第三講 常用傳感器

1、第三講第三講 常用傳感器常用傳感器概述概述電阻式傳感器電阻式傳感器電感式傳感器電感式傳感器電容式傳感器電容式傳感器其他傳感器其他傳感器 傳動器的選用原則傳動器的選用原則激勵激勵被測被測對象對象傳感器傳感器中間變中間變換裝置換裝置顯示、記錄顯示、記錄裝置裝置被測物被測物理量理量電量電量測試系統(tǒng)測試系統(tǒng) 傳感器是借助于傳感器是借助于檢測元件檢測元件接收一種形式的信息，并按一定的規(guī)律將接收一種形式的信息，并按一定的規(guī)律將所獲取的所獲取的信息轉(zhuǎn)換信息轉(zhuǎn)換成另一種信息的裝置。成另一種信息的裝置。 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述傳感器一般由傳感器一般由敏感器件敏感器件與其它與其它輔助器件輔助器件組成。組成。1 1

2、、傳感器是什么、傳感器是什么第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 敏感器件敏感器件是傳感器的核心，它的作用是直接感受被測物理是傳感器的核心，它的作用是直接感受被測物理量，并將信號進(jìn)行必要的轉(zhuǎn)換輸出。量，并將信號進(jìn)行必要的轉(zhuǎn)換輸出。 輔助器件輔助器件包括信號調(diào)理與轉(zhuǎn)換電路等，它們是一些能把敏包括信號調(diào)理與轉(zhuǎn)換電路等，它們是一些能把敏感器件輸出的信號轉(zhuǎn)換為便于顯示、記錄、處理等有用的電感器件輸出的信號轉(zhuǎn)換為便于顯示、記錄、處理等有用的電信號的裝置。信號的裝置。 集成傳感器集成傳感器把一些處理電路和傳感器集成在一起構(gòu)成。把一些處理電路和傳感器集成在一起構(gòu)成。 智能傳感器智能傳感器將傳感器和微處理器相結(jié)合。具有一定

3、的信號將傳感器和微處理器相結(jié)合。具有一定的信號調(diào)理、信號分析、誤差校證、環(huán)境適應(yīng)等能力，甚至具有一調(diào)理、信號分析、誤差校證、環(huán)境適應(yīng)等能力，甚至具有一定的辨認(rèn)、識別、判斷的功能。定的辨認(rèn)、識別、判斷的功能。 這種集成化、智能化的發(fā)展，無疑對現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展這種集成化、智能化的發(fā)展，無疑對現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展將發(fā)揮重要的作用。將發(fā)揮重要的作用。2 2、傳感器的分類、傳感器的分類按被測物理量按被測物理量：位移傳感器、速度傳感器、加速度傳感器、：位移傳感器、速度傳感器、加速度傳感器、 力傳感器、溫度傳感器等力傳感器、溫度傳感器等 。按信號變換特征按信號變換特征：物性型：物性型(溫度計溫度計)和結(jié)構(gòu)型

4、和結(jié)構(gòu)型(電容式傳感器電容式傳感器) 。按傳感器與被測量的關(guān)系按傳感器與被測量的關(guān)系：能量轉(zhuǎn)換型和能量控制型：能量轉(zhuǎn)換型和能量控制型 。按傳感器輸出量的性質(zhì)按傳感器輸出量的性質(zhì)：模擬式和數(shù)字式：模擬式和數(shù)字式 。按傳感器的工作原理按傳感器的工作原理：機(jī)械式、電氣式、輻射式等。：機(jī)械式、電氣式、輻射式等。第一節(jié)第一節(jié) 概述概述3 3、傳感器的性能要求、傳感器的性能要求靈敏度高，輸入和輸出之間應(yīng)具有較好的線性關(guān)系；靈敏度高，輸入和輸出之間應(yīng)具有較好的線性關(guān)系；噪聲小，并具有抗外部噪聲的能力；噪聲小，并具有抗外部噪聲的能力；滯后、漂移誤差?。粶?、漂移誤差小；動態(tài)特性良好；動態(tài)特性良好；接入測量系統(tǒng)

5、時，對被測量影響??；接入測量系統(tǒng)時，對被測量影響小；功耗小。功耗小。第一節(jié)第一節(jié) 概述概述4 4、傳感器的發(fā)展方向、傳感器的發(fā)展方向 傳感器技術(shù)的主要發(fā)展動向，一是開展基礎(chǔ)研究，重點(diǎn)研究傳感器的傳感器技術(shù)的主要發(fā)展動向，一是開展基礎(chǔ)研究，重點(diǎn)研究傳感器的新材料和新工藝；二是實(shí)現(xiàn)傳感器的智能化。新材料和新工藝；二是實(shí)現(xiàn)傳感器的智能化。 (1)用物理現(xiàn)象、化學(xué)反應(yīng)和生物效應(yīng)設(shè)計制作各種用途的傳感器，這是用物理現(xiàn)象、化學(xué)反應(yīng)和生物效應(yīng)設(shè)計制作各種用途的傳感器，這是傳感器技術(shù)的重要基礎(chǔ)工作。傳感器技術(shù)的重要基礎(chǔ)工作。(2)傳感器向高精度、一體化、小型化的方向發(fā)展。傳感器向高精度、一體化、小型化的方向發(fā)

