傳感器期末復(fù)習(xí)重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)總結(jié)必過(guò)

1、第-章傳感器概述人的體力和腦力勞動(dòng)通過(guò)感覺(jué)器官接收外界信號(hào)，將這些信號(hào)傳送給人腦，人腦把這些信號(hào)分析 處理傳遞給肌體。如果用機(jī)器完成這-過(guò)程，計(jì)算機(jī)相當(dāng)人的人腦，執(zhí)行機(jī)構(gòu)相當(dāng)人的肌體，傳感器相當(dāng)于人的五 官和皮膚。1.1.1傳感器的定義廣義：傳感器是-種能把特定的信息（物理、化學(xué)、生物）按i定規(guī)律轉(zhuǎn)換成某種可用信 號(hào)的輸出器件和裝置。狹義：能把外界非電信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出的器件。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)傳感器定義是：能夠感受規(guī)定的被測(cè)量并按照定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件和裝置以上定義衣明傳感器有以下含義：1、它是由敬感元件和轉(zhuǎn)換元件構(gòu)成的檢測(cè)裝置；2、能按-定規(guī)律將被測(cè)量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出：3、傳感器的輸出

2、與輸入之間存在確定的關(guān)系；按使用的場(chǎng)合不同又稱(chēng)為：變換器、換能器、探測(cè)器1.1.2傳感器的組成傳感器由敬感元件、轉(zhuǎn)換元件、基本電路三部分組成:圖示：被測(cè)量敏感原件轉(zhuǎn)換原件-基本電路電量輸出電容式壓力傳感器 壓電式加速度傳感器 電位器式壓力傳感器1.1.3傳感器的分類(lèi)1）按傳感器檢測(cè)的范疇分類(lèi)：生物量傳感器、化學(xué)量傳感器、物理量傳感器、2）按輸入量分類(lèi)：速度、位移、角速度、力、力矩、壓力、流速、液面、溫度、濕度3按傳感器的輸出信號(hào)分類(lèi)：模擬傳感器 數(shù)字傳感器4）按傳感器的結(jié)構(gòu)分類(lèi)：結(jié)構(gòu)型傳感器、物性型傳感器、復(fù)合型傳感器5）按傳感器的功能分類(lèi)：智能傳感器、多功能傳感器、單功能傳感器6）按傳感器的

3、轉(zhuǎn)換原理分類(lèi)：機(jī)一電傳感器、光一電傳感器、熱一電電傳感器、磁一電傳 感器電化學(xué)傳感器。7）按傳感器的能源分類(lèi)：有源傳感器、無(wú)源傳感器國(guó)標(biāo)制定的傳感器分類(lèi)體系農(nóng)將傳感器分為：物理量、化學(xué)雖、生物類(lèi)傳感器三大門(mén)類(lèi)；1.2傳感器的地位與作用在展礎(chǔ)學(xué)科研究中.傳感器更有突出的地位。宏觀上的茫茫宇宙、微觀上的粒了世界、長(zhǎng) 時(shí)間的天體演化、短的瞬間反應(yīng)。超高溫、超低溫、超高壓、超高真空、超強(qiáng)磁場(chǎng)、弱磁場(chǎng) 等極端技術(shù)研究。傳感器的發(fā)展，往往是一些邊緣學(xué)科開(kāi)發(fā)的先驅(qū)?，F(xiàn)代丄業(yè)牛.產(chǎn)尤其是自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中，每個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)都需要用各種傳感器監(jiān)視和控制生產(chǎn)過(guò)程的各個(gè)參數(shù)，是保證產(chǎn)品達(dá)到最好的質(zhì)量，二是保證設(shè)備工作在最

