第6章傳感器原理與測(cè)量電路1

第六章

傳感器主要內(nèi)容1.

傳感器概述2.

電容式傳感器3.

電感式傳感器4.

壓電式傳感器5.

磁電式傳感器7.

光柵式傳感器8.

光纖式傳感器6.

霍爾式傳感器21.了解傳感器的分類2.掌握常用傳感器測(cè)量原理3.了解傳感器測(cè)量電路本章學(xué)習(xí)要求3正在給主人敬送飲料的機(jī)器人6.1概述傳感器技術(shù)——信息采集——“感官”通信技術(shù)———信息傳輸——“神經(jīng)”計(jì)算機(jī)技術(shù)——信息處理——“大腦”4傳感器按感官的歸類6.1概述人的感覺(jué)人的感官信號(hào)形態(tài)轉(zhuǎn)換相關(guān)器件物理現(xiàn)象視覺(jué)眼光→電流光→電阻光→電流光電池光敏電阻器光電晶體管光電動(dòng)勢(shì)光導(dǎo)效應(yīng)聽(tīng)覺(jué)耳位移→電壓位移→電阻位移→電壓位移→電容壓電器件應(yīng)變計(jì)霍爾元件壓變電容器壓電效應(yīng)壓阻效應(yīng)霍爾效應(yīng)壓力引起電容量變化溫覺(jué)與觸覺(jué)皮膚溫度→電壓溫度→電阻壓力→電阻壓力→電容壓力→電壓壓力→電壓熱電偶熱敏電阻器應(yīng)變計(jì)壓變電容器壓電傳感器電感式傳感器塞貝克效應(yīng)溫度引起載流子數(shù)的變化壓阻效應(yīng)壓力引起電容量的變化壓電效應(yīng)嗅覺(jué)鼻氣體→電阻氣體→電流半導(dǎo)體氣敏元件電化學(xué)氣體傳感器表面吸附現(xiàn)象電化學(xué)反應(yīng)味覺(jué)舌化學(xué)變化→電離子電極酶?jìng)鞲衅?傳感器是將被測(cè)量轉(zhuǎn)換成為與之有確定對(duì)應(yīng)關(guān)系的、容易測(cè)量、傳輸或處理的另一種形式的量（大多為電量）的裝置。6.1概述傳感器定義物理量電量傳感器電壓、電流、頻率、脈沖等尺寸、位移、溫度、力等66.1概述傳感器組成傳感器由敏感器件與輔助器件組成。敏感元件的作用是感受被測(cè)物理量，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換輸出。輔助器件則是對(duì)敏感器件輸出的電信號(hào)進(jìn)行放大、阻抗匹配，以便于后續(xù)儀表接入。7——按被測(cè)物理量分類6.1概述傳感器分類機(jī)械量：長(zhǎng)度，厚度，位移，速度，加速度，旋轉(zhuǎn)角，轉(zhuǎn)數(shù)，質(zhì)量，重量，力，壓力，真空度，力矩，風(fēng)速，流速，流量；聲：聲壓，噪聲；磁:

磁通，磁場(chǎng)；光：亮度，色彩；溫度：溫度，熱量，比熱。86.1概述——按傳感原理分類傳感器分類電容式傳感器電阻式傳感器壓電式傳感器磁電式傳感器電感式傳感器光電式傳感器光纖式傳感器光柵式傳感器96.1概述——按信號(hào)變換特征傳感器分類能量轉(zhuǎn)換型：直接由被測(cè)對(duì)象輸入能量使其工作。例如熱電偶溫度計(jì),壓電式加速度計(jì)。能量控制型：從外部供給能量并由被測(cè)量控制外部供給能量的變化。例如電阻應(yīng)變片。106.1概述基本參數(shù)指標(biāo)環(huán)境參數(shù)指標(biāo)可靠性指標(biāo)其它指標(biāo)量程指標(biāo)：量程范圍、過(guò)載能力等靈敏度指標(biāo)：靈敏度、分辨力、滿量程輸出、輸入輸出阻抗等精度有關(guān)指標(biāo)：精度、誤差、線性、滯后、重復(fù)性、靈敏度誤差、穩(wěn)定性動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)：固有頻率、阻尼比、時(shí)間常數(shù)、頻率響應(yīng)范圍、頻率特性、臨界頻率、臨界速度、穩(wěn)定時(shí)間等溫度指標(biāo)：工作溫度范圍、溫度誤差、溫度漂移、溫度系數(shù)、熱滯后等抗沖振指標(biāo)：容許各項(xiàng)抗沖振的頻率、振幅及加速度、沖振所引入的誤差其它環(huán)境參數(shù)：抗潮濕、抗介質(zhì)腐蝕能力、抗電磁場(chǎng)干擾能力等工作壽命、平均無(wú)故障時(shí)間、保險(xiǎn)期、疲勞性能、絕緣電阻、耐壓及抗飛弧等使用有關(guān)指標(biāo)：供電方式

