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第二章、電阻傳感器1/69一、電位器式傳感器滑線式骨架式半導體式液體觸點式慣用電位器式傳感器有直線位移型，角位移型和非線性型2/69非線性電位器3/69能夠采取負載隔離辦法，如圖所表示

電位器式傳感器變換電路（以線性電位器為例）4/69應變效應：5/696/69二、測量電路

因為應變信號普通都很微弱，故采取電橋來測量

1、直流電橋不平衡輸出特點：相鄰相減，相對相加

7/692、應變片電橋普通工作方式1）單臂工作：

以上說明：單臂工作時，輸出電壓與應變片電阻改變率之間是近似線性關(guān)系，實際上是非線性關(guān)系。這會帶來非線性誤差。

8/692）雙臂工作（差動半橋）經(jīng)過上式，說明雙臂工作時，假如差動雙臂應變大小一致（極性相反），則不存在（或很小）非線性誤差，并可起到溫度賠償作用。

3）三臂工作（同理）4）四臂工作（同理）

9/69應用注意事項：所以溫度改變會對應變片測量帶來誤差。處理方法就是在測量電路中加入溫度賠償步驟。

a）溫度賠償：采取半橋或全橋b）應變自賠償10/691）電橋平衡點調(diào)整自由狀態(tài)下進行串聯(lián)并聯(lián)注意：為何在動態(tài)應變儀上除了設有電阻平衡旋鈕外，還設有電容平衡旋鈕？11/691、工作原理：（壓阻效應）對半導體來說：當某一軸向施加一定應力，電阻率發(fā)生改變稱為壓阻效應，不一樣類半導體，不一樣加力方向，壓阻效應不一樣。半導體應變片12/69半導體應變片靈敏度高，K>100可不用放大器，但半導體應變片有顯著缺點：阻值，靈敏度等隨溫度改變大，非線性大，所以使用時應采取溫度賠償和非線性賠償辦法。注意比較電阻絲式應變片與半導體應變片在工作原理上區(qū)分和靈敏度差異。13/69三、熱電阻傳感器14/69一、電阻與溫度關(guān)系純金屬是熱電阻主要制造材料。當前世界上大都采取鉑和銅作為熱電阻材料金屬材料復現(xiàn)性取決于材料純度，純度通慣用baidu電阻比W(100)來表征即：W(100)=R100/R0式中：R100表示水沸點時電阻值，R0表示水冰點時電阻值鉑是貴金屬，在一些測量精度要求不高且溫度較低場所（-50℃→150℃）普遍采取銅電阻。15/69熱電阻測量電路16/69二、熱敏電阻按電阻—溫度改變特征，熱敏電阻分三種類型1、負溫度系數(shù)熱敏電阻（NTC）:

線性度很好，用于溫度測量2、正溫度系數(shù)熱敏電阻（PTC）:3、臨界溫度熱敏電阻（CTR）17/69特點（與金屬熱電阻比較）優(yōu)點：1、體積小（現(xiàn)已作出10-2cm珠狀熱敏電阻），價格廉價）

2、阻值大，靈敏度高（電阻率高→大阻值，小體積，為鉑12倍）缺點：1、測溫范圍?。?100℃~300℃），非線性大（指數(shù)規(guī)律，非線性嚴重）

2、交換性差，穩(wěn)定性差（同一型號產(chǎn)品特征參數(shù)差異大）應用測溫，溫控，溫度賠償，溫度保護測溫：（范圍小，精度要求不高場所）溫控，溫度保護：溫度賠償：18/69二線制改三線制19/693、實用電路 1）不平衡電橋三線制接法20/69[例1]

以阻值R=120Ω、靈敏度K=2電阻絲應變片與限值為120Ω固定電阻組成電橋．拱橋電壓為3V，并假定負載電阻為無窮大，當應變片應變?yōu)?με時，求出單臂電橋ΔR=?輸出電壓Uo=?，電橋靈敏度K’=?注：在應變測量中慣用微應變με表示，它是無量綱量21/69第三章、電容式傳感器一、工作原理22/69二、分類1、變面積（S）類型2、變介質(zhì)（ε）類型3、變極距（d）類型23/693、變極距（d）類型24/69差動式電容傳感器提升靈敏度，減小非線性，克服溫漂。25/69[例2]為連續(xù)測量軋制鋼帶厚度d，在鋼帶上下兩側(cè)距鋼帶d1和d2處平行鋼帶各設置一塊極板A，B，①若以極板A，B聯(lián)結(jié)為一極，鋼帶為一極組成電容器，以電容器電容值C來反應鋼帶厚d②若以極板A，B各為一極，以電容器電容值CAB來反應鋼帶厚d（設極板AB之間距離為D）請：l）寫出C和鋼帶厚d間關(guān)系式。2）寫出CAB和鋼帶厚d間關(guān)系式。3）若鋼帶在極板AB間上下擺動，分別說明對C、CAB兩種檢測有什么影響？26/69電容傳感器測量電路一、差動電橋電路27/6928/69二、差動脈沖調(diào)寬電路29/69三、調(diào)頻電路30/69四、諧振電路31/69電容傳感器一些特殊問題一、用加云母片方法提升靈敏度與耐壓二、邊緣效應賠償：增加保護環(huán)三、電容傳感器特點和關(guān)鍵問題32/69

應用1、測壓力2、測料高3、感應開關(guān)