4、伐狀態(tài)。傳感器是自 動(dòng)控制系統(tǒng)的關(guān)鍵展礎(chǔ)器件，直接影響到自動(dòng)化技術(shù)的水平。傳感器具有以下作用（1）測(cè)雖與數(shù)據(jù)采集（2）檢測(cè)與控制（3）診斷與監(jiān)測(cè)（4）輔助觀測(cè)儀器（5 ）資源探測(cè)（6）環(huán)境保護(hù)（7）醫(yī)療衛(wèi)生（8）家用電器目前傳感器總的發(fā)展趨勢(shì)是：（1）發(fā)現(xiàn)、利用新效應(yīng)：（2）開(kāi)發(fā)新材料：（3）提高傳感器性能和檢測(cè)范圍（4）微型化與 微功耗（5）集成化與多功能化；（6）傳感器的智能化；（7）傳感器的數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化。箒二章感器的特性與定快信一 入董X隨t快化考出的特性即隨化的特性；慢信 一 入X靜或化極慢的信號(hào)研究靜特性，即不隨 化的特性"2感器的靜特性當(dāng)入童（X）靜（常量）或化慢的信號(hào)

5、（如境溫度、力），感器的靜特性，入出關(guān)系稱(chēng)靜特性"靜特性包括：性度、滯、重復(fù)性、靈敏度、定性“非性差是以合直作基準(zhǔn)直算出來(lái)的，基準(zhǔn)不同，算出來(lái)的性度也不相同。因此，在提到性度或非性差，必明其依據(jù)了怎的基本直。臺(tái)直的幾種常方法有：1）理 性度2）最佳平均直與獨(dú)立性度；3）端點(diǎn)直和端點(diǎn)性度；4）端點(diǎn)直平移；5）最小二乘法直和最小二乘法性度2.1.2 靈敏度性感器的校準(zhǔn)的斜率就是靜靈敏度，它是感器的出董化和入丘化之比。生滯差的原因：指反映了感器的機(jī)械部件和構(gòu)材料等存在的，如承摩擦、灰 塞、隙不適當(dāng)、螺 松、元件磨（或碎裂）以及材料的內(nèi)部摩擦等，滯的大小通常由整個(gè) 范內(nèi)的最大滯max與理 量

6、程出之比的百分?jǐn)?shù)表示入與出之存在的差異就是率，稱(chēng)率響；瞬響）;特性是感器出 化的入童的響特性，差！入信號(hào)按正弦化，分析 特性的相位、振幅、 入信號(hào) 化，感器隨 化程行分析，稱(chēng) 響（響是指數(shù)函數(shù)，出曲成指數(shù)化逐達(dá)到定；因 性存在出不能立刻達(dá)到定，理上t-oo才能達(dá)到定，當(dāng)t-r即達(dá)到定的63.2%,可 常數(shù)t越小越好，是反映一感器的重要參數(shù)；運(yùn)用t-4 t工程上 巳達(dá)到定；由曲看出它與 溫相似，所以 溫是典型的一系。一系在常數(shù)r才近似宰系特性，A（3”kg（s”0;出y（t）反映入x（t）化；當(dāng)cu -1/ r ,感器靈敏度下隆了3dB,如果靈敏度下降到3db的率工作率上限，：上限率sH-l/

7、t ,所以常數(shù)r越小，coH越高工作率越,響越好；一系的響主要取決干 常數(shù)t ,減少t可改善感器的率特性，加快響超根據(jù)阻尼比E大小可分四種情況 ：L E -0.阻尼，等幅振，生自激永達(dá)不到定；2. E <1,欠阻尼.衰減振，達(dá)到定 隨E下隆加；3. E -1,界阻尼，響 最短；4.E>1,阻尼，定。二 感器的 特性主要取決于感器的固有率n和阻尼系數(shù)影響感器 特性的主要參數(shù)是：常數(shù)r, r越小響越快，越；感器固有率co n ,在（35） cd （信號(hào)）；阻尼比E ,在0.60.8,原是沖不太大，定不太。影響感器特性的主要參數(shù)：常數(shù)r , r越小響越快，越；感器固有率con ,在（35