（直流、交流、頻率及波形等）、功率、各項(xiàng)分布參數(shù)值、電壓范圍與穩(wěn)定度等外形尺寸、重量、殼體材質(zhì)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等安裝方式、饋線電纜等116.1概述

1.發(fā)展、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。傳感器的發(fā)展趨勢(shì)126.2電容式傳感器一、電容傳感器概述、工作原理和類型；二、電容傳感器輸出特性；三、電容式傳感器的特點(diǎn)；四、電容傳感器測(cè)量電路；五、電容式傳感器的應(yīng)用舉例。主要內(nèi)容學(xué)習(xí)要求1.掌握電容式傳感器工作原理；2.掌握電容式傳感器的分類、及它們各自的特點(diǎn)；3.了解電容式傳感器的測(cè)量電路。13電容式傳感器是將被測(cè)物理量轉(zhuǎn)換為電容量變化的裝置，實(shí)質(zhì)上是一個(gè)具有可變參數(shù)的電容器。6.2電容式傳感器介電常數(shù)變化型面積變化型極距變化型146.2電容式傳感器極距變化型OΔδCδΔC156.2電容式傳感器討論要提高傳感器靈敏度S應(yīng)減小初始極距,但極距也要受電容擊穿電壓限制。非線性隨相對(duì)位移的增加而增加，為保證線性度應(yīng)限制相對(duì)位移。初始極距與S，與線性度相矛盾，決定了極距變化型電容傳感器只適合測(cè)小位移（在0.01微米至零點(diǎn)幾毫米）。為提高靈敏度和改善非線性，一般采用差動(dòng)結(jié)構(gòu)。16極距變化型電容傳感器Δδδ0δ0C1C2差動(dòng)式極距變化型17差動(dòng)式極距變化型傳感器靈敏度可提高一倍，而非線性可大大減小。極距變化型電容傳感器18

極距變化型電容式傳感器的優(yōu)點(diǎn)是動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，靈敏度高，可進(jìn)行非接觸測(cè)量。但由于輸出非線性特性、傳感器雜散電容對(duì)靈敏度和測(cè)量精度的影響，以及與傳感器配合使用的電子線路比較復(fù)雜等缺點(diǎn)，因此使用范圍受到一定限制。差動(dòng)式電容傳感器比單個(gè)電容靈敏度提高一倍，非線性誤差減小。特點(diǎn)1.主要用于小位移量測(cè)量，0.01μm到數(shù)百μm。2.分辨力可達(dá)0.1μm，靈敏度較高。極距變化型電容傳感器19

面積變化型電容傳感器的工作原理是在被測(cè)參數(shù)的作用下改變極板的有效面積。常用的有角位移型和線位移型兩種。優(yōu)點(diǎn)是輸出與輸入成線性關(guān)系。但與極距變化型相比，靈敏度較低。適用于較大角位移及直線位移的測(cè)量。面積變化型電容傳感器20α定板動(dòng)板覆蓋面積電容量靈敏度電容量靈敏度面積變化型電容傳感器21特點(diǎn)輸出特性為線性，靈敏度S為常數(shù)，適合測(cè)量大位移。

2.與極距變化型相比，靈敏度較低

應(yīng)用舉例

——檢測(cè)齒輪轉(zhuǎn)速面積變化型電容傳感器22介電常數(shù)變化型電容傳感器23介電常數(shù)變化型電容傳感器非線性板材測(cè)厚24介電常數(shù)變化型電容傳感器位移測(cè)量線性25電容式傳感器的等效電路Rs為引線,電容器支架和極板的電阻。Rp