6、展。(3)發(fā)展智能型傳感器。智能型傳感器是一種帶有微處理器并兼有檢測和發(fā)展智能型傳感器。智能型傳感器是一種帶有微處理器并兼有檢測和信息處理功能的傳感器。信息處理功能的傳感器。第一節(jié)第一節(jié) 概述概述第二節(jié)第二節(jié) 傳感器選用原則傳感器選用原則 主要考慮靈敏度、響應(yīng)特性、線性范圍、穩(wěn)定性、精確度、測量方式主要考慮靈敏度、響應(yīng)特性、線性范圍、穩(wěn)定性、精確度、測量方式等六個方面的問題。等六個方面的問題。 1. 靈敏度靈敏度 一般說來，一般說來，傳感器靈敏度越高越好傳感器靈敏度越高越好，靈敏度越高，就意味著傳感器所能感，靈敏度越高，就意味著傳感器所能感知的變化量小，即只要被測量有一微小變化，傳感器就有較大

7、的輸出。知的變化量小，即只要被測量有一微小變化，傳感器就有較大的輸出。 靈敏度越大，噪聲干擾也被放大。因此，為了既能使傳感器檢測到有用的靈敏度越大，噪聲干擾也被放大。因此，為了既能使傳感器檢測到有用的微小信號，又能使噪聲干擾小，就要求傳感器的微小信號，又能使噪聲干擾小，就要求傳感器的信噪比愈大愈好信噪比愈大愈好。2. 響應(yīng)特性響應(yīng)特性 響應(yīng)特性必須在所測響應(yīng)特性必須在所測頻率范圍頻率范圍內(nèi)，內(nèi)，保持不失真保持不失真的測量條的測量條件。此外，實(shí)際上傳感器的響應(yīng)總不可避免地有一定延遲，件。此外，實(shí)際上傳感器的響應(yīng)總不可避免地有一定延遲，只是希望只是希望延遲的時間越短越好延遲的時間越短越好。 一般物

8、性型傳感器一般物性型傳感器(如利用光電效應(yīng)、壓電效應(yīng)等傳感器如利用光電效應(yīng)、壓電效應(yīng)等傳感器)響應(yīng)時間短，工作頻率寬；而結(jié)構(gòu)型傳感器，如電感、電容、響應(yīng)時間短，工作頻率寬；而結(jié)構(gòu)型傳感器，如電感、電容、磁電等傳感器，由于受到結(jié)構(gòu)特性的影響和機(jī)械系統(tǒng)慣性的磁電等傳感器，由于受到結(jié)構(gòu)特性的影響和機(jī)械系統(tǒng)慣性的限制，其固有頻率低，工作頻率范圍窄。限制，其固有頻率低，工作頻率范圍窄。 第二節(jié)第二節(jié) 傳感器選用原則傳感器選用原則3. 線性范圍線性范圍 任何傳感器都有一定的線性工作范圍。在線性范圍內(nèi)輸出與輸入成比任何傳感器都有一定的線性工作范圍。在線性范圍內(nèi)輸出與輸入成比例關(guān)系，例關(guān)系，線性范圍愈寬線性范

9、圍愈寬，則表明傳感器的工作量程愈大。傳感器工作在線，則表明傳感器的工作量程愈大。傳感器工作在線性區(qū)域內(nèi)，是保證測量精度的基本條件。性區(qū)域內(nèi)，是保證測量精度的基本條件。 4. 穩(wěn)定性穩(wěn)定性 穩(wěn)定性是表示傳感器經(jīng)過長期使用以后，其輸出特性不發(fā)生變化的性穩(wěn)定性是表示傳感器經(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。能。影響傳感器穩(wěn)定性的因素是時間與環(huán)境。 為了保證穩(wěn)定性，在選擇傳感器時，根據(jù)環(huán)境條件選擇傳感器。為了保證穩(wěn)定性，在選擇傳感器時，根據(jù)環(huán)境條件選擇傳感器。 第二節(jié)第二節(jié) 傳感器選用原則傳感器選用原則5. 精確度精確度 傳感器的精確度是表示傳感器的輸出與

10、被測量的對應(yīng)程度。由于傳感傳感器的精確度是表示傳感器的輸出與被測量的對應(yīng)程度。由于傳感器處于測試系統(tǒng)的輸入端，因此，傳感器能否真實(shí)地反映被測量，對整個器處于測試系統(tǒng)的輸入端，因此，傳感器能否真實(shí)地反映被測量，對整個測試系統(tǒng)具有直接的影響。測試系統(tǒng)具有直接的影響。 6. 測量方式測量方式 測量方式不同，所選用的傳感器也應(yīng)不同。測量方式不同，所選用的傳感器也應(yīng)不同。 在機(jī)械系統(tǒng)中，對運(yùn)動部件的被測參數(shù)往往采用非接觸測量方式，如在機(jī)械系統(tǒng)中，對運(yùn)動部件的被測參數(shù)往往采用非接觸測量方式，如采用電容式、渦流式、光電式等非接觸式傳感器很方便，若選用電阻應(yīng)變采用電容式、渦流式、光電式等非接觸式傳感器很方便，

11、若選用電阻應(yīng)變片，則需配以遙測應(yīng)變儀。片，則需配以遙測應(yīng)變儀。 第二節(jié)第二節(jié) 傳感器選用原則傳感器選用原則第三節(jié)第三節(jié) 電阻式傳感器電阻式傳感器 基本原理：基本原理：將被測物理量的變化轉(zhuǎn)換成電阻值的變化，再將被測物理量的變化轉(zhuǎn)換成電阻值的變化，再經(jīng)相應(yīng)的測量電路和裝置顯示或記錄被測量值的變化。經(jīng)相應(yīng)的測量電路和裝置顯示或記錄被測量值的變化。 按其工作原理可分為按其工作原理可分為電阻應(yīng)變式電阻應(yīng)變式、壓阻式壓阻式和和變阻器式變阻器式(電電位器式位器式)傳感器三種。傳感器三種。 1、電阻應(yīng)變式傳感、電阻應(yīng)變式傳感器器應(yīng)變片應(yīng)變片 金屬導(dǎo)體的金屬導(dǎo)體的應(yīng)變效應(yīng)：應(yīng)變效應(yīng)：機(jī)械變形機(jī)械變形電阻值發(fā)生變

