電參量傳感器

電參量傳感器第一頁，共七十三頁，2022年，8月28日3.0序電參量檢測裝置中的傳感器，按其能量變換的情況屬于能量控制型傳感器，需要外加電源，其輸出端的能量是由外加的電源電壓供給的。被測量對象的信號控制著由電源供給傳感器輸出端的能量。本章主要電阻式、電感式和電容式傳感器。第二頁，共七十三頁，2022年，8月28日3.1電阻式傳感器

電阻式傳感器是一種電參量傳感器，它的工作原理是通過轉(zhuǎn)換元件將被測非電量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮柚担ㄟ^轉(zhuǎn)換電路將電阻值轉(zhuǎn)換為電信號，再通過測量電信號達到測量非電量的目的。電阻應(yīng)變式、壓阻式、熱電阻式、光敏電阻式傳感器應(yīng)變、壓力、位移、加速度和溫度等非電量參數(shù)第三頁，共七十三頁，2022年，8月28日電阻式應(yīng)變式傳感器是一種應(yīng)用廣泛的傳感器，它由彈性元件、電阻應(yīng)變片和測量電路構(gòu)成。3.1.1應(yīng)變式傳感器電阻應(yīng)變片是用直徑0.023mm的具有高電阻率的電阻絲制成的。1電阻應(yīng)變效應(yīng)導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料在外力作用下產(chǎn)生機械變形時，它的電阻值也相應(yīng)地發(fā)生變化，這一物理現(xiàn)象稱為電阻應(yīng)變效應(yīng)。利用電阻應(yīng)變效應(yīng)原理制成的、應(yīng)用最為廣泛的電阻式傳感器，主要用于機械量的檢測中，如力、壓力等物理量的檢測。第四頁，共七十三頁，2022年，8月28日2電阻的應(yīng)變靈敏系數(shù)根據(jù)電阻的定義式:R=；當(dāng)有變化量?、?l、?S時，其相對變化率為：

(3-1)對于半徑為r的圓柱形截面電阻絲，因為A=r2；故：K0=1+2：應(yīng)變靈敏系數(shù)(1.6～2.0)；：材料的泊松系數(shù)(0.3~0.5)第五頁，共七十三頁，2022年，8月28日3電阻應(yīng)變片的類型及常用材料根據(jù)應(yīng)變片的質(zhì)地，主要為金屬電阻應(yīng)變片。金屬電阻應(yīng)變片此類應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)形式有絲式、箔式和薄膜式三種。

a)絲式應(yīng)變片如圖所示，它是將金屬絲按圖示形狀彎曲后用粘合劑貼在襯底上而成，基底可分為紙基，膠基和紙浸膠基等。電阻絲兩端焊有引出線，使用時只要將應(yīng)變片貼于彈性體上就可構(gòu)成應(yīng)變式傳感器。它結(jié)構(gòu)簡單，價格低，強度高，但允許通過的電流較小，測量精度較低，適用于測量要求不很高的場合使用。

b)箔式應(yīng)變片該類應(yīng)變片的敏感柵是通過光刻、腐蝕等工藝制成。箔柵厚度一般在之間，它的結(jié)構(gòu)如圖所示。箔式應(yīng)變片與絲式應(yīng)變片比較其面積大，散熱性好，允許通過較大的電流。由于它的厚度薄，因此具有較好的可繞性，靈敏度系數(shù)較高。箔式應(yīng)變片還可以根據(jù)需要制成任意形狀，適合批量生產(chǎn)。第六頁，共七十三頁，2022年，8月28日c)金屬薄膜應(yīng)變片它是采用真空蒸鍍或濺射式陰極擴散等方法，在薄的基底材料上制成一層金屬電阻材料薄膜以形成應(yīng)變片。這種應(yīng)變片有較高的靈敏度系數(shù)，允許電流密度大，工作溫度范圍較廣。第七頁，共七十三頁，2022年，8月28日金屬電阻應(yīng)變片具有高分辨率，非線性誤差?。粶仄禂?shù)??；測量范圍大；價格低廉，品種繁多，便于選擇和大量使用等優(yōu)點，因此在各行各業(yè)都廣泛的應(yīng)用。靈敏度低應(yīng)變片電阻通常有：60、120、200、350、500、1000Ω幾種，其中以120Ω為最常用。電阻阻值越大，可以加大應(yīng)變片承受的壓力，因此輸出的信也越大。但是電阻值大，敏感柵的尺寸也隨之加大。第八頁，共七十三頁，2022年，8月28日4電阻應(yīng)變片的測量電路空載輸出的直流電橋電路1）直流電橋平衡條件當(dāng)電橋處于平衡狀態(tài)，U0＝0?；蛘邥r第九頁，共七十三頁，2022年，8月28日2）不平衡直流電橋的工作原理及輸出電壓當(dāng)電橋接入電阻應(yīng)變片時，即為應(yīng)變橋。當(dāng)一個橋臂、兩個橋臂、四個橋臂接入應(yīng)變片時，相應(yīng)的電橋為單臂橋、半橋和全臂橋。設(shè)電橋各臂電阻均有增量，不平衡輸出電壓為：等臂電橋，則有：第十頁，共七十三頁，2022年，8月28日當(dāng)時，忽略高階增量，得：單臂電橋R1為應(yīng)變片，R2，R3和R4均為固定電阻，電橋輸出為：第十一頁，共七十三頁，2022年，8月28日差動半橋R1，R2為應(yīng)變片，R3和R4均為固定電阻，電橋輸出為：差動全橋R1，R2，R3和R4均為應(yīng)變片電橋輸出為：R1受拉，R2受壓。R1和R4受拉，R2和R3受壓。第十二頁，共七十三頁，2022年，8月28日注意點：通過分析表明：時，電橋得輸出電壓與應(yīng)變成正比關(guān)系提高電橋得供電電壓，增大應(yīng)變片得靈敏系數(shù)，可以提高電橋的輸出電壓。差動電橋靈敏度為單臂電橋的兩倍，全等臂電橋靈敏度為單臂電橋的四倍。相對兩橋臂應(yīng)變性一致，輸出電壓為兩者之和，反之為兩者之差。相臨兩橋臂應(yīng)變性一致，輸出電壓為兩者之差，反之為兩者之和。為增大電橋的輸出，1、4與2、3的符號相反。第十三頁，共七十三頁，2022年，8月28日5應(yīng)變電阻傳感器的應(yīng)用

