏度誤差小 有較好的重復(fù)性和穩(wěn)定性有較好的重復(fù)性和穩(wěn)定性 滯后誤差小、漂移小；滯后誤差小、漂移??； 具有較高的分辨力；具有較高的分辨力； 動態(tài)性能好；動態(tài)性能好； 被測對象的影響小，即被測對象的影響小，即“負載效應(yīng)負載效應(yīng)”較較 低。低。 抗腐蝕抗腐蝕 、抗震、抗干擾、抗震、抗干擾、 耐高溫耐高溫 、非接觸或遠距離測量、非接觸或遠距離測量 工業(yè)儀表第二章 按輸入量分類：按輸入量分類： 測力傳感器測力傳感器輸入信號為輸入信號為力信號；力信號； 位移傳感器位移傳感器輸入

3、信號為輸入信號為位移信號；位移信號； 溫度傳感器溫度傳感器被被測量為溫度。等測量為溫度。等 按輸出量分類：按輸出量分類： 就是按照輸出何種參量來分類，分就是按照輸出何種參量來分類，分 為主動型，如發(fā)電型傳感器；被動為主動型，如發(fā)電型傳感器；被動 型，如電路參量型傳感器。型，如電路參量型傳感器。 便于便于 選擇選擇 使用使用 便于便于 學(xué)習(xí)學(xué)習(xí) 研究研究 工業(yè)儀表第二章 電量輸出電量輸出 傳感器傳感器 電路參數(shù)型電路參數(shù)型 發(fā)電型：發(fā)電型： 電阻式電阻式 電容式電容式 電感式電感式 輸出電源性參量輸出電源性參量 如電勢、電荷等如電勢、電荷等 按按分類分類 結(jié)構(gòu)型：靠結(jié)構(gòu)參數(shù)變化實現(xiàn)結(jié)構(gòu)型：靠結(jié)構(gòu)

4、參數(shù)變化實現(xiàn) 信號變換信號變換 物性型：靠傳感器內(nèi)部的物理、物性型：靠傳感器內(nèi)部的物理、 化學(xué)性質(zhì)變化實現(xiàn)傳感功能化學(xué)性質(zhì)變化實現(xiàn)傳感功能 如變極距式電容傳感器如變極距式電容傳感器 如光電、熱如光電、熱 電傳感器電傳感器 模擬式模擬式(傳統(tǒng)式傳統(tǒng)式)傳感器：以連續(xù)變化信號作輸出量；傳感器：以連續(xù)變化信號作輸出量； 數(shù)字式傳感器：以數(shù)字量輸出的傳感器。數(shù)字式傳感器：以數(shù)字量輸出的傳感器。 智能傳感器：帶微處理器并兼有監(jiān)測和信息處理功能智能傳感器：帶微處理器并兼有監(jiān)測和信息處理功能 工業(yè)儀表第二章 代表型式：用來測量線位移或角位移的代表型式：用來測量線位移或角位移的，或稱，或稱 電位器。電位器。

5、結(jié)構(gòu)特點：電阻材料導(dǎo)線覆以絕緣涂層后排繞而成，在工作結(jié)構(gòu)特點：電阻材料導(dǎo)線覆以絕緣涂層后排繞而成，在工作 表面上磨去絕緣層。彈性導(dǎo)體制成的電刷在工作表面上滑表面上磨去絕緣層。彈性導(dǎo)體制成的電刷在工作表面上滑 動，隨著電刷位移的變化而引起電阻值的變化。動，隨著電刷位移的變化而引起電阻值的變化。 將被測物理量轉(zhuǎn)化為將被測物理量轉(zhuǎn)化為 電路參數(shù)電路參數(shù) ：電阻、電：電阻、電 容、電感容、電感 缺點缺點 ：分辨率較低：分辨率較低 工業(yè)儀表第二章 測量直線位移測量直線位移 的電位計的電位計 測量應(yīng)變的電測量應(yīng)變的電 阻應(yīng)變片阻應(yīng)變片 測量溫度的熱測量溫度的熱 敏電阻敏電阻 熱線風(fēng)速計熱線風(fēng)速計 測量流體