12、化。電阻值發(fā)生變化。 原理原理金屬電阻值：金屬電阻值： LRA2dRdLdAddLdrdRLALr微微分分 軸向應(yīng)變軸向應(yīng)變 徑向應(yīng)徑向應(yīng)變變 drdLrL1 2dRdR 01 2dR RdS 泊松比泊松比靈敏度靈敏度為常數(shù)，為常數(shù)，S0=1.7-3.6第三節(jié)第三節(jié) 電阻式傳感器電阻式傳感器靈敏度物理意義是：單位應(yīng)變所引起的電阻相對變化應(yīng)變片的應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 金屬電阻應(yīng)變片分為金屬電阻應(yīng)變片分為絲式絲式、箔式箔式兩種。兩種。 金屬箔式應(yīng)變片的敏感柵，則是用柵狀金屬箔片代替柵狀金屬絲。金金屬箔式應(yīng)變片的敏感柵，則是用柵狀金屬箔片代替柵狀金屬絲。金屬箔柵采用光刻技術(shù)制造，適用于大批量生產(chǎn)。由于金

13、屬箔式應(yīng)變片具有屬箔柵采用光刻技術(shù)制造，適用于大批量生產(chǎn)。由于金屬箔式應(yīng)變片具有線條均勻、尺寸準(zhǔn)確、阻值一致性好、傳遞試件應(yīng)變性能好等優(yōu)點(diǎn)，因此，線條均勻、尺寸準(zhǔn)確、阻值一致性好、傳遞試件應(yīng)變性能好等優(yōu)點(diǎn)，因此，目前使用的多為金屬箔式應(yīng)變片。目前使用的多為金屬箔式應(yīng)變片。 第三節(jié)第三節(jié) 電阻式傳感器電阻式傳感器應(yīng)變片的參數(shù)應(yīng)變片的參數(shù) 第三節(jié)第三節(jié) 電阻式傳感器電阻式傳感器應(yīng)變片的應(yīng)變片的測量電路測量電路 第三節(jié)第三節(jié) 電阻式傳感器電阻式傳感器第三節(jié)第三節(jié) 電阻式傳感器電阻式傳感器 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：精度高，測量范圍廣，壽命長，結(jié)構(gòu)簡單，頻響特性：精度高，測量范圍廣，壽命長，結(jié)構(gòu)簡單，頻響特性好，能在

14、惡劣條件下工作，易于實(shí)現(xiàn)小型化、整體化和品種多好，能在惡劣條件下工作，易于實(shí)現(xiàn)小型化、整體化和品種多樣化等。樣化等。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：是對于大應(yīng)變有較大的非線性、輸出信號較弱，但可是對于大應(yīng)變有較大的非線性、輸出信號較弱，但可采取一定的補(bǔ)償措施。采取一定的補(bǔ)償措施。 廣泛應(yīng)用于自動測試和控制技術(shù)中。廣泛應(yīng)用于自動測試和控制技術(shù)中。特點(diǎn)第三節(jié)第三節(jié) 電阻式傳感器電阻式傳感器電阻應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下兩個方面：電阻應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下兩個方面： 1）將應(yīng)變片粘貼于被測構(gòu)件上將應(yīng)變片粘貼于被測構(gòu)件上，直接用來測定構(gòu)件的應(yīng)變和，直接用來測定構(gòu)件的應(yīng)變和應(yīng)力。應(yīng)力。2）將應(yīng)變片貼于彈性

15、元件上將應(yīng)變片貼于彈性元件上，與彈性元件一起構(gòu)成應(yīng)變式傳，與彈性元件一起構(gòu)成應(yīng)變式傳感器。這種傳感器常用來測量力、位移、加速度等物理參感器。這種傳感器常用來測量力、位移、加速度等物理參數(shù)。在這種情況下，數(shù)。在這種情況下，彈性元件將被測物理量轉(zhuǎn)換為成正比彈性元件將被測物理量轉(zhuǎn)換為成正比變化的應(yīng)變，再通過應(yīng)變片轉(zhuǎn)換為電阻變化輸出變化的應(yīng)變，再通過應(yīng)變片轉(zhuǎn)換為電阻變化輸出。應(yīng)用第三節(jié)第三節(jié) 電阻式傳感器電阻式傳感器第三節(jié)第三節(jié) 電阻式傳感器電阻式傳感器應(yīng)變式力傳感器應(yīng)變式力傳感器第三節(jié)第三節(jié) 電阻式傳感器電阻式傳感器第三節(jié)第三節(jié) 電阻式傳感器電阻式傳感器荷重傳感器荷重傳感器第三節(jié)第三節(jié) 電阻式傳感器

16、電阻式傳感器汽車稱重系統(tǒng)汽車稱重系統(tǒng)第三節(jié)第三節(jié) 電阻式傳感器電阻式傳感器應(yīng)變式加速度傳感器應(yīng)變式加速度傳感器第三節(jié)第三節(jié) 電阻式傳感器電阻式傳感器懸臂梁式位移傳感器懸臂梁式位移傳感器第三節(jié)第三節(jié) 電阻式傳感器電阻式傳感器2、壓阻式傳感器、壓阻式傳感器 原理原理半導(dǎo)體材料的半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)：壓阻效應(yīng)：應(yīng)力應(yīng)力電阻率變化電阻率變化12LLdRddER 0LdR RSE S0=50-100 最常用的半導(dǎo)體電阻材料有硅和鍺。由于半導(dǎo)體是各向異性材料，最常用的半導(dǎo)體電阻材料有硅和鍺。由于半導(dǎo)體是各向異性材料，因此它的壓阻效應(yīng)不僅與摻雜濃度、溫度和材料類型有關(guān)，還與晶因此它的壓阻效應(yīng)不僅與摻雜濃度、