電阻應(yīng)變片除可測量試件應(yīng)力之外，還可制造成各種應(yīng)變式傳感器用于測量力、荷重、扭矩、加速度、位移、壓力等多種物理量。應(yīng)變式測力與荷重傳感器

傳感器由彈性元件、應(yīng)變片和外殼所組成。彈性元件是傳感器的基礎(chǔ)，把被測量轉(zhuǎn)換成應(yīng)變量的變化；彈性元件上的應(yīng)變片是傳感器的核心，它把應(yīng)變量變換成電阻量的變化。傳感器彈性元件的結(jié)構(gòu)形式多種多樣，根據(jù)被測量大小不同，常見的有柱式、懸臂梁式環(huán)式等等。如GX-1型懸臂梁稱重傳感器。結(jié)構(gòu)外形如圖所示，結(jié)構(gòu)尺寸如圖所示。圖3.1.5GX-1型懸臂梁稱重傳感器

圖3.1.6GX-1型懸臂梁稱重傳感器結(jié)構(gòu)尺寸

第十四頁，共七十三頁，2022年，8月28日3.1.2半導(dǎo)體應(yīng)變片1.半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng)半導(dǎo)體應(yīng)變片是利用半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)而制成的一種純電阻性元件。對一塊半導(dǎo)體材料的某一軸向施加一定的載荷而產(chǎn)生應(yīng)力時，它的電阻率會發(fā)生變化，這種物理現(xiàn)象稱為半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng)。式中：l——半導(dǎo)體的壓阻系數(shù)；

E——半導(dǎo)體材料的彈性系數(shù)；

——沿半導(dǎo)體小條的應(yīng)變。第十五頁，共七十三頁，2022年，8月28日上式中第一項是由幾何形狀變化而引起的電阻的相對變化量，其數(shù)值很小，約為1～2；上式中第二項是由壓阻效應(yīng)引起的，其數(shù)值為第一項的50~70倍，故，第一項可以忽略。式中，K——半導(dǎo)體應(yīng)變片的靈敏系數(shù)。第十六頁，共七十三頁，2022年，8月28日半導(dǎo)體應(yīng)變片突出的優(yōu)點：靈敏度系數(shù)高，可測量微小的應(yīng)變(一般600微應(yīng)變以下)；機械滯后??；動態(tài)效應(yīng)好；體積??；缺點：電阻溫度系數(shù)大；靈敏度系數(shù)K隨著溫度變化大；非線性嚴(yán)重；測量范圍小，因此，在使用的需要采用溫度補償和非線性補償措施。2.類型和結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體應(yīng)變片有以下幾種類型：

a）體型半導(dǎo)體應(yīng)變片這是一種將半導(dǎo)體材料硅或鍺晶體按一定方向切割成的片狀小條，經(jīng)腐蝕壓焊粘貼在基片上而成的應(yīng)變片，其結(jié)構(gòu)如圖所示。

b）薄膜型半導(dǎo)體應(yīng)變片這種應(yīng)變片是利用真空沉積技術(shù)將半導(dǎo)體材料沉積在帶有絕緣層的試件上而制成，其結(jié)構(gòu)示意圖見圖。

第十七頁，共七十三頁，2022年，8月28日c）擴散型半導(dǎo)體應(yīng)變片將P型雜質(zhì)擴散到N型硅單晶基底上，形成一層極薄的P型導(dǎo)電層，再通過超聲波和熱壓焊法接上引出線就形成了擴散型半導(dǎo)體應(yīng)變片。圖為擴散型半導(dǎo)體應(yīng)變片示意圖。這是一種應(yīng)用很廣的半導(dǎo)體應(yīng)變片。第十八頁，共七十三頁，2022年，8月28日3測量電路圖恒壓（流）源供橋電路電橋供電電源可采用恒壓源或者恒流源。對于恒壓源，設(shè)四個橋臂由于應(yīng)變電阻的變化為R，四個橋臂由于溫度變化引起的電阻值的增量為Rt，則電橋輸出電壓為橋路輸出受到環(huán)境溫度變化的影響，但是影響甚微。若電橋采用恒流源供電，則橋路的輸出為：第十九頁，共七十三頁，2022年，8月28日3.1.3熱電阻傳感器

熱電阻傳感器是利用導(dǎo)體或者半導(dǎo)體的電阻值隨著溫度變化的特性對與溫度相關(guān)的參量進行測量的裝置。測溫范圍主要在低中溫區(qū)(－200oC~630oC)，測溫的元件分為：金屬熱電阻和半導(dǎo)體熱電阻(制造材料來分)；普通型熱電阻，鎧裝熱電阻和薄膜熱電阻(結(jié)構(gòu)來分)；工業(yè)用熱電阻，精密的和標(biāo)準(zhǔn)熱電阻(用途來分)。它的主要特點是測量精度高，性能穩(wěn)定。其中鉑熱式阻的測量精確度是最高的，它不僅廣泛應(yīng)用于工業(yè)測溫，而且被制成標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)儀。主要用于對溫度和溫度有關(guān)的參量(如壓力、流速)進行測量。第二十頁，共七十三頁，2022年，8月28日1熱電阻測溫原理及材料熱電阻測溫是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進行溫度測量的。熱電阻大都由純金屬材料制成，目前應(yīng)用最多的是鉑和銅，此外，現(xiàn)在已開始采用鎳、錳和銠等材料制造熱電阻。2熱電阻的類型

1）金屬熱電阻從熱電阻的測溫原理可知，被測溫度的變化是直接通過熱電阻阻值的變化來測量的，因此，熱電阻體的引出線等各種導(dǎo)線電阻的變化會給溫度測量帶來影響。鉑電阻(標(biāo)準(zhǔn)熱電阻，工業(yè)常用，穩(wěn)定性好，－200～630oC)銅電阻(-50~150oC)，只作為工業(yè)用鎳電阻(-60~180oC)，只作為工業(yè)用第二十一頁，共七十三頁，2022年，8月28日2）鎧裝熱電阻鎧裝熱電阻是由感溫元件(電阻體)、引線、絕緣材料、不銹鋼套管組合而成的堅實體，它的外徑一般為φ2--φ8mm，最小可達φ1mm。與普通型熱電阻相比，它有下列優(yōu)點：①體積小，內(nèi)部無空氣隙，熱慣性上，測量滯后小；②機械性能好、耐振，抗沖擊；③能彎曲，便于安裝④使用壽命長。3）端面熱電阻端面熱電阻感溫元件由特殊處理的電阻絲材繞制，緊貼在溫度計端面。它與一般軸向熱電阻相比，能更正確和快速地反映被測端面的實際溫度，適用于測量軸瓦和其他機件的端面溫度。4）隔爆型熱電阻隔爆型熱電阻通過特殊結(jié)構(gòu)的接線盒，把其外殼內(nèi)部爆炸性混合氣體因受到火花或電弧等影響而發(fā)生的爆炸局限在接線盒內(nèi)，生產(chǎn)現(xiàn)場不會引超爆炸。第二十二頁，共七十三頁，2022年，8月28日3熱電阻的應(yīng)用