6、壓力測量流體壓力 的金屬絲壓敏的金屬絲壓敏 傳感元件傳感元件 工業(yè)儀表第二章 工業(yè)儀表第二章 電阻值變化范圍很小，變化范圍：原始阻值的百電阻值變化范圍很小，變化范圍：原始阻值的百 分之幾以內(nèi)。分之幾以內(nèi)。 代表型式：電阻應(yīng)變式傳感元件代表型式：電阻應(yīng)變式傳感元件(電阻應(yīng)變片電阻應(yīng)變片)， 體積小、動態(tài)響應(yīng)快、測量精度高、使用簡便。體積小、動態(tài)響應(yīng)快、測量精度高、使用簡便。 電阻絲電阻絲 基基 片片 覆蓋層覆蓋層 工業(yè)儀表第二章 應(yīng)變電阻絲膠接在絕緣薄膜材料基片上。應(yīng)變電阻絲膠接在絕緣薄膜材料基片上。 使用時，將此帶有應(yīng)變電阻絲的基片再使用時，將此帶有應(yīng)變電阻絲的基片再 膠接在被測應(yīng)變構(gòu)件上，使

7、被測應(yīng)變通過膠接在被測應(yīng)變構(gòu)件上，使被測應(yīng)變通過 基片帶動應(yīng)變電阻絲變形，使電阻發(fā)生相基片帶動應(yīng)變電阻絲變形，使電阻發(fā)生相 應(yīng)的變化，電阻的變化值與被測構(gòu)件的應(yīng)應(yīng)的變化，電阻的變化值與被測構(gòu)件的應(yīng) 變值存在一定的函數(shù)關(guān)系，從而實現(xiàn)應(yīng)變變值存在一定的函數(shù)關(guān)系，從而實現(xiàn)應(yīng)變 到電阻的轉(zhuǎn)換。到電阻的轉(zhuǎn)換。 工業(yè)儀表第二章 電阻絲在長度方向變形時，其長度電阻絲在長度方向變形時，其長度l，截面，截面 積積F和電阻率和電阻率均會變化，且三者的變化均均會變化，且三者的變化均 會引起電阻會引起電阻R的變化。的變化。 電阻絲的截面是半徑為電阻絲的截面是半徑為r的圓形，則的圓形，則 F l R 導(dǎo)體的導(dǎo)體的 電阻

8、率電阻率 電阻絲橫截面積電阻絲橫截面積 電阻絲長度電阻絲長度 d r dr l dl R dR 2 (2-3) 工業(yè)儀表第二章 所以所以 電阻絲材料的壓電阻絲材料的壓 阻系數(shù)阻系數(shù) 泊松比泊松比 電阻絲材料電阻絲材料 的彈性模量的彈性模量 l dl r dr L d/ E Ed L / ERdR L 21 上述各式代入式上述各式代入式(2-3)得得 工業(yè)儀表第二章 21 E L 對于金屬材料對于金屬材料 21RdR故故 工業(yè)儀表第二章 (1) 工作原理工作原理 兩平行平面導(dǎo)體間的電容兩平行平面導(dǎo)體間的電容 S C 0 極板間介質(zhì)的極板間介質(zhì)的 相對介電常數(shù)相對介電常數(shù) 真空中的真空中的 相對介

9、電常數(shù)相對介電常數(shù) 兩極板間相互兩極板間相互 覆蓋面積覆蓋面積 極板間距離極板間距離 工業(yè)儀表第二章 定極板固定，動極板隨定極板固定，動極板隨 被測位移而移動被測位移而移動 上、下極板固定，中間極板活動。上、下極板固定，中間極板活動。 工業(yè)儀表第二章 電容極距電容極距非線性關(guān)系非線性關(guān)系 為減小非線性為減小非線性 誤差，通常該誤差，通常該 傳感器在極小傳感器在極小 測量范圍內(nèi)工測量范圍內(nèi)工 作，使之獲得作，使之獲得 近似線性的特近似線性的特 性。性。 工業(yè)儀表第二章 為提高靈敏度和線性度、克服某些外界條件為提高靈敏度和線性度、克服某些外界條件(電源電源 電壓、環(huán)境溫度電壓、環(huán)境溫度)變化的影響

