機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)··第三章(沈陽理工大學(xué))綜述

1、沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院常用傳感器及敏感元件常用傳感器及敏感元件沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院學(xué)習(xí)要求 傳感器是一種獲取信息的裝置，是測(cè)試系統(tǒng)的首要環(huán)節(jié)。完成本章內(nèi)容的學(xué)習(xí)后應(yīng)能做到：o了解傳感器的的作用與工業(yè)應(yīng)用情況o了解傳感器的分類 o了解傳感器的最新發(fā)展動(dòng)態(tài) 沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院主要內(nèi)容 o概述o傳感器的組成與分類 o電阻式傳感器o電感式傳感器o電容式傳感器o壓電式傳感器o磁電式傳感器o其它傳感器 沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院概述概述定義：工程上通常把直接作用于被測(cè)量，定義：工程上通常把直接作用于被

2、測(cè)量，能按一定規(guī)律將其轉(zhuǎn)換成同種或別能按一定規(guī)律將其轉(zhuǎn)換成同種或別種量值輸出的器件，稱為種量值輸出的器件，稱為傳感器。傳感器。廣州中鳴數(shù)碼的機(jī)器狗廣州中鳴數(shù)碼的機(jī)器狗沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院傳感器的組成與分類傳感器的組成：傳感器的組成：例如測(cè)量一輛直線運(yùn)例如測(cè)量一輛直線運(yùn)動(dòng)的汽車的加速度：動(dòng)的汽車的加速度：沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院1)1)按被測(cè)物理量分類按被測(cè)物理量分類常見的被測(cè)物理量常見的被測(cè)物理量機(jī)械量機(jī)械量: :長(zhǎng)度長(zhǎng)度, ,厚度厚度, ,位移位移, ,速度速度, ,加速度加速度, , 旋轉(zhuǎn)角旋轉(zhuǎn)角, ,轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)數(shù), ,質(zhì)量質(zhì)量, ,重量重量

3、, ,力力, , 壓力壓力, ,真空度真空度, ,力矩力矩, ,風(fēng)速風(fēng)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(chǎng)磁場(chǎng). .溫度溫度: : 溫度溫度, ,熱量熱量, ,比熱比熱. .光：光： 亮度，色彩亮度，色彩傳感器的組成與分類傳感器的分類：傳感器的分類：沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院機(jī)械式機(jī)械式, ,電氣式電氣式, ,光學(xué)式光學(xué)式, ,流體式等流體式等. .2)2)按工作的物理基礎(chǔ)分類按工作的物理基礎(chǔ)分類: :傳感器的組成與分類沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院3)3)按信號(hào)變換特征按信號(hào)變換特

4、征: :能量轉(zhuǎn)換型和能量控制型能量轉(zhuǎn)換型和能量控制型能量轉(zhuǎn)換型能量轉(zhuǎn)換型: :直接由被測(cè)對(duì)象輸入能量使其工作直接由被測(cè)對(duì)象輸入能量使其工作. . 例如例如: :熱電偶溫度計(jì)熱電偶溫度計(jì), ,壓電式加速度計(jì)壓電式加速度計(jì). .能量控制型能量控制型: :從外部供給能量并由被測(cè)量控制外部從外部供給能量并由被測(cè)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(yīng)變片電阻應(yīng)變片. .傳感器的組成與分類沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院4)4)按敏感元件與被測(cè)對(duì)象之間的能量關(guān)系按敏感元件與被測(cè)對(duì)象之間的能量關(guān)系: :物性型物性型: :依靠敏感元件材料本身物理性質(zhì)的變化來實(shí)現(xiàn)信號(hào)

5、變換依靠敏感元件材料本身物理性質(zhì)的變化來實(shí)現(xiàn)信號(hào)變換. . 例如例如: :水銀溫度計(jì)水銀溫度計(jì). .結(jié)構(gòu)型結(jié)構(gòu)型: :依靠傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)變依靠傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)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. .傳感器的組成與分類沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院電阻式傳感器完成本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)后應(yīng)能做到：p掌握電阻式傳感器的工作原理p了解電阻式傳感器的結(jié)構(gòu)、分類p掌握變阻器式傳感器、電阻應(yīng)變式傳感器、 固態(tài)壓阻式傳感器在結(jié)構(gòu)和工作原理的相 同點(diǎn)和不同點(diǎn)p了解電阻式傳感器的應(yīng)用沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院電阻式傳感器

6、是把被測(cè)量轉(zhuǎn)換為電阻變化的一種傳感器。電阻式傳感器是把被測(cè)量轉(zhuǎn)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、電應(yīng)變式、壓阻式變阻器式、電應(yīng)變式、壓阻式.電阻式傳感器1 變阻器式傳感器變阻器式傳感器 1 2 3 132直線型旋轉(zhuǎn)型沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院變阻器式傳感器的等效電路變阻器式傳感器的等效電路EinEoutRxRLRp-Rx)1)(1pxxLRpRxpxinLRxRxRpRLRpRinLRxRLRxRxRpRinEEEoutE沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院變阻器式傳感器的負(fù)載效應(yīng)變阻器式傳感器的負(fù)載效應(yīng) 優(yōu)點(diǎn)：穩(wěn)定、簡(jiǎn)

7、單、適合精度不高的場(chǎng)合優(yōu)點(diǎn)：穩(wěn)定、簡(jiǎn)單、適合精度不高的場(chǎng)合缺點(diǎn)：分辨力不高缺點(diǎn)：分辨力不高 100%Output0 x沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院變阻器式傳感器的特點(diǎn)變阻器式傳感器的特點(diǎn) 沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院變阻器式傳感器的應(yīng)用變阻器式傳感器的應(yīng)用 例例1 重量的自動(dòng)檢測(cè)重量的自動(dòng)檢測(cè)-配料設(shè)備配料設(shè)備原材料重量設(shè)定 比較沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院變阻器式傳感器的應(yīng)用變阻器式傳感器的應(yīng)用 例例2 用變阻式傳感器制作的位移傳感器的結(jié)構(gòu)圖。被測(cè)位移使測(cè)量用變阻式傳感器制作的位移傳感器的結(jié)構(gòu)圖。被測(cè)位移使測(cè)量軸沿導(dǎo)軌軸向移動(dòng)時(shí)，帶

8、動(dòng)電刷在滑線電阻上產(chǎn)生相同的位移，軸沿導(dǎo)軌軸向移動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)電刷在滑線電阻上產(chǎn)生相同的位移，從而改變電位器的輸出電阻。精密電阻與電位器電阻式電橋的從而改變電位器的輸出電阻。精密電阻與電位器電阻式電橋的兩個(gè)橋臂，構(gòu)成電橋測(cè)量電路。兩個(gè)橋臂，構(gòu)成電橋測(cè)量電路。沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院電阻式傳感器2電阻應(yīng)變片式傳感器電阻應(yīng)變片式傳感器 金屬應(yīng)變計(jì)有:絲式(wire gauge)和箔式(foil gauge)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):穩(wěn)定性和 溫度特性好.缺點(diǎn)缺點(diǎn):靈敏度系 數(shù)小.應(yīng)變計(jì)是一種將應(yīng)變計(jì)是一種將壓力壓力,荷重荷重,位移位移,速度速度,加速度加速度,扭扭矩等物理量轉(zhuǎn)換矩等物理量轉(zhuǎn)換成