17、溫度和材料類型有關(guān)，還與晶向有關(guān)向有關(guān)(即對晶體的不同方向上施加力時，其電阻的變化方式不同即對晶體的不同方向上施加力時，其電阻的變化方式不同)。第三節(jié)第三節(jié) 電阻式傳感器電阻式傳感器特點(diǎn)特點(diǎn)靈敏度非常高，有時傳感器的輸出不需放大可直接用于測量；靈敏度非常高，有時傳感器的輸出不需放大可直接用于測量；分辨率高，例如測量壓力時可測出分辨率高，例如測量壓力時可測出1020Pa的微壓；的微壓；測量元件的有效面積可做得很小，故頻率響應(yīng)高；測量元件的有效面積可做得很小，故頻率響應(yīng)高；最大的缺點(diǎn)是溫度誤差大，故需溫度補(bǔ)償或恒溫條件下使用。最大的缺點(diǎn)是溫度誤差大，故需溫度補(bǔ)償或恒溫條件下使用。第三節(jié)第三節(jié) 電阻

18、式傳感器電阻式傳感器應(yīng)用應(yīng)用固態(tài)壓阻式傳感器主要用于測量壓力和加速度等物理量。固態(tài)壓阻式傳感器主要用于測量壓力和加速度等物理量。第三節(jié)第三節(jié) 電阻式傳感器電阻式傳感器3、變阻式傳感器、變阻式傳感器 也稱也稱電位器式傳感器電位器式傳感器工作原理：物體的位移轉(zhuǎn)換為電阻的變化。工作原理：物體的位移轉(zhuǎn)換為電阻的變化。 第三節(jié)第三節(jié) 電阻式傳感器電阻式傳感器 ABLRRxK xL靈敏度靈敏度LdRSKconstdx靈敏度靈敏度dRSKconstd2ACRx第三節(jié)第三節(jié) 電阻式傳感器電阻式傳感器任意函數(shù)特點(diǎn)特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：(1) 結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉且性能穩(wěn)定；結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉且性能穩(wěn)定；(2) 受環(huán)境因

19、素受環(huán)境因素(如溫度、濕度、電磁場干擾等如溫度、濕度、電磁場干擾等)影響小；影響小；(3) 可以實(shí)現(xiàn)輸出可以實(shí)現(xiàn)輸出輸入間任意函數(shù)關(guān)系；輸入間任意函數(shù)關(guān)系；(4) 輸出信號大，一般不需放大。輸出信號大，一般不需放大。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：(1) 因?yàn)榇嬖陔娝⑴c線圈或電阻膜之間摩擦，因此需要較因?yàn)榇嬖陔娝⑴c線圈或電阻膜之間摩擦，因此需要較大的輸入能量；大的輸入能量；(2) 由于磨損不僅影響使用壽命和降低可靠性，而且會降由于磨損不僅影響使用壽命和降低可靠性，而且會降低測量精度，所以分辨力較低；低測量精度，所以分辨力較低；(3) 動態(tài)響應(yīng)較差，適合于測量變化較緩慢的量。動態(tài)響應(yīng)較差，適合于測量變化較緩慢的量。

20、第三節(jié)第三節(jié) 電阻式傳感器電阻式傳感器 應(yīng)用應(yīng)用變阻式傳感器常用來測量變阻式傳感器常用來測量位移、壓力、加速度位移、壓力、加速度等參量。等參量。 被測位移使測量軸沿導(dǎo)軌軸向移動時，帶動電刷在滑線被測位移使測量軸沿導(dǎo)軌軸向移動時，帶動電刷在滑線電阻上產(chǎn)生相同的位移，從而改變電位器的輸出電阻。電阻上產(chǎn)生相同的位移，從而改變電位器的輸出電阻。第三節(jié)第三節(jié) 電阻式傳感器電阻式傳感器 機(jī)器人關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角測量機(jī)器人關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角測量第三節(jié)第三節(jié) 電阻式傳感器電阻式傳感器 煤氣包儲量檢測煤氣包儲量檢測第三節(jié)第三節(jié) 電阻式傳感器電阻式傳感器第四節(jié)第四節(jié) 電感式傳感器電感式傳感器電磁感應(yīng)原理電磁感應(yīng)原理：被測量：被測量電

21、感量電感量工作原理工作原理差動變壓器型差動變壓器型電感式傳感器電感式傳感器自感型自感型互感型互感型壓磁型壓磁型可變磁阻式可變磁阻式渦流式渦流式 1、自感型傳感器、自感型傳感器可變磁阻式可變磁阻式 2mLWR線圈自感可表示為：線圈自感可表示為：如果空氣隙如果空氣隙較小，而且不考慮磁較小，而且不考慮磁路的鐵損時，則磁路總磁阻為：路的鐵損時，則磁路總磁阻為：000022mlRAAA2002LWA線圈匝數(shù)空氣磁導(dǎo)率橫截面積氣隙第四節(jié)第四節(jié) 電感式傳感器電感式傳感器2002LWA靈敏度：靈敏度：20022WAdLSd 特點(diǎn)：特點(diǎn)：線圈自感與氣隙變化成線圈自感與氣隙變化成非線性非線性關(guān)系關(guān)系 ；靈敏度靈敏