8、）co（信號(hào)）；阻尼比E ,在0.60.8,原是沖不太大，定不太。第三章傳感器中的彈性敬感元件設(shè)計(jì)變形:物體在外力作用下改變?cè)瓉?lái)的尺寸或形狀的現(xiàn)象。彈性變形：如果外力去掉后物體能夠完全恢復(fù)原來(lái)的尺寸和形狀的變形。彈性元件：具有彈性變形特性的物件彈性敬感元件是通過(guò)物體彈性變形這特性，把力、力矩或壓力轉(zhuǎn)換成為相應(yīng)的應(yīng)變或位移，然后配合其它各種形式的傳感元件，將被測(cè)力、力矩或壓力轉(zhuǎn)換成電量的i種元件。彈性元件的分類(lèi)：根據(jù)彈性元件在傳感器中的作用，基本上分為兩種類(lèi)型：彈性敬感元件、彈性 支承3.1.1彈性特性作用在彈性敬感元件上的外力與該外力引起的相應(yīng)變形（應(yīng)變、位移式轉(zhuǎn)角）之間的關(guān)系稱(chēng)為彈性元件的彈

9、性特性。彈性特性可由剛度或靈敬度來(lái)表示。剛度可以反映元件抵抗彈性變形能力的強(qiáng)弱。二、靈敬度靈敬度就是單位力作用下產(chǎn)生變形的人小彈性元件上載荷發(fā)生改變時(shí)，相應(yīng)的變形往往不能立即完成，而繪在一個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)逐漸完成，這種現(xiàn)象稱(chēng)為彈性后效。3.1.2 彈性滯后對(duì)彈性元件進(jìn)行加載，可繪制條彈性特性曲線(xiàn)，然后卸載，可繪制另-條彈性特性曲線(xiàn)。兩條曲線(xiàn)往往并不重合，這種現(xiàn)象稱(chēng)為彈性滯后。彈性變形之差，叫做彈性敏感元件的滯后誤 差。彈性敏感元件材料基本要求：（1）彈性滯后和彈性后效要?。海? ）彈性模量的溫度系數(shù)要 小：（3）線(xiàn)膨脹系數(shù)耍小且穩(wěn)定：（4）彈性極限和強(qiáng)度極限要高；（5）具有良好的穩(wěn)定性和 耐腐蝕性

10、：（6）具有良好的機(jī)械加工和熱處理性能。幾個(gè)概念：應(yīng)力：物體由于外因（受力、溫度、濕度等變化等）而變形時(shí)，在物體內(nèi)各部分之間產(chǎn)生相互作用的內(nèi)力，以抵抗這種外因的作用，并力圖使物體從變形后的位置回復(fù)到變形前 的位置。在所考察的截面某一點(diǎn)單位面積上的內(nèi)力稱(chēng)為應(yīng)力。撓度：彎曲變形時(shí)橫截而形中心沿與軸線(xiàn)垂直方向的線(xiàn)位移稱(chēng)為撓度，用y表示。簡(jiǎn)言之就是指梁、桁架等受彎構(gòu)件在荷載作用下的最人變形，通常指豎向方向y軸的，就是構(gòu)件的豎向變形。撓度與荷載大小、構(gòu)件截面尺寸以及構(gòu)件的材料物理性能有關(guān)。轉(zhuǎn)角：彎曲變形時(shí)橫截而相對(duì)其原來(lái)的位置轉(zhuǎn)過(guò)的角度稱(chēng)為轉(zhuǎn)角。應(yīng)變：物體受力產(chǎn)生變形時(shí)，體內(nèi)各點(diǎn)處變形程度一般各不相同，

11、用以描述一點(diǎn)處變形的程度的力學(xué)雖是該點(diǎn)的應(yīng)變。線(xiàn)應(yīng)變：在直角坐標(biāo)中所取單元體為正六而體時(shí)，三條相互亞口的棱邊的長(zhǎng)度在變形前后的改變量與原長(zhǎng)之比，定義為線(xiàn)應(yīng)變，用£表示。一點(diǎn)在 x、y、z方向的線(xiàn)應(yīng)變分別為£ X、 £y、e z。線(xiàn)應(yīng)變以伸長(zhǎng)為正，縮短為負(fù)。£ -圓柱應(yīng)變的-般農(nóng)達(dá)式及其含義：AE圓柱內(nèi)各點(diǎn)的應(yīng)變?nèi)诵Q定于圓柱的靈敏度結(jié)構(gòu)系數(shù)、橫截而積、材料性質(zhì)和圓柱所*受的力，而 與圓柱的長(zhǎng)度無(wú)關(guān)。3.3.4 平膜片圓形膜片分為平而膜片和波紋膜片兩種。在相同壓力情況下，波紋膜片可產(chǎn)生較人的撓度切向應(yīng)變?cè)趫A板中心（r-0）處，切向應(yīng)力與徑向應(yīng)力相等，切向應(yīng)

