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第四章常用傳感器1.熟悉傳感器的定義、作用、分類和應用2.了解傳感器的選用原則3.掌握電阻式、電感式、電容式、壓電式等常用傳感器的原理、特點、應用。本章學習要求:4.1傳感器概述1.傳感器定義傳感器——將被測量按一定規(guī)律轉換成便于應用的某種物理量的裝置。被測量電量

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換成電信號的裝置。2.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:將被測量轉換成電信號,傳送給測試系統(tǒng)中的后續(xù)環(huán)節(jié)。人體系統(tǒng)與機器系統(tǒng)的對應關系傳感器由一次敏感元件、敏感元件與輔助元件組成。一次敏感元件的作用是將被測量轉化為能引起敏感元件變化的機械量。敏感器件的作用是感受被測量,并對信號進行轉換輸出。輔助器件一般為信號傳遞元件。

分類法型式說明按被測量種類位移、溫度、壓力、流量這種分類便于傳感器的管理按工作原理分類應變式、電容式、電感式、壓電式、光電式以傳感器對信號轉換的原理命名按被測量轉換特征(構成原理)結構型,如電容式,電阻應變片;通過改變傳感器元件的參數(shù)實現(xiàn)信號轉換。物性型,如壓電式,水銀溫度計,雙金屬片依靠敏感元件本身物理性質隨被測量變化實現(xiàn)信號轉換。按能量傳遞方式能量控制型,如RLC式傳感器輸出能量由外部供給,但受被測量控制。能量轉換型,如熱電偶溫度計傳感器輸出量直接由被測量能量轉換而得。按輸出量模擬式輸出量為模擬信號數(shù)字式輸出量為數(shù)字信號4.分類:4.2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,即被測量稍有微小變化時,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.響應特性:在所測頻率范圍內(nèi)盡量保持不失真。4.穩(wěn)定性:經(jīng)過長期使用以后,其輸出特性不發(fā)生變化的性能。影響傳感器穩(wěn)定性的因素是時間與環(huán)境。5.精確度:表示傳感器的輸出與被測量的對應程度。傳感器精確度愈高,價格越昂貴,因此應從實際出發(fā)來選擇。6.其它選用原則2.測量電路:不考慮外接電路影響時:考慮外接電路影響時:3.特點:(1)結構簡單、使用簡便、穩(wěn)定性好。(2)分辨力低,受電阻絲直徑的限制。適合大位移的測量。(3)噪聲大。二、電阻應變式傳感器1.結構:絲式、箔式、金屬膜片2.工作原理:基于金屬的電阻應變效應。若金屬絲的長度為L,截面積為S,電阻率為ρ,其未受力時的電阻為R,則:如果金屬絲沿軸向方向受拉力而變形,靈敏度:3.特點:金屬應變片的靈敏度較低,但其溫度穩(wěn)定性好,可用于對精度要求較高的測量。兩種應變片在工作原理上的區(qū)別:金屬應變片-金屬材料受力后幾何變形→電阻的相對變化半導體應變片-半導體材料受力后電阻率變化→電阻的相對變化2.特點:優(yōu)點:靈敏度高,分辨率高,橫向效應,機械滯后小。缺點:溫度穩(wěn)定性差,在較大應變下,非線性誤差大。3.類型:半導體應變式傳感器、擴散型壓阻式傳感器三、應變片的

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