22、度S與氣隙的初始取值與氣隙的初始取值有關(guān)，有關(guān)， 愈小，靈敏度愈高，為保證足夠愈小，靈敏度愈高，為保證足夠 靈靈敏度，敏度， 一般取值為一般取值為0.1 0.5mm；為限制非線性誤差，銜鐵在為限制非線性誤差，銜鐵在的方向上的變化量同樣受到限制的方向上的變化量同樣受到限制，一般，一般取取/0.1(1) 變間隙型變間隙型第四節(jié)第四節(jié) 電感式傳感器電感式傳感器 將將固定，變化空氣隙導(dǎo)磁截面積固定，變化空氣隙導(dǎo)磁截面積A0 。(2) 變面積型變面積型2002LWA特點(diǎn)：特點(diǎn)：線圈自感與覆蓋面積的變化具有線圈自感與覆蓋面積的變化具有線性關(guān)線性關(guān)系系；靈敏度靈敏度S仍然與氣隙仍然與氣隙有關(guān)，但靈敏度比氣隙

23、變化型??；有關(guān)，但靈敏度比氣隙變化型小；量程范圍大。量程范圍大。第四節(jié)第四節(jié) 電感式傳感器電感式傳感器 銜鐵隨被測對象移動，線圈電感發(fā)生變化，電感大小與銜鐵插入線圈的銜鐵隨被測對象移動，線圈電感發(fā)生變化，電感大小與銜鐵插入線圈的深度有關(guān)。深度有關(guān)。(3) 螺管型螺管型特點(diǎn)：特點(diǎn)：傳感器的傳感器的靈敏度較低靈敏度較低；具有良好的線性性具有良好的線性性，且，且量程大量程大；結(jié)構(gòu)簡單，結(jié)構(gòu)簡單，易于制造和批量生產(chǎn)易于制造和批量生產(chǎn)，是使用最為廣泛的一種電感式傳感器。，是使用最為廣泛的一種電感式傳感器。第四節(jié)第四節(jié) 電感式傳感器電感式傳感器 實(shí)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

24、電實(shí)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。感傳感器。(4) 差動式差動式 差動式電感傳感器可以提高傳感器的靈敏度和線性性，并可對溫度變差動式電感傳感器可以提高傳感器的靈敏度和線性性，并可對溫度變化等影響進(jìn)行補(bǔ)償，從而減少測量誤差。化等影響進(jìn)行補(bǔ)償，從而減少測量誤差。第四節(jié)第四節(jié) 電感式傳感器電感式傳感器應(yīng)用應(yīng)用壓力測量壓力測量電感測微儀電感測微儀第四節(jié)第四節(jié) 電感式傳感器電感式傳感器 1、自感型傳感器、自感型傳感器渦流式渦流式 渦流式傳感器的變換原理是利用金渦流式傳感器的變換原理是利用金屬導(dǎo)體的屬導(dǎo)體的渦流效應(yīng)渦流效應(yīng)。金屬導(dǎo)體在變化的。金屬導(dǎo)體在變化的磁場中或

25、在磁場中運(yùn)動時，會產(chǎn)生感應(yīng)磁場中或在磁場中運(yùn)動時，會產(chǎn)生感應(yīng)電流的現(xiàn)象。電流的現(xiàn)象。 渦流的大小與金屬板的電阻率渦流的大小與金屬板的電阻率、磁導(dǎo)率磁導(dǎo)率、厚度、厚度h、金屬板與線圈的距離、金屬板與線圈的距離、激勵電流角頻率、激勵電流角頻率等參數(shù)有關(guān)。若改等參數(shù)有關(guān)。若改變其中的某項(xiàng)參數(shù)，而固定其它參數(shù)不變其中的某項(xiàng)參數(shù)，而固定其它參數(shù)不變，就可根據(jù)渦流的變化測量該參數(shù)。變，就可根據(jù)渦流的變化測量該參數(shù)。 渦流式傳感器可分為渦流式傳感器可分為高頻反射式高頻反射式和和低頻透射式低頻透射式兩種。兩種。 第四節(jié)第四節(jié) 電感式傳感器電感式傳感器 高頻高頻(lMHz)激勵電流產(chǎn)生的高頻磁場作用于金屬板的表

26、面，由于激勵電流產(chǎn)生的高頻磁場作用于金屬板的表面，由于集集膚效應(yīng)膚效應(yīng)，在金屬板表面將形成渦電流。與此同時，該渦流產(chǎn)生的交變磁，在金屬板表面將形成渦電流。與此同時，該渦流產(chǎn)生的交變磁場又反作用于線圈，引起線圈自感場又反作用于線圈，引起線圈自感L或阻抗或阻抗ZL的變化。線圈自感的變化。線圈自感L或阻抗或阻抗ZL的變化與距離該金屬板的電阻率的變化與距離該金屬板的電阻率、磁導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、激勵電流、激勵電流i及角頻率及角頻率等等有關(guān)，若只改變距離有關(guān)，若只改變距離而保持其它參數(shù)不變，則可將位移的變化轉(zhuǎn)換為線而保持其它參數(shù)不變，則可將位移的變化轉(zhuǎn)換為線圈自感的變化，通過測量電路轉(zhuǎn)換為電壓輸出。圈自感的變

27、化，通過測量電路轉(zhuǎn)換為電壓輸出。高頻反射式渦流傳感器高頻反射式渦流傳感器多用于位移測量多用于位移測量。(1) 高頻反射式渦流傳感器高頻反射式渦流傳感器第四節(jié)第四節(jié) 電感式傳感器電感式傳感器 (2) 低頻透射式渦流傳感器低頻透射式渦流傳感器 發(fā)射線圈發(fā)射線圈1和接收線圈和接收線圈2分別置于被測金屬板材料分別置于被測金屬板材料G的上、下方。由的上、下方。由于低頻磁場集膚效應(yīng)小，滲透深，當(dāng)?shù)皖l于低頻磁場集膚效應(yīng)小，滲透深，當(dāng)?shù)皖l(音頻范圍音頻范圍)電壓電壓e1加到線圈加到線圈1 的的兩端后，所產(chǎn)生磁力線的一部分透過金屬板材料兩端后，所產(chǎn)生磁力線的一部分透過金屬板材料G,使線圈使線圈2 產(chǎn)生感應(yīng)電產(chǎn)生