9、電信號(hào)的元件成電信號(hào)的元件.沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院電阻式傳感器金屬的電阻金屬的電阻R為：為：AlR電阻率 長(zhǎng) A截面積 (1) 當(dāng)當(dāng) 不變時(shí)不變時(shí)-金屬應(yīng)變計(jì)金屬應(yīng)變計(jì) (2) 當(dāng)當(dāng) 變化時(shí)變化時(shí)-半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì))21 ( RdAdldRARlRERRdddRdAlR沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院應(yīng)變計(jì)分類金屬應(yīng)變計(jì)壓電二極管,壓電晶體管半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)粘 貼 式非粘貼式薄模型體型擴(kuò)散型應(yīng)變計(jì)應(yīng)變計(jì)沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院金屬絲式沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院金屬絲式 dRdAARdllRdR縱向應(yīng)變

10、ldl引起電阻值相對(duì)變化量為 )21 ( RdR電阻相對(duì)變化率與應(yīng)變成正比 電阻應(yīng)變片的靈敏度21ldlRdRSg沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院金屬箔式和半導(dǎo)體式 310 m金屬箔式制做：金屬絲經(jīng)高溫液化后，高壓高速噴射，而后霧化沉積在基片上，形成層，再用光刻腐蝕法形成電路。 優(yōu)點(diǎn)：散熱好易成形，取代了絲式半導(dǎo)體式：結(jié)構(gòu)如圖，原理同上Es21Es 工作原理：基于半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)。優(yōu)點(diǎn):應(yīng)變靈敏度大;體積小;能制成具有一定應(yīng)變電阻的元件.缺點(diǎn):電阻溫度系數(shù)比金屬應(yīng)變計(jì)大一個(gè)數(shù)量級(jí) 沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院應(yīng)變片應(yīng)用中的問題 （1） 溫度效應(yīng)溫度效應(yīng)1

11、) 電阻溫度系數(shù)的影響電阻溫度系數(shù)的影響 敏感柵的電阻絲阻值隨溫度變化的關(guān)系可用下式表示： Rt=R0（1+0t） Rt溫度為 t 時(shí)的電阻值; R0溫度為t0時(shí)的電阻值; 0金屬絲的電阻溫度系數(shù); t溫度變化值, t=t -t0當(dāng)溫度變化t時(shí), 電阻絲電阻的變化值為： Rt=Rt- R0= R00t 設(shè)電阻絲和試件在溫度為 0 時(shí)的長(zhǎng)度均為L(zhǎng)0，它們的線膨脹系數(shù)分別為s和g, 若兩者不粘貼, 則它們的長(zhǎng)度分別為 Ls= L0（1+st） Lg= L0（1+gt） 2)試件材料和電阻絲材料的線膨脹系數(shù)的影響試件材料和電阻絲材料的線膨脹系數(shù)的影響 電阻應(yīng)變片的溫電阻應(yīng)變片的溫度補(bǔ)償方法通常度補(bǔ)償

12、方法通常有線路補(bǔ)償法和有線路補(bǔ)償法和應(yīng)變片自補(bǔ)償兩應(yīng)變片自補(bǔ)償兩大類。大類。沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院應(yīng)變片應(yīng)用中的問題 橫向效應(yīng)橫向效應(yīng) 沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院應(yīng)變片應(yīng)用中的問題 動(dòng)態(tài)誤差動(dòng)態(tài)誤差 由于應(yīng)力波高頻變化時(shí)，在機(jī)械桿形成波動(dòng)，對(duì)應(yīng)變片長(zhǎng)度有限制。）（tXtpcos沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院應(yīng)變片應(yīng)用 1）將應(yīng)變片粘貼于被測(cè)構(gòu)件上，直接用來測(cè)定構(gòu)件的應(yīng)變和應(yīng)力。）將應(yīng)變片粘貼于被測(cè)構(gòu)件上，直接用來測(cè)定構(gòu)件的應(yīng)變和應(yīng)力。 沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院應(yīng)變片應(yīng)用 2）將應(yīng)變片貼于彈性元件上，與彈性

13、元件一起構(gòu)成應(yīng)變式傳感器。）將應(yīng)變片貼于彈性元件上，與彈性元件一起構(gòu)成應(yīng)變式傳感器。 xsksRdR=maF慣.k 慣FkmaaskmRdR m這種傳感器常這種傳感器常用來測(cè)量力、用來測(cè)量力、位移、加速度位移、加速度等物理參數(shù)等物理參數(shù) 。沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院電感式傳感器完成本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)后應(yīng)能做到：p了解電感式傳感器的工作原理p了解可變磁阻式電感傳感器、渦流式電感傳感器 和差動(dòng)變壓器式傳感器的特點(diǎn)p了解可變磁阻式電感傳感器、渦流式電感傳感器 和差動(dòng)變壓器式傳感器的應(yīng)用 沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院電感式傳感器 電感式傳感器是把被測(cè)量如力電感式傳

14、感器是把被測(cè)量如力,位移等轉(zhuǎn)換為電感量位移等轉(zhuǎn)換為電感量 變化的一變化的一種裝置種裝置.其變換的原理是電磁感應(yīng)（現(xiàn)象）。其變換的原理是電磁感應(yīng)（現(xiàn)象）。 分類分類: :電感式傳感器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沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院電感式傳感器 1 自感型自感型-可變磁阻式可變磁阻式 2002SNL 原理原理: :電磁感應(yīng)電磁感應(yīng)自感自感L與空氣隙與空氣隙成反比，而與空氣成反比，而與空氣隙導(dǎo)磁截面積隙導(dǎo)磁截面積S0成正比。當(dāng)固定成正比。當(dāng)固定S0不變，變化不變，變化時(shí)，時(shí)，L 與與呈非線性呈非線性（雙曲線）關(guān)系，此時(shí)，傳感器的（雙

15、曲線）關(guān)系，此時(shí)，傳感器的靈敏度為：靈敏度為： 由于由于S不是常數(shù)，不是常數(shù)，因而出現(xiàn)非線性因而出現(xiàn)非線性誤差，為了減小誤差，為了減小誤差，通常規(guī)定誤差，通常規(guī)定在較小的范圍在較小的范圍內(nèi)工作。內(nèi)工作。沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院電感式傳感器 實(shí)際應(yīng)用中，一般取實(shí)際應(yīng)用中，一般取 。這種傳感器適用。這種傳感器適用于較小位移的測(cè)量，一般約為于較小位移的測(cè)量，一般約為0.0011 mm。 如將如將固定，變化空氣隙導(dǎo)磁截面積固定，變化空氣隙導(dǎo)磁截面積S0時(shí)，自感時(shí)，自感L與與S0呈線性關(guān)系如下圖所示：呈線性關(guān)系如下圖所示： 沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院差動(dòng)式可

16、變磁阻電感傳感器200102()wALx200202()wALx200210011()2wALLLxx 2002201wAxx21LLx線性改善差動(dòng)方差動(dòng)方式 可 提式 可 提高 靈 敏高 靈 敏度 及 減度 及 減少 非 線少 非 線性誤差。性誤差。沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院電感式傳感器 2 電渦流電渦流 如果這些參數(shù)中有某個(gè)發(fā)生變化，如果這些參數(shù)中有某個(gè)發(fā)生變化，線圈阻抗便會(huì)發(fā)生變化，通過測(cè)量線圈線圈阻抗便會(huì)發(fā)生變化，通過測(cè)量線圈的阻抗，便能測(cè)定相應(yīng)的物理量。的阻抗，便能測(cè)定相應(yīng)的物理量。),(ZZ 沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院電渦流等效電路 L2

