傳感器技術(shù)概述 ppt課件

1、第一章第一章 傳感器技術(shù)概述傳感器技術(shù)概述1. 1. 傳感器定義傳感器定義傳感器傳感器將被測(cè)量按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成便于應(yīng)用的某種物將被測(cè)量按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成便于應(yīng)用的某種物 理量的裝置。理量的裝置。被測(cè)量被測(cè)量電量電量 目前，傳感器轉(zhuǎn)換后的信號(hào)大多為電信號(hào)。因而從狹義上講，傳感器是把外界輸入的非電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的裝置。2.2.傳感器的作用傳感器的作用傳感器類似于人的感覺器官，是人類感官的延伸。作用：將被測(cè)量轉(zhuǎn)換成電信號(hào),傳送給測(cè)試系統(tǒng)中的后續(xù)環(huán)節(jié)。人體系統(tǒng)與機(jī)器系統(tǒng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系激勵(lì)裝置傳感器被測(cè)對(duì)象信號(hào)調(diào)理反響、控制顯示紀(jì)錄信號(hào)處置觀察者復(fù)雜測(cè)試系統(tǒng)(振動(dòng)測(cè)量) 簡(jiǎn)單測(cè)試系統(tǒng)(紅外體溫) 3. 3.

2、 傳感器的構(gòu)成傳感器的構(gòu)成（1組成：振動(dòng)膜片、剛性極板、電源和負(fù)載電阻 （2原理 ：振膜一次敏感元件電容器敏感元件分類法分類法型式型式說明說明按被測(cè)量按被測(cè)量種類種類位移、溫度、壓力、流量這種分類便于傳感器的管理按工作原按工作原理分類理分類應(yīng)變式、電容式、電感式、壓電式、光電式以傳感器對(duì)信號(hào)轉(zhuǎn)換的原理命名按被測(cè)量按被測(cè)量轉(zhuǎn)換特征轉(zhuǎn)換特征（構(gòu)成原（構(gòu)成原理）理）結(jié)構(gòu)型，如電容式，電阻應(yīng)變片；通過改變傳感器元件的參數(shù)實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)換。物性型，如壓電式，水銀溫度計(jì)，雙金屬片依靠敏感元件本身物理性質(zhì)隨被測(cè)量變化實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)換。按能量傳按能量傳遞方式遞方式能量控制型，如RLC式傳感器輸出能量由外部供給，但受被

3、測(cè)量控制。能量轉(zhuǎn)換型，如熱電偶溫度計(jì)傳感器輸出量直接由被測(cè)量能量轉(zhuǎn)換而得。按輸出量按輸出量模擬式輸出量為模擬信號(hào)數(shù)字式輸出量為數(shù)字信號(hào)4.分類分類 ：5 .傳感器選用原則傳感器選用原則 1.靈敏度：傳感器的靈敏度越高，可以感知越小的變化量， 即被測(cè)量稍有微小變化時(shí)，傳感器即有較大的輸出。 2.線性范圍：線性范圍愈寬，則表明傳感器的工作量程愈大。 3.響應(yīng)特性：在所測(cè)頻率范圍內(nèi)盡量保持不失真。 4.穩(wěn)定性：經(jīng)過長(zhǎng)期使用以后，其輸出特性不發(fā)生變化的性能。 影響傳感器穩(wěn)定性的因素是時(shí)間與環(huán)境。5.精確度:表示傳感器的輸出與被測(cè)量的對(duì)應(yīng)程度。 傳感器精確度愈高，價(jià)格越昂貴，因此應(yīng)從實(shí)際出發(fā)來選擇。 6