28、感應(yīng)電動勢動勢e2。但由于渦流消耗部分磁場能量，使感應(yīng)電動勢。但由于渦流消耗部分磁場能量，使感應(yīng)電動勢e2減少，當(dāng)金屬板減少，當(dāng)金屬板材料材料G越厚時，損耗的能量越大，輸出電動勢越厚時，損耗的能量越大，輸出電動勢e2 越小。因此，越小。因此， e2 的大小與的大小與G的厚度及材料的性質(zhì)有關(guān)，試驗(yàn)表明，的厚度及材料的性質(zhì)有關(guān)，試驗(yàn)表明，e2隨材料厚度隨材料厚度h的增加按負(fù)指數(shù)規(guī)的增加按負(fù)指數(shù)規(guī)律減少律減少,如圖所示，因此，若金屬板材料的性質(zhì)一定，則利用如圖所示，因此，若金屬板材料的性質(zhì)一定，則利用e2 的變化即的變化即可測量其厚度?？蓽y量其厚度。 第四節(jié)第四節(jié) 電感式傳感器電感式傳感器應(yīng)用應(yīng)用第

29、四節(jié)第四節(jié) 電感式傳感器電感式傳感器渦流式電感傳感器主要用于渦流式電感傳感器主要用于位移、振動、轉(zhuǎn)速、距離、位移、振動、轉(zhuǎn)速、距離、厚度等參數(shù)的測量。厚度等參數(shù)的測量。 應(yīng)用應(yīng)用第四節(jié)第四節(jié) 電感式傳感器電感式傳感器應(yīng)用應(yīng)用主軸軸向位移測量主軸軸向位移測量水位測量水位測量第四節(jié)第四節(jié) 電感式傳感器電感式傳感器應(yīng)用應(yīng)用探傷探傷轉(zhuǎn)速測量轉(zhuǎn)速測量第四節(jié)第四節(jié) 電感式傳感器電感式傳感器應(yīng)用應(yīng)用厚度測量厚度測量第四節(jié)第四節(jié) 電感式傳感器電感式傳感器2、互感型、互感型(差動變壓器式差動變壓器式)傳感器傳感器 互感型電感傳感器是利用互感的變化來反映被測量的變化。這種傳感互感型電感傳感器是利用互感的變化來反映

30、被測量的變化。這種傳感器實(shí)質(zhì)上是一個輸出電壓可變的變壓器。當(dāng)變壓器初級線圈輸入穩(wěn)定交流器實(shí)質(zhì)上是一個輸出電壓可變的變壓器。當(dāng)變壓器初級線圈輸入穩(wěn)定交流電壓后，次級線圈便會有感應(yīng)電壓輸出，該電壓隨被測量的變化而變化。電壓后，次級線圈便會有感應(yīng)電壓輸出，該電壓隨被測量的變化而變化。 差動變壓器式傳感器具有精度高，線圈變化范圍大，結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定性好差動變壓器式傳感器具有精度高，線圈變化范圍大，結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于直線位移測量及其它壓力、振動等參量的測量。等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于直線位移測量及其它壓力、振動等參量的測量。特點(diǎn)特點(diǎn)第四節(jié)第四節(jié) 電感式傳感器電感式傳感器應(yīng)用應(yīng)用板厚測量板厚測

31、量第四節(jié)第四節(jié) 電感式傳感器電感式傳感器應(yīng)用應(yīng)用第四節(jié)第四節(jié) 電感式傳感器電感式傳感器測量力測量力應(yīng)用應(yīng)用張力測量張力測量第四節(jié)第四節(jié) 電感式傳感器電感式傳感器應(yīng)用應(yīng)用微壓力傳感器微壓力傳感器第四節(jié)第四節(jié) 電感式傳感器電感式傳感器應(yīng)用應(yīng)用加速度傳感器加速度傳感器第四節(jié)第四節(jié) 電感式傳感器電感式傳感器應(yīng)用應(yīng)用鍋爐自動連續(xù)給水控制裝置鍋爐自動連續(xù)給水控制裝置第四節(jié)第四節(jié) 電感式傳感器電感式傳感器3、壓磁式傳感器、壓磁式傳感器原理原理壓磁效應(yīng)壓磁效應(yīng) 某些鐵磁物質(zhì)在外界機(jī)械力的作用下，其內(nèi)部產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)某些鐵磁物質(zhì)在外界機(jī)械力的作用下，其內(nèi)部產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力，從而導(dǎo)致磁導(dǎo)率的改變。力，從而導(dǎo)致磁導(dǎo)率的改變

32、。磁致伸縮磁致伸縮 某些鐵磁物質(zhì)在外界磁場作用下會產(chǎn)生變形，有些會伸長，某些鐵磁物質(zhì)在外界磁場作用下會產(chǎn)生變形，有些會伸長，有些則會壓縮。有些則會壓縮。第四節(jié)第四節(jié) 電感式傳感器電感式傳感器 單位機(jī)械應(yīng)力，所引起的磁導(dǎo)率的相對變化。單位機(jī)械應(yīng)力，所引起的磁導(dǎo)率的相對變化。 壓磁式傳感器可用來測量壓力、拉力、彎矩、力矩等。壓磁式傳感器可用來測量壓力、拉力、彎矩、力矩等。靈敏度靈敏度其變換鏈為：其變換鏈為：第四節(jié)第四節(jié) 電感式傳感器電感式傳感器 工作原理工作原理電容式傳感器是將被測量物理量轉(zhuǎn)換為電容量變化的裝置。電容式傳感器是將被測量物理量轉(zhuǎn)換為電容量變化的裝置。在忽略邊緣效應(yīng)的情況下，平板電容器