1)熱電阻溫度計通常工業(yè)上用于測溫是采用鉑電阻和銅電阻作為敏感元件，測量電路用得較多的是電橋電路。為了克服環(huán)境溫度的影響常采用圖3.3所示的三導(dǎo)線四分之一電橋電路。由于采用這種電路，熱電阻的兩根引線的電阻值被分配在兩個相鄰的橋臂中，如果，則由于環(huán)境溫度變化引起的引線電阻值變化造成的誤差被相互抵消。第二十三頁，共七十三頁，2022年，8月28日2)熱電阻式流量計圖3.4是一個熱電阻流量計的電原理圖。兩個鉑電阻探頭Rt1、Rt2，Rt1放在管道中央，它的散熱情況受介質(zhì)流速的影響。Rt2放在溫度與流體相同，但不受介質(zhì)流速影響的小室中。當(dāng)介質(zhì)處于靜止?fàn)顟B(tài)時，電橋處于平衡狀態(tài)，流量計沒有指示。當(dāng)介質(zhì)流動時，由于介質(zhì)流動帶走熱量，溫度的變化引起阻值變化，電橋失去平衡而有輸出，電流計的指示直接反映了流量的大小。第二十四頁，共七十三頁，2022年，8月28日3)熱敏電阻的應(yīng)用熱敏電阻與簡單的放大電路結(jié)合，就可檢測千分之一度的溫度變化，所以和電子儀表組成測溫計，能完成高精度的溫度測量。普通用途熱敏電阻工作溫度為-55℃～+315℃，特殊低溫?zé)崦綦娮璧墓ぷ鳒囟鹊陀?55℃，可達-273℃。熱敏電阻幾乎在每一個部門都有使用，如家用電器、制造工業(yè)、醫(yī)療設(shè)備、運輸、通信、保護報警裝置和科研等，下面舉個例子，介紹熱敏電阻的應(yīng)用情況。MF58型高精度負溫度系數(shù)熱敏電阻Ⅰ.特點：該傳感器具有穩(wěn)定性好,可靠性高；阻值范圍寬:(1-1000)kΩ；阻值精度高；由于玻璃封裝,可在高溫和高濕等惡劣環(huán)境下使用；體積小,重量輕、結(jié)構(gòu)堅固，便于自動化安裝（在印制線路板上）；熱感應(yīng)速度快和靈敏度高等優(yōu)點。

第二十五頁，共七十三頁，2022年，8月28日Ⅱ.主要技術(shù)參數(shù)：額定零功率電阻值范圍（R25）：1-1000kΩ；R25

允許偏差:±1%、±2%、±3%、±5%、±10%；B值范圍（B25/85）：1960-4480K；B值允許偏差：±0.5%、±1%、±2%；耗散系數(shù)≥2mW/℃(在靜止空氣中)；熱時間常數(shù):≤20s(在靜止空氣中)；工作溫度范圍:-55℃～+300℃；額定功率:500mW；。Ⅲ.外形尺寸（mm）見圖3.5。

Ⅳ.應(yīng)用場合：家用電器如空調(diào)機、微波爐、電風(fēng)扇、電取暖爐等的溫度控制與溫度檢測；辦公自動化設(shè)備如復(fù)印機、打印機、電子騰印機的溫度檢測或溫度補償；工業(yè)、醫(yī)療、環(huán)保、氣象、食品加工設(shè)備的溫度控制與檢測；液面指示和流量測量；手提電話機電源；儀表線圈，集成電路，石英晶體振蕩器和熱電偶的溫度補償?shù)仍S多地方。圖3.5MF58型高精度負溫度系數(shù)熱敏電阻的外形結(jié)構(gòu)第二十六頁，共七十三頁，2022年，8月28日

電感式傳感器是利用被測量的變化引起線圈自感或互感系數(shù)的變化，從而導(dǎo)致線圈電感量改變這一物理現(xiàn)象來實現(xiàn)測量的。因此根據(jù)轉(zhuǎn)換原理，電感式傳感器可以分為自感式和互感式兩大類。3.2.1自感式電感傳感器

1結(jié)構(gòu)和原理分析

變間隙型電感傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖如圖3.6所示。傳感器由線圈、鐵芯和活動銜鐵組成。其中鐵芯和活動銜鐵由導(dǎo)磁材料(如硅鋼片或者坡莫合金)制成的。鐵芯上繞有線圈，并加上交流勵磁。鐵芯和銜鐵之間有空氣隙。當(dāng)銜鐵上下移動時，氣隙改變，磁路磁阻發(fā)生變化，從而引起線圈自感的變化。這種自感量的變化與銜鐵位置有關(guān)，因此，只要測出自感量的變化，就能獲得銜鐵位移量的大小，這就是自感式變換原理。3.2電感式傳感器第二十七頁，共七十三頁，2022年，8月28日線圈匝數(shù)為N，通有交流電的有效值為I，產(chǎn)生的磁通為，電感線圈的電感量L為：

(3-2)根據(jù)磁路歐姆定律：式中，N為線圈匝數(shù)；Rm為磁路總磁阻。電感傳感器的基本公式線圈的電感可用下式表示：l1，S1，1分別為鐵芯的氣隙(m)，截面積(m2)，磁導(dǎo)率(H/m)，l2

，S2，2分別為銜鐵的氣隙(m)，截面積(m2)，磁導(dǎo)率(H/m)，S0，0分別為氣隙的氣隙(m)，截面積(m2)，磁導(dǎo)率(H/m)，第二十八頁，共七十三頁，2022年，8月28日

自感式電感傳感器可分為變間隙型、變面積型和螺管型三種類型。第二十九頁，共七十三頁，2022年，8月28日以上三種形式的電感式傳感器:I.

