第三章-常用傳感器與敏感元件

1、第一節(jié)第一節(jié) 常用傳感器分類常用傳感器分類第二節(jié)第二節(jié) 機械式傳感器及儀器機械式傳感器及儀器第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器第四節(jié)第四節(jié) 磁電、壓電與熱電式傳感器磁電、壓電與熱電式傳感器第五節(jié)第五節(jié) 光電傳感器光電傳感器第六節(jié)第六節(jié) 光纖傳感器光纖傳感器第七節(jié)第七節(jié) 半導體傳感器半導體傳感器第八節(jié)第八節(jié) 紅外線傳感器紅外線傳感器第九節(jié)第九節(jié) 激光測試傳感器激光測試傳感器第十節(jié)第十節(jié) 傳感器的選用原則傳感器的選用原則第三章第三章 常用傳感器和敏感元件常用傳感器和敏感元件本章學習要求：本章學習要求：1.1.了解傳感器的分類了解傳感器的分類 2.2.掌握常用傳感器測量原

2、理掌握常用傳感器測量原理第三章第三章 常用傳感器和敏感元件常用傳感器和敏感元件第三章第三章 常用傳感器和敏感元件常用傳感器和敏感元件4 眼（視覺）眼（視覺） 耳（聽覺）耳（聽覺） 鼻（嗅覺）鼻（嗅覺） 皮膚（觸覺）皮膚（觸覺） 舌（味覺）舌（味覺）感知外界信息感知外界信息 大腦大腦 肌體肌體 人體系統(tǒng)和機器系統(tǒng)比較人體系統(tǒng)和機器系統(tǒng)比較第三章第三章 常用傳感器和敏感元件常用傳感器和敏感元件材料學物理化學生物學電子學電路與系統(tǒng)機械第三章第三章 常用傳感器和敏感元件常用傳感器和敏感元件傳感器定義傳感器定義 傳感器是借助檢測元件將一種形式的信息轉換傳感器是借助檢測元件將一種形式的信息轉換成另一種信息

3、的裝置。成另一種信息的裝置。 物理量物理量電量電量 目前，傳感器轉換后的信號大多為電信號。因目前，傳感器轉換后的信號大多為電信號。因而從狹義上講，傳感器是把外界輸入的非電信號轉而從狹義上講，傳感器是把外界輸入的非電信號轉換成電信號的裝置。換成電信號的裝置。第三章第三章 常用傳感器和敏感元件常用傳感器和敏感元件傳感器傳感器國家標準國家標準定義定義 國家標準（國家標準（GB766587GB766587）對傳感器（）對傳感器（SensorSensor）定義是：）定義是： 能夠感受規(guī)定的被測量并按照一定規(guī)律轉換成可用輸出能夠感受規(guī)定的被測量并按照一定規(guī)律轉換成可用輸出信號的器件和裝置信號的器件和裝置表

4、明傳感器有以下含義：表明傳感器有以下含義： 由傳感單元、敏感單元和轉換電路組成；由傳感單元、敏感單元和轉換電路組成； 能按一定規(guī)律將被測量轉換成電信號輸出；能按一定規(guī)律將被測量轉換成電信號輸出； 輸出與輸入之間存在確定的關系；輸出與輸入之間存在確定的關系； 按使用的場合不同又稱為按使用的場合不同又稱為: : 變換器、換能器、探測器。變換器、換能器、探測器。第三章第三章 常用傳感器和敏感元件常用傳感器和敏感元件傳感器的構成傳感器的構成 傳感器由傳感器由敏感器件敏感器件與與輔助器件輔助器件組成。敏感器件組成。敏感器件的作用是感受被測物理量，并對信號進行轉換輸出。的作用是感受被測物理量，并對信號進行

5、轉換輸出。輔助器件則是對敏感器件輸出的電信號進行放大、輔助器件則是對敏感器件輸出的電信號進行放大、阻抗匹配，以便于后續(xù)儀表接入。阻抗匹配，以便于后續(xù)儀表接入。 dV第三章第三章 常用傳感器和敏感元件常用傳感器和敏感元件第一節(jié)第一節(jié) 常用傳感器分類常用傳感器分類第二節(jié)第二節(jié) 機械式傳感器及儀器機械式傳感器及儀器第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器第四節(jié)第四節(jié) 磁電、壓電與熱電式傳感器磁電、壓電與熱電式傳感器第五節(jié)第五節(jié) 光電傳感器光電傳感器第六節(jié)第六節(jié) 光纖傳感器光纖傳感器第七節(jié)第七節(jié) 半導體傳感器半導體傳感器第八節(jié)第八節(jié) 紅外線傳感器紅外線傳感器第九節(jié)第九節(jié) 激光測試

6、傳感器激光測試傳感器第十節(jié)第十節(jié) 傳感器的選用原則傳感器的選用原則第三章第三章 常用傳感器和敏感元件常用傳感器和敏感元件1)1)按被測物理量分類按被測物理量分類常見的被測物理量常見的被測物理量機械量機械量: :長度長度, ,厚度厚度, ,位移位移, ,速度速度, ,加速度加速度, , 旋轉角旋轉角, ,轉數(shù)轉數(shù), ,質(zhì)量質(zhì)量, ,重量重量, ,力力, , 壓力壓力, ,真空度真空度, ,力矩力矩, ,風速風速, ,流速流速, , 流量流量; ;聲聲: : 聲壓聲壓, ,噪聲噪聲. .磁磁: : 磁通磁通, ,磁場磁場. .溫度溫度: : 溫度溫度, ,熱量熱量, ,比熱比熱. .光：光： 亮度

7、，色彩亮度，色彩第一節(jié)第一節(jié) 常用傳感器分類常用傳感器分類第一節(jié)第一節(jié) 常用傳感器分類常用傳感器分類按被測物理量的不同，可以分為按被測物理量的不同，可以分為位移傳感器位移傳感器力傳感器力傳感器溫度傳感器溫度傳感器按傳感器的工作原理的不同，可分為按傳感器的工作原理的不同，可分為機械式傳感器機械式傳感器電氣式傳感器電氣式傳感器光學式傳感器光學式傳感器流體式傳感器流體式傳感器機械式機械式, ,電氣式電氣式, ,光學式光學式, ,流體式等流體式等. .2)2)按工作的物理基礎分類按工作的物理基礎分類: :第一節(jié)第一節(jié) 常用傳感器分類常用傳感器分類能量轉換型和能量控制型能量轉換型和能量控制型. .3)3