10、，采用差動型式電容變化的影響，采用差動型式電容 傳感器。傳感器。 靈敏度靈敏度 零點附近的線性度零點附近的線性度 工業(yè)儀表第二章 上、下兩極板固定，中間極板活動。上、下兩極板固定，中間極板活動。 未開始測量時將活動極板調(diào)整在中間位置，未開始測量時將活動極板調(diào)整在中間位置， 二邊電容相等。二邊電容相等。 測量時，中間極板向左或右平移，就會引測量時，中間極板向左或右平移，就會引 起電容量的左增右減或反之。起電容量的左增右減或反之。 兩邊電容的差值兩邊電容的差值ClC2為二者之和為二者之和 工業(yè)儀表第二章 將被測物理量如位移、力等參量轉(zhuǎn)化為自感將被測物理量如位移、力等參量轉(zhuǎn)化為自感L、互、互 感感M

11、變化變化 形式：自感式、互感式、渦流式、壓磁式等形式：自感式、互感式、渦流式、壓磁式等 輸出功率大、靈敏度高、穩(wěn)定性好、使用調(diào)整方輸出功率大、靈敏度高、穩(wěn)定性好、使用調(diào)整方 便等便等 工業(yè)儀表第二章 2.2.3.1自感式傳感器的結(jié)構(gòu)和工作原理自感式傳感器的結(jié)構(gòu)和工作原理 纏繞在鐵芯上的線圈纏繞在鐵芯上的線圈 中通以交變電流中通以交變電流i，產(chǎn)，產(chǎn) 生磁通生磁通 ，形成磁通，形成磁通 回路?；芈?。磁通與電流的磁通與電流的 關(guān)系關(guān)系 ： LiN m 線圈匝數(shù)線圈匝數(shù) 比例系數(shù)比例系數(shù) 導(dǎo)磁長度導(dǎo)磁長度導(dǎo)磁面積導(dǎo)磁面積 氣隙寬度氣隙寬度 m 工業(yè)儀表第二章 mm RNi 磁路歐姆定律磁路歐姆定律 ：

12、 磁阻磁阻 磁動勢磁動勢 m RNL/ 2 代入上式，得代入上式，得 ： 00 2 SS l Rm 磁阻的計算磁阻的計算 ： 00 2 2 1 SS l NL 自感量自感量L是是N、S、 的函數(shù)，若僅使其中的函數(shù)，若僅使其中 一個參量變化，即得一個參量變化，即得 L與該參量的單值函與該參量的單值函 數(shù)關(guān)系，因而可做成數(shù)關(guān)系，因而可做成 各種電感式傳感器。各種電感式傳感器。 工業(yè)儀表第二章 改變氣隙厚改變氣隙厚 度度 改變導(dǎo)磁改變導(dǎo)磁 面積面積 改變有效線改變有效線 圈匝數(shù)圈匝數(shù) 工業(yè)儀表第二章 為提高自感傳感元件的精度和靈敏度，增大特性為提高自感傳感元件的精度和靈敏度，增大特性 的線性段，多做

13、成差動式，其機械部分相當(dāng)于兩的線性段，多做成差動式，其機械部分相當(dāng)于兩 個上述變氣隙厚度元件的組合。個上述變氣隙厚度元件的組合。 工業(yè)儀表第二章 結(jié)構(gòu)和工作原理與變壓器相似，故也稱變壓器式結(jié)構(gòu)和工作原理與變壓器相似，故也稱變壓器式 傳感器傳感器 。 原線圈原線圈 副線圈副線圈 它是將被它是將被 測物力量，測物力量， 如力、位如力、位 移等轉(zhuǎn)換移等轉(zhuǎn)換 成互感系成互感系 數(shù)的一種數(shù)的一種 傳感器。傳感器。 工業(yè)儀表第二章 互感系數(shù)是原、副線圈的匝數(shù)、長度、相互互感系數(shù)是原、副線圈的匝數(shù)、長度、相互 位置，以及整個磁路磁阻等因素的函數(shù)。變位置，以及整個磁路磁阻等因素的函數(shù)。變 化其中一個參數(shù)都會改