12、變與徑向應(yīng)變相等，而且具有正的 最人值。在圓板的邊緣（r-a）處，切向應(yīng)力、徑向應(yīng)力和徑向應(yīng)變都達(dá)到負(fù)的最人值，而切 向應(yīng)變?yōu)榱恪?.3.5波紋管波紋管是種表面上有許多同心環(huán)狀波形皺紋的薄壁圓管。在軸向力或流體壓力的作用下，波紋管產(chǎn)生伸長(zhǎng)或縮短，從而把軸向力（或壓力）變換為位移。金屬波紋管軸向容易變形，也就是說(shuō)靈敬度非常好。在變形量允許范圉內(nèi)，壓力（或軸向力）的人小與伸縮量成線(xiàn)性關(guān)系。怎樣測(cè)雖波紋管是種表面上有許多同心環(huán)狀波形皺紋的薄壁圓管。在軸向力或流體壓力的作用下，波紋管產(chǎn)生伸長(zhǎng)或縮短，從而把軸向力（或壓力）變換為位移。金屬波紋管軸向容易變形，也就是說(shuō)靈敬度非常好。在變形量允許范圉內(nèi)，壓力

13、（或軸向力）的人小與伸縮量成線(xiàn)性關(guān)系。第四章電阻應(yīng)變式傳感器應(yīng)變式傳感器特征：主要優(yōu)點(diǎn)，使用簡(jiǎn)單、精度高、范圉人體積小。缺點(diǎn)，電阻、半導(dǎo)體會(huì)隨溫度變化。不同材料類(lèi)型，金屬應(yīng)變片、半導(dǎo)體應(yīng)變片：4.1電阻應(yīng)變片的工作原理將電阻應(yīng)變片粘貼在彈性元件特定農(nóng)面上，當(dāng)力、 扭矩、速度、加速度及流呈等物理呈作用 于彈性元件時(shí)，會(huì)導(dǎo)致元件應(yīng)力和應(yīng)變的變化，進(jìn)而引起電阻應(yīng)變片電阻的變化。電阻的變化經(jīng)電路處理后以電信號(hào)的方式輸出，這就是電阻應(yīng)變式傳感器的工作原理。電阻應(yīng)變效應(yīng)電阻應(yīng)變片簡(jiǎn)稱(chēng)應(yīng)變片，是一種能將試件上的應(yīng)變變化轉(zhuǎn)換成電阻變化的傳感元件，其轉(zhuǎn)換原理是基于金屬電阻絲的電阻應(yīng)變效應(yīng)。所謂電阻應(yīng)變效應(yīng)是指金

14、屬導(dǎo)體（電阻幺幺）的電阻值隨變形（伸長(zhǎng)或縮短）而發(fā)生改變的一種物理現(xiàn)象。原因：因?yàn)榻饘俳z的電阻與材料的電阻率與 其幾何尺寸有關(guān)，而金屬絲在承受機(jī)械變形的過(guò) 程中，它們都要發(fā)生變化，因而引起金屬絲的電阻變化。敬感柵應(yīng)變計(jì)中實(shí)現(xiàn)應(yīng)變電阻轉(zhuǎn)換的敬感元件。敏感柵合金材料的選擇對(duì)所制造的電阻應(yīng)變計(jì)性能的好壞起著決定性的作用?；滓灰还潭舾袞牛⑹咕锤袞排c彈性元件相互絕緣；應(yīng)變計(jì)工作時(shí)，基底起著把試件應(yīng)變準(zhǔn)確地傳遞給敬感柵的作用，為此基底必須很薄，一般為0.020.04mm。常用的基底材料有紙、膠膜和玻璃纖維布。引線(xiàn)一一連接敏感柵和測(cè)量線(xiàn)路的效狀或帶狀的金屬導(dǎo)線(xiàn)。一般要求引線(xiàn)材料具有低的穩(wěn)定的電阻率及小