為并聯(lián)損耗電阻，它代表極板間的泄漏電阻和極板間的介質(zhì)損耗。通常在低頻時(shí)較大。電感L由電容器本身的電感和外部引線的電感所組成。低頻時(shí)很小，在很高的頻率工作時(shí)需要加以考慮。電容傳感器諧振頻率通常為幾十兆赫，通常工作點(diǎn)應(yīng)在其諧振頻率的1/21/3，且使用條件必須與標(biāo)定條件相同。AB傳感器等效電容：26電容式傳感器的等效電路驅(qū)動(dòng)電纜技術(shù)消除寄生電容的影響27電容式傳感器的常用轉(zhuǎn)換電路電橋電路，

28二極管雙T型電路電容式傳感器的常用轉(zhuǎn)換電路29電容式傳感器的常用轉(zhuǎn)換電路運(yùn)算放大器式電路C0CxUsUo-Kixi0ai=030電容式傳感器的特點(diǎn)主要優(yōu)點(diǎn)主要缺點(diǎn)1.溫度穩(wěn)定性好；2.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適應(yīng)性強(qiáng)；3.動(dòng)態(tài)響應(yīng)好；4.可以實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量，具有平均效應(yīng)。輸出阻抗高，負(fù)載能力差；2.寄生電容影響大。3132電容式位移傳感器電容式傳感器應(yīng)用舉例33電容式差壓傳感器

這種傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，靈敏度高，響應(yīng)速度快(約100ms)，能測(cè)微小差壓(0~0.75Pa)。