4、.其它選用原則 6. 傳感器技術(shù)的應(yīng)用 1、日常生活 在家電產(chǎn)品和辦公自動(dòng)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，人們大量的應(yīng)用在家電產(chǎn)品和辦公自動(dòng)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，人們大量的應(yīng)用了傳感器和測(cè)試技術(shù)來提高產(chǎn)品性能和質(zhì)量。了傳感器和測(cè)試技術(shù)來提高產(chǎn)品性能和質(zhì)量。全自動(dòng)洗衣機(jī)中的傳感器：全自動(dòng)洗衣機(jī)中的傳感器：衣物重量傳感器，衣質(zhì)傳衣物重量傳感器，衣質(zhì)傳感器，水溫傳感器，水質(zhì)感器，水溫傳感器，水質(zhì)傳感器，洗凈度傳感器傳感器，洗凈度傳感器, 液位傳感器，電阻傳感器液位傳感器，電阻傳感器(衣物烘干檢測(cè)衣物烘干檢測(cè))。指紋傳感器指紋傳感器溫濕度傳感器溫濕度傳感器溫度傳感器溫度傳感器透光率傳感器透光率傳感器（1產(chǎn)品質(zhì)量測(cè)量 在汽車、機(jī)

5、床等設(shè)備，電機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)等零部件出廠時(shí)，必須對(duì)其在汽車、機(jī)床等設(shè)備，電機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)等零部件出廠時(shí)，必須對(duì)其性能質(zhì)量進(jìn)行測(cè)量和出廠檢驗(yàn)。性能質(zhì)量進(jìn)行測(cè)量和出廠檢驗(yàn)。 2 2、機(jī)械行業(yè)、機(jī)械行業(yè) 機(jī)床加工精度測(cè)量機(jī)床加工精度測(cè)量汽車扭距測(cè)量汽車扭距測(cè)量（2新產(chǎn)品開發(fā)廣州中鳴數(shù)碼的機(jī)器狗廣州中鳴數(shù)碼的機(jī)器狗轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)/移動(dòng)位置傳感器、力傳感器、移動(dòng)位置傳感器、力傳感器、視覺傳感器、聽覺傳感器、接近距視覺傳感器、聽覺傳感器、接近距離傳感器、觸覺傳感器、熱覺傳感離傳感器、觸覺傳感器、熱覺傳感器、嗅覺傳感器。器、嗅覺傳感器。（3自動(dòng)控制香港理工香港理工AGV自動(dòng)送貨車模型自動(dòng)送貨車模型石化企業(yè)輸石化企業(yè)輸油管道

6、、儲(chǔ)油管道、儲(chǔ)油罐等壓力油罐等壓力容器的破損容器的破損和泄露檢測(cè)。和泄露檢測(cè)。（4故障診斷（5其他應(yīng)用其他應(yīng)用航天航天農(nóng)業(yè)農(nóng)業(yè)交通交通醫(yī)療醫(yī)療第二章第二章 傳感器的基本特性傳感器的基本特性1、理想定常線性系統(tǒng)輸入輸出關(guān)系：)()(.)()()()(.)()(0111101111txbdttdxbdttxdbdttxdbtyadttdyadttydadttydammmmmmnnnnnn在靜態(tài)測(cè)量時(shí)，Sxxaby00理想定常線性系統(tǒng)呈單調(diào)、線性比例的關(guān)系，即輸入、輸出關(guān)系是一條理想的直線，斜率為常數(shù)。一、靜態(tài)特性：在靜態(tài)測(cè)量情況下描述實(shí)際測(cè)試系統(tǒng)與理想定一、靜態(tài)特性：在靜態(tài)測(cè)量情況下描述實(shí)際測(cè)試系