15、的電阻溫度系數(shù)。蓋片一一保護(hù)敏感柵使其避免受到機(jī)械損傷或防止高溫氧化。粘結(jié)劑一一在制造應(yīng)變計(jì)時(shí)，用它分別把蓋層和敬感柵固結(jié)于基底：在使用應(yīng)變計(jì)時(shí)，用它把應(yīng)變計(jì)基底再粘貼在試件農(nóng)面的被測(cè)部位，因此它也起著傳遞應(yīng)變的作用。4.2.2電阻應(yīng)變片的種類(lèi)及特點(diǎn)1- 電阻線(xiàn)式應(yīng)變片電阻幺幺式應(yīng)變片的敬感元件是幺幺柵狀的金屬幺幺，它可以制成U型、V型和H型等多種形狀電阻幺幺式應(yīng)變片因使用的基片材質(zhì)又可以分為紙基、紙浸膠基和膠基等種類(lèi)。2- 箔式應(yīng)變片箔式應(yīng)變片的工作原理和結(jié)構(gòu)與絲式應(yīng)變片基本相同，但制造方法不同。它采用光刻法代 替絲式應(yīng)變片的繞線(xiàn)工藝。3- 半導(dǎo)體式應(yīng)變片半導(dǎo)體式應(yīng)變片的使用方法與金屬電阻應(yīng)

16、變片相同，即粘貼在彈性元件或被測(cè)體上，隨被測(cè)試 件的應(yīng)變其電阻值發(fā)生相應(yīng)變化。半導(dǎo)體式應(yīng)變片的工作原理是基于半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)。4.2.3金屬應(yīng)變片的參數(shù)1-幾何尺寸2-電阻值R 3.最大工作電流4絕緣電阻5相對(duì)靈敏系數(shù)應(yīng)變計(jì)的靈敬系數(shù)宜接關(guān)系到應(yīng)變測(cè)量的精度。K值通常采用從批量生產(chǎn)中每批抽樣，在規(guī)定條件下通過(guò)實(shí)測(cè)確定一一即應(yīng)變計(jì)的標(biāo)定 ，故K又稱(chēng)標(biāo)定靈敏系數(shù)。規(guī)定條件是： 試件材料取泊松比P -0.285的鋼；試件單向受力；應(yīng)變計(jì)軸向與主應(yīng)力方向一致。6橫向效應(yīng)將直的電阻幺幺繞成敬感柵之后，雖然長(zhǎng)度相同，但應(yīng)變狀態(tài)不同，其靈敬系 數(shù)降低了。這種現(xiàn)象稱(chēng)橫向效應(yīng)。7機(jī)械滯后、零漂和蠕變機(jī)械滯后

17、就是循環(huán)加戦時(shí)，加栽特性與卸載特性不重合的現(xiàn)象，稱(chēng)為機(jī)械滯后。產(chǎn) 生的原因主要是敬感柵、基底和粘合劑在承受機(jī)械應(yīng)變以后所留下的殘余變形。粘貼在試件上的應(yīng)變片，在溫度保持恒定沒(méi)有機(jī)械應(yīng)變的情況下，電阻值隨時(shí)間變 化的特性稱(chēng)為應(yīng)變片的零漂。粘貼在試件上的應(yīng)變片，溫度保持恒定，在承受某一恒定的機(jī)械應(yīng)變，其電阻值隨 時(shí)間變化而變化的特性稱(chēng)為應(yīng)變片的蠕變。8-應(yīng)變極限應(yīng)當(dāng)知道，應(yīng)變計(jì)的線(xiàn)性（靈敬系數(shù)為常數(shù)）特性，只有在一定的應(yīng)變限度范圍內(nèi) 才能保持。當(dāng)試件輸入的真實(shí)應(yīng)變超過(guò)某一限值時(shí)，應(yīng)變計(jì)的輸出特性將出現(xiàn)非線(xiàn)性。在恒溫條件下，使非線(xiàn)性誤差達(dá)到10%時(shí)的真實(shí)應(yīng)變值，稱(chēng)為應(yīng)變極限，用表示。應(yīng)變片的粘貼工藝