34電容式加速度傳感器它有兩個(gè)固定極板（與殼體絕緣）,中間有一用彈簧片支撐的質(zhì)量塊，此質(zhì)量塊的兩個(gè)端面經(jīng)過(guò)磨平拋光后作為可動(dòng)極板（與殼體電連接）。當(dāng)傳感器殼體隨被測(cè)對(duì)象在垂直方向上作直線加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩電容的間隙發(fā)生變化，一個(gè)增加，一個(gè)減小，從而使C1、C2產(chǎn)生大小相等，符號(hào)相反的增量，此增量正比于被測(cè)加速度。35差動(dòng)式電容測(cè)厚傳感器36電容式料位傳感器測(cè)定電極安裝在罐的頂部，這樣在罐壁和測(cè)定電極之間就形成了一個(gè)電容器。當(dāng)罐內(nèi)放入被測(cè)物料時(shí),由于被測(cè)物料介電常數(shù)的影響，傳感器的電容量將發(fā)生變化，電容量變化的大小與被測(cè)物料在罐內(nèi)高度有關(guān)，且成比例變化。檢測(cè)出這種電容量的變化就可測(cè)定物料在罐內(nèi)的高度。電容式傳聲器（Microphone）電容傳聲器核心是平板電容器，振動(dòng)膜片是一片表面經(jīng)過(guò)金屬化處理的輕質(zhì)彈性薄膜，當(dāng)膜片隨著聲波的壓力的大小產(chǎn)生振動(dòng)時(shí)，膜片與后極板之間的相對(duì)距離發(fā)生變化，膜片與極板所構(gòu)成電容器的量就發(fā)生變化。極板上的電荷隨之變化，電路中的電流也相應(yīng)變化，負(fù)載電阻上也就有相應(yīng)的電壓輸出，從而完成了聲音信號(hào)與電信號(hào)的轉(zhuǎn)換。電容式傳聲器（Microphone）雙聯(lián)電容器——變面積的電容傳感器當(dāng)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)調(diào)諧旋鈕時(shí)，變面積式可變電容器的動(dòng)片就隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，改變了與定片之間的覆蓋面積A，電容量C也就越來(lái)越小，諧振頻率也隨之改變。圓柱型電容傳感器圓柱型，當(dāng)動(dòng)極板有一線位移時(shí)，兩極板間覆蓋面積就發(fā)生變化，從而導(dǎo)致電容量的變化各種電容式壓力變送器外形電容式加速度傳感器加速度傳感器在汽車中的應(yīng)用裝有傳感器的假人氣囊電容測(cè)厚儀電容式荷重傳感器F絕緣材料動(dòng)極板定極板極板支架彈性體當(dāng)被測(cè)液體的頁(yè)面上升時(shí)，引起棒狀電極與導(dǎo)電液體之間的電容變化。液位限位傳感器與液位變送器的區(qū)別在于：它不給出模擬量，而是給出開(kāi)關(guān)量。當(dāng)液位到達(dá)設(shè)定值時(shí)，它輸出低電平。但也可以選擇輸出為高電平的型號(hào)。電容式液位計(jì)（變介質(zhì)型）振蕩電路感應(yīng)電極被測(cè)物體電容式接近開(kāi)關(guān)測(cè)量頭構(gòu)成電容器的一個(gè)極板，另一個(gè)極板是物體本身，當(dāng)物體移向接近開(kāi)關(guān)時(shí)，物體和接近開(kāi)關(guān)的介電常數(shù)發(fā)生變化，使得和測(cè)量頭相連的電路狀態(tài)也隨之發(fā)生變化.由此便可控制開(kāi)關(guān)的接通和關(guān)斷;接近開(kāi)關(guān)的檢測(cè)物體，并不限于金屬導(dǎo)體，也可以是絕緣的液體或粉狀物體。電容式接近開(kāi)關(guān)在物位測(cè)量控制中的使用演示電容式轉(zhuǎn)速傳感器電容式鍵盤(pán)常規(guī)的鍵盤(pán)有機(jī)械按鍵和電容按鍵兩種。電容式鍵盤(pán)是基于電容式開(kāi)關(guān)的鍵盤(pán)，原理是通過(guò)按鍵改變電極間的距離產(chǎn)生電容量的變化，暫時(shí)形成震蕩脈沖允許通過(guò)的條件。這種開(kāi)關(guān)是無(wú)觸點(diǎn)非接觸式的，磨損率極小。電容式指紋傳感器指紋識(shí)別所需電容傳感器包含一個(gè)大約有數(shù)萬(wàn)個(gè)金屬導(dǎo)體的陣列，其外面是一層絕緣的表面，當(dāng)用戶的手指放在上面時(shí)，金屬導(dǎo)體陣列/絕緣物/皮膚就構(gòu)成了相應(yīng)的小電容器陣列。它們的電容值隨著脊（近的）和溝（遠(yuǎn)的）與金屬導(dǎo)體之間的距離不同而變化。本講要點(diǎn)總結(jié)1．電容傳感器工作原理和類型2.電容傳感器輸出特性和測(cè)量電路3.電容式傳感器的應(yīng)用62電感式傳感器是基于電磁感應(yīng)原理，它是把被測(cè)量轉(zhuǎn)化為電感量的一種裝置。分類：電感式傳感器自感型可變磁阻型渦流式互感型6.3電感式傳感器636.3電感式傳感器鐵芯銜鐵線圈變磁阻式電感傳感器N——線圈匝數(shù)；Rm——磁路的總磁阻；64變磁阻式電感傳感器傳感器類型可變導(dǎo)磁面積型可變氣隙厚度型差動(dòng)型65靈敏度與氣隙厚度的平方成反比。為了減小非線性誤差，提高靈敏度，通常使這種傳感器在小氣隙狀態(tài)下工作，其測(cè)量范圍在0.001mm與lmm之間。變氣隙型自感傳感器非差動(dòng)式66當(dāng)銜鐵位于中間位置(位移為零)時(shí)，兩線圈自感相等，i1＝i2，△i=0，輸出電壓U＝0。當(dāng)銜鐵有位移時(shí)，一個(gè)線圈自感增加，另一個(gè)線圈自感減小，U的大小表示了銜鐵位移量，極性表示了銜鐵移動(dòng)方向。若位移使i1增大，則必定使i2減小相同的值，于是靈敏度增加一倍。變氣隙型自感傳感器差動(dòng)式67主要特點(diǎn)：具有較好的線性，測(cè)量范圍也比較大，但它的靈敏度比不上改變氣隙厚度的電感傳感器。變面積型自感傳感器68螺線管式電感傳感器是一種開(kāi)磁路電感傳感器，其工作原理是基于線圈漏磁路徑中的磁阻變化。由于空氣通路長(zhǎng)，使得磁路的磁阻比較高，因此這種傳感器的靈敏度比較低，對(duì)于小位移測(cè)量意義不大。主要用于較大位移的測(cè)量，可達(dá)數(shù)毫米到數(shù)百毫米?？蓜?dòng)鐵芯螺管型自感傳感器69這種傳感器實(shí)際上是個(gè)變壓器，初級(jí)線圈Wl通電后，次級(jí)線圈W2便感應(yīng)出電壓。被測(cè)量的變化使初、次級(jí)線圈間互感發(fā)生變化，感應(yīng)電壓也產(chǎn)生相應(yīng)變化。由于這種傳感器常制成差動(dòng)的形式，故稱差動(dòng)變壓器。差動(dòng)變壓器式傳感器x次級(jí)線圈W1初級(jí)線圈W次級(jí)線圈W2鐵芯P70x次級(jí)線圈W1初級(jí)線圈W次級(jí)線圈W2鐵芯P前提：M1＝M2＝M1、鐵芯位于中間e1=e2，eo=02、鐵芯上移，e1↑e2↓,eo與e1同相3、鐵芯下移，e2↑e1↓,eo與e2同相螺線管式差動(dòng)變壓器式傳感器71測(cè)量轉(zhuǎn)換電路