14、變互感大小，進而改化其中一個參數(shù)都會改變互感大小，進而改 變感應(yīng)電勢。測量感應(yīng)電勢的改變可以測量變感應(yīng)電勢。測量感應(yīng)電勢的改變可以測量 各個參數(shù)的變化。各個參數(shù)的變化。 M LjR E jE 11 1 21 副線圈感應(yīng)電勢副線圈感應(yīng)電勢 原線圈交變電勢原線圈交變電勢 原線圈自感原線圈自感 原線圈電阻原線圈電阻 交變電流角頻率交變電流角頻率 互感系數(shù)互感系數(shù) 工業(yè)儀表第二章 2.3.1 磁電式傳感器磁電式傳感器 將被測機械量轉(zhuǎn)化為感應(yīng)電動勢，故又稱電動將被測機械量轉(zhuǎn)化為感應(yīng)電動勢，故又稱電動 力式傳感器。根據(jù)電磁感應(yīng)定律，匝數(shù)為力式傳感器。根據(jù)電磁感應(yīng)定律，匝數(shù)為N的的 線圈處在變化的磁場中所感

15、生的電勢線圈處在變化的磁場中所感生的電勢e取決于取決于 穿過線圈的磁通穿過線圈的磁通 的變化率，即的變化率，即 dt d Ne 有：磁電型、壓電型、有：磁電型、壓電型、 熱電型和光電型等。熱電型和光電型等。 又分：動圈式、動磁鐵又分：動圈式、動磁鐵 式和變磁阻式傳感器。式和變磁阻式傳感器。 工業(yè)儀表第二章 動圈式：測量直線速度動圈式：測量直線速度 動圈式：測量角速度動圈式：測量角速度動磁鐵式動磁鐵式 ：測量直線速度：測量直線速度 磁電式磁電式 ：測量直線速度：測量直線速度 工業(yè)儀表第二章 傳感器的線圈處于永久磁鐵所形成的閉合磁路工傳感器的線圈處于永久磁鐵所形成的閉合磁路工 作氣隙中，當(dāng)此線圈相

16、對磁場作直線運動時，在作氣隙中，當(dāng)此線圈相對磁場作直線運動時，在 其上所感生的電勢為其上所感生的電勢為 sinsinNBlv dt dx NBle 工作氣隙中的磁感工作氣隙中的磁感 應(yīng)強度應(yīng)強度 線圈運動方向相對于磁線圈運動方向相對于磁 場方向的夾角場方向的夾角 線圈相對于磁場的線圈相對于磁場的 運動線速度運動線速度 線圈的單匝長度線圈的單匝長度 工業(yè)儀表第二章 若若=900，則，則 BlvNe 若若B、l和和N已定，則已定，則e與與 v呈單值函數(shù)關(guān)系。故可呈單值函數(shù)關(guān)系。故可 用輸出電勢值測量線圈運動速度用輸出電勢值測量線圈運動速度速度傳感器。速度傳感器。 對速度傳感器的輸出積分對速度傳感器

17、的輸出積分反映位移的信號；對速反映位移的信號；對速 度傳感器的輸出微分度傳感器的輸出微分反映加速度的信號。反映加速度的信號。 利用此原理可制成兩種實用速度傳感器：利用此原理可制成兩種實用速度傳感器： 測量較長行程的直線速度傳感器；測量較長行程的直線速度傳感器； 測量振動速度的傳感器。測量振動速度的傳感器。 工業(yè)儀表第二章 兩層線圈，線圈兩層線圈，線圈1繞在薄層絕緣材料圓筒繞在薄層絕緣材料圓筒2上，上， 與外殼與外殼4固結(jié)在一起；線圈固結(jié)在一起；線圈3繞在由鐵磁材料繞在由鐵磁材料 制成的內(nèi)軸上，分兩段繞制；外殼制成的內(nèi)軸上，分兩段繞制；外殼4由鐵磁由鐵磁 材料制成。材料制成。 線圈線圈1 線圈線