33、的電容量為：在忽略邊緣效應(yīng)的情況下，平板電容器的電容量為： 0AC 0真空的介電常數(shù)，真空的介電常數(shù)， 0 =8.85410-12F/m； A 極板的遮蓋面積，極板的遮蓋面積，m2； 極板間介質(zhì)的相對介電系數(shù)，在空氣中，極板間介質(zhì)的相對介電系數(shù)，在空氣中，=1； 兩平行極板間的距離，兩平行極板間的距離，m。 根據(jù)電容器參數(shù)變化的特性，電容式傳感器可根據(jù)電容器參數(shù)變化的特性，電容式傳感器可分為分為極距變化型極距變化型、面積變化型面積變化型和和介質(zhì)變化型介質(zhì)變化型三種，三種，其中極距變化型和面積變化型應(yīng)用較廣。其中極距變化型和面積變化型應(yīng)用較廣。 第五節(jié)第五節(jié) 電容式傳感器電容式傳感器1、極距變化

34、型電容傳感器、極距變化型電容傳感器面積面積A、極間介質(zhì)不變，極距、極間介質(zhì)不變，極距發(fā)生變化時：發(fā)生變化時：02AdCd 02AdCCSd 靈敏度：靈敏度： 極距極距 S ； 存在非線性誤差，規(guī)定測量范圍存在非線性誤差，規(guī)定測量范圍0 0.1； 采用差動式電容傳感器。采用差動式電容傳感器。第五節(jié)第五節(jié) 電容式傳感器電容式傳感器2、面積變化型電容傳感器、面積變化型電容傳感器 改變極板間覆蓋面積的電容式傳感器，常用的有角位移型和線位移改變極板間覆蓋面積的電容式傳感器，常用的有角位移型和線位移型兩種。型兩種。 第五節(jié)第五節(jié) 電容式傳感器電容式傳感器 線位移型線位移型平面型平面型0bxC 0bdCSc

35、onstdx 靈敏度：靈敏度：b: 極板寬度極板寬度x: 覆蓋長度覆蓋長度第五節(jié)第五節(jié) 電容式傳感器電容式傳感器 角位移型角位移型202rC 202rdCSconstd 靈敏度：靈敏度：:兩極板覆蓋角度兩極板覆蓋角度 r :極板半徑極板半徑 線位移型線位移型圓柱型圓柱型0212lnxCr r 0212lndCSconstdxr r 靈敏度：靈敏度：x: 覆蓋長度覆蓋長度r1, r2: 圓筒孔徑和圓圓筒孔徑和圓柱外徑柱外徑 面積變化型電容傳感器的優(yōu)點(diǎn)是面積變化型電容傳感器的優(yōu)點(diǎn)是輸出與輸入成線性關(guān)系輸出與輸入成線性關(guān)系，但與極板，但與極板變化型電容式傳感器相比，變化型電容式傳感器相比，靈敏度較低

36、，適用于較大量程范圍的角位移靈敏度較低，適用于較大量程范圍的角位移和直線位移的測量和直線位移的測量。 第五節(jié)第五節(jié) 電容式傳感器電容式傳感器3、介質(zhì)變化型電容傳感器、介質(zhì)變化型電容傳感器 利用介質(zhì)介電常數(shù)的變化將被測量轉(zhuǎn)換為電量的傳感器。利用介質(zhì)介電常數(shù)的變化將被測量轉(zhuǎn)換為電量的傳感器。 大多用于測量電介質(zhì)的厚度大多用于測量電介質(zhì)的厚度(圖圖a)、位移、位移(圖圖b)、液位、液位(圖圖c)，還可根據(jù)，還可根據(jù)極板間介質(zhì)的介電常數(shù)隨溫度、濕度、容量改變而改變來測量溫度、濕極板間介質(zhì)的介電常數(shù)隨溫度、濕度、容量改變而改變來測量溫度、濕度、容量度、容量(圖圖d)等。等。 第五節(jié)第五節(jié) 電容式傳感器電

37、容式傳感器3、介質(zhì)變化型電容傳感器、介質(zhì)變化型電容傳感器 電容為：電容為：第五節(jié)第五節(jié) 電容式傳感器電容式傳感器液面高度進(jìn)入長度厚度電容傳感器的特點(diǎn)電容傳感器的特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：輸入能量小而靈敏度高輸入能量小而靈敏度高電參量相對變化大電參量相對變化大動態(tài)特性好動態(tài)特性好能力損耗小能力損耗小結(jié)構(gòu)簡單，適應(yīng)性好結(jié)構(gòu)簡單，適應(yīng)性好納米測量技術(shù)應(yīng)用納米測量技術(shù)應(yīng)用第五節(jié)第五節(jié) 電容式傳感器電容式傳感器 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：非線性大非線性大電纜分布電容影響大電纜分布電容影響大電容式料位傳感器電容式料位傳感器應(yīng)用應(yīng)用第五節(jié)第五節(jié) 電容式傳感器電容式傳感器廣泛應(yīng)用于位移、振動、角度、速度、壓力、轉(zhuǎn)速、流量、液位、料