交流電橋交流電橋等效電路交流電橋式72測(cè)量轉(zhuǎn)換電路諧振式調(diào)幅電路諧振式調(diào)頻電路諧振式73電渦流式傳感器原理:渦流效應(yīng)74高頻(1MHz以上)激勵(lì)電流i施加于鄰近金屬板一側(cè)的線圈，由線圈產(chǎn)生的高頻電磁場(chǎng)作用于金屬板的表面。金屬板表面感應(yīng)的渦流產(chǎn)生的電磁場(chǎng)又反作用于線圈上，改變了電感的大小。當(dāng)線圈與金屬板的距離發(fā)生變化時(shí)，導(dǎo)致耦合系數(shù)k、線圈自感L、線圈阻抗ZL的相應(yīng)變化。高頻反射式渦流傳感器75多用于測(cè)定材料厚度。當(dāng)激勵(lì)低頻電壓e1加到發(fā)射線圈W1上后，在被測(cè)材料中產(chǎn)生渦流i而損耗部分能量，導(dǎo)致接收線圈W2上產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e2減小。其減小量與材料的厚度和材料性質(zhì)有關(guān)，對(duì)一定的材料，e2隨厚度呈指數(shù)規(guī)律減小。低頻透射式渦流傳感器76不同頻率下的e=f(h)曲線77CCD應(yīng)用舉例78連續(xù)油管的橢圓度測(cè)量CoiledTubeEddySensor

ReferenceCircle應(yīng)用舉例79火車輪檢測(cè)油管檢測(cè)應(yīng)用舉例80優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，沒(méi)有觸點(diǎn)摩擦，靈敏度、分辨率都比較高，輸出功率也比較大，測(cè)量準(zhǔn)確度也比較高。缺點(diǎn)：對(duì)激磁電源的頻率和振幅的穩(wěn)定性要求比較高。6.3電感式傳感器利用電磁感應(yīng)原理將被測(cè)量（位移、壓力等）轉(zhuǎn)換為線圈自感系數(shù)L或互感系數(shù)M的變化，再由測(cè)量電路轉(zhuǎn)換成電壓或電流的變化量輸出，這種將被測(cè)非電量轉(zhuǎn)換為電感變化的裝置稱為電感式傳感器。816.5壓電式傳感器壓電效應(yīng)

某些物質(zhì)在沿一定方向上施加外力使之變形時(shí)，其內(nèi)部電荷分布將發(fā)生變化，使得表面的金屬電極產(chǎn)生電荷。在外力除去后，它們又重新回到不帶電的狀態(tài)。這種現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)。