8、)按信號變換特征按信號變換特征: :能量轉換型能量轉換型: :直接由被測對象輸入能量使其工作直接由被測對象輸入能量使其工作. .例例如如: :熱電偶溫度計熱電偶溫度計, ,壓電式加速度計壓電式加速度計. .存在能量交換，存在能量交換，必然導致被測對象狀態(tài)的變化和測量誤差。必然導致被測對象狀態(tài)的變化和測量誤差。能量控制型能量控制型: :從外部供給能量并由被測量控制外部從外部供給能量并由被測量控制外部供給能量的變化供給能量的變化. .例如例如: :電阻應變片電阻應變片. .第一節(jié)第一節(jié) 常用傳感器分類常用傳感器分類第一節(jié)第一節(jié) 常用傳感器分類常用傳感器分類能量轉換型傳感器能量轉換型傳感器能量控制型

9、傳感器能量控制型傳感器圖圖3-1圖圖3-24)4)按敏感元件與被測對象之間的能量關系按敏感元件與被測對象之間的能量關系: :物性型物性型: :依靠敏感元件材料本身物理性質(zhì)的變化來依靠敏感元件材料本身物理性質(zhì)的變化來實現(xiàn)信號變換實現(xiàn)信號變換. .如如: :水銀溫度計水銀溫度計. .結構型結構型: :依靠傳感器結構參數(shù)的變化實現(xiàn)信號轉變依靠傳感器結構參數(shù)的變化實現(xiàn)信號轉變. .例如例如: :電容式和電感式傳感器電容式和電感式傳感器. .第一節(jié)第一節(jié) 常用傳感器分類常用傳感器分類第一節(jié)第一節(jié) 常用傳感器分類常用傳感器分類第二節(jié)第二節(jié) 機械式傳感器及儀器機械式傳感器及儀器第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感

10、式傳感器電阻、電容與電感式傳感器第四節(jié)第四節(jié) 磁電、壓電與熱電式傳感器磁電、壓電與熱電式傳感器第五節(jié)第五節(jié) 光電傳感器光電傳感器第六節(jié)第六節(jié) 光纖傳感器光纖傳感器第七節(jié)第七節(jié) 半導體傳感器半導體傳感器第八節(jié)第八節(jié) 紅外線傳感器紅外線傳感器第九節(jié)第九節(jié) 激光測試傳感器激光測試傳感器第十節(jié)第十節(jié) 傳感器的選用原則傳感器的選用原則第三章第三章 常用傳感器和敏感元件常用傳感器和敏感元件被測量可放大而成為儀表指針的偏轉，借助刻度指示出被被測量可放大而成為儀表指針的偏轉，借助刻度指示出被測量的大小。儀表典型機械式傳感器如圖測量的大小。儀表典型機械式傳感器如圖3-3所示。所示。第二節(jié)第二節(jié) 機械式傳感器及儀

11、器機械式傳感器及儀器圖圖3-3微型探測開關亦被看作機械式傳感器。微型探測微型探測開關亦被看作機械式傳感器。微型探測開關如圖開關如圖3-4所示所示。第二節(jié)第二節(jié) 機械式傳感器及儀器機械式傳感器及儀器圖圖3-4第一節(jié)第一節(jié) 常用傳感器分類常用傳感器分類第二節(jié)第二節(jié) 機械式傳感器及儀器機械式傳感器及儀器第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器第四節(jié)第四節(jié) 磁電、壓電與熱電式傳感器磁電、壓電與熱電式傳感器第五節(jié)第五節(jié) 光電傳感器光電傳感器第六節(jié)第六節(jié) 光纖傳感器光纖傳感器第七節(jié)第七節(jié) 半導體傳感器半導體傳感器第八節(jié)第八節(jié) 紅外線傳感器紅外線傳感器第九節(jié)第九節(jié) 激光測試傳感器激光測

12、試傳感器第十節(jié)第十節(jié) 傳感器的選用原則傳感器的選用原則第三章第三章 常用傳感器和敏感元件常用傳感器和敏感元件1.變阻器式傳感器變阻器式傳感器第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器一、電阻式傳感器一、電阻式傳感器常用變阻器式傳感器有直線位移型、角位移型和非線性型常用變阻器式傳感器有直線位移型、角位移型和非線性型等，如圖等，如圖3-5所示。所示。圖圖3-5電阻式傳感器電阻式傳感器是把被測量轉換為電阻變化的一種傳感器是把被測量轉換為電阻變化的一種傳感器, ,按工作的原理可分為按工作的原理可分為: :變阻器式、電阻應變式、熱敏式、變阻器式、電阻應變式、熱敏式、光敏式、電敏式光敏

13、式、電敏式. .第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器變阻式傳感器的后接電路，一般采用電阻分壓電路，變阻式傳感器的后接電路，一般采用電阻分壓電路，如圖如圖3-6所示。所示。圖圖3-6xP-變阻器總長變阻器總長;x-電刷移動量電刷移動量.R-總電阻總電阻; RL電刷電阻電刷電阻;x=xP*ue / u001epLpuuxRxxRx(2) (2) 變阻器式傳感器的性能參數(shù)變阻器式傳感器的性能參數(shù): : 1) 1)線性線性( (或曲線的一致性或曲線的一致性); 4); 4)移動或旋轉角度范圍移動或旋轉角度范圍; ; 2) 2)分辨率分辨率; 5); 5)電阻溫度系數(shù)電阻溫度系

14、數(shù); ; 3) 3)整個電阻值的偏差整個電阻值的偏差; 6); 6)壽命壽命; ;(3)(3)變阻器式傳感器的分類變阻器式傳感器的分類按測量類型：按測量類型：單圈電位器單圈電位器多圈電位器多圈電位器直線滑動式電位器直線滑動式電位器第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器按制作方式：按制作方式：線繞電位器線繞電位器第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器變阻器式傳感器產(chǎn)品變阻器式傳感器產(chǎn)品第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器案例：案例：重量的自動檢測重量的自動檢測-配料設備配料設備 比較比較重量設定原材料原材料原理：彈簧原理：

15、彈簧-力力-位移位移 -電位器電位器-電阻電阻第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器案例：案例：煤氣包儲量檢測煤氣包儲量檢測煤氣包煤氣包鋼絲鋼絲原理：鋼絲原理：鋼絲-收線圈數(shù)收線圈數(shù) -電位器電位器 -電阻電阻第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器案例：案例：玩具機器人（廣州中鳴數(shù)碼玩具機器人（廣州中鳴數(shù)碼 ）原理：電機原理：電機-轉角轉角 -電位器電位器 -電阻電阻第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器電阻應變式傳感器電阻應變式傳感器-應變片應變片 電阻應變片工作原理是電阻應變片工作原理是基于金屬導體的應變效基于金屬導體

