機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)第三章

機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)第三章1第一頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日物性型傳感器:依靠敏感元件材料本身物理化學(xué)性質(zhì)的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的變換。如水銀溫度計(jì)；石英晶體壓電效應(yīng)。

結(jié)構(gòu)型傳感器:是依靠傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化而實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)換的。如電容、電感、應(yīng)變式傳感器。

能量轉(zhuǎn)換型（無(wú)源）傳感器:是直接由被測(cè)對(duì)象輸入能量使其工作的，如熱電偶溫度計(jì)，彈性壓力計(jì)。

能量控制型（有源）傳感器:從外部供給輔助能量使傳感器工作。如把電阻應(yīng)變計(jì)接于由外部供電的電阻電橋上，被測(cè)量變化引起的電阻變化去控制電橋輸出。

參見(jiàn)書(shū)中表3-1，機(jī)械工廠中常用傳感器。

另外，傳感器可能只一個(gè)，也可能幾個(gè)換能元件組合而成一個(gè)小型裝置。

2第二頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日3第三頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日第二節(jié)機(jī)械式傳感器機(jī)械式傳感器—以彈性體為敏感元件，將被測(cè)量轉(zhuǎn)換為彈性變形（或應(yīng)變）的傳感器。

優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠、使用方便、價(jià)格低廉、讀數(shù)直觀等。缺點(diǎn)：彈性變形不能過(guò)大；受結(jié)構(gòu)間隙影響大，慣性大，固有頻率低，只宜用于檢測(cè)緩變或靜態(tài)被測(cè)量。一般，與其他傳感器配套使用，先用彈性元件將被測(cè)量轉(zhuǎn)換成位移量，然后用其他形式的傳感器（如電阻、電容、電渦流式等）將位移量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出。彈性元件具有蠕變、彈性后效等現(xiàn)象，應(yīng)從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料選擇和處理工藝等方面采取有效措施來(lái)改善這些現(xiàn)象產(chǎn)生的影響。4第四頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日5第五頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日6第六頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日第三節(jié)電阻式傳感器電阻式傳感器—是一種把被測(cè)量轉(zhuǎn)換為電阻變化的傳感器。

分類：（1）變阻器式

（2）電阻應(yīng)變式

一．變阻器式傳感器（電位差計(jì)式）

定義：通過(guò)改變電位器觸頭位置，把位移轉(zhuǎn)換為電阻的變化。

根據(jù)電阻公式電阻R為

（3-1）

式中：ρ—電阻率；l—電阻絲長(zhǎng)度；

A—電阻絲截面積

從式中看出當(dāng)電阻絲直徑和材質(zhì)一定時(shí)，電阻值隨導(dǎo)線長(zhǎng)度而變化。

分類：（1）直線位移型

（2）角位移型

（3）非線性型

如圖3-5所示7第七頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日1．直線位移型（見(jiàn)圖3-5a）

C點(diǎn)與A點(diǎn)之間的電阻值為

兩邊取微分

（3-2）

可見(jiàn)導(dǎo)線分布均勻時(shí)，傳感器輸出(電阻)與輸入(位移)成線性關(guān)系。

2．角位移型（見(jiàn)圖3-5b）

其電阻值隨轉(zhuǎn)角而變化，靈敏度S為

式中

α—轉(zhuǎn)角（rad）;kα—單位弧度對(duì)應(yīng)的電阻值。

3．非線性型（見(jiàn)圖3-5c）

其骨架形狀根據(jù)所要求的輸出f(x)來(lái)確定。

則例如：（1）輸出f(x)=kx2;R(x)與f(x)成線性關(guān)系→三角形骨架（2）輸出

f(x)=kx3

R(x)與f(x)成線性關(guān)系

→

拋物線形骨架

8第八頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日4．變阻器式傳感器后接電路

見(jiàn)圖3-6，設(shè)Rp-變阻器總電阻；xp-變阻器總長(zhǎng)度；Rl-后接電路輸入電阻。由于直線位移型電阻與位移的線性關(guān)系，傳感器的輸出電壓uy可用下式計(jì)算：（3-3）

圖3-6電阻分壓電路xRLuyu0xp為減小后接電路影響，應(yīng)使Rl>>Rp（減小負(fù)載效應(yīng)）優(yōu)點(diǎn)：（1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單（2）性能穩(wěn)定（3）使用方便缺點(diǎn)：（1）分辨力不高（2）躁聲較大應(yīng)用：線位移、角位移測(cè)量，用于伺服記錄儀器或電子電位差計(jì)等。9第九頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日二．電阻應(yīng)變式傳感器

應(yīng)用范圍：測(cè)量力、應(yīng)變、位移、加速度、扭矩等分類：（1）金屬應(yīng)變片式（2）半導(dǎo)體應(yīng)變式特點(diǎn)：（1）體積?。?）動(dòng)態(tài)響應(yīng)快（3）測(cè)量準(zhǔn)確高（4）使用方便

（一）金屬電阻應(yīng)變片

常用的有絲式和箔式，其工作原理一樣。（1）把直徑為0.025mm的康銅或鎳鉻合金絲，粘貼在絕緣的基片和覆蓋層之間，由引出導(dǎo)線接于電路上。（2）用柵狀金屬箔片代替柵狀金屬絲。用光刻技術(shù)制造，其線條均勻，尺寸準(zhǔn)確，阻值一致性好。箔片約厚1~10μm。散熱好，粘接情況好，傳遞性能好。工作原理：應(yīng)變片用特制膠水粘固在彈性元件或要測(cè)量變形的物體表面上，在外力作用下，電阻絲隨該物體一起變形，其阻值發(fā)生相應(yīng)變化。由此，將被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換為電阻變化。10第十頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日11第十一頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日由于電阻值

對(duì)上式求微分

（3-4）

式中

（3-5）

式中—電阻絲軸向相對(duì)應(yīng)變（或稱縱向應(yīng)變）

—電阻絲徑向相對(duì)應(yīng)變（或稱橫向應(yīng)變）

—電阻絲電阻率相對(duì)變化，與電阻絲所手正應(yīng)力σ有關(guān)。

—材料泊松比

（3-6）

12第十二頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日（3-7）

式中E—電阻絲材料的彈性模量；λ—壓阻系數(shù)，與材質(zhì)有關(guān)

將式（3-6）（3-7）代入式（3-5），則有

（3-8）

(1+2γ)ε項(xiàng)是電阻絲幾何尺寸改變所引起，同一電阻材料是常數(shù)λEε項(xiàng)是電阻絲的電阻率隨應(yīng)變而引起的，一般對(duì)金屬絲很小可忽略。

式（3-8）可簡(jiǎn)化為

（3-9）

表明電阻相對(duì)變化率與應(yīng)變成正比。比值

Sg稱為應(yīng)變系數(shù)或靈敏度。

常數(shù)

（3-10）

制造中

Sg在1.7~3.6之間，幾種常用電阻絲材料物理性能見(jiàn)表3-2，一般市場(chǎng)上電阻應(yīng)變片標(biāo)準(zhǔn)為60，120，350，600，1000Ω等。

13第十三頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日（二）半導(dǎo)體應(yīng)變片

典型結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3-9

工作原理：基于半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)——單晶半導(dǎo)體材料在外力作用下，其電阻率ρ變化。根據(jù)式（3-8），(1+2γ)ε項(xiàng)是由幾何尺寸變化引起的，λEε是由電阻率變化引起的，就半導(dǎo)體而言，后者影響大于前者，故式（3-8）可簡(jiǎn)化為

（3-11）

靈敏度為

（3-12）

這一數(shù)值比金屬絲式大50~70倍，幾種常用的半導(dǎo)體材料特性見(jiàn)表3-3

優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高缺點(diǎn)：（1）溫度穩(wěn)定性差（2）靈敏度分散度大(由于晶向雜質(zhì)等因數(shù)）（3）非線性大

小結(jié)：（1）金屬絲電阻應(yīng)變片利用導(dǎo)體形變引起電阻變化。

（2）半導(dǎo)體應(yīng)變片是利用半導(dǎo)體電阻率變化而引起電阻的變化。

14第十四頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日（三）電阻應(yīng)變片傳感器應(yīng)用實(shí)例

1．直接用來(lái)測(cè)定結(jié)構(gòu)的應(yīng)變或應(yīng)力

例如：研究機(jī)械、橋梁等某些構(gòu)件在工作狀態(tài)下的受力、變形情況。2．將應(yīng)變片貼在彈性體上,作為測(cè)量力、位移、加速度等物理參數(shù)。示例見(jiàn)圖3-11。各種傳感器從本質(zhì)上講均為受力，產(chǎn)生彈性變形，導(dǎo)致電阻應(yīng)變片阻值發(fā)生變化，再經(jīng)二次儀表轉(zhuǎn)換為電壓（或電流）信號(hào)輸出。

