傳感器原理和應(yīng)用教材

1、客觀物理量光學(xué)轉(zhuǎn)換氣液轉(zhuǎn)換機(jī)械轉(zhuǎn)換電氣轉(zhuǎn)換機(jī)械參數(shù)機(jī)械測試法光學(xué)測試法光學(xué)參數(shù)氣液測試法氣液參數(shù)電測法電參數(shù)電阻、電容、電感電壓、電流力位移力光電移動(dòng)力氣液的壓力變化力電阻的變化（明暗條紋的變化）FxF反光鏡FPF應(yīng)變片非電量電測法測試系統(tǒng)的組成人為驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)裝置對象被測標(biāo)定裝置信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)控制系統(tǒng)傳感器中間電路顯示記錄觀察者被測量敏感元件傳感元件信號(hào)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換電路輔助電源電量 電阻或電壓的變化電阻或電壓的變化一定函數(shù)關(guān)系一定函數(shù)關(guān)系變變阻阻器器式式變變壓壓器器式式按輸出按輸出-輸入特性輸入特性線性電位計(jì)線性電位計(jì)非線性電位計(jì)非線性電位計(jì)按結(jié)構(gòu)形式按結(jié)構(gòu)形式線繞式線繞式在傳感器中應(yīng)用較多在傳感器中

2、應(yīng)用較多薄膜式薄膜式具有較高的精度和線性特性具有較高的精度和線性特性光電式光電式無摩擦和磨損，分辨率高無摩擦和磨損，分辨率高一般表達(dá)式：一般表達(dá)式： LLKrKrrY21負(fù)載系數(shù)的倒數(shù)電刷的相對變化相對輸出電壓RRKRRrUUYLLxcRRKLL金屬電阻應(yīng)變片金屬電阻應(yīng)變片半導(dǎo)體應(yīng)變片半導(dǎo)體應(yīng)變片rdrLdLyx金屬絲橫向應(yīng)變金屬絲軸向應(yīng)變LdLrdrrdrSdS2xxdRdR)21 ()21 (dRdRx)21 (xxsdRdRK)21 (令令Ks越大，越靈敏越大，越靈敏 Ks 金屬絲的靈敏系數(shù)：表示金屬絲產(chǎn)生單位金屬絲的靈敏系數(shù)：表示金屬絲產(chǎn)生單位變形時(shí)，電阻相對變化的大小。變形時(shí)，電阻相

3、對變化的大小。 Ks只能靠實(shí)驗(yàn)求得，而只能靠實(shí)驗(yàn)求得，而 xRdRxsKRRxRRK電阻應(yīng)變片的靈敏系數(shù) 一般一般 KKs，K是通過抽樣測定的是通過抽樣測定的 ，故稱標(biāo)稱，故稱標(biāo)稱靈敏系數(shù)。靈敏系數(shù)。 dRdRx)21 (xEd半導(dǎo)體應(yīng)變片的靈敏系數(shù) ERdRKxBURRRRRRRRU)(432132410電橋平衡條件為：電橋平衡條件為： R1R4=R2R3一般取一般取 R1= R2= R3= R4=R當(dāng)當(dāng)R RR 時(shí)，時(shí)，U0相應(yīng)變化相應(yīng)變化 假設(shè)假設(shè) R1= R2= R3= R4 根據(jù)參與工根據(jù)參與工作的橋臂數(shù)作的橋臂數(shù)半橋半橋半橋單臂半橋單臂半橋雙臂半橋雙臂URRU410URRU210全

4、橋全橋URRU0URRSU橋0RRU0022URRRRUZZZZZZZZU)(4321324103241ZZZZjZeZ )(32)(413241jjeZZeZZ3241ZZZZ3241被測物理量被測物理量位移位移振動(dòng)振動(dòng)壓力壓力流量流量比重比重的變化的變化傳感器傳感器自感系數(shù)自感系數(shù) L互感系數(shù)互感系數(shù) M的變化的變化電路電路電壓電壓電流電流1122112iNiM1112MidtdiMetisin1若MIjE112線圈上通交變高頻電流線圈上通交變高頻電流線圈產(chǎn)生高頻交變磁場線圈產(chǎn)生高頻交變磁場產(chǎn)生高頻交變渦流產(chǎn)生高頻交變渦流渦流產(chǎn)生反磁場渦流產(chǎn)生反磁場阻礙線圈電流交換作用阻礙線圈電流交換作用

5、等效于等效于L或阻抗的改變或阻抗的改變 可測鋼材壓延時(shí)壓可測鋼材壓延時(shí)壓滾溫度，液、氣態(tài)介質(zhì)滾溫度，液、氣態(tài)介質(zhì)溫度，且測溫時(shí)有一個(gè)溫度，且測溫時(shí)有一個(gè)很大的特點(diǎn)是熱慣性小很大的特點(diǎn)是熱慣性?。s（約0.001s），動(dòng)態(tài)響），動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，能做快速測溫工應(yīng)好，能做快速測溫工作。作。SC0AC0分類分類 天然物質(zhì)：石英晶體天然物質(zhì)：石英晶體壓電效應(yīng)弱，但穩(wěn)定，壓電效應(yīng)弱，但穩(wěn)定， 可用作標(biāo)準(zhǔn)的加速度計(jì)可用作標(biāo)準(zhǔn)的加速度計(jì)人工制造：壓電陶瓷人工制造：壓電陶瓷壓電效應(yīng)強(qiáng)，但穩(wěn)定性差，壓電效應(yīng)強(qiáng)，但穩(wěn)定性差， 用作工作時(shí)的加速度計(jì)用作工作時(shí)的加速度計(jì) SCr0 r 晶片相對介電常數(shù)晶片相對介電常數(shù) 0

6、真空介電常數(shù)真空介電常數(shù)S 工作面面積工作面面積 晶片厚度晶片厚度 和普通電容器不同的是極板上的電荷是在和普通電容器不同的是極板上的電荷是在外力作用下產(chǎn)生的，若力的作用終止，則電荷外力作用下產(chǎn)生的，若力的作用終止，則電荷也隨之消失。也隨之消失。 xSCUCiCcCaRRCaU2)(1)(1CiCcCaRxSCUCiCcCaCaUfKRC1ffSCCQUxCCaUdtdNesinNBlve sindtdxNBle dtdxe dtdxNBle kWBAe e出edtddtdRdttddttdxtvM)()()(電壓或電流測量電路LRttxM)()(讀出被測扭矩）脈沖信號(hào)（寬度時(shí)間差指示儀表測量電路00 PtZn60qvBFlBvqFlelFF bdvnqI nqdIBUHnqRH1dRkHHIBkdIBRUHHH0)(iPRR0iPRR)(1 )(1 0000ttRRttURUoLHLL0)(0ttddUL）（10oLRR)1 ()(0tRRi，UH模擬式傳感器模擬式傳感器 其