7、統(tǒng)與理想定常線性系統(tǒng)的接近程度 。2、實(shí)際測(cè)試系統(tǒng)輸入輸出之間的關(guān)系 實(shí)際測(cè)試系統(tǒng)是非理想定常線形系統(tǒng)，輸入輸出之間的關(guān)系是通過實(shí)驗(yàn)方法測(cè)到的，通常是一條曲線定度曲線。3、描述靜態(tài)特性的參數(shù)（1非線性度：定度曲線與擬合直線的接近程度。非線性度常用百分?jǐn)?shù)表示%100AB擬合直線的確定，常用的主要有兩種：端基直線和獨(dú)立直線。 （1端基直線是指通過測(cè)量范圍的上下限點(diǎn)的直線。顯然用端基直線來代替實(shí)際的輸入、輸出曲線，其求解過程比較簡(jiǎn)單，但是其非線性度較差。 （2獨(dú)立直線是指使輸入與輸出曲線上各點(diǎn)的線性誤差 最小的直線。2iB（2靈敏度 xyS作用：用來描述測(cè)試系統(tǒng)對(duì)輸入信號(hào)變化的一種反應(yīng)能力。 1、對(duì)

8、于定常線性系統(tǒng)，其靈敏度恒為常數(shù)。 2、實(shí)際的測(cè)試系統(tǒng)，靈敏度為定度曲線上該點(diǎn)處切線的斜率。3、量綱：取決于輸入和輸出量的單位。（3分辨力：測(cè)試系統(tǒng)所能檢測(cè)出來的輸入量的最小變化量。 通常是以最小單位輸出量所對(duì)應(yīng)的輸入量來表示。數(shù)字測(cè)試系統(tǒng)輸出顯示系統(tǒng)的最后一位模擬測(cè)試系統(tǒng)輸出指示標(biāo)尺最小分度值的一半即回程誤差%100maxAhi（4回程誤差：同一輸入量的兩條定度曲線之差的最大值 與標(biāo)稱的輸出范圍A之比。maxih5.漂移：指測(cè)試系統(tǒng)在輸入不變的條件下，輸出隨時(shí)間而變化 的趨勢(shì)。 產(chǎn)生原因：儀器自身結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化； 周圍環(huán)境的變化如溫度、濕度等對(duì)輸出的影響。最常見的漂移是溫漂，即由于周圍的溫度

9、變化而引起輸出的變化。 進(jìn)一步引起測(cè)試系統(tǒng)的靈敏度和零位發(fā)生漂移。 零點(diǎn)漂移靈敏度漂移0yyx0yx0二、傳感器的動(dòng)態(tài)特性 傳感器的動(dòng)態(tài)特征是指在輸入量隨時(shí)間變化時(shí),測(cè)試系統(tǒng)對(duì)輸入信號(hào)的響應(yīng)特性。1、動(dòng)態(tài)特性的描述方法（1時(shí)域微分方程) t (xbdt) t (dxb.dt) t (xdbdt) t (xdb) t (yadt) t (dya.dt) t (ydadt) t (yda011m1m1mmmm011n1n1nnnn在初始條件為零的前提下，定義傳遞函數(shù)其中s為復(fù)變量，sj特點(diǎn)：特點(diǎn)：（2傳遞函數(shù)( )Hs 只反映系統(tǒng)本身的輸出特性,與輸入和初始狀態(tài)無關(guān)。 只反映系統(tǒng)的傳輸特性,與系統(tǒng)

10、具體的物理結(jié)構(gòu)無關(guān)。 分母中的最高次冪n代表系統(tǒng)微分方程的階數(shù)。( )H s( )H s( )H s011n1nnn011m1mmmasasasabsbsbsb) s (X) s (Y) s (H求法：對(duì)系統(tǒng)的微分方程作拉普拉斯變換求得。求法：對(duì)系統(tǒng)的微分方程作拉普拉斯變換求得。例1：求一階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，系統(tǒng)微分方程為( )( )( )dy ty tx tdt例2：求振動(dòng)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。22( )( )( )( )d y tdy tmcky tx tdtdt（3頻率響應(yīng)函數(shù)()H在初始條件為零的前提下，定義頻率響應(yīng)函數(shù)( )( )( )YHX求法：求法： 即得sj(1)若已知 ,則在 中，令