（1）由應(yīng)變片測(cè)出的是構(gòu)件或彈性體上某出的應(yīng)變，通過(guò)換算（或標(biāo)定）才能得到應(yīng)力、力或位移。

標(biāo)定

（2）應(yīng)變片是粘貼在彈性元件上才能正常工作的。所以粘貼工藝（膠、貼前處理、固化處理、防潮等）至關(guān)重要。

貼片工藝

（3）動(dòng)態(tài)測(cè)量時(shí)，應(yīng)考慮彈性元件和應(yīng)變片的動(dòng)態(tài)特性。動(dòng)態(tài)特性（4）溫度對(duì)電阻值的變化影響不容忽略，考慮溫度補(bǔ)償。溫度補(bǔ)償說(shuō)明:15第十五頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日16第十六頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日第四節(jié)電感式傳感器原理：把被測(cè)量轉(zhuǎn)換為電感量變化的一種裝置。(基于電磁感應(yīng)原理)分類：（1）自感式(a)可變磁阻(b)渦流式（2）互感式——差動(dòng)變壓器式一．自感式(一)可變磁阻構(gòu)造原理見(jiàn)圖3-12,由電工學(xué)線圈自感量L為

（3-13）

式中W—線圈匝數(shù)Rm—磁路總磁阻[H-1](亨)如果空氣隙δ較小，不考慮磁路的鐵損時(shí)，則總磁阻為

（3-14）

式中μ—鐵心磁導(dǎo)率μ0—空氣磁導(dǎo)率(4πⅹ10-7)l—鐵心導(dǎo)磁長(zhǎng)度δ—?dú)庀堕L(zhǎng)度A—鐵心導(dǎo)磁截面積

A=aⅹb

A0—空氣隙導(dǎo)磁橫截面積

17第十七頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日因?yàn)殍F心磁阻與空氣隙磁阻相比很小，可以忽略，故

（3-15）

代入式（3-13）得

（3-16）

式（3-16）表明：自感

L與氣隙δ成反比，與氣隙導(dǎo)磁截面積

A0成正比。當(dāng)固定

A0變化δ時(shí)，L與δ呈非線性關(guān)系，此時(shí)傳感器靈敏度

S為

（3-17）

從式(3-17)看出，靈敏度S與氣隙長(zhǎng)度平方成反比，δ越小，S越高。如果S不是常數(shù)會(huì)出現(xiàn)非線性誤差。為了減小這一誤差，通常規(guī)定在較小間隙范圍內(nèi)工作。設(shè)間隙變化為(δ0,δ0+Δδ)，一般應(yīng)用中取Δδ/δ≤0.1。此種傳感器適合于較小位移的測(cè)量，一般設(shè)為0.001~1mm。

18第十八頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D(3-13）中列出四種常用可變磁阻式傳感器的典型結(jié)構(gòu)。

（3）單螺管線圈型

鐵心在線圈中運(yùn)動(dòng)時(shí)，將改變磁阻使自感發(fā)生變化。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易制造，但靈敏度低，使用大位移測(cè)量。

（1）可變導(dǎo)磁面積型L與A0成線性關(guān)系，靈敏度較低。（2）差動(dòng)型兩個(gè)線圈的間隙按δ0+Δδ和δ0-Δδ變化，一個(gè)線圈自感增加，另一個(gè)線圈自感減少，將兩線圈接于電橋相鄰兩臂時(shí)，其靈敏度提高1倍，并改善了非線性。（4）雙螺管線圈差動(dòng)型與單螺管線圈型相比有較高靈敏度及線性，常用于電感測(cè)微儀上，其測(cè)量范圍為0~300μm,最小分辨力為0.5μm。這種傳感器常接于電橋兩個(gè)橋臂上，線圈電感

L1、L2隨鐵心位移而變化，其輸出特性如圖(3-14)所示。

19第十九頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日（二）渦電流式

原理：利用金屬體在交變磁場(chǎng)中的渦流效應(yīng)。見(jiàn)圖（3-15）金屬板位于一線線圈附近，距離為δ，當(dāng)線圈通過(guò)一高頻交變電流時(shí)，產(chǎn)生磁通Φ此交變磁場(chǎng)在鄰近金屬板上感應(yīng)電流i1,此電流在金屬體內(nèi)是閉合的，稱之為“渦流”。根據(jù)楞次定律，渦電流的交變磁場(chǎng)與線圈的磁場(chǎng)變化方向相反。由于渦流磁場(chǎng)作用，使原線圈的等級(jí)阻抗Z發(fā)生變化，變化程度與距離δ有關(guān)。圖3-15高頻反射式渦流傳感器原理iФi1Ф1金屬板δ20第二十頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日高頻線圈阻抗Z影響因數(shù)：（1）δ值；（2）金屬板電極率ρ；（3）磁導(dǎo)率μ；（4）線圈激勵(lì)圓頻率ω等變化。δ可作為位移、振動(dòng)測(cè)量，變化ρ和μ可作為材質(zhì)鑒別和探傷。渦電流式傳感器測(cè)量電路：（1）阻抗分壓式調(diào)幅電路（2）調(diào)頻電路

分壓式調(diào)幅電路：原理見(jiàn)圖3-16，圖3-17是其諧振曲線及輸出特性。傳感器線圈L和電容C組成并聯(lián)諧振回路，其諧振頻率為

（3-18）

電路中由振蕩器提供穩(wěn)定的高頻信號(hào)。當(dāng)諧振頻率等于電源頻率時(shí)，輸出電壓u最大。工作時(shí)線圈阻抗隨δ改變，LC回路失諧，輸出信號(hào)u(t)頻率雖然仍為工作頻率，但幅值隨δ而變化，它相當(dāng)于一個(gè)調(diào)諧波。此調(diào)諧波經(jīng)放大、檢波、濾波后即可得到氣隙δ的動(dòng)態(tài)化信息。

21第二十一頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日調(diào)頻電路：調(diào)頻電路的工作原理如圖3-18所示。與調(diào)幅法不同之處是以回路的諧振頻率作為輸出量。當(dāng)δ發(fā)生變化時(shí)，引起線圈電感L變化，使震蕩器的震蕩頻率f發(fā)生變化，再通過(guò)鑒頻器進(jìn)行頻率—電壓轉(zhuǎn)換，即得與δ成比例的輸出電壓。目前此種傳感器應(yīng)用廣泛，測(cè)量范圍為1~10mm，分辨力為1μm的非接觸式測(cè)量。

C圖3-18調(diào)頻電路工作原理f±Δfuδ0±ΔδL±ΔL高頻振蕩器鑒頻器22第二十二頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日23第二十三頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日二．互感式—差動(dòng)變壓器式電感傳感器

工作原理見(jiàn)圖3-19，當(dāng)線圈

W1輸入交流電流

i1

時(shí)，線圈

W2產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e12，其大小與電流i1的變成正比，即

（3-19）

式中

M—比例系數(shù)（稱為互感H），其大小與兩線圈相對(duì)位置及周圍介質(zhì)導(dǎo)磁能力有關(guān)。

圖3-19互感現(xiàn)象e12i1~W2W124第二十四頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日差動(dòng)式工作原理：見(jiàn)圖3-20a)，初級(jí)線圈W次級(jí)線圈W1,W2反極性串聯(lián)。當(dāng)W上加上交流電時(shí)，W1,W2分別產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)e1和e2，其大小與鐵心位置有關(guān)。

（1）當(dāng)貼心在中心時(shí)，e1=e2→e=0（2）當(dāng)貼心向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，e1>e2（3）當(dāng)貼心向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，e1<e2，其輸出特性見(jiàn)b)圖

圖3-20差動(dòng)變壓器式傳感器工作原理a)b)工作原理c)輸出特性b)e0=e1-e2W2W1e2e1xPWa)WW2W1Pxe2e1c)ex025第二十五頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日問(wèn)題：交流電壓輸出存在零點(diǎn)殘余電壓和輸出值不能反映鐵芯位移的極性問(wèn)題。