變間隙型靈敏度較高,但非線性誤差較大,且制作裝配比較困難。

II.變面積型靈敏度較前者小,但線性較好,量程較大,使用比較廣泛。

III.

螺管型靈敏度較低,但量程大且結(jié)構(gòu)簡單易于制作和批量生產(chǎn),是使用最廣泛的一種電感式傳感器。第三十頁，共七十三頁，2022年，8月28日2變間隙性自感傳感器靈敏度及特性分析變間隙性自感傳感器L-特性第三十一頁，共七十三頁，2022年，8月28日當(dāng)銜鐵處于初始位置時：初始電感量為：當(dāng)銜鐵上移時，傳感器氣隙減小，即：=0-

，則此時輸出電感為：第三十二頁，共七十三頁，2022年，8月28日2差動式電感傳感器在實際使用中,常采用兩個相同的傳感線圈共用一個銜鐵,構(gòu)成差動式電感傳感器,這樣可以提高傳感器的靈敏度,減小測量誤差。第三十三頁，共七十三頁，2022年，8月28日圖3.10是變間隙型、變面積型及螺管型三種類型的差動式電感傳感器。

差動式電感傳感器的結(jié)構(gòu)要求兩個導(dǎo)磁體的幾何尺寸及材料完全相同，兩個線圈的電氣參數(shù)和幾何尺寸完全相同。差動式結(jié)構(gòu)除了可以改善線性、提高靈敏度外，對溫度變化、電源頻率變化等影響，也可以進行補償，從而減少了外界影響造成的誤差。第三十四頁，共七十三頁，2022年，8月28日3

測量電路

交流電橋是電感式傳感器的主要測量電路，它的作用是將線圈電感的變化轉(zhuǎn)換成電橋電路的電壓或電流輸出。前面已提到差動式結(jié)構(gòu)可以提高靈敏度，改善線性，所以交流電橋也多采用雙臂工作形式。通常將傳感器作為電橋的兩個工作臂，電橋的平衡臂可以是純電阻，也可以是變壓器的二次側(cè)繞組或緊耦合電感線圈。下圖是交流電橋的幾種常用形式。第三十五頁，共七十三頁，2022年，8月28日電阻平衡臂電橋電阻平衡臂電橋如圖a所示。Z1、Z2為傳感器阻抗。L1=L2=L;則有Z1=Z2=Z=R+jwL,另有R1=R2=R。由于電橋工作臂是差動形式，則在工作時，Z1=Z+△Z和Z2=Z—△Z，當(dāng)ZL→∞時，電橋的輸出電壓為

當(dāng)ωL＞＞R’時，上式可近似為：由上式可以看出：交流電橋的輸出電壓與傳感器線圈電感的相對變化量是成正比的。第三十六頁，共七十三頁，2022年，8月28日變壓器式電橋變壓器式電橋如圖b所示，它的平衡臂為變壓器的兩個二次側(cè)繞組，當(dāng)負載阻抗無窮大時輸出電壓為：

由于是雙臂工作形式當(dāng)銜鐵下移時，Z1=Z-△Z，Z2=Z+△Z，則有：同理，當(dāng)銜鐵上移時，則有：

由上面兩式可見，輸出電壓反映了傳感器線圈阻抗的變化，由于是交流信號，還要經(jīng)過適當(dāng)電路處理才能判別銜鐵位移的大小及方向。

第三十七頁，共七十三頁，2022年，8月28日4自電感式傳感器的應(yīng)用壓力測量差動式電感測厚儀

第三十八頁，共七十三頁，2022年，8月28日3.2.2互感式傳感器

1工作原理互感式傳感器把被非電測量的變化轉(zhuǎn)換為互感量的變化。這種傳感器是根據(jù)變壓器原理制成的，所以也叫差動變壓器。差動變壓器的結(jié)構(gòu)形式主要有變間隙式、變面積式和螺線管式。雖然結(jié)構(gòu)不同，但工作原理基本相同。在非電量測量中，應(yīng)用較多的是螺線管式，它可以測量1～100mm的位移，具有測量精度高、靈敏度高、結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠等優(yōu)點。差動變壓器的工作原理類似變壓器的作用原理。這種類型的傳感器主要包括有銜鐵、一次繞組和二次繞組等。一、二次繞組間的耦合能隨銜鐵的移動而變化，即繞組間的互感隨被測位移改變而變化。由于在使用時采用兩個二次繞組反向串接，以差動方式輸出，所以把這種傳感器稱為差動變壓器式電感傳感器。圖3.12為差動變壓器的結(jié)構(gòu)示意圖。廣泛應(yīng)用于位移、壓力等非電量的測量中。第三十九頁，共七十三頁，2022年，8月28日第四十頁，共七十三頁，2022年，8月28日差動變壓器工作在理想情況下（忽略渦流損耗、磁滯損耗和分布電容等影響），它的等效電路如圖3.13所示。U1為一次繞組激勵電壓；M1、M2分別為一次繞組與兩個二次繞組間的互感：L1、R1分別為一次繞組的電感和有效電阻；L21、L22分別為兩個二次繞組的電感；R21、R22分別為兩個二次繞組的有效電阻。對于差動變壓器，當(dāng)銜鐵處于中間位置時，兩個二次繞組互相同，因而由一次側(cè)激勵引起的感應(yīng)電動勢相同。由于兩個二次繞組反向串接，所以差動輸出電動勢為零。當(dāng)銜鐵移向二次繞組L21一邊，這時互感M1大，M2小，因而二次繞組L21內(nèi)感應(yīng)電動勢大于二次繞組L22內(nèi)感應(yīng)電動勢，這時差動輸出電動勢不為零。在傳感器的是量程內(nèi)，銜動移越大，差動輸出電動勢就越大。同樣道理，當(dāng)銜鐵向二次繞組L22一邊移動差動輸出電動勢仍不為零，但由于移動方向改變，所以輸出電動勢反相。因此通過差動變壓器輸出電動勢的大小和相位可以知道銜鐵位移量的大小和方向。第四十一頁，共七十三頁，2022年，8月28日由圖3.13可以看出一次繞組的電流為：

二次繞組的感應(yīng)動勢為：

由于二次繞組反向串接，所以輸出總電動勢為：其有效值為：

第四十二頁，共七十三頁，2022年，8月28日

當(dāng)銜鐵處于中間位置時：當(dāng)銜鐵向W21方向移動時：當(dāng)銜鐵向W22方向移動時

差動變壓器的輸出特性曲線如圖3.14所示。圖中E21、E22分別為兩個二次繞組的輸出感應(yīng)電動勢，E2為差動輸出電動勢x表示銜鐵偏離中心位置的距離。其中E2的實線表示理想的輸出特性，而虛線部分表示實際的輸出特性。E0為零點殘余電動勢，這是由于差動變壓器制作上的不對稱以及鐵心位置等因素所贊成的。零點殘余電動勢的存在，使得傳感器的輸出特性在零點附近不靈敏，給測量帶來誤差，此值的大小是衡量差動變壓器性能好壞的重要指標(biāo)。第四十三頁，共七十三頁，2022年，8月28日

為了減小零點殘余電動勢可采取以下方法：

I.