18、圈3 外殼外殼 圓筒圓筒 工業(yè)儀表第二章 對線圈對線圈l通以直流電流，所產(chǎn)生的磁通量沿內(nèi)軸一通以直流電流，所產(chǎn)生的磁通量沿內(nèi)軸一 氣隙氣隙外殼形成封閉回路。外殼形成封閉回路。 內(nèi)軸與外殼相對運動時，兩邊氣隙中的線圈切割內(nèi)軸與外殼相對運動時，兩邊氣隙中的線圈切割 磁力線而使線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電勢，因兩邊氣隙中磁力線而使線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電勢，因兩邊氣隙中 磁通量方向相反，故左右兩邊線圈所產(chǎn)生的感應(yīng)磁通量方向相反，故左右兩邊線圈所產(chǎn)生的感應(yīng) 電勢方向相反。電勢方向相反。 如作反向串接則兩邊的感應(yīng)電勢相互相加而提如作反向串接則兩邊的感應(yīng)電勢相互相加而提 高其靈敏度。高其靈敏度。 輸出感應(yīng)電勢與內(nèi)軸和外殼相對

19、運動速度成正比。輸出感應(yīng)電勢與內(nèi)軸和外殼相對運動速度成正比。 因此，可用輸出電勢來測量相對運動速度。因此，可用輸出電勢來測量相對運動速度。 工業(yè)儀表第二章 中心細軸中心細軸l由片狀彈簧由片狀彈簧2支承在外殼支承在外殼6上，可以作左右上，可以作左右 直線移動，軸上安裝有感應(yīng)線圈直線移動，軸上安裝有感應(yīng)線圈4。永久磁鐵。永久磁鐵3固定固定 在外殼在外殼6上，與外殼形成封閉回路，留有一工作氣隙。上，與外殼形成封閉回路，留有一工作氣隙。 線圈線圈4處于此工作氣隙中。處于此工作氣隙中。 工業(yè)儀表第二章 沿一定方向?qū)δ承┚w電介質(zhì)材料沿一定方向?qū)δ承┚w電介質(zhì)材料 施加外力使之變形時，其表面將產(chǎn)生電荷，外

20、力施加外力使之變形時，其表面將產(chǎn)生電荷，外力 去除后，介質(zhì)表面又回到不帶電的狀態(tài)。去除后，介質(zhì)表面又回到不帶電的狀態(tài)。 對電介質(zhì)表面施以電場，則介質(zhì)將對電介質(zhì)表面施以電場，則介質(zhì)將 產(chǎn)生機械變形。產(chǎn)生機械變形。 若外加作用力由壓力變?yōu)槔敉饧幼饔昧τ蓧毫ψ優(yōu)槔?力，則介質(zhì)表面上所產(chǎn)生的電荷的符號相應(yīng)改變。力，則介質(zhì)表面上所產(chǎn)生的電荷的符號相應(yīng)改變。 工業(yè)儀表第二章 壓電材料：具有壓電效應(yīng)的材料：壓電材料：具有壓電效應(yīng)的材料： 壓電晶體壓電晶體天然的單晶體，如天然石英晶體等；天然的單晶體，如天然石英晶體等； 壓電陶瓷壓電陶瓷人工制造的多晶體，如鈦酸鋇、鋯鈦人工制造的多晶體，如鈦酸鋇、鋯鈦 酸鉛酸

21、鉛(簡稱簡稱PZT)等；等； 壓電薄膜壓電薄膜:用有機聚合物的鐵電體加工出用有機聚合物的鐵電體加工出具有柔具有柔 性的薄膜壓電材料，常用的有聚偏氟乙烯性的薄膜壓電材料，常用的有聚偏氟乙烯(PVF2) 等，它適用于特殊表面形狀上的測力處，是一種等，它適用于特殊表面形狀上的測力處，是一種 很有前途的壓電材料。很有前途的壓電材料。 性 能 穩(wěn)性 能 穩(wěn) 定 ， 機定 ， 機 械 性 能械 性 能 好好 靈敏度靈敏度 較高較高 工業(yè)儀表第二章 兩片壓電晶體片對放兩片壓電晶體片對放(以提高傳感器靈敏度以提高傳感器靈敏度) 。被。被 測力作用在彈性頂蓋上，直接傳遞到壓電片上，測力作用在彈性頂蓋上，直接傳遞