解決辦法：采用如圖3-21所示的差動(dòng)相敏檢波電路和差動(dòng)整流電路在沒(méi)有輸入信號(hào)時(shí)，貼心處中間位置，調(diào)節(jié)R使零點(diǎn)殘余電壓減小，當(dāng)鐵心上下移動(dòng)時(shí)，輸入信號(hào)經(jīng)放大、相敏檢波、濾波后得到直流輸出。性能：精度高（0.1μm級(jí)）線性范圍大（±100mm），穩(wěn)定度好，使用方便，廣泛用于直線位移測(cè)量。圖3-21差動(dòng)相敏檢波電路工作原理xR放大器相敏檢波振蕩器26第二十六頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日第五節(jié)電容式傳感器電容式傳感器—將被測(cè)物理量轉(zhuǎn)換為電容量變化的裝置。從物理學(xué)知道，兩個(gè)平行板組成的電容器其電容量為：

（3-20）

式中ε—極板間介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)，在空氣中ε=1

ε0—真空中介電常數(shù)，ε0=8.8ⅹ10-12F/m（法拉/米）

δ—極板間距離

A—極板面積式(3-20)表明：當(dāng)被測(cè)量使δ,A,ε發(fā)生變化時(shí),都會(huì)引起電容C的變化。根據(jù)電容器變化的參數(shù)可分為（1）極距變化型（2）面積變化型（3）介質(zhì)變化型一．變換原理27第二十七頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日（一）極距變化型據(jù)(3-20)，當(dāng)A和ε不變時(shí)，電容C與極距δ呈非線性關(guān)系，見(jiàn)圖3-22對(duì)式（3-20）兩邊取微分

傳感器靈敏度S為

(3-21)可見(jiàn)靈敏度S與極距平方成反比。且δ↓→S↑為了減小分線性誤差，通常在較小間隙變化范圍內(nèi)工作，一般取變化范圍

優(yōu)點(diǎn)：(1)靈敏度高;(2)可進(jìn)行動(dòng)態(tài)非接觸式測(cè)量;(3)適用小位移(0.01μm~數(shù)佰微米)測(cè)量。缺點(diǎn)：(1)有非線性誤差;(2)雜散電容對(duì)靈敏度和測(cè)量精度有影響;(3)配套用電子線路復(fù)雜。

圖3-22極距變化型電容傳感器δδ0Δδ0CΔCδδ028第二十八頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日（二）面積變化型分類：（1）角位移型（2）線位移型（3）圓柱體線位移型

1．當(dāng)轉(zhuǎn)板有一轉(zhuǎn)角時(shí)，動(dòng)定兩極互蓋面積就改變，導(dǎo)致電容量改變。由于覆蓋面積為

式中α—覆蓋面積對(duì)應(yīng)中心角（弧度）r—極板半徑電容量為

（3-22）

靈敏度為

=常數(shù)（線性關(guān)系）

（3-23）

圖3-23面積變化型電容傳感器a)角位移型b)平面線位移型c)圓柱體線位移型a)1α2b)xbΔxx21c)21Ddl0x29第二十九頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日2．圖2-23b)為平面線位移型

電容量C為

（3-24）

靈敏度S為

常數(shù)

（線性關(guān)系）

（3-25）

3．圖2-23c)為圓柱體線位移型

電容量C為

（3-26）

靈敏度S為

常數(shù)（線性關(guān)系）（3-27）

特點(diǎn)：（1）面積變化型優(yōu)點(diǎn)是輸出與輸入成線性關(guān)系。（2）靈敏度較低。（3）適用較大直線及角位移測(cè)量。30第三十頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日（三）介質(zhì)變化型此中傳感器利用介質(zhì)介電常數(shù)變化將被測(cè)量轉(zhuǎn)換為電量?？捎脕?lái)測(cè)量電介質(zhì)液位或某些材料的厚度、溫度和濕度等，見(jiàn)圖3-24。圖3-24介質(zhì)變化型電容傳感器應(yīng)用例a)介質(zhì)溫度、濕度或厚度影響b)液位測(cè)量a)介質(zhì)層b)絕緣層外極板內(nèi)極板31第三十一頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日二．測(cè)量電路（一）電橋型電路把電容傳感器作為電橋一部分，將電容變化轉(zhuǎn)化為電橋電壓輸出，見(jiàn)圖3-25。形式：（1）電阻、電容（2）電感、電容電橋輸出為一調(diào)幅波，經(jīng)放大、相敏檢波、濾波后輸出，推動(dòng)儀表。

圖3-25電橋型電路C2C1L2L1~相敏解調(diào)濾波放大32第三十二頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日（二）直流極化電路此電路多用于電容傳聲器或壓力傳感器中。如圖3-26所示，彈性膜片在外力(氣壓、液位)作用下發(fā)生位移，使電容量發(fā)生變化。電容的變化由高阻值電阻R轉(zhuǎn)換為電壓變化。分析表明，輸出電壓uy和膜片移動(dòng)速度近似成一階系統(tǒng)的關(guān)系。

圖3-26直流極化電路uyδpE0Rf33第三十三頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日（三）諧振電路電路原理及工作特性見(jiàn)圖3-27。電容傳感器的電容Cx作為諧振電路(L1、C2//Cx)調(diào)諧電容一部分有電壓耦合從穩(wěn)定高頻振蕩器獲得振蕩電壓。當(dāng)Cx變化時(shí)，諧振回路阻抗相應(yīng)變化，并被轉(zhuǎn)換成電壓或電流輸出經(jīng)放大、檢波輸出。一般工作點(diǎn)選在準(zhǔn)線性區(qū)域內(nèi)。特點(diǎn)：（1）靈敏（2）工作點(diǎn)不易選好（3）變化范圍窄（4）連線雜散電容影響也較大。

圖3-27諧振電路及其工作特性輸出uCxC2L2L1C1振蕩器放大檢波u0C-ΔC

C

C+ΔC

C34第三十四頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日（四）調(diào)頻電路見(jiàn)圖3-28,當(dāng)輸入量使傳感器電容變化時(shí),振蕩器振蕩頻率發(fā)生變化,頻率的變化經(jīng)鑒頻變?yōu)殡妷鹤兓俳?jīng)放大輸出。特點(diǎn)：（1）抗干擾性強(qiáng)（2）靈敏度高（0.01μm）（3）電纜電容影響大，使用中麻煩。

輸出圖3-28調(diào)頻電路工作原理被測(cè)物體傳感器Cxδ調(diào)頻振蕩器限幅鑒頻放大35第三十五頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日（五）運(yùn)算放大器電路如前所述極距變化型傳感器中，極距變化與電容變化量成非線性關(guān)系，使用中受到制約。而采用比例運(yùn)算放大器電路輸出電壓uy和位移量是線性變化，正好克服上述缺點(diǎn)。如圖3-29所示，輸入阻抗采用固定電容C0，反饋?zhàn)杩共捎秒娙輦鞲衅鰿x。

根據(jù)比例器運(yùn)算關(guān)系，有

(u0-激勵(lì)電壓）

考慮，有

（3-28）

圖3-29運(yùn)算放大器電路u0uyCxC0由式（3-28）可知，輸出電壓uy與電容傳感器間隙δ成線性關(guān)系。這種電路常用于位移測(cè)量。

36第三十六頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日另外，一方面，Cx

很?。◣资綆装踦F）測(cè)量時(shí)變化更小（常在1pF以下）；另一方面?zhèn)鞲衅鳂O與周圍元件及連接電纜存在寄生電容，其電容大且不穩(wěn)定，影響測(cè)量精度。

解決方法：（1）縮短傳感器與測(cè)量電路之間電纜，甚至做成一體。

（2）采用雙層屏蔽電纜，見(jiàn)圖3-30當(dāng)放大器增益為1和相移為零時(shí)，內(nèi)屏蔽線和芯等電位，可見(jiàn)兩者之間的容性漏電流。從而消除兩者之間的寄生電容影響。當(dāng)放大器增益為1或相移非零時(shí)，芯線和內(nèi)屏蔽線電位有差別。

圖3-30驅(qū)動(dòng)電纜工作原理1—傳感器2—測(cè)量電路3—內(nèi)屏蔽4—外屏蔽4311237第三十七頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日第六節(jié)壓電式傳感器壓電式傳感器是一種可逆型換能器（機(jī)械能?電能），廣泛應(yīng)用于力、壓力、加速度測(cè)量。也用于超聲波發(fā)射和接受裝置。特點(diǎn):（1）體積小，重量輕（2）精確度高（3）靈敏度高

一．壓電效應(yīng)1．壓電效應(yīng)—某些物質(zhì)如石英、鈦酸鋇、鋯鈦酸鉛（PZT）等，在外力作用下，不僅幾何尺寸發(fā)生變化，而且內(nèi)部極化表面有電荷出現(xiàn)形成電場(chǎng)；當(dāng)外力消失時(shí)，材料重新恢復(fù)到原來(lái)形態(tài)，這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。相反將這些物質(zhì)置于電場(chǎng)中，幾何尺寸也發(fā)生變化，此現(xiàn)象稱為逆壓電效應(yīng)(電致伸縮效應(yīng))。38第三十八頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日2．晶體結(jié)構(gòu)：