16、的應變效應應，即金屬導體在外力作用下發(fā)生機械變形時，其，即金屬導體在外力作用下發(fā)生機械變形時，其電阻值隨著所受機械變形電阻值隨著所受機械變形( (伸長或縮短伸長或縮短) )的變化而發(fā)的變化而發(fā)生變化象。生變化象。 第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器鄭州某高速橋撓度測試鄭州某高速橋撓度測試第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器遙測裝置遙測裝置扭振遙測機柜扭振遙測機柜電機輸出軸扭振遙測系統(tǒng)（長期）電機輸出軸扭振遙測系統(tǒng)（長期）軋機軸扭振信號軋機軸扭振信號遙測結構簡圖遙測結構簡圖自制產(chǎn)品自制產(chǎn)品第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感

17、式傳感器 發(fā)射機發(fā)射機主控單元主控單元 傳感器傳感器發(fā)射天線發(fā)射天線靜止環(huán)靜止環(huán)旋轉環(huán)旋轉環(huán)接收天線接收天線一一) ) 工作原理工作原理上述任何一個參數(shù)變換均會引起電阻變化上述任何一個參數(shù)變換均會引起電阻變化, ,求導數(shù)求導數(shù)金屬應變片的電阻金屬應變片的電阻R為為AlR/dAldAAldlAdR2代入代入A l RdRAdARldlRdR第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器dAdAldlRdR有：有：金屬絲：金屬絲：2rAdrdrldlRdR2金屬絲體積不變：金屬絲體積不變：ldlrdr第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器泊松比泊松比有：有：

18、dRdR2對金屬材料，導電率不變：對金屬材料，導電率不變：)21(RdR金屬絲應變片：金屬絲應變片：第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器應變計金屬應變計金屬應變計第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器半導體應變計半導體應變計drdrldlRdR2簡化為：簡化為：dRdRE 優(yōu)點：靈敏度大優(yōu)點：靈敏度大; ;體積小體積小; ; 缺點：溫度穩(wěn)定性和可重復性不如金屬應變片。缺點：溫度穩(wěn)定性和可重復性不如金屬應變片。第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器主要改變電阻率

19、主要改變電阻率忽略忽略二二) 應變片的主要參數(shù)應變片的主要參數(shù) 4）其它表示應變計性能的參數(shù)（工作溫度、滯后、）其它表示應變計性能的參數(shù)（工作溫度、滯后、 蠕變、零漂以及疲勞壽命、橫向靈敏度等）。蠕變、零漂以及疲勞壽命、橫向靈敏度等）。 1）幾何參數(shù)：表距）幾何參數(shù)：表距L和絲柵寬度和絲柵寬度b，制造廠常用，制造廠常用 bL表示。表示。2）電阻值：應變計的原始電阻值。）電阻值：應變計的原始電阻值。 3）靈敏系數(shù)：表示應變計變換性能的重要參數(shù)。）靈敏系數(shù)：表示應變計變換性能的重要參數(shù)。 第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器三三) ) 應變片測量電路應變片測量電路VER1

20、R2R3R4ERRRRRRRRV)(32413142第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器ERRRRRRRRV)(32413142令：令：RR 1dRRR4RRR32ERRdRRRRRdRRRV)()(RdRE4)21(RdR金屬絲應變片：金屬絲應變片：V V與應變成線形關系，可以用電橋測量電壓測量應變與應變成線形關系，可以用電橋測量電壓測量應變第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器電阻應變片的選擇、粘貼技術電阻應變片的選擇、粘貼技術 1.1.目測電阻應變片有無折痕目測電阻應變片有無折痕. .斷絲等斷絲等 缺陷，有缺陷的應變片不能粘貼。缺陷，有缺

21、陷的應變片不能粘貼。2.2.用數(shù)字萬用表測量應變片電阻值大用數(shù)字萬用表測量應變片電阻值大 小。同一電橋中各應變片之間阻值小。同一電橋中各應變片之間阻值 相差不得大于相差不得大于0.50.5歐姆歐姆. .3.3.試件表面處理：貼片處置用細紗紙打磨干凈，用試件表面處理：貼片處置用細紗紙打磨干凈，用 酒精棉球反復擦洗貼處，直到棉球無黑跡為止。酒精棉球反復擦洗貼處，直到棉球無黑跡為止。4.4.應變片粘貼應變片粘貼: :在應變片基底上擠一小滴在應變片基底上擠一小滴502502膠水，膠水， 輕輕涂抹均勻，立即放在應變貼片位置。輕輕涂抹均勻，立即放在應變貼片位置。第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、

22、電容與電感式傳感器5.5.焊線焊線: :用電烙鐵將應變片的引線焊接到導引線上。用電烙鐵將應變片的引線焊接到導引線上。6.6.用兆歐表檢查應變片與試件之間的絕緣組織，應用兆歐表檢查應變片與試件之間的絕緣組織，應 大于大于500M500M歐。歐。7.7.應變片保護：用應變片保護：用704704硅橡膠覆于應變片上，防止硅橡膠覆于應變片上，防止 受潮。受潮。電阻應變片的選擇、粘貼技術電阻應變片的選擇、粘貼技術 第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器電阻應變式傳感器的應用：測力電阻應變式傳感器的應用：測力第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器標準產(chǎn)品標準產(chǎn)

23、品第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器案例：橋梁固有頻率測量案例：橋梁固有頻率測量第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器案例：電子稱案例：電子稱原理原理將物品重量通過懸臂梁轉將物品重量通過懸臂梁轉化結構變形再通過應變片化結構變形再通過應變片轉化為電量輸出。轉化為電量輸出。第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器案例：沖床生產(chǎn)記數(shù)案例：沖床生產(chǎn)記數(shù) 和生產(chǎn)過程監(jiān)測和生產(chǎn)過程監(jiān)測第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器案例：振動式地音入侵探測器案例：振動式地音入侵探測器 適合于金庫、倉庫、古建筑的防范，挖

24、墻、適合于金庫、倉庫、古建筑的防范，挖墻、打洞、爆破等破壞行為均可及時發(fā)現(xiàn)。打洞、爆破等破壞行為均可及時發(fā)現(xiàn)。第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器1） 直接用來測定結構的應變或應力直接用來測定結構的應變或應力電阻應變式傳感器的應用實例電阻應變式傳感器的應用實例2） 將應變片貼于彈性元件上，作為：將應變片貼于彈性元件上，作為：測量力、位移、壓力、加速度等物理參數(shù)的傳感器。測量力、位移、壓力、加速度等物理參數(shù)的傳感器。 第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感