17、L1U1M1R2R11R11L)(L1R1L2R2L線圈電阻 線圈電感 渦流電阻 渦流電感 M互感22122222MLLLRLhMM,hLL,22hLL, 由于等效電感與位移有關(guān)，在由于等效電感與位移有關(guān)，在一定范圍呈線性，可測(cè)位移、材質(zhì)、一定范圍呈線性，可測(cè)位移、材質(zhì)、厚度；厚度； 優(yōu)點(diǎn)：非接觸優(yōu)點(diǎn)：非接觸沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院電渦流檢測(cè)電路 (1)諧振電路諧振電路12fLc111Lf222Lf333Lf沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院電渦流檢測(cè)電路 (2)調(diào)頻電路調(diào)頻電路 12fLc0000 xLLLffeee xe 沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理

18、工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院電渦流傳感器的應(yīng)用 渦流式位移、力、振動(dòng)測(cè)量，渦流式位移、力、振動(dòng)測(cè)量，NDT，測(cè)厚，測(cè)厚,材質(zhì)判別。材質(zhì)判別。 案例：案例： 測(cè)厚測(cè)厚案例：案例： 零件計(jì)數(shù)零件計(jì)數(shù)沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院電渦流傳感器的應(yīng)用 案例：無損探傷案例：無損探傷火車輪檢測(cè)火車輪檢測(cè)油管檢測(cè)油管檢測(cè)裂紋檢測(cè)，裂紋檢測(cè)，缺陷造成缺陷造成渦流變化。渦流變化。沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院電渦流傳感器的應(yīng)用 沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 3 互感式差動(dòng)傳感器互感式差動(dòng)傳感器 電感式傳感器 輸出：輸出：ey=e1-e2 活動(dòng)銜鐵能改變線圈之間的藕合

19、程度。輸出ey的大小隨活動(dòng)銜鐵的位置而變。 當(dāng)活動(dòng)銜鐵的位置居中時(shí)，e1=e2，ey=0； 當(dāng)活動(dòng)銜鐵向上移時(shí)，e1e2，ey0； 當(dāng)活動(dòng)銜鐵向下移時(shí)，e1e2，ey0。 活動(dòng)銜鐵的位置往復(fù)變化，其輸出電壓也隨之變化 注意：差動(dòng)變壓器式傳感器輸出的電壓是交流量，如用交流電壓表指示則輸出值只能反應(yīng)注意：差動(dòng)變壓器式傳感器輸出的電壓是交流量，如用交流電壓表指示則輸出值只能反應(yīng)鐵芯位移的大小，而不能反應(yīng)移動(dòng)的方向；其次，交流電壓輸出存在一定的零點(diǎn)殘余電壓，鐵芯位移的大小，而不能反應(yīng)移動(dòng)的方向；其次，交流電壓輸出存在一定的零點(diǎn)殘余電壓，零點(diǎn)殘余電壓是由于兩個(gè)次級(jí)線圈的結(jié)構(gòu)不對(duì)稱，以及初級(jí)線圈銅損電阻、

20、鐵磁材質(zhì)不均零點(diǎn)殘余電壓是由于兩個(gè)次級(jí)線圈的結(jié)構(gòu)不對(duì)稱，以及初級(jí)線圈銅損電阻、鐵磁材質(zhì)不均勻、線圈間分布電容等原因所形成的。所以，即使活動(dòng)銜鐵位于中間位置時(shí)，輸出也不為勻、線圈間分布電容等原因所形成的。所以，即使活動(dòng)銜鐵位于中間位置時(shí)，輸出也不為零。零。沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院電感式傳感器 差動(dòng)相敏檢波電路差動(dòng)相敏檢波電路沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院差動(dòng)變壓器式傳感器應(yīng)用應(yīng)用應(yīng)用: 厚度,角度,表面粗糙度;拉伸,壓縮,垂直度; 壓力,流量,液位;張力,重力,負(fù)荷量;扭矩, 應(yīng)力,動(dòng)力;氣壓,溫度;振動(dòng),速度,加速度;等.案例：案例：板的厚度測(cè)量板的厚

21、度測(cè)量 案例：案例：張力測(cè)量張力測(cè)量沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院電容式傳感器完成本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)后應(yīng)能做到：p掌握電容式傳感器的工作原理p了解電容式傳感器的結(jié)構(gòu)、分類p掌握電容式傳感器的設(shè)計(jì)要點(diǎn)、轉(zhuǎn)換電路p了解電容式傳感器的應(yīng)用沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院電容傳感器 電容式傳感器：將被測(cè)量電容式傳感器：將被測(cè)量(如尺寸、壓力等如尺寸、壓力等)的變化轉(zhuǎn)換成電容的變化轉(zhuǎn)換成電容量變化的一種傳感器。量變化的一種傳感器。 S 兩個(gè)極板相對(duì)有效面積兩個(gè)極板相對(duì)有效面積 ，單位為，單位為m2； d 兩平行極板間的距離，單位為兩平行極板間的距離，單位為m； 兩極板間介質(zhì)

22、的介電常數(shù)。兩極板間介質(zhì)的介電常數(shù)。dsC沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院工作原理及類型 改變電容改變電容C的方法：的方法：改變介質(zhì)的介電常數(shù)改變介質(zhì)的介電常數(shù)； 改變形成電容的有效面積；改變形成電容的有效面積； 改變兩個(gè)極板間的距離。改變兩個(gè)極板間的距離。類型：類型： 變極距變極距（或稱變間隙）型、變面積型和變介電常數(shù)型?；蚍Q變間隙）型、變面積型和變介電常數(shù)型。電極形狀有平板形、圓柱形和球平面形三種。電極形狀有平板形、圓柱形和球平面形三種。 dsC沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院靈敏度及非線性 變極距式變極距式 00dsCdsC CCddsC00)( 3200

23、001dddddddCdCk比值比值d/d0 很小時(shí)接近線性關(guān)系，因此這種形式傳感器的被測(cè)量范圍不應(yīng)太大。很小時(shí)接近線性關(guān)系，因此這種形式傳感器的被測(cè)量范圍不應(yīng)太大。沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院靈敏度及非線性 如果，變極距式電容傳感器被測(cè)范圍大，適當(dāng)增大極板間的初始如果，變極距式電容傳感器被測(cè)范圍大，適當(dāng)增大極板間的初始距離距離 d0 ，保證比值，保證比值d/d0，但，但C0/d0，故靈敏度，故靈敏度；C0，寄，寄生電容的干擾作用生電容的干擾作用。常采用差動(dòng)式電容傳感器常采用差動(dòng)式電容傳感器。 忽略電容器的邊緣效應(yīng)后，忽略電容器的邊緣效應(yīng)后，變面積型和變介電常數(shù)型變面積型和

24、變介電常數(shù)型(測(cè)厚除外測(cè)厚除外)電容傳感器具有很好的線性電容傳感器具有很好的線性。實(shí)際由于邊緣效應(yīng)，仍存在非線性問。實(shí)際由于邊緣效應(yīng)，仍存在非線性問題，且靈敏度下降，但比變極距型好得多。題，且靈敏度下降，但比變極距型好得多。沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院電容傳感器的特點(diǎn)電容傳感器的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：溫度穩(wěn)定性好；溫度穩(wěn)定性好； 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、適應(yīng)性強(qiáng)；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、適應(yīng)性強(qiáng)； 動(dòng)態(tài)響應(yīng)好；動(dòng)態(tài)響應(yīng)好； 可以實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量，具有平均效應(yīng)可以實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量，具有平均效應(yīng)缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：輸出阻抗高，負(fù)載能力差；輸出阻抗高，負(fù)載能力差；則則ZC,但是但是C很小，故很小，故ZC大大 寄生電容影響大；