18、：應(yīng)變片的檢查外觀、電阻值修整應(yīng)變片應(yīng)變片的粘貼通常包括下列工藝流程：農(nóng)面處理（研磨 及淸洗）一彈性體上底膠（涂覆或浸漬）一底膠固化一粘貼應(yīng)變片一粘貼固化一上防潮層一粘貼質(zhì)量檢查（外觀、電阻值、 絕緣電阻）。引出線(xiàn)的固定保護(hù)4.3.1應(yīng)變波的傳播過(guò)程1- 應(yīng)變波在試件材料中的傳播2- 應(yīng)變波在粘帖層和應(yīng)變片基片中的傳播r由于粘接層和基片的總耳度非常小，所以它的傳播時(shí)間是極短的，可以忽略不計(jì)。3- 應(yīng)變波在應(yīng)變片基長(zhǎng)內(nèi)的傳播由于應(yīng)變片所測(cè)得的應(yīng)變是被測(cè)構(gòu)件在基長(zhǎng)內(nèi)的平均應(yīng)變值，因此，只有在應(yīng)變波通過(guò)應(yīng)變片敬感柵的全部長(zhǎng)度后，應(yīng)變片所反映的波形幅值才能達(dá)到最大值。電橋平衡時(shí)的條件為交流電橋平衡條件

19、為：相對(duì)橋臂阻抗模之積相等，相對(duì)橋臂阻抗幅角之和相等。一般消除非線(xiàn)性誤差的方法有以下幾種：1- 采用差動(dòng)電橋如果兩個(gè)應(yīng)變片同時(shí)參與測(cè)量，則稱(chēng)為半橋測(cè)量。自然，讓四個(gè)橋骨都由應(yīng)變片組成，且都產(chǎn)生適當(dāng)?shù)碾娮枳兓?，即為全橋測(cè)量。利用橋路中電阻變化的特點(diǎn)，可使橋路形成差動(dòng)電橋 （半橋或全橋）。2- 采用高內(nèi)阻的恒流源電橋產(chǎn)生非線(xiàn)性的原因之一是在工作過(guò)程中通過(guò)橋臂的電流不恒定，因此，有時(shí)用恒流源給橋路供電。采用恒流源比采用恒壓源的非線(xiàn)性誤差減小-倍。一般半導(dǎo)體應(yīng)變片的橋路都采用恒流源供電。4.5.2溫度補(bǔ)償法一、橋路補(bǔ)償法補(bǔ)償原理：橋路相臨兩臂增加相同電阻，對(duì)電橋輸出無(wú)影響。二、應(yīng)變片自補(bǔ)償法粘貼在彼測(cè)

20、部位上的是-種特殊應(yīng)變片，當(dāng)溫度變化時(shí)，產(chǎn)生的附加應(yīng)變?yōu)榱慊蛳嗷サ?消，這種特殊應(yīng)變片稱(chēng)為溫度自補(bǔ)償應(yīng)變片。利用溫度自補(bǔ)償應(yīng)變片來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ǚQ(chēng) 為應(yīng)變片自補(bǔ)償法。三、熱敬電阻補(bǔ)償法熱敬電阻Rt與應(yīng)變片處在相同的溫度下，當(dāng)應(yīng)變片的靈敬度隨溫度升高而下降時(shí)，熱敬 電阻的阻值下降，使電橋的輸入電壓隨溫度升高而增加，從而提高電橋的輸出電壓。選則分流電阻的值可以得到很好的補(bǔ)償。第五章電容式傳感器槪念：電容式傳感器是將被測(cè)非電量的變化轉(zhuǎn)換為電容量變化的種傳感器。5.1電容式傳感器基本工作原理：電容式傳感器是-個(gè)具有可變參數(shù)的電容器。多數(shù)場(chǎng)合下，電容是由兩個(gè)金屬平行極板組成，并且以空氣為介質(zhì)電容式傳