25、式傳感器電阻、電容與電感式傳感器1.變換原理變換原理: :將被測量的變化轉化為電容量變化將被測量的變化轉化為電容量變化第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器二、電容式傳感器二、電容式傳感器極距變化型電容傳感器及輸出特性如下所示。極距變化型電容傳感器及輸出特性如下所示。（1）極距變化型）極距變化型+ A AC0 、 A A 或或發(fā)生變發(fā)生變化時，都化時，都會引起電會引起電容的變化。容的變化。駐極體電容傳聲器駐極體電容傳聲器 它采用聚四氟乙烯材料作為振動膜片。這種材它采用聚四氟乙烯材料作為振動膜片。這種材料經(jīng)特殊電處理后，表面永久地駐有極化電荷，取料經(jīng)特殊電處理后，表面永久

26、地駐有極化電荷，取代了電容傳聲器極板，故名為駐極體電容傳聲器。代了電容傳聲器極板，故名為駐極體電容傳聲器。特點是體積小、性能優(yōu)越、使用方便。特點是體積小、性能優(yōu)越、使用方便。第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器面積變化型電容傳感器如圖面積變化型電容傳感器如圖3-13所示。所示。（2）面積變化型）面積變化型圖圖3-13AC0AC0平面線位移型平面線位移型第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器柱面線位移型柱面線位移型. .AC0第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感

27、器角位移型角位移型+第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器產(chǎn)品產(chǎn)品. .陶瓷電容壓力傳感器陶瓷電容壓力傳感器 液體壓力液體壓力作用在陶作用在陶瓷膜片的瓷膜片的表面，使表面，使膜片產(chǎn)生膜片產(chǎn)生 位移。位移。 壓力變送器壓力變送器第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器AC0（3）介質(zhì)變化型）介質(zhì)變化型利用介質(zhì)介電常數(shù)變化將被測量轉換為電量的一種傳感器。利用介質(zhì)介電常數(shù)變化將被測量轉換為電量的一種傳感器。第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器產(chǎn)品產(chǎn)品. .電容式液位傳感器（液位計電容式液位傳感器（液位計/ /料位計）料位計）第三

28、節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器電容式接近開關電容式接近開關振蕩電路振蕩電路被測物體被測物體 感應電極感應電極被測電容被測電容測量頭構成電容器的一個極板，另一個極板是測量頭構成電容器的一個極板，另一個極板是物體本身，當物體移向接近開關時，物體和接物體本身，當物體移向接近開關時，物體和接近開關的介電常數(shù)發(fā)生變化，使得和測量頭相近開關的介電常數(shù)發(fā)生變化，使得和測量頭相連的電路狀態(tài)也隨之發(fā)生變化連的電路狀態(tài)也隨之發(fā)生變化. .接近開關的檢接近開關的檢測物體，并不限于金屬導體，也可以是絕緣的測物體，并不限于金屬導體，也可以是絕緣的液體或粉狀物體。液體或粉狀物體。第三節(jié)第三節(jié)

29、電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器2.測量原理測量原理第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器將電容傳感器作為橋路的一部分，由電容變化轉換為電橋?qū)㈦娙輦鞲衅髯鳛闃蚵返囊徊糠?，由電容變化轉換為電橋的電壓輸出。的電壓輸出。（1）電橋型電路）電橋型電路通常采用電阻、電容或電感、電容組成的交流電橋，如上圖所示。通常采用電阻、電容或電感、電容組成的交流電橋，如上圖所示。第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器此電路又稱為靜壓電容傳感器電路，多用于電容傳聲器或壓此電路又稱為靜壓電容傳感器

30、電路，多用于電容傳聲器或壓力傳感器，如圖力傳感器，如圖3-16所示。所示。（2）直流極化電路）直流極化電路圖圖3-16第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器這種電路用于位移測量傳感器。運算放大器電路如圖這種電路用于位移測量傳感器。運算放大器電路如圖3-19所示。所示。（3）運算放大器電路）運算放大器電路圖圖3-1900yXCuuC 000yCuuA 電感式傳感器是基于電感式傳感器是基于電磁感應原理電磁感應原理，它是把被測，它是把被測量轉化為電感量的一種裝置。量轉化為電感量的一種裝置。分類分類: :電感式傳感器

31、電感式傳感器自感型自感型可變磁阻型可變磁阻型渦流式渦流式互感型互感型三、電感式傳感器三、電感式傳感器第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器1.自感型自感型第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器（1） 可變磁阻式可變磁阻式三、電感式傳感器三、電感式傳感器2002NAL原理原理: :電磁感應電磁感應可變導磁面積型可變導磁面積型差動型差動型第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器圖圖3-22 幾種常用可變磁阻式傳感器的典型結構幾種常用可變磁阻式傳感器的典型結構電感式接近傳感器（金屬）電感式接近傳感器（金屬）第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容

32、與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器教學用低成本四線制無二次儀表傳感器教學用低成本四線制無二次儀表傳感器第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器 （2）渦流式）渦流式渦流式傳感器的變換原理是利用金屬導體在交流磁場中的渦流式傳感器的變換原理是利用金屬導體在交流磁場中的渦流效應渦流效應，如圖，如圖3-24所示。所示。圖圖3-24原線圈的等效阻抗原線圈的等效阻抗Z Z變化：變化：),(ZZ 四個參數(shù)：四個參數(shù)：板間距離，電阻率，磁導率，板間距離，電阻率，磁導率，線圈激磁圓頻率線圈激磁圓頻率第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與

33、電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器下圖表示的是渦流式傳感器的工程應用實例。下圖表示的是渦流式傳感器的工程應用實例。渦流傳感器具有結構簡單、使用方便、不受渦流傳感器具有結構簡單、使用方便、不受油污等介質(zhì)影響的優(yōu)點。油污等介質(zhì)影響的優(yōu)點。第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器產(chǎn)品：產(chǎn)品：第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器遙測裝置遙測裝置扭振遙測機柜扭振遙測機柜電機輸出軸扭振遙測系統(tǒng)（長期）電機輸出軸扭振遙測系統(tǒng)（長期）軋機軸扭振信號軋機軸扭振信號遙測結構簡圖遙測結構簡圖自制產(chǎn)品自制產(chǎn)