33/69第四章、電感傳感器34/69一、自感傳感器工作原理實質(zhì)上就是一個帶鐵心線圈，它是利用機械量改變會引發(fā)線圈磁路磁阻改變，從而造成電感改變這一物理現(xiàn)象。35/69由此可見，當線圈匝數(shù)一定，導磁系數(shù)一定，改變改變。所以自感傳感器又可分為變氣隙式和變氣隙截面積36/69變氣隙厚度式（輸出特征）設初始電感1、當銜鐵下移：37/6938/692、當銜鐵上移：展開得：可見二次以上高次項是造成非線性主要原因39/69另外，自感型傳感器因為銜鐵和電磁鐵心之間存在著較大電磁吸力，這也會給使用帶來不便，并可能引入誤差。對于變面積型，其自感與磁導材料截面積呈線性關(guān)系，但靈敏度較低。注意：自感傳感器靈敏度與哪些原因相關(guān)？40/69如圖，列舉了可變磁阻式傳感器四個經(jīng)典結(jié)構(gòu)41/69為了減小非線性誤差，通常做成差動式，且接成電橋形式如圖所表示42/6943/69顯然差動形式含有以下優(yōu)點：1、靈敏度提升一倍2、非線性大為減小44/691、交流電橋式測量電路測量電路（差動）45/692、變壓器式交流電橋因為U是交流電壓，故無法對方向加以分辨。46/693、帶相敏整流交流電橋47/69差動變壓器（互感傳感器）差動變壓器本身是一個變壓器，在其初級線圈加入交流電壓后，其次級線圈即感應產(chǎn)生電壓信號，當互感有改變時，感應電壓也產(chǎn)生對應改變。因為這種傳感器經(jīng)常做成差動形式，故把它稱為差動變壓器。差動變壓器結(jié)構(gòu)形式較多，當前應用最廣是螺管式差動變壓器。48/69一、工作原理如圖所表示，假如兩次級線圈輸出接成反向串聯(lián)，這時傳感器輸出，因兩次級線圈一樣，故當鐵心處于中央位置時，，

當鐵心移動時，隨位移成線性增加，其特征曲線如圖所表示

其特征成字形，如測得，就可得到與成百分比線性讀數(shù)。49/69測量電路

a)b)電流輸出c)d)電壓輸出50/69零點殘余電壓及其消除因為次級反向串聯(lián)，所以鐵心位于中央時，輸出應為0，但實際上輸出電壓并不為0，而是零點殘余電壓。原因： 1、兩次級線圈不對稱

2、鐵磁材料磁飽和（引發(fā)輸出電壓有高次諧波）

3、勵磁電壓波形中含高次諧波51/69辦法： 1、提升對稱性

2、相敏整流電路

3、采取賠償電路（圖）52/69渦流傳感器渦流傳感器結(jié)構(gòu)形式頻率跟靈敏度之間關(guān)系？53/69第五章、熱電偶傳感器熱電效應不一樣性質(zhì)兩導體A,B組成如圖所表示閉合回路，兩結(jié)點分別處于不一樣溫度，回路中會產(chǎn)生熱電勢，這種現(xiàn)象稱作熱電效應。兩導體組合稱為熱電偶。54/69熱電偶產(chǎn)生熱電勢由兩種電勢組成55/69回路內(nèi)總熱電勢56/69相關(guān)熱電偶幾點結(jié)論57/6958/6959/69三、熱電偶冷端賠償由熱電偶測溫原理可知，（只有當熱電偶冷端溫度保持不變時，熱電動勢才是被測溫度單值函數(shù)，）（一）、賠償導線（冷端延長線）（二）、冷端溫度校正法實測修正值（三）、冰浴法（四）、熱電偶賠償法（五）、賠償電橋法60/69熱電偶測溫線路一、測量某點溫度基本電路二、利用熱電偶測量兩點之間溫度差連接電路三、利用熱電偶測量設備中平均溫度61/69[例]

用鎳鉻-鎳硅熱電偶測量爐溫，熱電偶冷端溫度為30℃，測得熱電勢為33.29mV，試求被測爐子實際溫度溫度（度）30300800820830熱電勢（毫伏）1.20312.20733.28733.68634.50262/69第七章、壓電式傳感器一、壓電效應當一些單晶體或多晶體陶瓷在一定方向上受到外力作用時，在某兩個對應晶面上，會產(chǎn)生符號相反電荷，當外力取消后，電荷也消失。作用力改變方向（相反）時，兩個對應面上電荷符號改變，該現(xiàn)象稱正壓電效應；反之，一些晶體在一定方向上受到電場（加電壓）作用時，在一定晶軸方向上將產(chǎn)生機械變形，外加電場消失，變形也隨之消失，該現(xiàn)象稱逆壓電效應。63/69第八章、光電式傳感器一、光電效應光電元件物理基礎是光電效應。從物理學角度來說，光能夠看做是由一連串含有一定能量粒子（稱為光子）所組成；每個光子含有能量為hf（h為普朗克常數(shù)，f為光頻率）。當采取光照射某一物體時，該物體就受到一連串能量為hf光子所轟擊，其內(nèi)部電子取得能量并釋放出來現(xiàn)象，便稱為光電效應。64/69光電效應可分為二大類：1、外光電效應在光照作用下，物體內(nèi)電子逸出物體表面向外發(fā)射現(xiàn)象稱為外光電效應。（光電管，光電倍增管）2、內(nèi)光電效應當光照射在物體上時，使物體電導率發(fā)生改變，或產(chǎn)生光生電動勢效應叫內(nèi)光電效應。a)其中使材料電導率發(fā)生改變現(xiàn)象稱為光電導效應。（光敏電阻）b)其中使材料產(chǎn)生一定方向電動勢現(xiàn)象稱為光生伏特效應。（光電池）65/691）伏安特征2）光照特征3