25、引線電容、電路雜散電容、極板與周圍導(dǎo)寄生電容影響大；引線電容、電路雜散電容、極板與周圍導(dǎo) 體之間電容。體之間電容。 輸出特性非線性輸出特性非線性 沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院電容式傳感器的等效電路電容式傳感器的等效電路 沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院電容式傳感器的等效電路電容式傳感器的等效電路 沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院電容式傳感器的等效電路電容式傳感器的等效電路 沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院電容式傳感器的設(shè)計(jì)要點(diǎn)電容式傳感器的設(shè)計(jì)要點(diǎn) （1）保證絕緣材料的）保證絕緣材料的絕緣性能：絕緣性能：從選從選材、結(jié)構(gòu)、加工

26、材、結(jié)構(gòu)、加工工藝等方面來減工藝等方面來減小溫度等誤差和小溫度等誤差和保證絕緣材料具保證絕緣材料具有高的絕緣性能。有高的絕緣性能。（2）消除和減小邊緣）消除和減小邊緣效應(yīng)：效應(yīng)：邊緣效應(yīng)邊緣效應(yīng)不僅使電容傳感不僅使電容傳感器的靈敏度降低器的靈敏度降低而且產(chǎn)生非線性，而且產(chǎn)生非線性，因此應(yīng)盡量消除因此應(yīng)盡量消除或減小它?；驕p小它。沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院電容式傳感器的設(shè)計(jì)要點(diǎn)電容式傳感器的設(shè)計(jì)要點(diǎn) （3）消除和減小寄生電容的影響）消除和減小寄生電容的影響 增加原始電容值可減小寄生電容的影響。增加原始電容值可減小寄生電容的影響。 注意傳感器的接地和屏蔽。注意傳感器的接地和屏

27、蔽。 將傳感器與電子線路的前置級(jí)將傳感器與電子線路的前置級(jí)(集成化集成化)裝在一個(gè)殼體內(nèi)，去除傳感器至前置級(jí)的電纜。裝在一個(gè)殼體內(nèi)，去除傳感器至前置級(jí)的電纜。 采用采用“驅(qū)動(dòng)電纜驅(qū)動(dòng)電纜技術(shù)技術(shù)(也稱也稱雙層屏蔽等位傳輸雙層屏蔽等位傳輸技術(shù)技術(shù))。 沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院電容式傳感器的設(shè)計(jì)要點(diǎn)電容式傳感器的設(shè)計(jì)要點(diǎn) （4）防止和減小外界干擾）防止和減小外界干擾 屏蔽和接地。屏蔽和接地。 增加原始電容值以降低容抗。增加原始電容值以降低容抗。 導(dǎo)線和導(dǎo)線要離得遠(yuǎn)，以減小導(dǎo)線間分布電容的靜電感應(yīng)。導(dǎo)線要導(dǎo)線和導(dǎo)線要離得遠(yuǎn)，以減小導(dǎo)線間分布電容的靜電感應(yīng)。導(dǎo)線要盡可能短，最好

28、成直角排列，必須平行排列時(shí)可采用同軸屏蔽線。盡可能短，最好成直角排列，必須平行排列時(shí)可采用同軸屏蔽線。 盡可能一點(diǎn)接地，避免多點(diǎn)接地。地線要用粗的良導(dǎo)體或?qū)捰∷⒕€。盡可能一點(diǎn)接地，避免多點(diǎn)接地。地線要用粗的良導(dǎo)體或?qū)捰∷⒕€。 盡量采用差動(dòng)式電容傳感電路，可減小非線性誤差，提高傳感器靈盡量采用差動(dòng)式電容傳感電路，可減小非線性誤差，提高傳感器靈敏度，減小寄生電容的影響和干擾。敏度，減小寄生電容的影響和干擾。沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院電容式傳感器的轉(zhuǎn)換電路電容式傳感器的轉(zhuǎn)換電路將傳感器將傳感器C轉(zhuǎn)換成電壓、電流、頻率等電量。轉(zhuǎn)換成電壓、電流、頻率等電量。一般歸結(jié)為兩類：調(diào)制型、

29、脈沖型一般歸結(jié)為兩類：調(diào)制型、脈沖型(或稱為電容充放電型或稱為電容充放電型)調(diào)制型：調(diào)制型：沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院電容式傳感器的轉(zhuǎn)換電路電容式傳感器的轉(zhuǎn)換電路交流激勵(lì)法交流激勵(lì)法沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院電容式傳感器的轉(zhuǎn)換電路電容式傳感器的轉(zhuǎn)換電路電容式傳感器構(gòu)成交流電橋的一些形式電容式傳感器構(gòu)成交流電橋的一些形式 ：沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院電容式傳感器的轉(zhuǎn)換電路電容式傳感器的轉(zhuǎn)換電路雙雙T型充放電網(wǎng)絡(luò)型充放電網(wǎng)絡(luò) 沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院電容式傳感器的轉(zhuǎn)換電路電容式傳感器的轉(zhuǎn)換電路脈沖型電路脈沖型

30、電路-利用電容的充放電利用電容的充放電沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院電容式傳感器的應(yīng)用電容式傳感器的應(yīng)用電容傳感器可用于測(cè)量直線位移、電容傳感器可用于測(cè)量直線位移、角位移，振動(dòng)振幅角位移，振動(dòng)振幅(可測(cè)至可測(cè)至0.05m的微小振幅的微小振幅)，尤其適，尤其適合測(cè)量高頻振動(dòng)振幅、精密軸系合測(cè)量高頻振動(dòng)振幅、精密軸系回轉(zhuǎn)精度、加速度等機(jī)械量；回轉(zhuǎn)精度、加速度等機(jī)械量；可用于測(cè)量壓力、差壓力、液位、可用于測(cè)量壓力、差壓力、液位、料面、糧食中的水分含量、非金料面、糧食中的水分含量、非金屬材料的涂層、油膜厚度、測(cè)量屬材料的涂層、油膜厚度、測(cè)量電介質(zhì)的濕度、密度、厚度等等。電介質(zhì)的濕度、

31、密度、厚度等等。在自動(dòng)檢測(cè)和控制系統(tǒng)中常作為在自動(dòng)檢測(cè)和控制系統(tǒng)中常作為位置信號(hào)發(fā)生器。位置信號(hào)發(fā)生器。沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院電容式傳感器的應(yīng)用電容式傳感器的應(yīng)用沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院電容式傳感器的應(yīng)用電容式傳感器的應(yīng)用沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院電容式傳感器的應(yīng)用電容式傳感器的應(yīng)用沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院電容式傳感器的應(yīng)用電容式傳感器的應(yīng)用沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院電容式傳感器的應(yīng)用電容式傳感器的應(yīng)用沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院壓電式傳感器壓電式傳感器p掌