石英(SiO2)晶體是

一種常用的壓電材料。石英晶體結(jié)晶形狀為六角形晶體，見(jiàn)圖3-31a，兩端為一對(duì)稱棱錐。六棱錐是基本組織?？v軸線z-z稱為光軸，過(guò)六角棱線垂直于光軸的軸線x-x稱為電軸，垂直于棱面的軸線y-y稱為機(jī)械軸，如圖3-31b。

圖3-31石英晶體z-z光軸y-y機(jī)械軸x-x電軸xxyyxxyyzza)b)39第三十九頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日3．縱橫向效應(yīng)

見(jiàn)圖3-32，當(dāng)施加外力時(shí)，將沿x-x方向形成電場(chǎng)，其電荷分布在垂直于x-x軸的平面上。沿x軸加力產(chǎn)生縱向效應(yīng)；沿y軸加力產(chǎn)生橫向效應(yīng)；沿相對(duì)兩平面加力產(chǎn)生切向效應(yīng)。

圖3-32壓電效應(yīng)模型a)縱向效應(yīng)b)側(cè)向效應(yīng)c)切向效應(yīng)FyFyFyFyFxFxzyxzyxzyx40第四十頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日4．力與電荷量關(guān)系

實(shí)驗(yàn)證明壓電體表面積聚的電荷與作用力成正比。如沿x--x軸加力，則有

（3-29）

式中q--荷量dc--壓電常數(shù)，與材質(zhì)和切片方向有關(guān)F--作用力二．壓電材料壓電單晶（單晶體）常用壓電材料分類石英鈮酸鋰鉭酸鋰壓電陶瓷（多晶體）鈦酸鋇鎬鈦酸鉛有機(jī)電薄膜1．石英應(yīng)用廣泛，具有較好的機(jī)械強(qiáng)度和時(shí)間及溫度穩(wěn)定性。2．壓電陶瓷在現(xiàn)代聲學(xué)和傳感技術(shù)中普遍應(yīng)用。制造方便，成本低，壓電常數(shù)比單晶高。最早的壓電陶瓷鈦酸鋇，其居里點(diǎn)約350℃，壓電常數(shù)70~590pC/N3．高分子壓電薄膜壓電特性不太好，但它可以大量生產(chǎn)，具有面積大，柔軟不宜破等優(yōu)點(diǎn)，可用于微壓測(cè)量和機(jī)器人視覺(jué)。

41第四十一頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日三

壓電式傳感器及其等效電路

1．電容量

壓電晶體的兩個(gè)工作面上進(jìn)行蒸鍍，形成金屬膜，構(gòu)成兩個(gè)電極，如圖3-33所示。當(dāng)晶片受力時(shí)，兩個(gè)極板上積聚數(shù)量相等，兩極性相反的電荷，形成了電場(chǎng)。因此，該傳感器即可看作是電荷發(fā)生器，它又是一個(gè)電容器。其電容量為

式中ε—壓電材料相對(duì)介電常數(shù)；石英晶體ε=4.5；壓電陶瓷ε=1200;ε0—真空中介電常數(shù);A—晶片面積

如果施加外力不變，積聚在極板上電荷無(wú)泄露，外電路負(fù)載無(wú)窮大，外力作用期間電荷量保持不變，直到外力終止，電荷消失。如果負(fù)載不是無(wú)窮大，電路按指數(shù)規(guī)律放電，造成測(cè)量誤差。因此測(cè)量時(shí)采用極高阻抗負(fù)載，比較適應(yīng)動(dòng)態(tài)測(cè)量。

42第四十二頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日2．并聯(lián)：實(shí)際中往往用并接（圖3-33b），并接時(shí)（1）輸出電荷量大（2）時(shí)間常數(shù)大宜于測(cè)緩慢信號(hào)，適宜以電荷量輸出場(chǎng)合。3．串聯(lián)：串接時(shí)（圖3-33c）（1）傳感器電容?。?）輸出電壓大（3）適宜以電壓作為輸出信號(hào)。

4．等效電路壓電式傳感器是一個(gè)具有一定電容的電荷源。電容器上開(kāi)路電壓u0與電荷量q和電容Ca存在下列關(guān)系當(dāng)接入測(cè)量電路，寄生電容Cc接入，后續(xù)電路輸入阻抗和漏電阻形成泄漏電阻R0如圖3-33d所示，當(dāng)負(fù)載平衡時(shí)

（3-31）

式中q—壓電元件產(chǎn)生電荷量，當(dāng)受外力f=F0sinωt時(shí)，

q=dcF0sinωt=q0sinωt

dc—壓電常數(shù)；C—電容(C=Ca+Cc+Ci)其中Ci為外接電路輸入端電容；u—電容上建立的電壓；i

—泄漏電流(i=u/R0)43第四十三頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日式(3-31)可寫(xiě)為

或

其穩(wěn)態(tài)過(guò)程為

電容上電壓為

（3-32）

5．說(shuō)明:式（3-32）表明壓電元件的電壓輸出還受到回路時(shí)間常數(shù)R0C影響。在動(dòng)態(tài)測(cè)試時(shí)為了有一定不失真輸出，測(cè)量電路必須（1）提高輸入阻抗，并在輸入端并聯(lián)一定電容Ci（2）加大時(shí)間常數(shù)R0C。但并聯(lián)電容不宜過(guò)大，使輸出電壓降低，靈敏度降低。

44第四十四頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日四．測(cè)量電路1．前置放大

由于壓電式傳感器的輸出電信號(hào)很微弱，本身存在內(nèi)阻，給后接電路帶來(lái)一定困難。為此先把信號(hào)輸入到高阻抗的前置放大器，方可進(jìn)行一般放大、檢波、輸出指示儀。2．前放作用

（1）將傳感器的高阻抗輸出變換為低阻抗輸出（2）放大信號(hào)3．前放形式

（1）電阻反饋的電壓放大器，其輸出電壓與輸入電壓(傳感器)成正比。（2）帶電容反饋的電荷放大器，其輸出電壓與輸入電荷成正比。4．電壓放大

使用電壓放大器中，放大器輸入電壓如式（3-33）所示。由于總電容C中包括了電纜對(duì)地電容Cc比其它電容都大，故測(cè)量中電纜對(duì)地電容的變化非常敏感，影響輸出和靈敏度。45第四十五頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日5．電荷放大

電荷放大器是一個(gè)高增益帶電容反饋的運(yùn)算放大器。當(dāng)略去傳感器漏電阻及電荷放大器輸入電阻時(shí)，它的等效電路如圖3-34。

忽略漏電阻故

式中ui—放大器輸入端電壓uf—放大器輸出端電壓；uy=-Aui

A—電荷放大器開(kāi)環(huán)增益Cf—電荷放大器反饋電容

Ci—外接電路輸入端電容

故得

如果放大器開(kāi)環(huán)增益A足夠大，則

ACf>>C+Cf

上式簡(jiǎn)化為

（3-33）

式（3-33）表明，在一定條件下，電荷放大器輸出電壓與傳感器電荷量成正比，并且與電纜對(duì)地電容無(wú)關(guān)。因此可長(zhǎng)距離測(cè)量，靈敏度無(wú)明顯變化，但其電路復(fù)雜，價(jià)格昂貴。

46第四十六頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日五．壓電式傳感器的應(yīng)用1．應(yīng)用范圍測(cè)力、壓力、振動(dòng)、加速度、超聲發(fā)射等2．測(cè)力范圍10-3N~104kN，動(dòng)態(tài)范圍DR一般為60dB，單方向，或多方向。3．傳感器形式利用膜片式彈性元件力→膜片→凸臺(tái)→壓電片→電荷量利用活塞乘壓面受力力→活塞乘壓面→活塞桿→壓電片上→電荷量