盡可能保證傳感器幾何尺寸、線圈電氣參數(shù)玫磁路的對稱。磁性材料要經(jīng)過處理，消除內(nèi)部的殘余應(yīng)力，使其性能均勻穩(wěn)定。

II.

選用合適的測量電路，如采用相敏整流電路。既可判別銜鐵移動方向雙可改善輸出特性，減小零點殘余電動勢。

Ⅲ.采用補償線路減小零點殘余電動勢。圖3.15是幾種減小零點殘余電動勢的補償電路。在差動變壓器二次側(cè)串、并聯(lián)適當(dāng)數(shù)值的電阻電容元件，當(dāng)調(diào)整這些元件時，可使零點殘余電動勢減小。第四十四頁，共七十三頁，2022年，8月28日2差動變壓器的應(yīng)用微壓力傳感器差動式變壓器加速度傳感器第四十五頁，共七十三頁，2022年，8月28日

電渦流式傳感器是一種建立在渦流效應(yīng)原理上的傳感器。電渦流式傳感器可以實現(xiàn)非接觸地測量物體表面為金屬導(dǎo)體的多種物理量，如位移、振動、厚度、轉(zhuǎn)速、應(yīng)力、硬度等參數(shù)。這種傳感器也可用于無損探傷。電渦流式傳感結(jié)構(gòu)簡單、頻率響應(yīng)寬、靈敏度高、測量范圍大、抗干憂能力強，特別是有非接觸測量的優(yōu)點，因此在工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的各個領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。1結(jié)構(gòu)原理與特性

當(dāng)通過金屬體的磁通變化時，就會在導(dǎo)體中產(chǎn)生感生電流，這種電流在導(dǎo)體中是自行閉合的，這就是所謂電渦流。電渦流的產(chǎn)生必然要消耗一部分能量，從而使產(chǎn)生磁場的線圈阻抗發(fā)生變化，這一物理現(xiàn)象稱為渦流效應(yīng)。電渦流式傳感器是利用渦流效應(yīng)，將非電量轉(zhuǎn)換為阻抗的變化而進行測量的。如圖3.16所示，一個扁平線圈置于金屬導(dǎo)體附近，當(dāng)線圈中通有交變電流I1時，線圈周圍就產(chǎn)生一個交變磁場H1。置于這一磁場中的金屬導(dǎo)體就產(chǎn)生電渦流I2，電渦流也將產(chǎn)生一個新磁場H2，H2與H1方向相反，因而抵消部分原磁場，使通電線圈的有效阻抗發(fā)生變化。3.2.3電渦流式傳感器

第四十六頁，共七十三頁，2022年，8月28日

一般講，線圈的阻抗變化與導(dǎo)體的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、幾何形狀，線圈的幾何參數(shù)，激勵電流頻率以及線圈到被測導(dǎo)體間的距離有關(guān)。如果控制上述參數(shù)中的一個參數(shù)改變，而其余參恒定不變，則阻抗就成為這個變化參數(shù)的單值函數(shù)。如其他參數(shù)不變，阻抗的變化就可以反映線圈到被測金屬導(dǎo)體間的距離大小變化。傳感器的線圈渦流短路環(huán)第四十七頁，共七十三頁，2022年，8月28日

我們可以把被測導(dǎo)體上形成的電渦等效成一個短路環(huán)，這樣就可得到如圖3.17的等效電路。圖中R1、L1為傳感器線圈的電阻和電感。短路環(huán)可以認為是一匝短路線圈，其電阻為R2、電感為L2。線圈與導(dǎo)體間存在一個互感M，它隨線圈與導(dǎo)體間距的減小而增大。根據(jù)等效電路可列出電路方程組：

通過解方程組，可得I1、I2。因此傳感器線圈的復(fù)阻抗為：

由以看出，線圈與金屬導(dǎo)體系統(tǒng)的阻抗、電感都是該系統(tǒng)互感平方的函數(shù)。而互感是隨線圈與金屬導(dǎo)體間距離的變化而改變的。第四十八頁，共七十三頁，2022年，8月28日1)高頻反射式電渦流傳傳感器這種傳感器的結(jié)構(gòu)很簡單，主要由一個固定在框架上的扁平線圈組成。線圈可以粘貼在框架的端部，也可以繞在框架端部的槽內(nèi)。圖3.18為某種型號的高頻反射式電渦流傳感器。電渦流傳感器的線圈與被測金屬導(dǎo)體間是磁性耦合，電渦流傳感器是利用這種耦合程度的變化來進行測量的。因此，被測物體的物理性質(zhì)，以及它的尺寸和開關(guān)都與總的測量裝置特性有關(guān)。一般來說，被測物的電導(dǎo)率越高，傳感器的靈敏度也越高。為了充分有效地利用電渦流效應(yīng)，對于平板型的被測體則要求被測體的半徑應(yīng)大于線圈半徑的1.8倍，否則靈敏度要降低。當(dāng)被測物體是圓柱體時，被測導(dǎo)體直徑必須為線圈直徑的3.5倍以上，靈敏度才不受影響。2分類第四十九頁，共七十三頁，2022年，8月28日2)低頻透射式電渦流傳感器這種傳感器采用低頻激勵，因而有較大的貫穿深度，適合于測量金屬材料的厚度。圖3.19為這種傳感器的原理圖和輸出特性。傳感器包括發(fā)射線圈和接收線圈，并分別位于被測材料上、下方。由振蕩器產(chǎn)生的低頻電壓u1加到發(fā)射線圈L1兩端，于是在接收線圈L2兩端將產(chǎn)生感應(yīng)電壓u2，它的大小與u1的幅值、頻率以及兩個線圈的匝數(shù)、結(jié)構(gòu)和兩者的相對位置有關(guān)。若兩線圈間無金屬導(dǎo)體，則L2的磁力能較多穿過L2，在L2上產(chǎn)生的感應(yīng)電壓u2最大。如果在兩個線圈之間設(shè)置一金屬板，由于在金屬板內(nèi)產(chǎn)生電渦流，該電渦流消耗了部分能量，使到達線圈L2的磁力線減小，從而引起u2的下降。金屬板厚度越大，電渦流損耗越大，u2就越小?？梢妘2的大小間接反映了金屬板的厚度。第五十頁，共七十三頁，2022年，8月28日3電渦流式傳感器的應(yīng)用厚度測量轉(zhuǎn)速測量渦流風(fēng)速儀渦流探傷第五十一頁，共七十三頁，2022年，8月28日電感式傳感器的典型應(yīng)用