21、感器可分為變 極距型、變而積型和變介質(zhì)型三種類(lèi)型。（1）差動(dòng)變間隙式的電容傳感器在差動(dòng)式電容傳感器中， 其中電容器C1的電容隨位移 d的減小而增人時(shí)，另一個(gè)電容 器C2的電容則隨著 d的增人而減小。差動(dòng)式比單極式靈敬度提高一倍，且非線(xiàn)性誤差大為減小。由于結(jié)構(gòu)上的對(duì)稱(chēng)性，它還 能有效地補(bǔ)償溫度變化所造成的誤差。（2）固定介質(zhì)與可變間隙式電容傳感器減小極間隙可捉高靈敬度，但易擊穿。為此，經(jīng)常在兩極板間加-層云母或塑料等介 質(zhì)，以改變電容的耐壓性能。由此構(gòu)成如圖所示的固定介質(zhì)與可變間隙式電容傳感器。（1）線(xiàn)位移式電容傳感器極板起始覆蓋面積為 A-aX b,沿活動(dòng)極板寬度方向移動(dòng)a.則改變了兩極板間覆

22、蓋的面積，忽略邊緣效應(yīng)，改變后的電容雖為靈敬度系數(shù)KC為常數(shù)，可見(jiàn)減小極板起始覆蓋長(zhǎng)度a可提高靈敏度，而極板的寬度b與靈敬度KC無(wú)關(guān)。但3不能人小，必須保證a>>d ,否則邊緣處不均勻電場(chǎng)的影響將增大。平板式極板作線(xiàn)位移最大不足之處處對(duì)移動(dòng)極板的平行度要求高，稍有傾斜會(huì)導(dǎo)致極距d變化，影響測(cè)量精度。因此在般的情況下，變面積式的電容傳感器常作成圓柱式的。< 2）圓柱式線(xiàn)位移電容傳感器在不計(jì)邊緣效應(yīng)影響時(shí)，圓柱式的電容器的電容量:式中 1 外圓柱筒與內(nèi)圓柱重疊部分長(zhǎng)度：r2外圓柱內(nèi)徑：rl 內(nèi)圓柱外徑。綜合上述分析，變面積式電容傳感器不論彼測(cè)量是線(xiàn)位移還是角位移，位移與輸出電容

23、都為線(xiàn)性關(guān)系（忽略邊緣效應(yīng)），傳感器靈敏系數(shù)為常數(shù)。5.3影響電容傳感器精度的因素及捉高精度的措施5.3.1邊緣效應(yīng)的影響邊緣效應(yīng)不僅使電容傳感器的靈敬度降低，而且產(chǎn)生非線(xiàn)性。為了消除邊緣效應(yīng)的影 響，可以采用帶有保護(hù)環(huán)的結(jié)構(gòu)。保護(hù)環(huán)與定極板同心.電氣上絕緣且間隙越小越好，同 時(shí)始終保持等電位，以保證中間各個(gè)區(qū)得到均勻的場(chǎng)強(qiáng)分布，從而克服邊緣效應(yīng)影響。為減小極板耳度，往往不用整塊金屬板做極板，而用石英或陶瓷等非金屬材料，蒸涂層金屬膜作 為極板。5.3.2 寄生電容的影響電容式傳感器測(cè)量系統(tǒng)寄生參數(shù)的影響， 主要是指?jìng)鞲衅麟娙輼O板并聯(lián)的寄生電 容的影響。由于電容傳感器電容量很小，寄生電容就要相對(duì)