壓電式加速度計(jì)可做成不同靈敏度、不同量程和不同大小系列產(chǎn)品。4．工作頻率范圍數(shù)十赫~兆赫，范圍寬。5．此傳感器一般常用縱向效應(yīng)（測(cè)軸向力），橫向效應(yīng)實(shí)為干擾和測(cè)量誤差，一個(gè)壓電式傳感器各橫向靈敏度不一樣。為減少影響和干擾，應(yīng)力求最小橫向靈敏度與最大橫向干擾力方向重合。6．校準(zhǔn)環(huán)境濕度、溫度變化和壓電材料本身時(shí)效，都會(huì)引起壓電常數(shù)變化，經(jīng)常校準(zhǔn)是必要的。7．工作原理的可逆性施加電壓于壓電晶片，壓電片便產(chǎn)生伸縮，可用作“驅(qū)動(dòng)器”如作振動(dòng)源、超聲發(fā)聲器、揚(yáng)聲器及精密驅(qū)動(dòng)裝置。47第四十七頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日定義：把被測(cè)物理量轉(zhuǎn)換為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的一種傳感器。（又稱電磁感應(yīng)式或電動(dòng)力式）原理：由電工學(xué)知，一個(gè)匝數(shù)為W的線圈，當(dāng)穿過(guò)該線圈的磁通Φ發(fā)生變化時(shí)，其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e為

（3-34）

可見(jiàn)線圈磁感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小，取決于匝數(shù)和穿過(guò)線圈的磁通變化率。而通變化率與磁場(chǎng)強(qiáng)度、磁路磁阻和線圈運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)。

按結(jié)構(gòu)分類動(dòng)圈式線速度型角速度型磁阻式第七節(jié)磁電式傳感器48第四十八頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日一．動(dòng)圈式1．線速度型（圖3-35a）在永久磁鐵產(chǎn)生的直流磁場(chǎng)內(nèi)，放置一個(gè)可動(dòng)線圈，當(dāng)線圈在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，它所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e為

（3-35）式中B—磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度v—線圈與磁場(chǎng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度

l—單匝線圈有效長(zhǎng)度θ—線圈運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向夾角

W—線圈匝數(shù)

當(dāng)θ=900時(shí)式（3-35）可寫(xiě)成

（3-36）

此式說(shuō)明，當(dāng)B、W、l均為常數(shù)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小與線圈運(yùn)動(dòng)線速度成正比。這也是一般常見(jiàn)慣性式速度計(jì)的工作原理。

2．角速度型（圖3-35b）是傳感器工作原理，先前在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為

（3-37）

式中ω—角速度A—單匝線圈的截面積k—與結(jié)構(gòu)有關(guān)的系數(shù)(k<1)式（3-37）表明，當(dāng)傳感器結(jié)構(gòu)一定時(shí)，W、B、A均為常數(shù)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

e與線圈相對(duì)磁場(chǎng)的角速度成正比，這種傳感器被用于轉(zhuǎn)速測(cè)量。

49第四十九頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日3．等效電路

將傳感器與電壓放大器連接時(shí)，其等效電路如圖3-36所示。圖中

e是發(fā)電線圈感應(yīng)電勢(shì)；Z0是線圈阻抗；RL是負(fù)載電阻(含放大器輸入電阻)；CC是電纜導(dǎo)線分布電容；RC是電纜導(dǎo)線的電阻(可忽略)，故等效電路中輸出電壓為

（3-38）

如果使用線不長(zhǎng)CC可忽略，如果RL>>Z0時(shí)，則放大器輸入電壓為

感應(yīng)電勢(shì)經(jīng)放大，檢波后，可推動(dòng)指示儀表。如果通過(guò)微積分網(wǎng)絡(luò)，可得到加速度和位移。磁電式傳感器的工作原理也是可逆的。作為測(cè)振傳感器，它工作于發(fā)電機(jī)狀態(tài)。若在先前上加上交變激勵(lì)電壓，則線圈就在磁場(chǎng)中振動(dòng)，成為一個(gè)激振器（電動(dòng)機(jī)狀態(tài)）。

50第五十頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日二．磁阻式原理：磁阻式傳感器的線圈與磁鐵彼此不作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，由運(yùn)動(dòng)著的物體（導(dǎo)磁材料）來(lái)改變磁路的磁阻，而引起磁力線增加和減弱，使線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。其工作原理見(jiàn)圖3-37所示。特點(diǎn)：磁阻式傳感器使用簡(jiǎn)便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不同場(chǎng)合用來(lái)測(cè)量轉(zhuǎn)速、偏心量、振動(dòng)等。

a)nSNb)nSNc)SNd)vmSN圖3-37磁阻式傳感器工作原理及應(yīng)用例a)測(cè)頻數(shù)b)測(cè)轉(zhuǎn)速c)偏心測(cè)量d)振動(dòng)測(cè)量51第五十一頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日三．熱電式傳感器1、熱電偶工作原理當(dāng)熱電偶材料一定時(shí)，它所產(chǎn)生的總熱電勢(shì)EAB(T,T0)成為溫度T和T0的函數(shù)差(3-40)如冷端溫度固定，總熱電勢(shì)就只與溫度T成單值關(guān)系(3-41)52第五十二頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日熱電偶回路的特點(diǎn)：1）若回路的兩種導(dǎo)體相同，則無(wú)論兩節(jié)點(diǎn)溫度如何，熱電偶回路中的總熱電動(dòng)勢(shì)為零；2）若兩接點(diǎn)溫度相同，則盡管導(dǎo)體材料不同，熱電偶回路中的總熱電動(dòng)勢(shì)也為零；3）熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)與導(dǎo)體材料的中間溫度無(wú)關(guān)，而只與接點(diǎn)溫度有關(guān)；4）熱電偶在接點(diǎn)溫度T1、T3時(shí)的熱電動(dòng)勢(shì)，等于熱電偶在接點(diǎn)溫度為T(mén)1、T2和T2、T3時(shí)的熱電動(dòng)勢(shì)總和；5）在熱電偶回路中接入第三種材料的導(dǎo)線，只要第三種導(dǎo)線的兩端溫度相同，第三種導(dǎo)線的引入不會(huì)影響熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)，中間導(dǎo)體定律;6)當(dāng)溫度為T(mén)1、T2時(shí)，用導(dǎo)體A、B組成的熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)等于AC熱電偶和CB熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)的和，即

EAB（T1,T2）=EAC（T1,T2）+ECB（T1,T2）（3-41）標(biāo)準(zhǔn)電極定律5353第五十三頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日54第五十四頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日熱電偶的分類：(1)鉑銠—鉑熱電偶(WRLB)(2)鎳鉻—鎳硅(鎳鉻—鎳鋁)熱電偶(WREU)(3)鎳鉻—考銅熱電偶(WREA)(4)鉑銠10—鉑銠6熱電偶(WRLL)55第五十五頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日1）鉑銠—鉑熱電偶（WRLB）組成：鉑銠絲為正極（鉑90%，銠10%），純鉑絲為負(fù)極；直徑均為

0.5mm。特點(diǎn)：在1300℃下可長(zhǎng)時(shí)間使用，較易得到高純度鉑和鉑銠，復(fù)制精度和測(cè)量精度較高，可用于精密溫度測(cè)量和做基準(zhǔn)熱電偶。缺點(diǎn)：熱電動(dòng)勢(shì)較弱；在高溫時(shí)易變質(zhì)，引起熱電偶特性變化，失去測(cè)量準(zhǔn)確性；成本高。2）鎳鉻—鎳硅（鎳鉻—鎳鋁）熱電偶（WREU）組成：鎳鉻為正極，鎳硅為負(fù)極；直徑約為1.2~2.5mm。特點(diǎn)：化學(xué)穩(wěn)定性高，在氧化性或中性介質(zhì)中可長(zhǎng)時(shí)間測(cè)量900℃以下溫度，短期測(cè)量1200℃；還原性介質(zhì)中，易受腐蝕，只能測(cè)量500℃以下。復(fù)制性好，產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)大，線性好，價(jià)格便宜。是工業(yè)測(cè)量中最常用的熱電偶之一。缺點(diǎn)：測(cè)量精度偏低。5656第五十六頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日4）鉑銠30—鉑銠6熱電偶（WRLL）組成：鉑銠30絲（鉑70%，銠30%）為正極，鉑銠6絲（鉑94%，銠6%）為負(fù)極。特點(diǎn)：可長(zhǎng)期測(cè)量1600℃的高溫，短期測(cè)量可達(dá)1800℃。性能穩(wěn)定，精度高，適于在氧化性或中性介質(zhì)中使用。缺點(diǎn)：產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)小，價(jià)格昂貴。3）鎳鉻—考銅熱電偶（WREA）組成：鎳鉻絲為正極，考銅（鎳、銅合金）為負(fù)極；直徑約為