34、品第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器 發(fā)射機發(fā)射機主控單元主控單元 傳感器傳感器發(fā)射天線發(fā)射天線靜止環(huán)靜止環(huán)旋轉環(huán)旋轉環(huán)接收天線接收天線案例：連續(xù)油管的橢圓度測量案例：連續(xù)油管的橢圓度測量Coiled TubeEddy Sensor Reference Circle第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器案例：無損探傷案例：無損探傷原理裂紋檢測，缺陷造成渦流變化?；疖囕啓z測火車輪檢測油管檢測油管檢測第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器 圖圖3-25是用于渦流

35、測振儀上的分壓式調(diào)幅電路原理。是用于渦流測振儀上的分壓式調(diào)幅電路原理。圖圖3-252.互感型互感型差動變壓器式電感傳感器差動變壓器式電感傳感器第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器工作原理工作原理: :利用了電磁感應中的利用了電磁感應中的互感現(xiàn)象互感現(xiàn)象。如下圖所示。如下圖所示。WW1W2Esx-xEwEout第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器實際應用較多的是螺管形差動變壓器，其工作原理如實際應用較多的是螺管形差動變壓器，其工作原理如圖圖3-30a、b所示。所示。圖圖3-30單螺管線圈型單螺管線圈型螺管線圈差動螺管線圈差動差動變壓器位移傳感器

36、差動變壓器位移傳感器第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器案例：板的厚度測量案例：板的厚度測量 第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器案例：張力測量案例：張力測量第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器第一節(jié)第一節(jié) 常用傳感器分類常用傳感器分類第二節(jié)第二節(jié) 機械式傳感器及儀器機械式傳感器及儀器第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器第四節(jié)第四節(jié) 磁電、壓電與熱電式傳感器磁電、壓電與熱電式傳感器第五節(jié)第五節(jié) 光電傳感器光電傳感器第六節(jié)第六節(jié) 光纖傳感器光纖傳感器第七節(jié)第七節(jié) 半導體傳感器半導體傳感器第八節(jié)

37、第八節(jié) 紅外線傳感器紅外線傳感器第九節(jié)第九節(jié) 激光測試傳感器激光測試傳感器第十節(jié)第十節(jié) 傳感器的選用原則傳感器的選用原則第三章第三章 常用傳感器和敏感元件常用傳感器和敏感元件1.1.變換原理變換原理: : 磁電式傳感器是把被測量的物理量轉換為磁電式傳感器是把被測量的物理量轉換為感應感應電動勢電動勢的一種轉換器。的一種轉換器。ddteN 感應線圈的感應電動勢感應線圈的感應電動勢e e為為磁通變化率與磁場強度、磁阻、線圈運動速度有磁通變化率與磁場強度、磁阻、線圈運動速度有關，改變其中一個因素，都會改變感應電動勢。關，改變其中一個因素，都會改變感應電動勢。 cosSB),(mdtdRB第四節(jié)第四節(jié)

38、磁電、壓電與熱電式傳感器磁電、壓電與熱電式傳感器2 2 分類分類 磁磁電電式式動圈式動圈式磁阻式磁阻式線速度型線速度型角速度型角速度型N第四節(jié)第四節(jié) 磁電、壓電與熱電式傳感器磁電、壓電與熱電式傳感器1.動圈式第四節(jié)第四節(jié) 磁電、壓電與熱電式傳感器磁電、壓電與熱電式傳感器一、磁電式傳感器一、磁電式傳感器動圈式又可分為線速度與角速度型。動圈式又可分為線速度與角速度型。 圖圖3-32a表示線速度型傳感器工作原理。表示線速度型傳感器工作原理。 圖圖3-32b是角速度型傳感器工作原理，線圈在磁場中轉是角速度型傳感器工作原理，線圈在磁場中轉動時產(chǎn)生的感應電動勢。動時產(chǎn)生的感應電動勢。動圈式傳感器動圈式傳感

39、器 線速度型線速度型 第四節(jié)第四節(jié) 磁電、壓電與熱電式傳感器磁電、壓電與熱電式傳感器角速度型：角速度型： 用于轉速測量用于轉速測量 測速電機測速電機ekNBA第四節(jié)第四節(jié) 磁電、壓電與熱電式傳感器磁電、壓電與熱電式傳感器2.磁阻式磁阻式第四節(jié)第四節(jié) 磁電、壓電與熱電式傳感器磁電、壓電與熱電式傳感器磁阻式傳感器的磁阻式傳感器的線圈與磁鐵線圈與磁鐵彼此彼此不作相對運動不作相對運動。由。由運運動著的物體改變磁路的磁阻動著的物體改變磁路的磁阻，而引起磁力線增強或減，而引起磁力線增強或減弱，使線圈產(chǎn)生感應電動勢。弱，使線圈產(chǎn)生感應電動勢。磁阻式傳感器磁阻式傳感器 磁電式車速傳感器磁電式車速傳感器第四節(jié)第

40、四節(jié) 磁電、壓電與熱電式傳感器磁電、壓電與熱電式傳感器N NS S案例：鼠籠電機轉子斷細條檢測案例：鼠籠電機轉子斷細條檢測第四節(jié)第四節(jié) 磁電、壓電與熱電式傳感器磁電、壓電與熱電式傳感器1.壓電效應壓電效應第四節(jié)第四節(jié) 磁電、壓電與熱電式傳感器磁電、壓電與熱電式傳感器二、壓電式傳感器二、壓電式傳感器某些物質(zhì)，如石英、鈦酸鋇、鋯鈦酸鉛等晶體，當受到外某些物質(zhì)，如石英、鈦酸鋇、鋯鈦酸鉛等晶體，當受到外力作用時，不僅幾何尺寸發(fā)生變化，而且內(nèi)部極化，某些力作用時，不僅幾何尺寸發(fā)生變化，而且內(nèi)部極化，某些表面上出現(xiàn)電荷。晶體的這一性質(zhì)稱為壓電性，具有壓電表面上出現(xiàn)電荷。晶體的這一性質(zhì)稱為壓電性，具有壓電效

41、應的晶體稱為壓電晶體。效應的晶體稱為壓電晶體。+并聯(lián)并聯(lián)+串串聯(lián)聯(lián)F+q=DF2 2、壓電材料：、壓電材料：具有壓電效應的材料具有壓電效應的材料 石英晶體：石英晶體： 壓電效應弱，性能穩(wěn)定壓電效應弱，性能穩(wěn)定分類分類 壓電陶瓷：壓電效應強，性能穩(wěn)定性差壓電陶瓷：壓電效應強，性能穩(wěn)定性差 高分子壓電材料：高分子壓電材料： 新型壓電材料新型壓電材料 壓電傳感器大多是利用壓電材料的壓電傳感器大多是利用壓電材料的壓電效應壓電效應（在超聲和電聲工程中也有利用逆壓電效應）（在超聲和電聲工程中也有利用逆壓電效應）第四節(jié)第四節(jié) 磁電、壓電與熱電式傳感器磁電、壓電與熱電式傳感器第四節(jié)第四節(jié) 磁電、壓電與熱電式傳