11、 sj，將其代入( )H( )H s( )H s(2)若已知微分方程，作傅里葉變換，那么()()()YHX(3)用實(shí)驗(yàn)方法求得：在初始條件全為零的條件下，同時(shí)測(cè)得輸入和輸出，由其傅里葉變換求得。物理意義：描述了系統(tǒng)的頻率特性。)()()()()()()()()()(jjjjeAeXYeXeYXYHxyxy)(A系統(tǒng)的幅頻特性)(系統(tǒng)的相頻特性 描述系統(tǒng)的簡(jiǎn)諧輸入和其穩(wěn)態(tài)輸出的關(guān)系，不包含瞬態(tài)響應(yīng)信息。)(H例1:已知系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù) ，求其幅頻特性和相頻特性及作圖。jH11)(例：設(shè) ， ，txtx00cos)(jH11)(求系統(tǒng)的穩(wěn)定輸出。（4脈沖響應(yīng)函數(shù)系統(tǒng)的輸入為單位脈沖函數(shù),即 時(shí)，

12、系統(tǒng)的輸出即為脈沖響應(yīng)函數(shù) 。)()(ttx)(th它是對(duì)測(cè)試系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的時(shí)域描述。系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性描述特性描述頻域頻率響應(yīng)函數(shù))(H復(fù)數(shù)域傳遞函數(shù))(sH時(shí)域脈沖響應(yīng)函數(shù))(th拉普拉斯變換對(duì)傅里葉變換對(duì)h(t)H(s)H()傅里葉變換拉普拉斯變換s=j傳遞函數(shù)、頻率響應(yīng)函數(shù)、脈沖響應(yīng)函數(shù)的關(guān)系：二、環(huán)節(jié)的串聯(lián)和并聯(lián)任何高階系統(tǒng)均可看成若干個(gè)一階系統(tǒng)或二階系統(tǒng)的串聯(lián)或并聯(lián)。1.環(huán)節(jié)的串聯(lián)兩個(gè)傳遞函數(shù)分別為 和 的環(huán)節(jié)串聯(lián)，假設(shè)它們之間沒有能量交換，在初始條件為零的情況下，串聯(lián)后的系統(tǒng)傳遞函)(1sH)(2sH數(shù)為：)()()()()()()()()(21sHsHsZsYsXsZsX

13、sYsH若系統(tǒng)由n個(gè)環(huán)節(jié)串聯(lián)而成，其傳遞函數(shù)為niisHsH1)()(相應(yīng)地，系統(tǒng)的頻率響應(yīng)為niiHH1)()(其幅頻特性：相頻特性：niiAA1)()(nii1)()(2.環(huán)節(jié)的并聯(lián)系統(tǒng)總輸出為)()()()()()()()(2121sHsHsXsYsYsXsYsH若系統(tǒng)由n個(gè)環(huán)節(jié)并聯(lián)而成，其傳遞函數(shù)為niisHsH1)()(系統(tǒng)的頻率響應(yīng)為niiHH1)()(3.負(fù)載效應(yīng)：實(shí)際情況下各環(huán)節(jié)相聯(lián)時(shí)，后環(huán)節(jié)總是成為前環(huán)節(jié)的負(fù)載，環(huán)節(jié)間總是存在著能量交換和相互影響，以致系統(tǒng)的傳遞函數(shù)不再是各組成環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)的疊加或相乘。某系統(tǒng)由于后接另一系統(tǒng)而產(chǎn)生的種種現(xiàn)象。VER1R2Rm三、 實(shí)現(xiàn)不失真測(cè)