電感式傳感器主要用于測量微位移，凡是能轉(zhuǎn)換成位移量變化的參數(shù)，如壓力、力、壓差、加速度、振動、應(yīng)變、流量、厚度、液位等都可以用電感式傳感器來進行測量。一、位移測量

1induNCDT系列位移傳感器圖3.20是induNCDT系列位移傳感器的外形圖，它主要用于位移，振動，轉(zhuǎn)速測量。傳感器的前置放大器被集成安裝在傳感器殼體里，其輸出信號與測量位移成正比。在傳感器測量量程內(nèi)線性精度優(yōu)于±2%。圖3.20induNCDT系列位移傳感器的外形圖

2AP035系列差動變壓器式位移傳感器

AP035差動變壓器式位移傳感器是由差動變壓器和基本電路組成。它可對生產(chǎn)過程中位移、形變參數(shù)進行快速、準(zhǔn)確可靠地測量。并可配用微機和其他裝置進行打印或自動控制。本傳感器還具有靈敏度高、穩(wěn)定性好、連續(xù)工作時間長等一系列優(yōu)點，因而它廣泛用于冶金、建筑、石化、紡織、電站等各個部門。主要技術(shù)參數(shù)：

I.

測量范圍：±20ｍｍ。II.

基本誤差：０.５％。III.

輸出訊號：±１０Ｖ。IV.傳感器工作環(huán)境：溫度：-2０℃~+７０℃相對濕度：５％RH～９０RH％V.

靈敏度：0.45v/mm。VI.

傳感器供電電源為DC15V，外形尺寸φ22×228。第五十二頁，共七十三頁，2022年，8月28日1RS9300低頻振動速度傳感器

RS9300低頻振動傳感器是屬于慣性式傳感器，其外形如圖3.21。它是利用磁電感應(yīng)原理把振動信號變換成電信號。主要由磁路系統(tǒng)、慣性質(zhì)量、彈簧阻尼等部分組成。在傳感器殼體中剛性地固定著磁鐵，慣性質(zhì)量（線圈組件）用彈簧元件懸掛于殼體上。工作時，將傳感器安裝在機器上，在機器振動時，在傳感器工作頻率范圍內(nèi)，線圈與磁鐵相對運動、切割磁力線，在線圈內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電壓，該電壓信號正比于被測物體的振動速度值，對該信號進行積分放大處理即可得到位移信號。

圖3.21RS9300低頻振動傳感器

RS9300低頻速度位移振動傳感器（內(nèi)部帶積分器，輸出位移電壓信號）適用于水輪發(fā)電機組低頻轉(zhuǎn)動機械、工程建筑及橋梁的絕對振動測量，測量頻響范圍0.5HZ-200HZ(-3dB)，抗干擾性能強，能長期穩(wěn)定可靠地工作于惡劣環(huán)境中。

1）使用特點：

I.

傳感器有很低的使用頻率，可以適用于低轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)動機器。

II.

相對于其它類型的振動傳感器而言，RS9300傳感器有較低的輸出阻抗，較好的信噪比。它同一般通用交流電壓表或示波器配合就能工作。對輸出插頭和傳輸電纜也無特殊要求，使用方便。

III.

傳感器設(shè)計中取消了有摩擦的活動元件，因此使用壽命相對很長。傳感器有一定抗橫向振動能力（不大于10g）。

二、振動檢測

第五十三頁，共七十三頁，2022年，8月28日1JM□L電感式接近開關(guān)

1)適用范圍

JM□L系列接近開關(guān)適用于交流50Hz，額定工作電壓90V~250V(除LM8L外)，直流額定工作電壓10V~30V的電路中，具有短路保護電路，起反連接保護電路之用。三、位置控制

2)型號及其含義

第五十四頁，共七十三頁，2022年，8月28日3)正常使用條件和安裝條件(1)周圍空氣溫度不超過+70℃，周圍空氣溫度的下限為-25℃；(2)安裝地點的海拔不超過2000m；(3)大氣相對濕度在周圍空氣溫度為+70℃時不超過50%，在較低的溫度下可以允許有較高的相對濕度，例如在20℃時達90%，對由于溫度變化偶爾產(chǎn)生的凝露應(yīng)采取特殊的措施；(4)污染等級：3級。第五十五頁，共七十三頁，2022年，8月28日4)安裝尺寸圖JM□L系列電感式傳感器的安裝尺寸

電感式傳感器除上述三種用途外還可廣泛應(yīng)用于電力、石油、化工、冶金等行業(yè)和一些科研單位，如對加速度、振幅、轉(zhuǎn)速及溫度等非電量的測量的控制中。第五十六頁，共七十三頁，2022年，8月28日

電容式傳感器是把被測量轉(zhuǎn)換為電容量變化的一種傳感器。它具有結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高、動態(tài)響應(yīng)特性好、適應(yīng)性強、抗過載能力大及價格低廉等優(yōu)點。因此，可以用來測量壓力、力、位移、振動、液位等參數(shù)。但電容式傳感器的泄漏電阻和非線性等缺點也給它的應(yīng)用帶來一定的局限。隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，特別是集成電路的廣泛應(yīng)用，這些缺點也得到了一定的克服，進一步促進了電容式傳感器的廣泛應(yīng)用。3.3.1電容式傳感器的基本原理及性能特點