42、感器磁電、壓電與熱電式傳感器石英是一種石英是一種各向異性晶體各向異性晶體第四節(jié)第四節(jié) 磁電、壓電與熱電式傳感器磁電、壓電與熱電式傳感器壓電陶瓷壓電陶瓷高分子壓電材料制作的壓電薄膜和電纜高分子壓電材料制作的壓電薄膜和電纜第四節(jié)第四節(jié) 磁電、壓電與熱電式傳感器磁電、壓電與熱電式傳感器第四節(jié)第四節(jié) 磁電、壓電與熱電式傳感器磁電、壓電與熱電式傳感器壓電式傳感器輸出電信號很微弱壓電式傳感器輸出電信號很微弱，通常應把傳感器信號先輸，通常應把傳感器信號先輸入到高輸入阻抗的前置放大器中，經(jīng)過阻抗變換后，方可輸入到高輸入阻抗的前置放大器中，經(jīng)過阻抗變換后，方可輸入到后續(xù)顯示儀表中。入到后續(xù)顯示儀表中。 正壓電效

43、應演示：正壓電效應演示：當力的方向改變時，電荷的極性隨之改變，輸出電壓的當力的方向改變時，電荷的極性隨之改變，輸出電壓的頻率與動態(tài)力的頻率相同；頻率與動態(tài)力的頻率相同；當動態(tài)力變?yōu)殪o態(tài)力時，電荷將由于表面漏電而很快泄當動態(tài)力變?yōu)殪o態(tài)力時，電荷將由于表面漏電而很快泄漏、消失。漏、消失。第四節(jié)第四節(jié) 磁電、壓電與熱電式傳感器磁電、壓電與熱電式傳感器3.測量電路測量電路第四節(jié)第四節(jié) 磁電、壓電與熱電式傳感器磁電、壓電與熱電式傳感器電荷放大器是一個高增益帶電容反饋的運算放大器。電荷放大器是一個高增益帶電容反饋的運算放大器。略去傳感器漏電阻及電荷放大器輸入電阻時，它的等效略去傳感器漏電阻及電荷放大器輸入

44、電阻時，它的等效電路如圖電路如圖3-38所示。所示。圖圖3-384.壓電式傳感器的應用壓電式傳感器的應用第四節(jié)第四節(jié) 磁電、壓電與熱電式傳感器磁電、壓電與熱電式傳感器壓電式傳感器常用來測量應力壓力、振動的加速度。壓電式傳感器常用來測量應力壓力、振動的加速度。壓電式傳感器也用于聲、超聲和聲發(fā)射等測量。壓電式傳感器也用于聲、超聲和聲發(fā)射等測量。產(chǎn)品產(chǎn)品壓力變送器壓力變送器加速度計加速度計力傳感器力傳感器 第四節(jié)第四節(jié) 磁電、壓電與熱電式傳感器磁電、壓電與熱電式傳感器案例：飛機機翼模態(tài)分析案例：飛機機翼模態(tài)分析第四節(jié)第四節(jié) 磁電、壓電與熱電式傳感器磁電、壓電與熱電式傳感器案例：熱軋設備診斷（案例：熱

45、軋設備診斷（1 1）第四節(jié)第四節(jié) 磁電、壓電與熱電式傳感器磁電、壓電與熱電式傳感器第四節(jié)第四節(jié) 磁電、壓電與熱電式傳感器磁電、壓電與熱電式傳感器壓電式傳感器優(yōu)缺點：壓電式傳感器優(yōu)缺點：優(yōu)點優(yōu)點它具有很高的它具有很高的剛度剛度，測量過程中變形甚小，是一種近乎理，測量過程中變形甚小，是一種近乎理想的測力元件想的測力元件尺寸與尺寸與重量很小重量很小，可以小到只有零點幾克，因而使用中對，可以小到只有零點幾克，因而使用中對被測對象的附加質(zhì)量小被測對象的附加質(zhì)量小固有頻率高固有頻率高，可以高達數(shù)萬赫茲，線性好，可以高達數(shù)萬赫茲，線性好橫向干擾?。ㄗ畲蟛怀^橫向干擾?。ㄗ畲蟛怀^5%5%），可），可做成多向

46、測力儀做成多向測力儀響應快、靈敏度高、信噪比大、結構簡單、性能可靠響應快、靈敏度高、信噪比大、結構簡單、性能可靠缺點缺點調(diào)理特殊、不宜做靜態(tài)測量調(diào)理特殊、不宜做靜態(tài)測量需經(jīng)常校正需經(jīng)常校正靈敏度靈敏度第四節(jié)第四節(jié) 磁電、壓電與熱電式傳感器磁電、壓電與熱電式傳感器案例：冷熱軋設備診斷（案例：冷熱軋設備診斷（2 2）壓電式傳感器壓電式傳感器 1.1.熱電偶傳感器熱電偶傳感器第四節(jié)第四節(jié) 磁電、壓電與熱電式傳感器磁電、壓電與熱電式傳感器三、熱電式傳感器三、熱電式傳感器（1 1） 熱電偶工作原理（熱電效應）熱電偶工作原理（熱電效應）把兩種不同的導體或半導體連接成圖把兩種不同的導體或半導體連接成圖3-3

47、93-39所示的閉合回路。所示的閉合回路。圖圖3-393-39如果將它們的兩個節(jié)點分別置于溫度為如果將它們的兩個節(jié)點分別置于溫度為T及及T0的熱源中：則的熱源中：則在該回路內(nèi)就會產(chǎn)生熱電動勢。在該回路內(nèi)就會產(chǎn)生熱電動勢。第四節(jié)第四節(jié) 磁電、壓電與熱電式傳感器磁電、壓電與熱電式傳感器在圖在圖3-39所示的熱電偶回路中，所產(chǎn)生的熱電動勢由接所示的熱電偶回路中，所產(chǎn)生的熱電動勢由接觸電動勢和溫差電動勢兩部分組成。觸電動勢和溫差電動勢兩部分組成。圖圖3-39第四節(jié)第四節(jié) 磁電、壓電與熱電式傳感器磁電、壓電與熱電式傳感器在熱電偶回路中接入第三種材料的導線，只要第三種導在熱電偶回路中接入第三種材料的導線，