14、試的條件 一、不失真?zhèn)鬏敎y(cè)試系統(tǒng))(tx)(ty)(tx)(ty0t)()(00ttxAty當(dāng)輸出信號(hào)為 時(shí)，系統(tǒng)就實(shí)現(xiàn)了不失真?zhèn)鬏敗６?、不失真測(cè)試條件)(tx輸入為)()(00ttxAty，輸出為傅里葉變換可得：0)()(0tjeXAY系統(tǒng)的頻率響應(yīng)為00)()()(tjeAXYH幅頻特性：0)(AA相頻特性：0)(t測(cè)試系統(tǒng)不失真測(cè)試的條件。0)(A0A0t)(0思考題：若系統(tǒng)問此系統(tǒng)是否滿足不失真測(cè)試條件？0)(AA0)(例1:已知系統(tǒng)的幅頻特性和相頻特性如圖，對(duì)于輸入，求輸出 ，判斷是否失真。)(tytttx21coscos)(10)(A0t)(02101t02t10)(A)(04例2

15、:已知系統(tǒng)的輸入tttx21coscos)(，判斷是否失真。例3:已知系統(tǒng)的輸入ttx0cos)(，判斷是否失真。電阻式傳感器電阻式傳感器一、變阻式傳感器一、變阻式傳感器 lRAlRk xldRSkdxRkdRSkd1.構(gòu)造：2.測(cè)量電路：不考慮外接電路影響時(shí)：考慮外接電路影響時(shí)：00yxppUUURxRx01(1)ypppUUxRxxRx3.特點(diǎn)：(1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用簡(jiǎn)便、穩(wěn)定性好。 (2)分辨力低，受電阻絲直徑的限制。適合大位移的測(cè)量。 (3)噪聲大。 二、電阻應(yīng)變式傳感器二、電阻應(yīng)變式傳感器 1.構(gòu)造：絲式、箔式、金屬膜片2.工作原理：基于金屬的電阻應(yīng)變效應(yīng)。若金屬絲的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，截面積為

16、S，電阻率為，其未受力時(shí)的電阻為R，那么:lRA如果金屬絲沿軸向方向受拉力而變形， dRdLdAdRLA(12)(12)dRdR靈敏度：0/(12)dRRS3.特點(diǎn)：金屬應(yīng)變片的靈敏度較低，但其溫度穩(wěn)定性好，可用于對(duì)精度要求較高的測(cè)量。三、壓阻式傳感器三、壓阻式傳感器 (12)dRddR 1.原理：壓阻效應(yīng)原理：壓阻效應(yīng)LLdE 靈敏度：靈敏度：0/LdRRSE兩種應(yīng)變片在工作原理上的區(qū)別：兩種應(yīng)變片在工作原理上的區(qū)別：金屬應(yīng)變片金屬材料受力后幾何變形電阻的相對(duì)變化半導(dǎo)體應(yīng)變片半導(dǎo)體材料受力后電阻率變化電阻的相對(duì)變化2.特點(diǎn)：特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高，分辨率高，橫向效應(yīng)，機(jī)械滯后小。缺點(diǎn)：溫度穩(wěn)定

17、性差，在較大應(yīng)變下，非線性誤差大。3.類型：半導(dǎo)體應(yīng)變式傳感器、擴(kuò)散型壓阻式傳感器類型：半導(dǎo)體應(yīng)變式傳感器、擴(kuò)散型壓阻式傳感器三、應(yīng)變片的應(yīng)用三、應(yīng)變片的應(yīng)用1.直接測(cè)定結(jié)構(gòu)的應(yīng)變或應(yīng)力。2.作為傳感器的測(cè)量參數(shù)。四、轉(zhuǎn)換電路四、轉(zhuǎn)換電路 應(yīng)變 電壓或電流的變化RR4.4 4.4 電感式傳感器電感式傳感器 一、可變磁阻式傳感器一、可變磁阻式傳感器 按結(jié)構(gòu)型式變氣隙式螺管式變面積式線圈自感量為2mNLR當(dāng)氣隙較小，且不考慮磁路的鐵損時(shí)，總磁阻311100330022mllRAAAA于是，2002NAL1.變氣隙式：變氣隙式：靈敏度20022NAS 常數(shù)特點(diǎn)：靈敏度高，線性誤差小，適于測(cè)小位移。2