32、握壓電式傳感器的工作原理p了解壓電式傳感器的等效電路p了解壓電式傳感器的測(cè)量電路學(xué)習(xí)內(nèi)容：沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院壓電效應(yīng)壓電效應(yīng) 壓電式傳感器的工作原理是基于某些介質(zhì)材料的壓電效應(yīng)，是典型壓電式傳感器的工作原理是基于某些介質(zhì)材料的壓電效應(yīng)，是典型的有源傳感器。當(dāng)材料受力作用而變形時(shí)，的有源傳感器。當(dāng)材料受力作用而變形時(shí)， 其表面會(huì)有電荷產(chǎn)生，從其表面會(huì)有電荷產(chǎn)生，從而實(shí)現(xiàn)非電量測(cè)量。而實(shí)現(xiàn)非電量測(cè)量。 某些晶體或多晶陶瓷，當(dāng)沿著一定方向受到外力作用時(shí)，內(nèi)部就產(chǎn)某些晶體或多晶陶瓷，當(dāng)沿著一定方向受到外力作用時(shí)，內(nèi)部就產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)在某兩個(gè)表面上產(chǎn)生符號(hào)相反的電荷；當(dāng)

33、外力去掉生極化現(xiàn)象，同時(shí)在某兩個(gè)表面上產(chǎn)生符號(hào)相反的電荷；當(dāng)外力去掉后，又恢復(fù)到不帶電狀態(tài)；當(dāng)作用力方向改變時(shí)，電荷的極性也隨著改后，又恢復(fù)到不帶電狀態(tài)；當(dāng)作用力方向改變時(shí)，電荷的極性也隨著改變；晶體受力所產(chǎn)生的電荷量與外力的大小成正比。上述現(xiàn)象稱為正壓變；晶體受力所產(chǎn)生的電荷量與外力的大小成正比。上述現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)。反之，如對(duì)晶體施加一定變電場(chǎng)，晶體本身將產(chǎn)生機(jī)械變形，電效應(yīng)。反之，如對(duì)晶體施加一定變電場(chǎng)，晶體本身將產(chǎn)生機(jī)械變形，外電場(chǎng)撤離，變形也隨著消失，稱為逆壓電效應(yīng)。外電場(chǎng)撤離，變形也隨著消失，稱為逆壓電效應(yīng)。 沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院壓電效應(yīng)壓電效應(yīng) +F

34、+沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院壓電材料壓電材料 壓電材料可以分為兩大類壓電材料可以分為兩大類: 壓電晶體和壓電陶瓷。壓電晶體和壓電陶瓷。 p壓電晶體（主要是單晶體）壓電晶體（主要是單晶體） 石英、天然晶體，除壓電常數(shù)不大外，特性優(yōu)越石英、天然晶體，除壓電常數(shù)不大外，特性優(yōu)越,作為作為標(biāo)準(zhǔn)傳感器。標(biāo)準(zhǔn)傳感器。p壓電陶瓷（多晶體）壓電陶瓷（多晶體） 屬于人工制造的多晶體，仍以屬于人工制造的多晶體，仍以Q=dF表示，較大的壓電表示，較大的壓電系數(shù)，介電常數(shù)，機(jī)械強(qiáng)度系數(shù)，介電常數(shù)，機(jī)械強(qiáng)度1 (1+k)CfCyfqec 電荷放大器：電荷放大器：沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)

35、機(jī)械工程學(xué)院壓電式傳感器測(cè)量電路壓電式傳感器測(cè)量電路 實(shí)際電荷放大器實(shí)際電荷放大器 反饋端并聯(lián)電阻反饋端并聯(lián)電阻Rf:電荷放大器，對(duì)電纜長(zhǎng)度要求不高，可以長(zhǎng)達(dá)電荷放大器，對(duì)電纜長(zhǎng)度要求不高，可以長(zhǎng)達(dá)100米米沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院壓電式傳感器的應(yīng)用壓電式傳感器的應(yīng)用 壓電元件是一種典型的力敏感元件。可用來測(cè)量最終能轉(zhuǎn)換為力的多種物理壓電元件是一種典型的力敏感元件?？捎脕頊y(cè)量最終能轉(zhuǎn)換為力的多種物理量。在檢測(cè)技術(shù)中，常用來測(cè)量力和加速度。量。在檢測(cè)技術(shù)中，常用來測(cè)量力和加速度。沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院壓電式傳感器的應(yīng)用壓電式傳感器的應(yīng)用 壓電元件

36、是一種典型的力敏感元件?？捎脕頊y(cè)量最終能轉(zhuǎn)換為力的多種物理壓電元件是一種典型的力敏感元件?？捎脕頊y(cè)量最終能轉(zhuǎn)換為力的多種物理量。在檢測(cè)技術(shù)中，常用來測(cè)量力和加速度。量。在檢測(cè)技術(shù)中，常用來測(cè)量力和加速度。沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院壓電式傳感器的應(yīng)用壓電式傳感器的應(yīng)用 BSD2壓電式傳感器是專門用于檢測(cè)玻璃破碎的一種傳感器壓電式傳感器是專門用于檢測(cè)玻璃破碎的一種傳感器, 它利用壓電它利用壓電元件對(duì)振動(dòng)敏感的特性來感知玻璃受撞擊和破碎時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)波。傳感器把振動(dòng)元件對(duì)振動(dòng)敏感的特性來感知玻璃受撞擊和破碎時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)波。傳感器把振動(dòng)波轉(zhuǎn)換成電壓輸出波轉(zhuǎn)換成電壓輸出 輸出電壓經(jīng)放

37、大、輸出電壓經(jīng)放大、 濾波、濾波、 比較等處理后提供給報(bào)警系統(tǒng)。比較等處理后提供給報(bào)警系統(tǒng)。 沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 磁電式傳感器磁電式傳感器 學(xué)習(xí)內(nèi)容：p掌握磁電式傳感器變換原理掌握磁電式傳感器變換原理p了解動(dòng)圈式傳感器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理了解動(dòng)圈式傳感器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理p了解磁阻式傳感器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理了解磁阻式傳感器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 磁電式傳感器磁電式傳感器 磁感應(yīng)電式傳感器是利用電磁感應(yīng)原理將被測(cè)量磁感應(yīng)電式傳感器是利用電磁感應(yīng)原理將被測(cè)量（如振動(dòng)、位移、轉(zhuǎn)速等）的變化轉(zhuǎn)變?yōu)楦袘?yīng)電動(dòng)（如振動(dòng)、位移、轉(zhuǎn)

38、速等）的變化轉(zhuǎn)變?yōu)楦袘?yīng)電動(dòng)勢(shì)，是一種機(jī)勢(shì)，是一種機(jī)-電能量變換型傳感器，電能量變換型傳感器， 它不需要輔它不需要輔助電源就能把被測(cè)對(duì)象的機(jī)械量轉(zhuǎn)換成易于測(cè)量的助電源就能把被測(cè)對(duì)象的機(jī)械量轉(zhuǎn)換成易于測(cè)量的電信號(hào)，是有源傳感器。電信號(hào)，是有源傳感器。 由于它輸出功率大電路簡(jiǎn)單，輸出阻抗小，且由于它輸出功率大電路簡(jiǎn)單，輸出阻抗小，且性能穩(wěn)定性能穩(wěn)定, 不需要外部供電電源，又具有一定的頻率不需要外部供電電源，又具有一定的頻率響應(yīng)范圍響應(yīng)范圍(一般為一般為101000Hz)，適用于振動(dòng)、轉(zhuǎn)，適用于振動(dòng)、轉(zhuǎn)速、扭矩等測(cè)量。所以得到普遍應(yīng)用。但這種傳感速、扭矩等測(cè)量。所以得到普遍應(yīng)用。但這種傳感器的尺寸和重