3.3電容式傳感器電容式傳感器的基本工作原理可以用圖3.22所示的平板電容器來說明。設(shè)兩極板相互覆蓋的有效面積為S(m2)；兩極板間的距離為(m)；極板間介質(zhì)的介電常數(shù)為?（F·m-1）第五十七頁，共七十三頁，2022年，8月28日兩塊平行平板組成一個電容器，在忽略板極邊緣影響的條件下，平板電容器的電容量C(F)為:

可以看出，?，S，三個參數(shù)都直接影響著電容量C的大小。如果保持其中兩個參數(shù)不變，而使另外一個參數(shù)改變，則電容量就將發(fā)生變化。如果變化的參數(shù)與被測量之間存在一定函數(shù)關(guān)系，那被測量的變化就可以直接由電容量的變化反映出來。所以電容式傳感器可以分為三種類型：改變極板面積的變面積式；改變極板距離的變間隙式；改變介電常數(shù)的變介電常數(shù)式。第五十八頁，共七十三頁，2022年，8月28日1變面積式電容傳感器

圖3.23是一直線位移型電容式傳感器的示意圖。當(dāng)動極板移動△x后，覆蓋面積就發(fā)生變化，電容量也隨之改變，其值為：

C=?b(a-△x)/d=C0-?b·△x/d電容因位移而產(chǎn)生的變化量為：其靈敏度為：可見，增加b或減小d均可提高傳感器的靈敏度。圖3.24是此類傳感器的幾種派生形式。圖3.24a是角位移型電容式傳感器。當(dāng)動片有一角位移時，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。即輸出與輸入呈線形關(guān)系第五十九頁，共七十三頁，2022年，8月28日2變間隙式電容傳感器

圖3.24為變間隙式電容傳感器的原理圖。圖中1為固定極板，2為與被測對象相連的活動極板。當(dāng)活動極板因被測參數(shù)的改變而引起移動時，兩極板間的距離d發(fā)生變化，從而改變了兩極板之間的電容量C。設(shè)極板面積為A，其靜態(tài)電容量為：

當(dāng)活動極板移動△x后，其電容量為：

第六十頁，共七十三頁，2022年，8月28日當(dāng)△x＜＜d時：則可以看出電容量C與△x不是線性關(guān)系，只有當(dāng)△x＜＜d時，才可認為是最近似線形關(guān)系。同時還可以看出，要提高靈敏度，應(yīng)減小起始間隙d過小時。但當(dāng)d過小時，又容易引起擊穿，同時加工精度要求也高了。為此，一般是在極板間放置云母、塑料膜等介電常數(shù)高的物質(zhì)來改善這種情況。在實際應(yīng)用中，為了提高靈敏度，減小非線性，可采用差動式結(jié)構(gòu)。3變介電常數(shù)式電容傳感器

當(dāng)電容式傳感器中的電介質(zhì)改變時，其介電常數(shù)變化，從而引起了電容量發(fā)生變化。此類傳感器的結(jié)構(gòu)形式有很多多種，這種傳感器可用來測量物位或液位，也可測量位移。由圖中可以看出，此時傳感器的電容量為其中：設(shè)極板間無ε2介質(zhì)時的電容量為：；當(dāng)ε2介質(zhì)插入兩極板間則有：表明，電容量C與位移x呈線性關(guān)系。第六十一頁，共七十三頁，2022年，8月28日3.3.2電容式傳感器的應(yīng)用一.在物位測控中的應(yīng)用

LP-5000系列電容物位變送器

在石油、化工、電力、食品、水處理、冶金、水泥等的生產(chǎn)過程中，有許多的液位、料位需要測量，但是一些高壓、真空、高溫、低溫、密封罐內(nèi)的酸、堿、鹽等強腐蝕液體、強震動等的液位、料位測量，卻是許多種類的物、液位計望塵莫及的。

LP-5000系列電容式物位變送器有多種結(jié)構(gòu)，可以使用于導(dǎo)電、絕緣的液體或固體顆粒的工作介質(zhì)中。不但適用于普通的液體、固體顆粒的容器、槽、筒倉或料斗的遠距離連續(xù)料位測量。而且本產(chǎn)品以其能耐受惡劣的使用環(huán)境、高可靠等特點，可以應(yīng)用于其它物、液位計工作困難的高壓、真空、高溫、低溫、強腐蝕液體、強震動等環(huán)境的液位、料位測量。第六十二頁，共七十三頁，2022年，8月28日二.在壓力測量中的應(yīng)用

CCPS32陶瓷電容壓力傳感器1)概述CCPS32傳感器是E+H公司采用陶瓷材料經(jīng)特殊工藝精制而成的干式陶瓷電容壓力傳感器，陶瓷是一種公認的高彈性、抗腐蝕、抗磨損、抗沖擊和振動的材料。陶瓷的熱穩(wěn)定特性可以使它的工作溫度范圍高達-40～125℃，而且具有測量的高精度、高穩(wěn)定性。其最大特點是：量程可以小到500Pa，抗過載能力可達量程的200倍，徹底解決了其它類型傳感器沒有小量程及在小量程時過載能力差的缺點，它除具有一般傳感器的量程外，其最具特色的是它的正負表壓功能，如：±1kPa，±10kPa等。CCPS32干式陶瓷電容厚膜壓力傳感器的高輸出，廣量程，特別適合制造高性能的工業(yè)控制用壓力變送器。大圓形膜片表面平整、易安裝，是歐美E+H、ABB、SIEMENS、H&Ｂ、VEGA等公司壓力變送器生產(chǎn)首選傳感器。2)特點這種傳感器具有許多優(yōu)點。如它采用了堅固的陶瓷電容敏感膜片；自帶放大電路，輸出；平整的大圓形膜片,易安裝；具有卓越的抗腐蝕、抗磨損性能，高精度、高穩(wěn)定性，寬的工作溫度范圍，響應(yīng)迅速,無遲滯，可進行無源標(biāo)定等。第六十三頁，共七十三頁，2022年，8月28日3)工作原理抗腐蝕的干式陶瓷電容壓力傳感器沒有液體的傳遞，過程壓力直接作用在陶瓷膜片的前表面，襯底的電極與膜片電極的電容量變化比例與壓力大小，使膜片產(chǎn)生0.03mm的位移，電容的變化值經(jīng)激光微調(diào)，傳感器專用信號調(diào)理電路ASIC放大輸出高達4000mV的直流電壓，內(nèi)置的溫度傳感器不斷測量介質(zhì)的溫度并進行溫度補償。過載時，膜片貼到陶瓷襯底上而不會損壞。當(dāng)壓力恢復(fù)到正常時，其性能不受任何影響。徹底解決了低量程過載能力差的缺點，是擴散硅傳感器的升級換代產(chǎn)品。標(biāo)準(zhǔn)化的高輸出具有極強的抗干擾能力，配專用線路板可進行大的量程遷移（10:1）。傳感器具有很高的溫度穩(wěn)定性和時間穩(wěn)定性，自帶溫度補償-20～80℃，并可以和絕大多數(shù)介質(zhì)直接接觸。