1.2~2.0mm。特點(diǎn)：適宜于還原性或中性介質(zhì)，長(zhǎng)期使用溫度在600℃以下，短期測(cè)量800℃.熱電靈敏度高、價(jià)格便宜。缺點(diǎn)：測(cè)溫范圍低且窄，考銅合金易受氧化而變質(zhì)。575）特殊熱電偶超高溫?zé)犭娕迹?000℃，精度±1%），低溫?zé)犭娕迹?~273K低溫，靈敏度為10mV/℃），快速測(cè)量壁面溫度的薄膜熱電偶（測(cè)量厚度為0.01~0.1mm），非金屬材料熱電偶。57第五十七頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日2、熱電阻傳感器熱電阻傳感器——利用電阻隨溫度變化的特點(diǎn)制成的傳感器。主要用于對(duì)溫度和與溫度有關(guān)的參數(shù)測(cè)定。按熱電阻的性質(zhì)分類：金屬熱電阻（熱電阻）；半導(dǎo)體熱電阻（熱敏電阻）熱電阻的組成：電阻體、絕緣套管、接線盒等。1.鉑電阻58特點(diǎn)：精度高，穩(wěn)定性好，性能可靠，在氧化性介質(zhì)中物理化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，但在還原性介質(zhì)中，容易受污染，使材料變脆，并改變其電阻與溫度間的關(guān)系，制作成本高。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，鉑電阻的溫度關(guān)系為（3-42）式中：Rt/R0為溫度為t℃/0℃時(shí)的電阻值；

A為常數(shù)，；

B為常數(shù)，（）58第五十八頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日(1)鉑電阻—電阻隨溫度變化特點(diǎn)制成的傳感器。特點(diǎn)：精度高、穩(wěn)定性好、性能可靠。分度號(hào)：BA1、BA2，其中R100/R0=1.39159第五十九頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日(2)銅電阻—一般用于精度要求不高，溫度范圍較低。優(yōu)點(diǎn)：測(cè)量范圍-50~150℃、線性度好、價(jià)格便宜。缺點(diǎn)：電阻率小，溫度超過(guò)100℃時(shí)，銅容易氧化。60第六十頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日(3)其它電阻1)銦電阻—一種高精度低溫?zé)犭娮?，?.2~15K溫度范圍內(nèi)靈敏度比鉑高10倍。2)錳電阻—在2~16K溫度范圍內(nèi)電阻率隨溫度平方變化，缺點(diǎn)是脆性大，難以拉制成絲。3)碳電阻—在低溫下靈敏度高、熱容量小，對(duì)磁場(chǎng)不敏感、價(jià)格便宜、操作方便、穩(wěn)定性差。61第六十一頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日半導(dǎo)體材料重要特性是對(duì)光、熱、力、磁、氣體、溫度等理化量的敏感性。近代半導(dǎo)體技術(shù)利用這些特性，作為非電量電測(cè)的轉(zhuǎn)換元件。特點(diǎn)：（1）是一些物性型傳感器；（2）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，重量輕；（3）功耗低，安全可靠，壽命長(zhǎng)；（4）對(duì)被測(cè)量敏感，響應(yīng)快；（5）易于實(shí)現(xiàn)集成化；（6）輸出一般為非線性，常采用線性化電路；（7）溫度影響大，需要溫度補(bǔ)償措施；（8）性能參數(shù)分散性較大。一．磁敏傳感器分類：（1）霍爾元件（2）磁阻元件（3）磁敏管

（一）霍爾元件霍爾元件——種半導(dǎo)體磁電轉(zhuǎn)換元件。一般由鍺（Ge）、銻化銦（InSb）、砷化銦（InAs）等半導(dǎo)體材料制成。它利用霍爾效應(yīng)進(jìn)行工作。如圖3-38所示，將霍爾元件置于磁場(chǎng)B中，如果在a,b

端通以電流

i在c,d兩端就會(huì)出現(xiàn)電位差，稱為霍爾電勢(shì)VH，此現(xiàn)象叫霍爾效應(yīng)。

第八節(jié)半導(dǎo)體傳感器62第六十二頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日BiiadcbiVHa)BdbcaiN型vFEFL電子受力方向b)圖3-38霍爾元件及霍爾效應(yīng)原理a)霍爾元件b)霍爾效應(yīng)原理假定把N型半導(dǎo)體薄片放在磁場(chǎng)中，通固定電流i

，半導(dǎo)體中載流子（電子）將沿著與電流方向相反方向運(yùn)動(dòng)。從物理學(xué)知，任何帶電質(zhì)點(diǎn)在磁場(chǎng)中沿著和磁力線垂直的方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，要受到洛倫茲力FL作用，向一邊偏移，并形成電子積累，而另一邊積累正電荷，于是形成電場(chǎng)。該電場(chǎng)將阻止運(yùn)動(dòng)電子繼續(xù)偏移，當(dāng)電場(chǎng)力FE與FL相等時(shí)，電子積累達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，這時(shí)元件c,d兩端之間建立的電場(chǎng)叫霍爾電場(chǎng)，相應(yīng)電勢(shì)叫霍爾電勢(shì)VH。63第六十三頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日（3-39）

式中kH—霍爾常數(shù)，取決于材質(zhì)、溫度、元件尺寸i—電流

B—磁感應(yīng)強(qiáng)度α—電流與磁場(chǎng)方向的夾角根據(jù)此式，如果改變B或i，或者兩者同時(shí)改變，就可改變VH，值，運(yùn)用此特性，把被測(cè)參量轉(zhuǎn)化為電壓值的變化。

霍爾電勢(shì)VH，其大小為圖3-39表示用霍爾元件測(cè)量位移的實(shí)例。將霍爾元件置于兩個(gè)方向相反的磁場(chǎng)中，由于每點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度不同，當(dāng)元件沿x方向移動(dòng)時(shí)，由霍爾電勢(shì)的變化反映出位移量。將微小位移測(cè)量為基礎(chǔ)，霍爾元件還可應(yīng)用于微壓、壓差、高度、加速度和振動(dòng)的測(cè)量。圖3-40表示一種利用霍爾元件探測(cè)鋼絲繩斷絲的工作原理。

64第六十四頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日65第六十五頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日二．光敏傳感器（一）光敏電阻光電效應(yīng)：光敏電阻是一種光電導(dǎo)元件。其工作原理是基于半導(dǎo)體材料的內(nèi)光電效應(yīng)。當(dāng)半導(dǎo)體受到光照射時(shí)，其內(nèi)阻值減小的現(xiàn)象。阻性偏壓：光敏電阻是一種電阻器件，使用時(shí)對(duì)它加一定偏壓，無(wú)光照射時(shí)，其阻值很大，電路中電流很小。當(dāng)受到光照時(shí)，其阻值急劇下降，電路電流迅速增加。材料光譜：光敏電阻阻值的變化與光的波長(zhǎng)有關(guān)，不同材料的光譜特性不同，見(jiàn)圖3-41，應(yīng)根據(jù)入射光波波長(zhǎng)選擇材料。溫度影響：光敏電阻受溫度的影響甚大，溫度升高時(shí)，它的暗電阻值、靈敏度下降，使用時(shí)注意。

ZnSCdSSiGePbSPbTePbSe相對(duì)靈敏度%00.30.51.02.05.010.010080604020入射波長(zhǎng)（μm）圖3-41光敏電阻材料的光譜特性66第六十六頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日（二）光電池光生電能：半導(dǎo)體光電池直接將光能轉(zhuǎn)換成電能。受光照射時(shí)，可直接將光能轉(zhuǎn)換成電源。工作原理：圖3-42表示具有PN結(jié)的光電池工作原理。當(dāng)用光照射時(shí)，在PN結(jié)附近，由于吸收了光子能量而產(chǎn)生電子和空穴，稱之為光生載流子。它們?cè)赑N結(jié)電場(chǎng)作用下，產(chǎn)生漂移運(yùn)動(dòng)，電子被推向N區(qū)，而空穴被推進(jìn)P區(qū)，使P型區(qū)帶正電，而N型區(qū)帶負(fù)電，二者之間產(chǎn)生了電位差，用導(dǎo)線聯(lián)接電路中就有電流通過(guò)。材料特性：一般常用光電池有硒、硅、銻化鎘、硫化鎘等光電池，其中使用最廣泛的是硅電池，其光譜范圍為0.4~1.1μm，靈敏度為6~8nAmm-2lx-1；響應(yīng)時(shí)間為數(shù)微秒至數(shù)十微秒。