18、.變面積式變面積式靈敏度202NS常數(shù)特點(diǎn)：線性度好，量程大，但靈敏度較低。3.螺管式螺管式當(dāng)鐵芯在線圈中運(yùn)動(dòng)時(shí)，將改變磁阻，使線圈自感發(fā)生變化。 特點(diǎn)：靈敏度低，但測(cè)量范圍大，適用于較大位移測(cè)量。 4.差動(dòng)式差動(dòng)式x2L1L5.測(cè)量電路測(cè)量電路:交流電路交流電路二、電渦流式傳感器二、電渦流式傳感器原理：利用金屬體在交變磁場(chǎng)中的渦流效應(yīng)。按電渦流在導(dǎo)體 內(nèi)的貫穿情況高頻反射式低頻透射式1.高頻反射式高頻反射式可以作為位移、振動(dòng)測(cè)量，也可進(jìn)行材質(zhì)鑒別或探傷、測(cè)溫度等。2.低頻透射式低頻透射式適于測(cè)量金屬材料的厚度。3.特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，靈敏度高，抗干擾能力強(qiáng)。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，靈

19、敏度高，抗干擾能力強(qiáng)。4.應(yīng)用應(yīng)用電感式紙頁厚度測(cè)量?jī)x原理圖 三、差動(dòng)變壓器式傳感器三、差動(dòng)變壓器式傳感器原理：利用電磁感應(yīng)中的互感現(xiàn)象。1.互感現(xiàn)象互感現(xiàn)象dtdiMe1122.差動(dòng)變壓器式傳感器差動(dòng)變壓器式傳感器(1)構(gòu)造變氣隙式變面積式螺管式1i1W12e2W(2)原理原理(3)特點(diǎn)：精度高，線性范圍大，穩(wěn)定性好。特點(diǎn)：精度高，線性范圍大，穩(wěn)定性好。0u2W1W21eeey2e1e4.5 電容式傳感器電容式傳感器一、工作原理一、工作原理AAC00為真空介電常數(shù)，mF /10854. 8120分類變 面積變化型A變 介質(zhì)變化型變 極距變化型1.極距變化型極距變化型C0C與 成反比關(guān)系。02

20、AdCCKd 常數(shù)靈敏度為 使用時(shí)，減小初始極距來提高靈敏度。由于電容量C與極距呈非線性關(guān)系，將引起非線性誤差。為了減小這一誤差，通常規(guī)定測(cè)量范圍實(shí)際應(yīng)用中常采用差動(dòng)形式，可使靈敏度提高一倍。特點(diǎn)：靈敏度高，有線性誤差，適于小位移測(cè)量。2.面積變化型面積變化型(1)直線位移型直線位移型若兩極板間相互覆蓋長(zhǎng)為 ，寬為 ，覆蓋面積為 xbbxAbxC0則電容靈敏度0bS 常數(shù)(2) 角位移型角位移型 若覆蓋面積對(duì)應(yīng)的中心角為 ，極板半徑為r ，覆蓋面積為 220rC 則電容靈敏度202rS 常數(shù)22rA (3)圓柱體線位移型圓柱體線位移型 動(dòng)板左右移動(dòng)時(shí)， ， xdDA22dD)/ln(21/)

21、1/(2/ )(2000dDxdDxdDdDxdDC則電容靈敏度02ln(/ )SD d 常數(shù)(4)差動(dòng)圓柱體線位移型差動(dòng)圓柱體線位移型 動(dòng)板上下移動(dòng)時(shí)，上下兩個(gè)電容量一增一減。特點(diǎn)：線性關(guān)系好，量程大；與極距變化型相比，靈敏度 較低。適用于較大角位移及直線位移的測(cè)量。 3.介電常數(shù)變化型介電常數(shù)變化型 (1)測(cè)厚度、位移介質(zhì)層的溫度、濕度、厚度變化時(shí)， 變化，從而引起 變。 C(2)測(cè)液面高度二、測(cè)量電路被測(cè)量電容變化電壓、電流、頻率變化1.交流電橋2.運(yùn)算放大器電路：可解決極距變化型電容傳感器的非線性 問題。ACx0AuCuCCuxy00000三、電容傳感器特點(diǎn)與應(yīng)用三、電容傳感器特點(diǎn)與應(yīng)