相反，如果把這些物質(zhì)置于電場(chǎng)中，其幾何尺寸也將發(fā)生變化，這種由于外電場(chǎng)作用導(dǎo)致物質(zhì)的機(jī)械變形的現(xiàn)象，稱為逆壓電效應(yīng)，或稱為電致伸縮效應(yīng)。82壓電材料天然晶體(如天然石英晶體)——性能穩(wěn)定，機(jī)械性能好，廣泛應(yīng)用于振蕩器、諧振器等元件材料。人造晶體(如鈦酸鋇、鋯鈦酸鋇等)——靈敏度較高，性能存在缺陷，已逐漸被取代。壓電陶瓷（鋯鈦酸鉛、氧化鋅等）——現(xiàn)今大多采用的材料。壓電高聚物薄膜（聚偏二氟乙烯）——壓電性強(qiáng)、柔性好，已得到應(yīng)用。具有這種壓電效應(yīng)的物質(zhì)稱為壓電材料或壓電元件。83通常把沿電軸x方向的力作用下產(chǎn)生電荷的壓電效應(yīng)稱為“縱向壓電效應(yīng)”，而把沿機(jī)械軸y方向的作用下產(chǎn)生電荷的壓電效應(yīng)稱為“橫向壓電效應(yīng)”。而沿光抽z方向受力時(shí)不產(chǎn)生壓電效應(yīng)。壓電效應(yīng)84不受力時(shí)：大小相等，相互夾角，因此，。石英晶體極化效應(yīng)85把沿電軸x方向的力作用下產(chǎn)生電荷的壓電效應(yīng)稱為“縱向壓電效應(yīng)”?？v向壓電效應(yīng)86把沿機(jī)械軸y方向的作用下產(chǎn)生電荷的壓電效應(yīng)稱為“橫向壓電效應(yīng)”。橫向壓電效應(yīng)87作用力越大，產(chǎn)生的電偶極矩越大，極板上出現(xiàn)的電荷越多。石英晶體極化效應(yīng)88單個(gè)晶片的等效電路Ca壓電元件兩電極間的石英晶體或壓電陶瓷為絕緣體，因此就構(gòu)成一個(gè)電容器。壓電元件的開(kāi)路電壓：89++++++++++FF晶片并接CaRaqea靈敏度：特點(diǎn)1.電荷得到放大。2.適用于測(cè)量緩變信號(hào)和以電荷為輸出量的場(chǎng)合。90晶片串接++++++++++FFCaRaea靈敏度：特點(diǎn)1.電壓得到放大。2.適用于以電壓為輸出量、測(cè)量電路有高輸入阻抗的場(chǎng)合。

91測(cè)量電路——電壓放大器U-A傳感器電纜電壓放大器RaRiCaCcCiUiUo92q－AUoCaCcCiCfUi傳感器電纜電荷放大器測(cè)量電路——電荷放大器開(kāi)環(huán)增益足夠大時(shí)，即，可簡(jiǎn)化為:93壓電式傳感器是一種典型的自發(fā)電式傳感器，常用來(lái)測(cè)量力、壓力、振動(dòng)加速度，也用于聲學(xué)(包括超聲)、聲發(fā)射及幾何量等的測(cè)量。壓電式傳感器94壓電式加速度傳感器956.7霍爾傳感器金屬或半導(dǎo)體薄片置于磁場(chǎng)中，當(dāng)有電流流過(guò)時(shí)，在垂直于電流和磁場(chǎng)的方向上將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，這種物理現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。966.7霍爾傳感器霍爾元件由霍爾片、四根引線和殼體組成。976.7霍爾傳感器測(cè)量電路986.7霍爾傳感器電流傳感器當(dāng)電流流過(guò)導(dǎo)線時(shí)，將在導(dǎo)線周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)大小與流過(guò)導(dǎo)線的電流大小成正比，這一磁場(chǎng)可以通過(guò)軟磁材料來(lái)聚集，然后用霍爾器件進(jìn)行檢測(cè)。996.7霍爾傳感器葉片和齒輪位置傳感器1006.7霍爾傳感器汽車速度測(cè)量101型式測(cè)量范圍精確度直線性特點(diǎn)電感式自感式變氣隙型±0.2mm±1%±3%只宜用于微小位移測(cè)量螺管型1.5~2mm測(cè)量范圍較前者寬，使用方便可靠，動(dòng)態(tài)性能較差特大型300~2000mm①0.15%~1%差動(dòng)變壓器±0.08~75mm①±0.5％±0.5%分辨力好，受到磁場(chǎng)干擾時(shí)需屏蔽渦電流式±2.5~±250mm①±1%~3%＜3%分辨力好，受被測(cè)物體材料、形狀、加工質(zhì)量影響同步機(jī)360°±0.1°~±7°±0.5%可在1200r/min轉(zhuǎn)速工作，堅(jiān)固，對(duì)溫度和濕度不敏感微動(dòng)同步器±10°±1%±0.05%非線性誤差與變壓比和測(cè)量范圍有關(guān)旋轉(zhuǎn)變壓器±60°±0.1%電容式變面積10-3~103mm①±0.005%±1%受介電常數(shù)因環(huán)境溫度、濕度而變化的影響變間距10-3~10mm①0.1%分辨力很好，但測(cè)量范圍很小，只能在小范圍內(nèi)近似地保存線性霍爾元件±1.5mm0.5%結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，動(dòng)態(tài)特性好102光柵的基本測(cè)量原理在光源照射下，在與兩光柵線紋角θ的平分線相垂直的方向上，形成明暗相間條紋——莫爾條紋（橫向莫爾條紋），兩條亮（暗）紋間的距離稱莫爾條紋寬度