PN圖3-42光電池工作原理67第六十七頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日（三）光敏二極管和光敏三極管光敏二極管：光敏二極管是一種既有一個(gè)PN結(jié)又有光電轉(zhuǎn)換功能的晶體二極管。PN結(jié)位于管的頂部，以使接受光照。光敏二極管在電路中通常處于反向偏置狀態(tài)。在沒(méi)有光照射時(shí)，處于截止?fàn)顟B(tài)，反向電阻很大，反向電流很小。當(dāng)光照射時(shí)，PN結(jié)附近受光子轟擊產(chǎn)生電子和空穴，少數(shù)載流子濃度大大加強(qiáng)，使通過(guò)PN結(jié)的反向電流大大增加，形成光電流。光照度變化使光電流變化，這樣事項(xiàng)把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成點(diǎn)信號(hào)的功能?；倦娐芬?jiàn)圖3-43。Rf圖3-43光敏二極管基本電路68第六十八頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日光敏三極管：若把普通晶體管的基極—集電極制成光敏二極管，則成為光敏三極管。由于光敏三極管的基極電流由其基極—集電極結(jié)的光電流供給，許多光敏三極管不再設(shè)基極引線。圖3-44為其基本電路。光電轉(zhuǎn)換元件具有高靈敏度、體積小、重量輕、性能穩(wěn)定、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用廣泛。圖3-45是一種檢查零件表面缺陷的光電傳感器，圖3-46是光電轉(zhuǎn)速計(jì)的工作原理。特點(diǎn)：光敏三極管具有輸出信號(hào)大，抗噪聲能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，響應(yīng)速度略慢些。ce圖3-44光敏三極管基本電路69第六十九頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日三．固態(tài)圖像傳感器功能上：圖像傳感器是一個(gè)能把受光面的光像分成許多小單元（稱為像元），并將它們轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，然后順序輸送出處的器件。構(gòu)造上：圖像傳感器是一種小型固態(tài)集成元件，它的核心上電荷耦合器件（CCD）。CCD由陣列式排列在襯底上金屬氧化物—硅（MOS）電容器組成，它具有光生電荷、積蓄和轉(zhuǎn)移電荷功能。

在控制脈沖電壓作用下，CCD中依次排列相鄰的MOS電容中的信號(hào)電荷，將有次序地轉(zhuǎn)換到下一個(gè)電容中，實(shí)現(xiàn)電荷并行構(gòu)成。光敏元1和CCD2之間有一轉(zhuǎn)換控制柵3（見(jiàn)圖3-47），其中CCD作為讀出移位寄存器。

123圖3-47線型CCD圖像傳感器70第七十頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日光敏元→MOS電容（正對(duì)著CCD上一個(gè)電容）→電荷（與光照度、積蓄時(shí)間成正比）→轉(zhuǎn)移光柵打開(kāi)→光敏光電荷并行移到CCD→關(guān)閉光柵→上一次一串電荷信號(hào)沿移位寄存器順序地轉(zhuǎn)換并在輸出端串行輸出。

特點(diǎn)：小型、輕便、響應(yīng)快、靈敏度高、穩(wěn)定性好、壽命長(zhǎng)。用途：（1）物位、尺寸、形狀、工件損傷等測(cè)量。（2）光學(xué)信息處理的輸入環(huán)節(jié)，如電視攝像、仿真技術(shù)、文字識(shí)別、圖像識(shí)別。（3）自動(dòng)生產(chǎn)過(guò)程的控制敏感元件。類型：（1）線型1024，1728，2048，4096像素（2）面型32x32,100x100,320x244,490x400,以及28~38萬(wàn)像素圖3-48表示用于熱軋鋁板寬度檢測(cè)的實(shí)例。準(zhǔn)確度可達(dá)板寬±0.025%。

71第七十一頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日四．熱敏電阻熱敏電阻是由金屬氧化物（NiO,MnO2,CuO,TiO2等）的粉末按一定比例混合燒結(jié)而成的半導(dǎo)體。它具有負(fù)的電阻溫度系數(shù)，溫度上升而阻值下降。半導(dǎo)體熱敏電阻與金屬絲電阻比較，具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）靈敏度高，可測(cè)0.001~0.005℃微小溫度變化（2）可制成片狀、柱狀，直徑小到0.2mm；體積小，熱慣性小，響應(yīng)快，時(shí)間常數(shù)可小到毫秒級(jí)（3）電阻值范圍寬3~700kΩ（4）非線性大，對(duì)環(huán)境溫度敏感性大。圖3-49表示熱敏電阻元件溫度自動(dòng)控制自動(dòng)檢測(cè)裝置中。

72第七十二頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日73第七十三頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日74第七十四頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日五．氣敏傳感器在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，環(huán)境保護(hù)，安全防災(zāi)，醫(yī)療和日常生活中，對(duì)氣體分析、檢測(cè)或報(bào)警的需求日益增多，使用的氣體檢測(cè)傳感器也是多種多樣。其中半導(dǎo)體氣敏傳感器是發(fā)展最快，使用最方便的一種。優(yōu)點(diǎn)：（1）靈敏度襖（2）響應(yīng)快（3）制造使用保養(yǎng)簡(jiǎn)便，價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)：（1）氣體選擇性差（2）元件性能闡述分散（3）時(shí)間穩(wěn)定性欠佳電阻式半導(dǎo)體氣敏傳感器是一種應(yīng)用較多的一種。主要用語(yǔ)檢測(cè)一氧化碳、乙醇、甲烷、異丁烷和氫。

75第七十五頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日六．濕敏傳感器濕度—空氣中含有水蒸氣量。濕度對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和人類生活有重大影響，近年來(lái)對(duì)此測(cè)量和控制要求越來(lái)越嚴(yán)格。制造濕度傳感器材料：四氧化二鐵、鉻酸鎂—二氧化鈦等金屬陶瓷濕敏原理：當(dāng)水分子附在半導(dǎo)體陶瓷上，使陶瓷表面層電阻值明顯下降。表面電阻下降到一定程度上，體內(nèi)電阻已大于表層電阻，電流主要從表層通過(guò)，體內(nèi)電阻的作用可忽略。

76第七十六頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日77第七十七頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日七．集成傳感器優(yōu)先集成電路有（1）各種調(diào)節(jié)和補(bǔ)償電路（如電壓穩(wěn)定電路；溫度補(bǔ)償電路和線性化電路）（2）信號(hào)放大和阻抗變換電路（3）信號(hào)數(shù)字化和信號(hào)處理電路（4）信號(hào)發(fā)送和接受電路（5）多傳感器集成特點(diǎn)：體積小，重量減輕，功能增多，改善性能。如溫度補(bǔ)償電路和傳感元件集成在一起“智能”，出現(xiàn)了“靈巧傳感器”（SmartSenser），“智能傳感器”（IntelligentSenser）此類傳感器具有如下能力：（1）條件調(diào)節(jié)和環(huán)境補(bǔ)償能力（2）通訊能力（3）自診斷能力（4）邏輯和判斷能力已經(jīng)應(yīng)用的靈巧傳感器種類很多有：位置，有—無(wú)，距離，厚度，狀態(tài)和目標(biāo)識(shí)別。

78第七十八頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日傳統(tǒng)傳感器以機(jī)-電量轉(zhuǎn)換為基礎(chǔ)，以電信號(hào)為變換和傳輸?shù)妮d體，利用導(dǎo)線輸送信號(hào)。光纖傳感器則以光學(xué)量為基礎(chǔ)，以光信號(hào)為變換和傳輸?shù)妮d體，利用光導(dǎo)纖維輸送信號(hào)。光纖傳感器利用光波四個(gè)參數(shù)：強(qiáng)度、頻率、相位和偏振態(tài)的變化而使光波變化。光波調(diào)制—把光波隨被測(cè)量的變化而變化稱之為光波調(diào)制。

一．分類按調(diào)制方式：（1）強(qiáng)度調(diào)制(簡(jiǎn)單常用)；（2）頻率調(diào)制；（3）相位調(diào)制；（4）偏振調(diào)制。按光纖作用：（1）功能型光纖傳感器；（2）傳光型光纖傳感器。

第九節(jié)光纖傳感器79第七十九頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日傳光型光纖傳感器：光纖僅起著傳輸光波的作用，對(duì)光波的調(diào)制用其它元件來(lái)實(shí)現(xiàn)。分兩種情況：（1）傳輸途中，由敏感元件對(duì)光波調(diào)制（2）先調(diào)制好再發(fā)出。

功能型光纖傳感器：光纖不僅起著傳輸光波的作用，還起著敏感元件的作用，對(duì)光波進(jìn)行調(diào)治，即傳光又傳感。

一般來(lái)說(shuō)，傳光型較簡(jiǎn)單，應(yīng)用較多。功能型構(gòu)思巧妙，工作原理復(fù)雜，靈敏度較高，解決棘手問(wèn)題，表3-4列出部分光纖傳感器測(cè)量對(duì)象、種類及調(diào)制方式。