39、量都較大。器的尺寸和重量都較大。沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 磁電式傳感器磁電式傳感器 磁磁電電式式動(dòng)圈式動(dòng)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沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 磁電式傳感器分類磁電式傳感器分類 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，N匝線圈在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)切割磁力匝線圈在磁場(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)，線圈中所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)線或線圈所在磁場(chǎng)的磁通變化時(shí)，線圈中所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e的大小決定于穿過線圈的磁通量的大小決定于穿過線圈的磁通量的變化率：的變化率： dtdWdtde 磁通變化率與磁場(chǎng)強(qiáng)度、磁路磁阻

40、、線圈的運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)，磁通變化率與磁場(chǎng)強(qiáng)度、磁路磁阻、線圈的運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)，故若改變其中一個(gè)因素，都會(huì)改變線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。故若改變其中一個(gè)因素，都會(huì)改變線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。 按工作原理不同，磁電感應(yīng)式傳感器可分為恒定磁通式和變按工作原理不同，磁電感應(yīng)式傳感器可分為恒定磁通式和變磁通式，即動(dòng)圈式傳感器和磁阻式傳感器。磁通式，即動(dòng)圈式傳感器和磁阻式傳感器。 沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 磁電式傳感器分類磁電式傳感器分類 ewBlvekWBA沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 磁電式傳感器分類磁電式傳感器分類 在傳感器中當(dāng)結(jié)構(gòu)參數(shù)確定后，在傳感器中當(dāng)結(jié)構(gòu)參數(shù)確定后，B

41、、l、N、S均為定值，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)均為定值，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e與線圈相對(duì)磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)速度與線圈相對(duì)磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)速度(v或或)成正比，所以這類傳感器的基本形成正比，所以這類傳感器的基本形式是速度傳感器，能直接測(cè)量線速度或角速度。如果在其測(cè)量電路中接式是速度傳感器，能直接測(cè)量線速度或角速度。如果在其測(cè)量電路中接入積分電路或微分電路，那么還可以用來測(cè)量位移或加速度。但由上述入積分電路或微分電路，那么還可以用來測(cè)量位移或加速度。但由上述工作原理可知，磁電感應(yīng)式傳感器只適用于動(dòng)態(tài)測(cè)量。工作原理可知，磁電感應(yīng)式傳感器只適用于動(dòng)態(tài)測(cè)量。 沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 磁阻式磁阻式 磁阻式傳感器又稱為

42、變磁通式傳感器或變氣隙式傳感器，常用來測(cè)磁阻式傳感器又稱為變磁通式傳感器或變氣隙式傳感器，常用來測(cè)量旋轉(zhuǎn)物體的角速度。其結(jié)構(gòu)原理如下圖所示。量旋轉(zhuǎn)物體的角速度。其結(jié)構(gòu)原理如下圖所示。 變磁通式傳感器對(duì)環(huán)境條件要求不高，能在變磁通式傳感器對(duì)環(huán)境條件要求不高，能在-15090的溫度下工作，也能在的溫度下工作，也能在油、水霧、灰塵等條件下工作。但它的工作頻率下限較高，約為油、水霧、灰塵等條件下工作。但它的工作頻率下限較高，約為50Hz，上限可達(dá)上限可達(dá)100Hz。 沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 測(cè)量電路測(cè)量電路 E等效電路等效電路RfWVRRLBRREI 010Rf測(cè)量電路輸入電

43、阻測(cè)量電路輸入電阻 R 線圈等效電阻線圈等效電阻E電壓源電壓源R內(nèi)阻（線圈電阻）內(nèi)阻（線圈電阻） 磁電式傳感器可以等效為一個(gè)二階系統(tǒng)。磁電式傳感器可以等效為一個(gè)二階系統(tǒng)。沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 測(cè)量電路測(cè)量電路 磁電感應(yīng)式傳感器直接輸出感應(yīng)電勢(shì)。所以任何具有一定工作頻帶的電壓表或示磁電感應(yīng)式傳感器直接輸出感應(yīng)電勢(shì)。所以任何具有一定工作頻帶的電壓表或示波器都可采用。并且由于該傳感器通常具有較高的靈敏度，所以一般不需要增益放大。波器都可采用。并且由于該傳感器通常具有較高的靈敏度，所以一般不需要增益放大。 但磁電感應(yīng)式傳感器是速度傳感器，如要獲取位移或加速度信號(hào)，就需配用積

44、分但磁電感應(yīng)式傳感器是速度傳感器，如要獲取位移或加速度信號(hào)，就需配用積分電路或微分電路。電路或微分電路。 沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 測(cè)量電路測(cè)量電路 積分電路：積分電路： 無源積分電路 有源積分電路 沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 測(cè)量電路測(cè)量電路 微分電路：微分電路：實(shí)用有源微分電路 有源微分電路的幅頻特性 沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 該傳感器測(cè)量的是振動(dòng)速度參數(shù)該傳感器測(cè)量的是振動(dòng)速度參數(shù), 若在測(cè)量電路中接入積分電路若在測(cè)量電路中接入積分電路, 則輸出電則輸出電勢(shì)與位移成正比勢(shì)與位移成正比; 若在測(cè)量電路中接入微分電路若在測(cè)

45、量電路中接入微分電路, 則其輸出與加速度成正比。則其輸出與加速度成正比。 磁電式傳感器應(yīng)用磁電式傳感器應(yīng)用 CD-1型振動(dòng)速度傳感器 沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 磁電式傳感器應(yīng)用磁電式傳感器應(yīng)用 磁電感應(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 磁電式傳感器應(yīng)用磁電式傳感器應(yīng)用 沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 霍爾式傳感器霍爾式傳感器 霍爾傳感器是基于霍爾效應(yīng)的一種傳感器。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展霍爾傳感器是基于霍爾效應(yīng)的一種傳感器。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展, 開始用開始用半導(dǎo)體材料制成霍爾元件半導(dǎo)體材料制成霍爾元件, 由于它的霍爾效應(yīng)顯著而

46、得到應(yīng)用和發(fā)展。由于它的霍爾效應(yīng)顯著而得到應(yīng)用和發(fā)展。 霍爾傳感霍爾傳感器廣泛用于電磁測(cè)量、壓力、加速度、振動(dòng)等方面的測(cè)量。器廣泛用于電磁測(cè)量、壓力、加速度、振動(dòng)等方面的測(cè)量。 置于磁場(chǎng)中的靜止載流導(dǎo)體置于磁場(chǎng)中的靜止載流導(dǎo)體, 當(dāng)它的電流方向與磁場(chǎng)方向不一致時(shí)當(dāng)它的電流方向與磁場(chǎng)方向不一致時(shí), 載流導(dǎo)載流導(dǎo)體上平行于電流和磁場(chǎng)方向上的兩個(gè)面之間產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)體上平行于電流和磁場(chǎng)方向上的兩個(gè)面之間產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì), 這種現(xiàn)象稱霍爾效應(yīng)。這種現(xiàn)象稱霍爾效應(yīng)。該電勢(shì)稱霍爾電勢(shì)。該電勢(shì)稱霍爾電勢(shì)。 霍爾式傳感器是磁電式傳感器?；魻柺絺鞲衅鳛檩d流半導(dǎo)體在磁場(chǎng)中有電磁霍爾式傳感器是磁電式傳感器。霍爾式傳感器為載流