CCPS32陶瓷傳感器由于沒有液體的傳遞作用，無任何填充液，不會產(chǎn)生工藝污染，因此在食品、醫(yī)藥等行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用，加之是干式陶瓷膜片，故不受安裝方向影響，以其作為敏感元件生產(chǎn)的壓力變送器被廣泛地應(yīng)用在各種測量壓力的場合。

第六十四頁，共七十三頁，2022年，8月28日1151系列電容式變送器1151系列電容式變送器是引進美國羅斯蒙特公司技術(shù)制造的產(chǎn)品,具有設(shè)計原理新穎、品種規(guī)格齊全、安裝使用簡便、本質(zhì)安全防爆等特點。尤以精度高、體積小、重量輕、堅固耐振、調(diào)整方便、長期穩(wěn)定性高、單向過載保護特性好而著稱。因此在國內(nèi)外市場上享有很高的聲譽,1151系列電容式變送器包括壓力、差壓、絕對壓力、流量、液位等共九個品種及其選件，產(chǎn)品性能與美國羅斯蒙特公司完全一致，也與我國推行的"IEC"標(biāo)準(zhǔn)要求相符，其外形結(jié)構(gòu)如圖所示。圖1151系列電容式變送器外形圖

FB0802陶瓷電容型壓力變送器第六十五頁，共七十三頁，2022年，8月28日三.在位移測量中的應(yīng)用capaNCDT610電容式位移傳感器

capaNCDT（非接觸電容位移傳感器）電容位移測量原理的基礎(chǔ)是由理想平板電容構(gòu)成。兩個平板電極是由傳感器電極和相對應(yīng)的被測體組成，其結(jié)構(gòu)如圖所示。當(dāng)恒定的交流加在傳感器電容上，傳感器產(chǎn)生的交流電壓與電容電極之間的距離成正比。交流電壓經(jīng)檢波器，與一個可設(shè)置的補償電壓疊加，經(jīng)放大，作為模擬信號輸出。

1)應(yīng)用領(lǐng)域

capaNCDT610是為機器設(shè)備監(jiān)控，工業(yè)過程質(zhì)量監(jiān)控而設(shè)計的。主要應(yīng)用于以下六大領(lǐng)域：I.震動，偏心，裂紋，振蕩，同心度；II.

位移，移動，位置，膨脹；III.撓度，變形，波動，傾斜；IV.尺寸，公差，分選，零件識別；V.沖擊，應(yīng)變，軸向振動；Ⅵ.軸承振動，油膜間隙，磨擦，偏心；圖3.3.8capaNCDT610外形圖第六十六頁，共七十三頁，2022年，8月28日電容式指紋傳感器

電容式指紋傳感器有單觸型和劃擦型兩種，是目前最新型的固態(tài)指紋傳感器，它們都是通過在觸摸過程中電容的變化來進行信息采集。這兩類電容式指紋傳感器的工作原理為：當(dāng)指紋中的凸起部分置于傳感電容像素電極上時，電容會有所增加，通過檢測增加的電容來進行數(shù)據(jù)采集。傳感器中的像素點為45平方微米，間隔為50微米，電容像素陣列的分辨率略高于500dpi。這類傳感器基于一種標(biāo)準(zhǔn)的單-多晶硅三層金屬CMOS工藝，并采用0.5微米工藝進行設(shè)計。金屬互連的第三層構(gòu)成電容像素層，由氮化鈦制成并覆蓋著一層氮化硅，厚度僅為7000埃米。這種硬金屬電極與抗磨涂敷層組合形成的傳感器十分堅實耐用，使用壽命可以達到很多年。它們的用途主要有：指紋檢測人類的指紋由緊密相鄰的凹凸紋路構(gòu)成，通過對每個像素點上利用標(biāo)準(zhǔn)參考放電電流，便可檢測到指紋的紋路狀況。每個像素先預(yù)充電到某一參考電壓，然后由參考電流放電。電容陽極上電壓的改變率與其上的電容成下面的比例關(guān)系：

Iref=C×dv/dt

第六十七頁，共七十三頁，2022年，8月28日

處于指紋的凸起下的像素(電容量高)放電較慢，而處于指紋的凹處下的像素(電容量低)放電較快。這種不同的放電率可通過采樣保持(S/H)電路檢測并轉(zhuǎn)換成一個8位輸出，這種檢測方法對指紋凸起和低凹具有較高的敏感性，并可形成非常好的原始指紋圖像。采用復(fù)雜的軟件算法可以進行指紋識別。這種軟件采集原始的指紋圖像，將圖像信息數(shù)字化并提取其中的細節(jié)模板，然后進行測試，確定提取的細節(jié)模板是否與參考模板吻合。單觸型傳感器與劃擦型傳感器的尺寸和成本都不一樣。接觸式傳感器較大，通常有效接觸面為15×15mm，可迅速地采集最大的指紋或拇指指紋。這種傳感器易于使用，并可將整個指紋圖像以500dpi(自動指紋識別標(biāo)準(zhǔn))的精度進行快速傳輸。這種傳感器由256(列)×300(行)微型金屬電極組成，每一列連接到一對S/H電路上。指紋圖像依次逐行采集，每個金屬電極均作為電容的一個極，與之接觸的手指則是電容的另一個極。在器件表面有一層鈍化層，作為兩個電容極間的電介質(zhì)層。將手指置于傳感器上時，指紋上的凸起和低凹會在陣列上產(chǎn)生不同的電容值，并構(gòu)成用于認證的一整幅圖像。

第六十八頁，共七十三頁，2022年，8月28日Synaptics公司采用低成本的Kapton劃擦型傳感器，從而避免了對硅傳感器的需求(左)；而富士通公司的劃擦型硅傳感器能提供8行256個像素(右