34125a)125b)34652346+7c)圖3-50光纖傳感器種類1光源；2光源元件；3光纖4被測(cè)對(duì)象；5電輸出6敏感元件；7發(fā)光元件80第八十頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日測(cè)量對(duì)象種類調(diào)制方式測(cè)量對(duì)象種類調(diào)制方式電流磁場(chǎng)功能型

偏振態(tài)放射線功能型光強(qiáng)相位

溫度

功能型

相位光強(qiáng)傳光型偏振態(tài)壓電場(chǎng)

功能型

偏振態(tài)偏振態(tài)相位傳光型

光量有無(wú)傳光型偏振態(tài)光強(qiáng)壓力振動(dòng)聲壓功能型

頻率

速度

功能型

相位相位頻率光強(qiáng)傳光型光量有無(wú)傳光型光強(qiáng)光量有無(wú)光強(qiáng)圖像功能型光強(qiáng)表3-4光纖傳感器的測(cè)量對(duì)象及調(diào)制方式

81第八十一頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日二．光纖導(dǎo)光原理1．入、折射角由物理學(xué)知，當(dāng)光由大折射率n1的介質(zhì)射入小折射率n2的介質(zhì)時(shí)(圖3-51a)，折射角θr大于入射角θi且θi↑→θr↑。

2．臨界角

當(dāng)θ=900時(shí)所對(duì)應(yīng)的入射角稱為臨界角θic，見(jiàn)b)圖。3．全反射

當(dāng)θi>θic時(shí)，將出現(xiàn)全反射現(xiàn)象。光線不進(jìn)入n2介質(zhì)，而在界面上全部反射回n1介質(zhì)中，見(jiàn)c)圖。光波沿光纖是以全反射方式進(jìn)行傳播的。n2n1θrθia)n2n1θr=900θi=θicb)n2n1θi>θicc)圖3-51光的折射演示82第八十二頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日4．光纖結(jié)構(gòu)光纖結(jié)構(gòu)分內(nèi)外三層。中心為直徑幾十微米大折射率n1的芯子。芯子外面有一層直徑為100~200微米折射率n2較小包層。最外層為保護(hù)層，其折射率n3遠(yuǎn)大于n2，這樣保證了進(jìn)入光纖的光波將集中在芯子內(nèi)傳輸。5．光傳播一束光線自折射率n0介質(zhì)中，以入射角θi從A到B點(diǎn)；經(jīng)折射以入射角θ2射到界面C點(diǎn)。顯然當(dāng)θ2大于某一臨界角θ2c時(shí)，光線將在截面上產(chǎn)生全反射，反射角θ3=θ2。光線反射到芯子另測(cè)的界面時(shí)，入射角仍為θ2，再次產(chǎn)生全反射，如此不斷的傳播下去。AθiBCn1n2n3n0θ2θ3圖3-52光線在光纖中傳播演示83第八十三頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日6．條件

光線從光纖端部射入，其入射角θi必須滿足一定條件才能使在B點(diǎn)折射后的光線BC射到芯子—包層界面C處產(chǎn)生全反射。可以證明若光線自折射率為n0的介質(zhì)中射入光纖，則當(dāng)

θ2=θ2c時(shí)，入射角

θi=θic，有

（3-40）

通常把n0sinθic定義為光纖的“數(shù)值孔徑”，用符號(hào)NA表示。若自n0=1的介質(zhì)（大氣）入射時(shí)，sin-1NA=θic，即為端面如社臨界角。凡入射角θi<sin-1NA部分光線不能全反射，進(jìn)行傳播。作為傳感器的光纖，故采用0.2≤NA≤0.4(11.50≤θi≤23.50)84第八十四頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日應(yīng)用1：圖3-53是一種簡(jiǎn)單的光纖位移傳感器。其發(fā)送光纖和接受光纖的端面相對(duì)，間隔為1~2μm。接受光纖收到的光強(qiáng)隨兩相對(duì)位置不同而改變。此種傳感器可應(yīng)用于聲壓和水壓探測(cè)。12x1~2μm圖3-53光纖位移傳感器1發(fā)送光纖2接受光纖三．光纖傳感器的應(yīng)用

應(yīng)用范圍：溫度、壓力、聲壓、振動(dòng)85第八十五頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日應(yīng)用2：圖3-54是一種反射式光纖位移傳感器。發(fā)射和接受光纖束扎在一起，靠被測(cè)面反射面反射接受光纖接受信號(hào)。接受到光強(qiáng)度隨被測(cè)面與光纖端面之距離而變化。從圖中光強(qiáng)與距離關(guān)系曲線看出：在單調(diào)上升階段靈敏度高，但位移測(cè)量范圍小，適用小位移振動(dòng)和表面狀態(tài)的測(cè)量在單調(diào)下降階段，靈敏度小，測(cè)量范圍大，適用于物位測(cè)量。x12xI圖3-54反射式光纖位移傳感器1發(fā)送光纖2接受光纖86第八十六頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日四．光纖傳感器的特點(diǎn)（1）不受電磁干擾，電氣絕緣性好，可在強(qiáng)磁場(chǎng)下測(cè)量。（2）防爆、放火、耐高壓、耐腐蝕。（3）某些性能優(yōu)于傳統(tǒng)傳感器（4）重量輕，體積小，可在狹窄空間使用。（5）具有良好的集合形狀適應(yīng)性。（6）頻帶寬，動(dòng)態(tài)范圍大。（7）易于遠(yuǎn)距離測(cè)量。

缺點(diǎn)：（1）缺少兼容的執(zhí)行機(jī)構(gòu)（2）現(xiàn)場(chǎng)連接困難，技術(shù)復(fù)雜，成本高。（3）多路光纖傳感器共用光源有困難。（4）多數(shù)傳感器很難實(shí)現(xiàn)“靈巧性”。

（5）標(biāo)準(zhǔn)化程度差。

87第八十七頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日1．靈敏度（1）適當(dāng)（2）多維測(cè)量交叉靈敏度?。?）與測(cè)量范圍協(xié)調(diào)2．響應(yīng)特性

（1）不失真（2）響應(yīng)時(shí)間短（動(dòng)態(tài)測(cè)量尤為重要）3．線性（1）線性度好（2）線性范圍寬4．可靠性

可靠性高，考慮設(shè)計(jì)、制造、環(huán)境（油、粉塵、磁場(chǎng)、濕度）5．精確度原則上精確度↑↑，考慮經(jīng)濟(jì)性。6．測(cè)量方式（1）接觸式-非接觸式（2）在線-非在線7．其它

體積，結(jié)構(gòu)，價(jià)格，維修，采購(gòu)和更換。

結(jié)束第十節(jié)傳感器選用原則88第八十八頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日第三章作業(yè)教科書(shū)126頁(yè)，思考題與習(xí)題3-4下次課交作業(yè)89第八十九頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日表3-1機(jī)械工程中常用傳感器

類型名稱變換量被測(cè)量應(yīng)用舉例性能指標(biāo)測(cè)量范圍10~105N示值誤差±（0.3~0.5）%三等標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀彈簧秤壓力表壓力表壓力表溫度計(jì)力力壓力壓力壓力溫度物體尺寸、位置有無(wú)

力—位移力—位移壓力—位移壓力—位移壓力—位移溫度—位移力—位移

測(cè)力環(huán)彈簧波紋管波登管波紋膜片雙金屬片微型開(kāi)關(guān)機(jī)械式測(cè)量范圍500Pa~0.5Mpa測(cè)量范圍0.5Mpa~1000MPa測(cè)量范圍<500Pa測(cè)量范圍0~300℃位置精密度可達(dá)數(shù)微米測(cè)量范圍-10~1300℃分辨力0.1℃

紅外測(cè)溫儀

x射線應(yīng)力儀γ射線測(cè)厚儀激光測(cè)長(zhǎng)儀超聲波測(cè)厚儀

溫度物體有無(wú)

測(cè)厚探傷應(yīng)力測(cè)厚、探傷長(zhǎng)度位轉(zhuǎn)移角

厚度、

探傷

厚度

成分分析

熱—電散射干涉對(duì)物質(zhì)穿透光波干涉超聲波反射穿透紅外

x射線γ射線激光

超聲

β射線

輻射式測(cè)量范圍4~40mm測(cè)量精密度±0.25mm

測(cè)距2m分辨力0.2μm穿透作用90第九十頁(yè)，共一百零八頁(yè)，2022年，8月28日類型名稱變換量被測(cè)量