22、到壓電片上， 壓電片受力變形產(chǎn)生電荷，由引線輸出。所輸出壓電片受力變形產(chǎn)生電荷，由引線輸出。所輸出 的電荷大小反映作用力的數(shù)值。的電荷大小反映作用力的數(shù)值。 圖圖2-19 壓電力傳感器壓電力傳感器 工業(yè)儀表第二章 內(nèi)部含有分別敏感三個方向力內(nèi)部含有分別敏感三個方向力 的壓電片，排列的壓電片，排列(a)(a)所示。每所示。每 一方向敏感壓電片均為二片。一方向敏感壓電片均為二片。 為分別敏感三個方向的分力，為分別敏感三個方向的分力， 三組壓電片利用了兩種不同的三組壓電片利用了兩種不同的 壓電效應(yīng)：壓電效應(yīng)： 橫向或縱向壓電效應(yīng)：感受橫向或縱向壓電效應(yīng)：感受z z 方向正壓力；方向正壓力； 剪切壓電

23、效應(yīng)：感受剪切壓電效應(yīng)：感受x x和和y y方向方向 的側(cè)向壓力。的側(cè)向壓力。 三對壓電片的電荷輸出分別反三對壓電片的電荷輸出分別反 映三個方向的力分量。映三個方向的力分量。圖圖2-20 三向壓電力傳感器三向壓電力傳感器 工業(yè)儀表第二章 2.4.1定義及特點定義及特點 光纖是用玻璃、石英、塑料等光透射率高的電介光纖是用玻璃、石英、塑料等光透射率高的電介 質(zhì)制作的極細纖維，在近紅外線至可見光范圍內(nèi)質(zhì)制作的極細纖維，在近紅外線至可見光范圍內(nèi) 傳輸損耗非常小，是極為理想的傳輸線路。傳輸損耗非常小，是極為理想的傳輸線路。 光導(dǎo)纖維傳送信息的特點：光導(dǎo)纖維傳送信息的特點： 低衰減、柔性好、信息量大、頻帶

24、寬以及不受外低衰減、柔性好、信息量大、頻帶寬以及不受外 界干擾、防水性、絕緣性、尺寸小、質(zhì)量輕、節(jié)界干擾、防水性、絕緣性、尺寸小、質(zhì)量輕、節(jié) 省貴重金屬、成本低。省貴重金屬、成本低。 工業(yè)儀表第二章 2.4.2 光纖結(jié)構(gòu)光纖結(jié)構(gòu) 中心部分中心部分(纖芯纖芯)之外覆蓋一層折射率比它稍低的介質(zhì)之外覆蓋一層折射率比它稍低的介質(zhì) (包層包層) 。 被測光在光纖斷面的入射角小于臨界角時，光線被測光在光纖斷面的入射角小于臨界角時，光線 在界面上產(chǎn)生全反射，并沿光纖軸向傳播。在界面上產(chǎn)生全反射，并沿光纖軸向傳播。 圖圖2-21 光導(dǎo)纖維原理結(jié)構(gòu)光導(dǎo)纖維原理結(jié)構(gòu) 工業(yè)儀表第二章 2.4.3 2.4.3 光纖傳

25、感器類型光纖傳感器類型 利用光纖制造的傳感元件的類型：利用光纖制造的傳感元件的類型： 傳輸型光纖傳感元件：利用光纖的低損耗傳輸功傳輸型光纖傳感元件：利用光纖的低損耗傳輸功 能；能； 傳感型光纖元件：利用光纖本身特性受被測參數(shù)傳感型光纖元件：利用光纖本身特性受被測參數(shù) 影響發(fā)生變化，如其中光波的強度、相位、偏振影響發(fā)生變化，如其中光波的強度、相位、偏振 面或頻率，通過測量光纖中光波的這些特性參數(shù)，面或頻率，通過測量光纖中光波的這些特性參數(shù)， 來感知被測量大小。以此原理制成的傳感元件為來感知被測量大小。以此原理制成的傳感元件為 傳感性光纖元件。傳感性光纖元件。 工業(yè)儀表第二章 光源發(fā)出的光沿光纖傳