22、用 1.優(yōu)點(diǎn):(1) 輸入能量小而靈敏度高。(2)信噪比大，穩(wěn)定性好。(3) 動(dòng)態(tài)特性好，可用于動(dòng)態(tài)測(cè)量。(4) 能量損耗小。(5)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適應(yīng)性好。2.缺點(diǎn):(1)極距變化型，非線性大。 (2)電纜分布電容影響大。 解決辦法：利用測(cè)量電路。 解決辦法：利用集成電路；采用屏蔽電纜。3.應(yīng)用舉例(1)電容式測(cè)厚儀 (2)電容式轉(zhuǎn)速傳感器 4.6 壓電式傳感器壓電式傳感器 工作原理是以某些物質(zhì)的壓電效應(yīng)為基礎(chǔ)。既可將機(jī)械能電能，又可將電能機(jī)械能。一、壓電效應(yīng)一、壓電效應(yīng) 1.壓電效應(yīng)：2.逆壓電效應(yīng)電致伸縮效應(yīng)）：逆壓電效應(yīng)電致伸縮效應(yīng)）：施加電場(chǎng)，這些物質(zhì)就在一定方向上產(chǎn)生機(jī)械變形或機(jī)械應(yīng)力，

23、當(dāng)外電場(chǎng)撤去時(shí)，這些變形或應(yīng)力也隨之消失。 如果在這些物質(zhì)的極化方向時(shí)，在表面上將產(chǎn)生電荷；當(dāng)外力去掉后，又重新回到不帶電狀態(tài)的現(xiàn)象。某些材料，當(dāng)沿著一定方向?qū)ζ浼恿Χ蛊渥冃味?、壓電材料及其特性二、壓電材料及其特性具有壓電效?yīng)的敏感功能材料叫壓電材料。 常用的壓電材料：壓電單晶體、壓電陶瓷、新型壓電材料1.壓電單晶體石英壓電單晶體石英( ) 、鈮酸鋰、鈮酸鋰( ) 2SiO3LiNbO2.壓電陶瓷壓電陶瓷鈦酸鋇、鋯鈦酸鉛特點(diǎn)：壓電常數(shù)大，靈敏度高，價(jià)格低廉。3.新型壓電材料新型壓電材料 在壓電晶片的兩個(gè)工作面上進(jìn)行金屬蒸鍍，形成金屬膜，因此就構(gòu)成一個(gè)電容器。其電容量為三、等效電路三、等效電路 0aAC 電荷等效電路電壓等效電路壓電式傳感器適合作動(dòng)態(tài)測(cè)量。四、壓電元件常用的結(jié)構(gòu)形式四、壓電元件常用的結(jié)構(gòu)形式串聯(lián) 并聯(lián)適合以電壓作為輸出的場(chǎng)合。適合測(cè)量緩變信號(hào)和以電荷量作為輸出的場(chǎng)合。五、應(yīng)用五、應(yīng)用壓電式壓力傳感器 壓力變送器壓力變送器加速度計(jì)加速度計(jì)力傳感器力傳感器 產(chǎn)品產(chǎn)品:壓電材料換能器壓電材料換能器4.7 4.7 磁電傳感器磁電傳感器 包括磁電感應(yīng)傳感器、霍爾傳感器。 一、磁電感應(yīng)傳感器一、磁電感應(yīng)傳感器(感應(yīng)式傳感器、電動(dòng)傳感器感應(yīng)式傳感器、電動(dòng)傳感器) 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，線圈在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)切割磁力線或線圈所在磁場(chǎng)的磁通變化時(shí)，線圈中會(huì)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) deNdt