48、只要第三種導線的兩端溫度相同：第三種導線的引入不會影響熱電偶線的兩端溫度相同：第三種導線的引入不會影響熱電偶的熱電動勢，這一性質(zhì)稱為中間導體定律。應用這一定的熱電動勢，這一性質(zhì)稱為中間導體定律。應用這一定律可以采用開路熱電偶對液態(tài)金屬和金屬壁面進行穩(wěn)定律可以采用開路熱電偶對液態(tài)金屬和金屬壁面進行穩(wěn)定度測量如圖度測量如圖3-40所示。所示。圖圖3-40第四節(jié)第四節(jié) 磁電、壓電與熱電式傳感器磁電、壓電與熱電式傳感器（1）鉑電阻）鉑電阻鉑電阻的特點是精度高、穩(wěn)定性好、性能可靠。鉑電阻的特點是精度高、穩(wěn)定性好、性能可靠。圖圖3-42WZB型鉑電阻體型鉑電阻體2. 熱電阻傳感器熱電阻傳感器第四節(jié)第四節(jié)

49、磁電、壓電與熱電式傳感器磁電、壓電與熱電式傳感器（2）銅電阻）銅電阻銅電阻具有線性度好、電阻溫度系數(shù)高以及價格便銅電阻具有線性度好、電阻溫度系數(shù)高以及價格便宜的等優(yōu)點。宜的等優(yōu)點。圖圖3-43 銅電阻體銅電阻體第一節(jié)第一節(jié) 常用傳感器分類常用傳感器分類第二節(jié)第二節(jié) 機械式傳感器及儀器機械式傳感器及儀器第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器第四節(jié)第四節(jié) 磁電、壓電與熱電式傳感器磁電、壓電與熱電式傳感器第五節(jié)第五節(jié) 光電傳感器光電傳感器第六節(jié)第六節(jié) 光纖傳感器光纖傳感器第七節(jié)第七節(jié) 半導體傳感器半導體傳感器第八節(jié)第八節(jié) 紅外線傳感器紅外線傳感器第九節(jié)第九節(jié) 激光測試傳感器激

50、光測試傳感器第十節(jié)第十節(jié) 傳感器的選用原則傳感器的選用原則第三章第三章 常用傳感器和敏感元件常用傳感器和敏感元件1.外光電效應外光電效應第五節(jié)第五節(jié) 光電傳感器光電傳感器一、光電測量原理一、光電測量原理在光照作用下，物體內(nèi)的電子從物體表面逸出的現(xiàn)象稱為在光照作用下，物體內(nèi)的電子從物體表面逸出的現(xiàn)象稱為外光電效應。外光電效應。2.內(nèi)光電效應內(nèi)光電效應在光照作用下，物體的導電性能如電阻率發(fā)生改變的現(xiàn)象稱在光照作用下，物體的導電性能如電阻率發(fā)生改變的現(xiàn)象稱內(nèi)光電效應。內(nèi)光電效應。3.光生伏打效應光生伏打效應在光線照射下，能使物體產(chǎn)生一定方向的電動勢的現(xiàn)象稱為在光線照射下，能使物體產(chǎn)生一定方向的電動勢

51、的現(xiàn)象稱為光生伏打效應。光生伏打效應。常見的硅光電池結構如圖常見的硅光電池結構如圖3-44所示。所示。第五節(jié)第五節(jié) 光電傳感器光電傳感器圖圖3-441.真空光電管或光電管真空光電管或光電管第五節(jié)第五節(jié) 光電傳感器光電傳感器二、光電元件二、光電元件光電管主要有兩種結構形式如圖光電管主要有兩種結構形式如圖3-45。圖圖3-45第五節(jié)第五節(jié) 光電傳感器光電傳感器真空光電管的特性如圖真空光電管的特性如圖3-46所示。所示。圖圖3-462.光電倍增管光電倍增管第五節(jié)第五節(jié) 光電傳感器光電傳感器光電倍增管的結構及電路如圖光電倍增管的結構及電路如圖3-47所示。所示。圖圖3-473.光敏電阻光敏電阻第五節(jié)第

52、五節(jié) 光電傳感器光電傳感器光敏電阻的特點是靈敏度高、光譜響應范圍寬。可從紫外光敏電阻的特點是靈敏度高、光譜響應范圍寬。可從紫外一直到紅外，且體積小，性能穩(wěn)定、廣泛應用于測試技術。一直到紅外，且體積小，性能穩(wěn)定、廣泛應用于測試技術。4.光敏晶體管光敏晶體管光敏晶體管分光敏二極管和光敏晶體管。光敏晶體管分光敏二極管和光敏晶體管。光敏二極管，其結構原理如圖光敏二極管，其結構原理如圖3-48。第五節(jié)第五節(jié) 光電傳感器光電傳感器圖圖3-48光敏晶體管，其結構原圖光敏晶體管，其結構原圖3-49所示。所示。第五節(jié)第五節(jié) 光電傳感器光電傳感器圖圖3-491.模擬量光電傳感器模擬量光電傳感器第五節(jié)第五節(jié) 光電傳

53、感器光電傳感器三、光電傳感器的應用三、光電傳感器的應用（1） 光源本身是被測物如圖光源本身是被測物如圖3-50a（2） 恒光源所輻射的光穿過被測物，部分被吸收，而恒光源所輻射的光穿過被測物，部分被吸收，而后到達光電元件上。后到達光電元件上。（3） 恒光源所輻射的光照到被測物，如圖恒光源所輻射的光照到被測物，如圖3-50c。（4） 恒光源所輻射的光遇到被測物，部分被遮擋，而后恒光源所輻射的光遇到被測物，部分被遮擋，而后到達光電元件上，如圖到達光電元件上，如圖3-50d。第五節(jié)第五節(jié) 光電傳感器光電傳感器圖圖3-502.開關亮光電傳感器開關亮光電傳感器第五節(jié)第五節(jié) 光電傳感器光電傳感器按工作原理分

54、，可分為脈沖盤式和碼盤式兩種。按工作原理分，可分為脈沖盤式和碼盤式兩種。（1） 脈沖盤式角度脈沖盤式角度數(shù)字編碼器數(shù)字編碼器脈沖盤式角度脈沖盤式角度-數(shù)字編碼器的結構如圖數(shù)字編碼器的結構如圖3-51所示。所示。圖圖3-51第五節(jié)第五節(jié) 光電傳感器光電傳感器若采用兩套光電轉換裝置：使其相對位置有一定的關系，若采用兩套光電轉換裝置：使其相對位置有一定的關系，以保證它們產(chǎn)生的信號在相位上相差以保證它們產(chǎn)生的信號在相位上相差1/4周期，這樣可以判周期，這樣可以判斷軸的旋轉方向。斷軸的旋轉方向。圖圖3-52 辨向環(huán)節(jié)的邏輯電路圖辨向環(huán)節(jié)的邏輯電路圖第五節(jié)第五節(jié) 光電傳感器光電傳感器（2） 碼盤式角度碼盤