24、人得多，往往使傳感器不能正常 使用。消除和減小寄生電容影響的方法可歸納為以下幾種：1-縮小傳感器至測(cè)量線(xiàn)路前置極的距離；2驅(qū)動(dòng)電纜法；3.整體屏蔽法5.3.3溫度影響1. 對(duì)結(jié)構(gòu)尺寸的影響在傳感器各零件材料線(xiàn)性 從而產(chǎn)生很人的溫度誤如電極的支架選用陶由于電容式傳感器極間隙很小而對(duì)結(jié)構(gòu)尺寸的變化特別敏感。 膨脹系數(shù)不匹配的情況下，溫度變化將導(dǎo)致極間隙較人的相對(duì)變化, 差。為減小這種誤差，應(yīng)盡星選取溫度系數(shù)小和溫度系數(shù)穩(wěn)定的材料, 瓷材料，電極材料選用鐵銀合金。近年來(lái)又釆用在陶瓷或石英上進(jìn)行噴鍍金或銀的工藝。2. 對(duì)介質(zhì)介電常數(shù)的影響溫度對(duì)介電常數(shù)的影響隨介質(zhì)不同而異，空氣及云母的介電常數(shù)溫度系數(shù)

25、近似為零。而某些液體介質(zhì)，如硅油、崑麻油、煤油等，其介電常數(shù)的溫度系數(shù)較人。例如煤油的介電常 數(shù)的溫度系數(shù)可達(dá)0.07 %°C；若環(huán)境溫度變化土 50°C,則將帶來(lái)7%的溫度誤室,故采用此 類(lèi)介質(zhì)時(shí)必須注意溫度變化造成的誤差。第六章電感式傳感器電感式傳感器是利用電磁感應(yīng)原理，將彼測(cè)的物理量如位移.壓力、流崑 振動(dòng)等轉(zhuǎn)換成線(xiàn)圈的自感系數(shù)L或互感系數(shù)M的變化，再由測(cè)量電路轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化量輸出，實(shí)現(xiàn)由非電量到電量轉(zhuǎn)換的裝置。 彼測(cè)非電量一電磁感應(yīng)一一白感系數(shù) L （互感系數(shù)M） 測(cè)雖電路定義：將非電量轉(zhuǎn)換成自感系數(shù)變化的傳感器通常稱(chēng)為自感式傳感器（又稱(chēng)電感式傳感器） 而將

26、非電量轉(zhuǎn)換成互感系數(shù)變化的傳感器通常稱(chēng)為互感式傳感器（又稱(chēng)差動(dòng)變壓器式傳感 器）o電感式傳感器種類(lèi)很多，本章主要介紹自感式、互感式和渦流式三種傳感器。6.1.1電感傳感器的工作原理和等效電路1. 工作原理電感傳感器有銜鐵、鐵芯和匝數(shù)為W的線(xiàn)圈三部分構(gòu)成。鐵芯和銜鐵之間有氣隙，氣隙耳度為：傳感器運(yùn)動(dòng)部分與銜鐵相連，銜鐵移動(dòng)時(shí)發(fā)生變化引起碗路的碗阻變化，使電芯線(xiàn)圈的電感值L變化；只要改變氣隙厚度或氣隙截面積就可以 改變電感。2、等效電路電感傳感器是一個(gè)帶鐵芯的可變電感，由于線(xiàn)圈的銅耗、鐵芯的渦流損耗、磁滯損耗以及分 布電容的影響，它并非呈現(xiàn)純電感。等效電路如圖所示，其中L為電感，Rc為銅損電阻，Re電渦 流損耗電阻，磁滯損耗電阻Rh, C為傳感器等效電路的等效電容。等效電容C主耍是由線(xiàn)圈繞組的 固有電容和電纜分布電容引起。電纜長(zhǎng)度的變化，將引起C的變化。當(dāng)電感傳感器確定后，這些 參數(shù)即為已知雖。6.1.2 H感式傳感器的結(jié)構(gòu)類(lèi)型及特性常見(jiàn)的自感式傳感器有變間隙式、變而積式和螺線(xiàn)管式三類(lèi)。6.1.3 電感傳感器的測(cè)呈電路電感傳感器最常用的測(cè)量電路是交流電橋式測(cè)量電路，它有三種基本形式，即電阻平衡臂電 橋、變壓器電橋、緊耦合電感比例臂電橋。6.2 差動(dòng)變壓器式電感傳感器差動(dòng)變壓器本身