w

。6.4光柵均勻刻線標(biāo)尺光柵指示光柵夾角明暗相間條紋莫爾條紋移動(dòng)dw6.4光柵莫爾條紋特性：（1）光學(xué)放大作用放大比k為若d=0.01mm，θ＝0.01rad，則w＝1mm，k＝100

6.4光柵x（2）均化誤差作用莫爾條紋→大量光柵線紋形成→誤差平均效應(yīng)→克服個(gè)別/局部誤差→提高精度

（3）莫爾條紋移動(dòng)與柵距移動(dòng)成比例（同步性）光柵移動(dòng)一柵距d

→莫爾條紋移動(dòng)一個(gè)間距w光柵移動(dòng)方向相反，莫爾條紋移動(dòng)方向也相反。在一個(gè)柵距d內(nèi)，光電元件所檢測(cè)的光強(qiáng)變化為正弦（或余弦）變化。6.4光柵6.8光柵傳感器圓光柵1076.8光柵傳感器辨向原理B1/4BY1Y2微分微分u1’u2’光敏元件莫爾條紋指示柵1086.8光柵傳感器細(xì)分技術(shù)細(xì)分技術(shù)是應(yīng)用數(shù)字傳感器時(shí)常用的一種技術(shù)，其目的是提高測(cè)量的分辨率和準(zhǔn)確度。各種數(shù)字傳感器的輸出均為脈沖，每個(gè)脈沖間隔相當(dāng)于一定的被測(cè)量，稱為脈沖當(dāng)量。脈沖當(dāng)量即為該傳感器的分辨率。所謂細(xì)分，就是在原信號(hào)的一個(gè)脈沖間隔內(nèi)，均分出n個(gè)脈沖間隔，使脈沖當(dāng)量減小至原來(lái)的1／n，將分辨率提高n倍。也即計(jì)數(shù)脈沖的頻率提高n倍，故也稱為n倍頻。常用的方法有：直接倍頻、位置細(xì)分、電橋細(xì)分、鑒幅細(xì)分和微機(jī)細(xì)分等。109細(xì)分技術(shù)位置細(xì)分基本原理是在一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)安放兩個(gè)以上檢測(cè)元件。6.8光柵傳感器110細(xì)分技術(shù)位置細(xì)分加計(jì)數(shù)脈沖Q＋,減計(jì)數(shù)脈沖Q－和主計(jì)數(shù)脈沖Q的計(jì)算6.8光柵傳感器111細(xì)分技術(shù)鑒幅細(xì)分鑒幅細(xì)分是利用基準(zhǔn)信號(hào)在不同細(xì)分點(diǎn)的不同幅值來(lái)進(jìn)行細(xì)分。6.8光柵傳感器1126.9光纖傳感器光纖結(jié)構(gòu)及其導(dǎo)光示意圖n1>n21136.9光纖傳感器數(shù)值孔徑1146.9光纖傳感器根據(jù)光纖在傳感器中的作用，光纖傳感器可以分為功能型光纖傳感器、非功能型、（傳光型）光纖傳感器和拾光型光纖傳感器三類。1156.9光纖傳感器功能型傳感器利用光纖本身的某種敏感特性或功能制成的傳感器，它不僅起傳輸光波的作用，還起著敏感元件的作用。光源光敏元件被測(cè)對(duì)象測(cè)得信息光導(dǎo)纖維1166.9光纖傳感器傳光型傳感器光纖僅僅起傳光媒介的作用，在光纖中斷部的端面加裝其它敏感元件構(gòu)成傳感器。光源光敏元件被測(cè)對(duì)象測(cè)得信息