47、半導(dǎo)體在磁場(chǎng)中有電磁效應(yīng)效應(yīng)(霍爾效應(yīng)霍爾效應(yīng))而輸出電勢(shì)的。它們?cè)聿⒉煌耆嗤?，因此各有各的特點(diǎn)和應(yīng)而輸出電勢(shì)的。它們?cè)聿⒉煌耆嗤?，因此各有各的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍。用范圍。 由于霍爾元件在靜止?fàn)顟B(tài)下，具有感受磁場(chǎng)的獨(dú)特能力，并且具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、由于霍爾元件在靜止?fàn)顟B(tài)下，具有感受磁場(chǎng)的獨(dú)特能力，并且具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、噪聲小、頻率范圍寬體積小、噪聲小、頻率范圍寬(從直流到微波從直流到微波)、動(dòng)態(tài)范圍大、動(dòng)態(tài)范圍大(輸出電勢(shì)變化范圍輸出電勢(shì)變化范圍可達(dá)可達(dá)1000:1)、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，因此獲得了廣泛應(yīng)用。例如，在測(cè)量技術(shù)中用、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，因此獲得了廣泛應(yīng)用。例如，在測(cè)量技術(shù)中用于將位移、力、

48、加速度等量轉(zhuǎn)換為電量的傳感器；在計(jì)算技術(shù)中用于作加、減、于將位移、力、加速度等量轉(zhuǎn)換為電量的傳感器；在計(jì)算技術(shù)中用于作加、減、乘、除、開方、乘方以及微積分等運(yùn)算的運(yùn)算器等。乘、除、開方、乘方以及微積分等運(yùn)算的運(yùn)算器等。 沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 霍爾效應(yīng)和霍爾元件材料霍爾效應(yīng)和霍爾元件材料霍爾電勢(shì)：霍爾電勢(shì)：RH霍爾系數(shù)，由載流材料的物理性質(zhì)決定；kH靈敏度系數(shù)；d 薄片厚度。如果磁場(chǎng)和薄片法線有角，那么 最常用的霍爾元件材料有1鍺(Ge)，N型及P型均可。 2硅(Si)N型及P型均可。3砷化銦(InAs)和銻化銦(InSb)，這兩種材料的特性很相似。 沈陽理工大學(xué)機(jī)械

49、工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 測(cè)量電路測(cè)量電路 激勵(lì)電流由電源激勵(lì)電流由電源E供給，可變電阻供給，可變電阻RP用來調(diào)節(jié)激勵(lì)電流用來調(diào)節(jié)激勵(lì)電流I的大小。的大小。RL為輸出霍為輸出霍爾電勢(shì)爾電勢(shì)UH的負(fù)載電阻。通常它是顯示儀表、記錄裝置或放大器的輸入阻抗。的負(fù)載電阻。通常它是顯示儀表、記錄裝置或放大器的輸入阻抗。沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 霍爾元件的主要技術(shù)指標(biāo)霍爾元件的主要技術(shù)指標(biāo) 1）額定激勵(lì)電流）額定激勵(lì)電流IH 使霍爾元件溫升使霍爾元件溫升10所施加的控制電流值稱為額定激勵(lì)電流。通常用所施加的控制電流值稱為額定激勵(lì)電流。通常用IH表示。表示。2）輸入電阻）輸入電

50、阻Ri 它是指控制電流極間的電阻值。它規(guī)定要在室溫它是指控制電流極間的電阻值。它規(guī)定要在室溫(205)的環(huán)境溫度中測(cè)取。的環(huán)境溫度中測(cè)取。 輸出電阻輸出電阻Rs 它是指霍爾電極間的電阻值。規(guī)定中要求在它是指霍爾電極間的電阻值。規(guī)定中要求在(205)的條件下測(cè)取。的條件下測(cè)取。3） 不等位電勢(shì)和不等位電阻不等位電勢(shì)和不等位電阻 當(dāng)霍爾元件的激勵(lì)電流為當(dāng)霍爾元件的激勵(lì)電流為I時(shí)時(shí), 若元件所處位置磁感應(yīng)強(qiáng)度為零若元件所處位置磁感應(yīng)強(qiáng)度為零, 則它的霍爾電勢(shì)應(yīng)則它的霍爾電勢(shì)應(yīng)該為零該為零, 但實(shí)際不為零。但實(shí)際不為零。 這時(shí)測(cè)得的空載霍爾電勢(shì)稱不等位電勢(shì)。這時(shí)測(cè)得的空載霍爾電勢(shì)稱不等位電勢(shì)。 4）

51、寄生直流電勢(shì)寄生直流電勢(shì) 在外加磁場(chǎng)為零在外加磁場(chǎng)為零, 霍爾元件用交流激勵(lì)時(shí)霍爾元件用交流激勵(lì)時(shí), 霍爾電極輸出除了交流不等位電勢(shì)外霍爾電極輸出除了交流不等位電勢(shì)外, 還有一直流電勢(shì)還有一直流電勢(shì), 稱寄生直流電勢(shì)。稱寄生直流電勢(shì)。5） 霍爾電勢(shì)溫度系數(shù)霍爾電勢(shì)溫度系數(shù) 在一定磁感應(yīng)強(qiáng)度和激勵(lì)電流下在一定磁感應(yīng)強(qiáng)度和激勵(lì)電流下, 溫度每變化溫度每變化1時(shí)時(shí), 霍爾電勢(shì)變化的百分率稱霍霍爾電勢(shì)變化的百分率稱霍爾電勢(shì)溫度系數(shù)。它同時(shí)也是霍爾系數(shù)的溫度系數(shù)。爾電勢(shì)溫度系數(shù)。它同時(shí)也是霍爾系數(shù)的溫度系數(shù)。 沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 霍爾元件不等位電勢(shì)補(bǔ)償霍爾元件不等位電勢(shì)補(bǔ)償

52、 沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 霍爾式傳感器的應(yīng)用霍爾式傳感器的應(yīng)用霍爾式位移傳感器原理示意圖 霍爾式位移傳感器霍爾式位移傳感器沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 霍爾式傳感器的應(yīng)用霍爾式傳感器的應(yīng)用霍爾式壓力傳感器霍爾式壓力傳感器霍爾式壓力傳感器結(jié)構(gòu)原理圖及磁鋼外形 沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 霍爾式傳感器的應(yīng)用霍爾式傳感器的應(yīng)用霍爾式轉(zhuǎn)速傳感器霍爾式轉(zhuǎn)速傳感器沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 霍爾式傳感器的應(yīng)用霍爾式傳感器的應(yīng)用鐵磁材料裂紋檢測(cè) 沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 其他傳感器其他傳感器光電

53、傳感器光電傳感器 光電器件是將光能轉(zhuǎn)換為電能的一種傳感器件光電器件是將光能轉(zhuǎn)換為電能的一種傳感器件, 它是構(gòu)成光電式傳感器最主要它是構(gòu)成光電式傳感器最主要的部件。光電器件工作的物理基礎(chǔ)是光電效應(yīng)。的部件。光電器件工作的物理基礎(chǔ)是光電效應(yīng)。 光電器件響應(yīng)快、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、光電器件響應(yīng)快、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、 使用方便使用方便, 而且有較高的可靠性而且有較高的可靠性, 因此在自動(dòng)檢因此在自動(dòng)檢測(cè)、計(jì)算機(jī)和控制系統(tǒng)中測(cè)、計(jì)算機(jī)和控制系統(tǒng)中, 應(yīng)用非常廣泛。應(yīng)用非常廣泛。 受光照物體受光照物體(通常為半導(dǎo)體材料通常為半導(dǎo)體材料)電導(dǎo)率發(fā)生變化或產(chǎn)生光電動(dòng)勢(shì)的效應(yīng)稱為電導(dǎo)率發(fā)生變化或產(chǎn)生光電動(dòng)勢(shì)的效應(yīng)稱為內(nèi)光電效應(yīng)。