55、式角度-數(shù)字編碼器數(shù)字編碼器圖圖3-53 編碼盤結構編碼盤結構第五節(jié)第五節(jié) 光電傳感器光電傳感器（3）光電式角度）光電式角度數(shù)字編碼器。結構如圖數(shù)字編碼器。結構如圖3-54所示。所示。圖圖3-541.冷軋鋼帶跑偏監(jiān)測冷軋鋼帶跑偏監(jiān)測第五節(jié)第五節(jié) 光電傳感器光電傳感器四、應用實例四、應用實例圖圖3-55為一種利用光電傳感器進行邊緣位置檢測的裝置。為一種利用光電傳感器進行邊緣位置檢測的裝置。用于帶鋼冷軋過程中控制帶鋼的移動位置糾偏。用于帶鋼冷軋過程中控制帶鋼的移動位置糾偏。圖圖3-552.光電轉速計光電轉速計第五節(jié)第五節(jié) 光電傳感器光電傳感器采用光電元件也可以做成光電轉速計。采用光電元件也可以做成

56、光電轉速計。用于轉速的測量，測用于轉速的測量，測速范圍可達每分鐘幾速范圍可達每分鐘幾十萬轉十萬轉第一節(jié)第一節(jié) 常用傳感器分類常用傳感器分類第二節(jié)第二節(jié) 機械式傳感器及儀器機械式傳感器及儀器第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器第四節(jié)第四節(jié) 磁電、壓電與熱電式傳感器磁電、壓電與熱電式傳感器第五節(jié)第五節(jié) 光電傳感器光電傳感器第六節(jié)第六節(jié) 光纖傳感器光纖傳感器第七節(jié)第七節(jié) 半導體傳感器半導體傳感器第八節(jié)第八節(jié) 紅外線傳感器紅外線傳感器第九節(jié)第九節(jié) 激光測試傳感器激光測試傳感器第十節(jié)第十節(jié) 傳感器的選用原則傳感器的選用原則第三章第三章 常用傳感器和敏感元件常用傳感器和敏感元件按

57、光纖的作用，光纖傳感器可分為功能型和傳光型兩種，按光纖的作用，光纖傳感器可分為功能型和傳光型兩種，如圖如圖3-56。第六節(jié)第六節(jié) 光纖傳感器光纖傳感器一、分類一、分類圖圖3-56光波沿光纖的傳播是以全反射方式進行的。光的折射過程光波沿光纖的傳播是以全反射方式進行的。光的折射過程如圖如圖3-57所示。所示。第六節(jié)第六節(jié) 光纖傳感器光纖傳感器二、光纖導光原理二、光纖導光原理圖圖3-57光線在光纖中的傳播如圖光線在光纖中的傳播如圖3-58所示。所示。第六節(jié)第六節(jié) 光纖傳感器光纖傳感器圖圖3-58下面介紹幾種光纖位移傳感器。下面介紹幾種光纖位移傳感器。第六節(jié)第六節(jié) 光纖傳感器光纖傳感器三、光纖傳感器的

58、應用三、光纖傳感器的應用圖圖3-59 一種最簡單的光纖位移傳感器。一種最簡單的光纖位移傳感器。第六節(jié)第六節(jié) 光纖傳感器光纖傳感器圖圖3-60 一種反射式光纖位移傳感器。一種反射式光纖位移傳感器。圖圖3-61所示的液位光纖傳感器的端部，有一個全反射棱鏡。所示的液位光纖傳感器的端部，有一個全反射棱鏡。 第六節(jié)第六節(jié) 光纖傳感器光纖傳感器圖圖3-61（1） 不受電磁干擾，電氣絕緣性能好。不受電磁干擾，電氣絕緣性能好。（2） 光波傳輸無電能和電火花。光波傳輸無電能和電火花。（3） 工作性能優(yōu)于傳統(tǒng)傳感器。工作性能優(yōu)于傳統(tǒng)傳感器。（4） 重量輕，體積小。重量輕，體積小。（5） 具有良好的幾何形狀適應性。

59、具有良好的幾何形狀適應性。（6） 頻帶寬、動態(tài)范圍大。頻帶寬、動態(tài)范圍大。 （7） 易于實現(xiàn)遠距離測控。易于實現(xiàn)遠距離測控。第六節(jié)第六節(jié) 光纖傳感器光纖傳感器四、光纖傳感器的特點四、光纖傳感器的特點第一節(jié)第一節(jié) 常用傳感器分類常用傳感器分類第二節(jié)第二節(jié) 機械式傳感器及儀器機械式傳感器及儀器第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器第四節(jié)第四節(jié) 磁電、壓電與熱電式傳感器磁電、壓電與熱電式傳感器第五節(jié)第五節(jié) 光電傳感器光電傳感器第六節(jié)第六節(jié) 光纖傳感器光纖傳感器第七節(jié)第七節(jié) 半導體傳感器半導體傳感器第八節(jié)第八節(jié) 紅外線傳感器紅外線傳感器第九節(jié)第九節(jié) 激光測試傳感器激光測試傳感器

60、第十節(jié)第十節(jié) 傳感器的選用原則傳感器的選用原則第三章第三章 常用傳感器和敏感元件常用傳感器和敏感元件1.霍爾元件霍爾元件第七節(jié)第七節(jié) 半導體傳感器半導體傳感器一、磁敏傳感器一、磁敏傳感器霍爾元件是一種半導體材料的磁電轉換元件。它們利用霍霍爾元件是一種半導體材料的磁電轉換元件。它們利用霍爾效應進行工作。爾效應進行工作。圖圖3-62霍爾元件及霍爾效應原理霍爾元件及霍爾效應原理第七節(jié)第七節(jié) 半導體傳感器半導體傳感器圖圖3-63 霍爾元件用于測量的各種實例?；魻栐糜跍y量的各種實例。第七節(jié)第七節(jié) 半導體傳感器半導體傳感器 圖圖3-64表示一種利用霍爾元件調(diào)測表示一種利用霍爾元件調(diào)測MTC鋼絲繩的工作