26、輸，在傳感元件上有一反光源發(fā)出的光沿光纖傳輸，在傳感元件上有一反 射面將此光束反射至接收光纖，再將之傳輸至接射面將此光束反射至接收光纖，再將之傳輸至接 收器后加以處理，由顯示器讀出讀數(shù)。收器后加以處理，由顯示器讀出讀數(shù)。 工作時，傳感元件的反射表面角度隨被測參數(shù)變工作時，傳感元件的反射表面角度隨被測參數(shù)變 化，使接收光纖所接受的光通量改變，顯示器顯化，使接收光纖所接受的光通量改變，顯示器顯 示光通量變化，即反映出被測參數(shù)的變化。示光通量變化，即反映出被測參數(shù)的變化。 據(jù)此原理可做成反映位移變化或可轉(zhuǎn)化成位移變據(jù)此原理可做成反映位移變化或可轉(zhuǎn)化成位移變 化參數(shù)的傳感器。化參數(shù)的傳感器。 工業(yè)儀表

27、第二章 由光源發(fā)射的光經(jīng)敏感元件二次反射后由接收光由光源發(fā)射的光經(jīng)敏感元件二次反射后由接收光 纖送到接收器處理后作顯示。纖送到接收器處理后作顯示。 工作時，敏感元件材料對光的吸收率隨被測參數(shù)工作時，敏感元件材料對光的吸收率隨被測參數(shù) 變化，而使顯示值發(fā)生變化。變化，而使顯示值發(fā)生變化。 用此原理制成的光纖溫度傳感器：用半導(dǎo)體砷化用此原理制成的光纖溫度傳感器：用半導(dǎo)體砷化 鉀作敏感元件，其光吸收率隨溫度而變化。鉀作敏感元件，其光吸收率隨溫度而變化。 工業(yè)儀表第二章 光源發(fā)出的光經(jīng)半透明反分光鏡分光后，一束由參考光纖傳光源發(fā)出的光經(jīng)半透明反分光鏡分光后，一束由參考光纖傳 輸，另一束由敏感光纖傳輸，

28、兩束光均送入接收器，經(jīng)比較輸，另一束由敏感光纖傳輸，兩束光均送入接收器，經(jīng)比較 后，顯示器顯示出其差異值。后，顯示器顯示出其差異值。 參考光纖不發(fā)生變化，敏感光纖受被測參數(shù)作用而產(chǎn)生傳輸參考光纖不發(fā)生變化，敏感光纖受被測參數(shù)作用而產(chǎn)生傳輸 特性變化，使通過光波的有關(guān)參數(shù)特性變化，使通過光波的有關(guān)參數(shù)(光強、相位、偏振面、頻光強、相位、偏振面、頻 率率)發(fā)生變化，將此變化的光波與末變化的參考光波相比較后發(fā)生變化，將此變化的光波與末變化的參考光波相比較后 作出顯示，反映被測參量的數(shù)值。作出顯示，反映被測參量的數(shù)值。 用此原理可做成測量壓力、水聲、振動、溫度以及大電流測用此原理可做成測量壓力、水聲、振動、溫度以及大電流測 量的傳感器。量的傳感器。 工業(yè)儀表第二章 問題：問題： 反射式、吸收式和調(diào)制式光反射式、吸收式和調(diào)制式光 纖傳感器的工作原理有何不纖傳感器的工作原理有何不 同？同？ 工業(yè)儀表第二章 2.5.1 智能傳感器的概念智能傳感器的概念 傳感器(通過信號調(diào)理電路)與微處理器賦予足夠的 智能結(jié)合，并兼有信息檢測與信息處理功能的傳 感器。 說明：不是簡單