54、內(nèi)光電效應(yīng)按其工作原理分為兩種：光電導(dǎo)效應(yīng)和光生伏特效應(yīng)。內(nèi)光電效應(yīng)。內(nèi)光電效應(yīng)按其工作原理分為兩種：光電導(dǎo)效應(yīng)和光生伏特效應(yīng)。 在光線作用下在光線作用下, 能使電子逸出物體表面的現(xiàn)象稱為外光電效應(yīng)能使電子逸出物體表面的現(xiàn)象稱為外光電效應(yīng), 如光電管、光如光電管、光電倍增管就屬于這類光電器件。電倍增管就屬于這類光電器件。 由于被光照射的物體材料不同，所產(chǎn)生的光電效應(yīng)也不同，通常光照射到物由于被光照射的物體材料不同，所產(chǎn)生的光電效應(yīng)也不同，通常光照射到物體表面后產(chǎn)生的光電效應(yīng)分為：外光電效應(yīng)、內(nèi)光電效應(yīng)。體表面后產(chǎn)生的光電效應(yīng)分為：外光電效應(yīng)、內(nèi)光電效應(yīng)。 沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)

55、械工程學(xué)院 其他傳感器其他傳感器光電傳感器光電傳感器光電導(dǎo)效應(yīng)：光電導(dǎo)效應(yīng)： 光電導(dǎo)效應(yīng)是指半導(dǎo)體材料受到光照時(shí)會(huì)產(chǎn)生電子光電導(dǎo)效應(yīng)是指半導(dǎo)體材料受到光照時(shí)會(huì)產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，使其導(dǎo)電性能增空穴對(duì)，使其導(dǎo)電性能增強(qiáng)，光線愈強(qiáng)，阻值愈低，這種光照后電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象強(qiáng)，光線愈強(qiáng)，阻值愈低，這種光照后電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象,稱為光電導(dǎo)效應(yīng)。稱為光電導(dǎo)效應(yīng)?；谶@種效應(yīng)的光電器件有光敏電阻基于這種效應(yīng)的光電器件有光敏電阻(光電導(dǎo)型光電導(dǎo)型)和反向工作的光敏二極管、光敏和反向工作的光敏二極管、光敏三極管三極管(光電導(dǎo)結(jié)型光電導(dǎo)結(jié)型)。 1 光敏電阻光敏電阻 材料：硅、硒、硫化鎘材料：硅、硒、硫化鎘 沈

56、陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 其他傳感器其他傳感器光電傳感器光電傳感器 光敏二極管和光敏晶體管的材料幾乎都是硅（光敏二極管和光敏晶體管的材料幾乎都是硅（Si）。光敏管的工作原理與光）。光敏管的工作原理與光敏電阻是相似的敏電阻是相似的,其差別只是光照在半導(dǎo)體結(jié)上而已。其差別只是光照在半導(dǎo)體結(jié)上而已。2 光敏二極管和光敏晶體管光敏二極管和光敏晶體管 沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 其他傳感器其他傳感器光電傳感器光電傳感器光生伏特效應(yīng)光生伏特效應(yīng) ： 光生伏特效應(yīng)指半導(dǎo)體材料光生伏特效應(yīng)指半導(dǎo)體材料P-N結(jié)受到光照后產(chǎn)生一定方向的電動(dòng)勢(shì)的效應(yīng)。結(jié)受到光照后產(chǎn)生一定

57、方向的電動(dòng)勢(shì)的效應(yīng)。因此光生伏特型光電器件是自發(fā)電式的因此光生伏特型光電器件是自發(fā)電式的,屬有源器件。以可見光作光源的光電池是屬有源器件。以可見光作光源的光電池是常用的光生伏特型器件常用的光生伏特型器件,硒和硅是光電池常用的材料硒和硅是光電池常用的材料,也可以使用鍺。也可以使用鍺。 沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 其他傳感器其他傳感器光電傳感器光電傳感器3 光電開關(guān)光電開關(guān) 光電開關(guān)是一種利用感光元件對(duì)變化的入射光加以接收光電開關(guān)是一種利用感光元件對(duì)變化的入射光加以接收, 并進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換并進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換, 同同時(shí)加以某種形式的放大和控制時(shí)加以某種形式的放大和控制, 從而獲得最終

58、的控制輸出從而獲得最終的控制輸出“開開”、 “關(guān)關(guān)”信號(hào)的信號(hào)的器件。器件。 光電開關(guān)廣泛應(yīng)用于工業(yè)控光電開關(guān)廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、自動(dòng)化包裝線及安全裝置中制、自動(dòng)化包裝線及安全裝置中作光控制和光探測(cè)裝置?？稍谧宰鞴饪刂坪凸馓綔y(cè)裝置?？稍谧钥叵到y(tǒng)中用作物體檢測(cè)，控系統(tǒng)中用作物體檢測(cè)， 產(chǎn)品計(jì)產(chǎn)品計(jì)數(shù)數(shù), 料位檢測(cè)，尺寸控制，安全報(bào)料位檢測(cè)，尺寸控制，安全報(bào)警及計(jì)算機(jī)輸入接口等用途。警及計(jì)算機(jī)輸入接口等用途。 沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 其他傳感器其他傳感器光電傳感器光電傳感器光電傳感器的應(yīng)用光電傳感器的應(yīng)用 由于光電測(cè)量方法靈活多樣，可測(cè)參數(shù)眾多，又具有非接觸、高精度、高分

59、由于光電測(cè)量方法靈活多樣，可測(cè)參數(shù)眾多，又具有非接觸、高精度、高分辨率、高可靠性和響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)，加之激光光源、光柵、光學(xué)碼盤、辨率、高可靠性和響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)，加之激光光源、光柵、光學(xué)碼盤、CCD器件、器件、光導(dǎo)纖維等的相繼出現(xiàn)和成功應(yīng)用，使得光電傳感器在檢測(cè)和控制領(lǐng)域得到了廣泛光導(dǎo)纖維等的相繼出現(xiàn)和成功應(yīng)用，使得光電傳感器在檢測(cè)和控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。按其接收狀態(tài)可分為模擬式光電傳感器和脈沖光電傳感器。的應(yīng)用。按其接收狀態(tài)可分為模擬式光電傳感器和脈沖光電傳感器。 光電傳感光電傳感器在工業(yè)上的器在工業(yè)上的應(yīng)用可歸納為應(yīng)用可歸納為吸收式、遮光吸收式、遮光式、反射式、式、反射式、輻射式四種基輻射式

60、四種基本形式。本形式。 沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 其他傳感器其他傳感器電荷耦合器件電荷耦合器件 電荷耦合器件（電荷耦合器件（Charge Couple Device， 簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱CCD）是一種金屬氧）是一種金屬氧化物半導(dǎo)體（化物半導(dǎo)體（MOS）集成電路器件。它以電荷作為信號(hào)）集成電路器件。它以電荷作為信號(hào), 基本功能是進(jìn)行電荷的基本功能是進(jìn)行電荷的存儲(chǔ)和電荷的轉(zhuǎn)移。存儲(chǔ)和電荷的轉(zhuǎn)移。 廣泛應(yīng)用于自動(dòng)控制和自動(dòng)測(cè)量廣泛應(yīng)用于自動(dòng)控制和自動(dòng)測(cè)量, 尤其適用于圖像識(shí)別技術(shù)。尤其適用于圖像識(shí)別技術(shù)。 線型線型CCD圖像傳感器圖像傳感器 CCD固態(tài)圖像傳感器由感光部分和固態(tài)圖像傳感