38、位、成分分析等差動式電容壓力傳感器差動式電容壓力傳感器應(yīng)用應(yīng)用第五節(jié)第五節(jié) 電容式傳感器電容式傳感器差動式電容加速度傳感器差動式電容加速度傳感器應(yīng)用應(yīng)用第五節(jié)第五節(jié) 電容式傳感器電容式傳感器電容式傳聲器電容式傳聲器應(yīng)用應(yīng)用第五節(jié)第五節(jié) 電容式傳感器電容式傳感器1. 壓電式傳感器壓電式傳感器 壓電效應(yīng)：壓電效應(yīng)：受到外力表面會產(chǎn)生電荷；當(dāng)外力去掉時，又重新回到原來的受到外力表面會產(chǎn)生電荷；當(dāng)外力去掉時，又重新回到原來的狀態(tài)。狀態(tài)。逆壓電效應(yīng)逆壓電效應(yīng)或或電致伸縮效應(yīng)：電致伸縮效應(yīng)：由外電場作用導(dǎo)致物質(zhì)由外電場作用導(dǎo)致物質(zhì) (物體）產(chǎn)生機(jī)械變物體）產(chǎn)生機(jī)械變形的現(xiàn)象。形的現(xiàn)象。壓電材料：壓電材料：

39、具有壓電效應(yīng)的物質(zhì)具有壓電效應(yīng)的物質(zhì)(物體物體)。常見的壓電材料可分為兩類，即。常見的壓電材料可分為兩類，即壓電單晶體和多晶體壓電陶瓷。壓電單晶體和多晶體壓電陶瓷。 第六節(jié)第六節(jié) 其他傳感器其他傳感器機(jī)械能和電能的相互轉(zhuǎn)換壓電式刀具切削力測量壓電式刀具切削力測量應(yīng)用應(yīng)用 由于壓電陶瓷元件的自振頻率高由于壓電陶瓷元件的自振頻率高, 特別適合測量變化特別適合測量變化劇烈的載荷。劇烈的載荷。第六節(jié)第六節(jié) 其他傳感器其他傳感器玻璃破碎探測器玻璃破碎探測器應(yīng)用應(yīng)用 利用壓電元件對振動敏感的特性來感知玻璃受撞擊和利用壓電元件對振動敏感的特性來感知玻璃受撞擊和破碎時產(chǎn)生的振動波。破碎時產(chǎn)生的振動波。第六節(jié)第

40、六節(jié) 其他傳感器其他傳感器壓電式加速度傳感器壓電式加速度傳感器應(yīng)用應(yīng)用第六節(jié)第六節(jié) 其他傳感器其他傳感器2. 磁電傳感器磁電傳感器 通過磁電作用將被測物理量的變化轉(zhuǎn)換為感應(yīng)電動勢的變化。常用的有通過磁電作用將被測物理量的變化轉(zhuǎn)換為感應(yīng)電動勢的變化。常用的有磁電感應(yīng)式磁電感應(yīng)式和和霍爾式霍爾式兩種。兩種。工作原理工作原理（1）磁電感應(yīng)式）磁電感應(yīng)式 利用利用電磁感應(yīng)原理電磁感應(yīng)原理將被測量（如振動、位移、轉(zhuǎn)速等）轉(zhuǎn)換成感應(yīng)電動將被測量（如振動、位移、轉(zhuǎn)速等）轉(zhuǎn)換成感應(yīng)電動勢，是一種機(jī)勢，是一種機(jī)-電轉(zhuǎn)換型傳感器，無需外部供電，屬于有源傳感器。其尺電轉(zhuǎn)換型傳感器，無需外部供電，屬于有源傳感器。其尺

41、寸及質(zhì)量都較大。寸及質(zhì)量都較大。deWdt感應(yīng)電動勢：感應(yīng)電動勢：磁電感應(yīng)式傳感器有磁電感應(yīng)式傳感器有 變磁通式變磁通式和和恒磁通式恒磁通式兩種結(jié)構(gòu)。兩種結(jié)構(gòu)。第六節(jié)第六節(jié) 其他傳感器其他傳感器磁電感應(yīng)式磁電感應(yīng)式-恒磁通式恒磁通式 它的磁路系統(tǒng)產(chǎn)生恒定的直流磁場它的磁路系統(tǒng)產(chǎn)生恒定的直流磁場, 磁路中的工作氣隙固定不變磁路中的工作氣隙固定不變, 因而氣隙中磁通也是恒定不變的。因而氣隙中磁通也是恒定不變的。eWBlvekWBA感應(yīng)電動勢：感應(yīng)電動勢：第六節(jié)第六節(jié) 其他傳感器其他傳感器磁電感應(yīng)式磁電感應(yīng)式-變磁通式變磁通式 變磁通式磁電傳感器，主要用來測量旋轉(zhuǎn)物體的角速度。它又分變磁通式磁電傳感

42、器，主要用來測量旋轉(zhuǎn)物體的角速度。它又分為開磁路和閉磁路兩種：為開磁路和閉磁路兩種：變磁通式磁電傳感器變磁通式磁電傳感器第六節(jié)第六節(jié) 其他傳感器其他傳感器 基于基于霍爾效應(yīng)霍爾效應(yīng)原理將被測量轉(zhuǎn)換成電動勢輸出的一種傳感器。原理將被測量轉(zhuǎn)換成電動勢輸出的一種傳感器。 霍爾效應(yīng)霍爾效應(yīng)（2）霍爾傳感器）霍爾傳感器 金屬或半導(dǎo)體薄片置于磁場中，當(dāng)有電流流過時，在垂直于電流和磁金屬或半導(dǎo)體薄片置于磁場中，當(dāng)有電流流過時，在垂直于電流和磁場的方向上將產(chǎn)生電動勢，這種物理現(xiàn)象稱為場的方向上將產(chǎn)生電動勢，這種物理現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)霍爾效應(yīng)。 第六節(jié)第六節(jié) 其他傳感器其他傳感器分類分類霍爾傳感器分為霍爾傳感器分

43、為線性型霍爾傳感器線性型霍爾傳感器和和開關(guān)型霍爾傳感器開關(guān)型霍爾傳感器兩種。兩種。n 線性型霍爾傳感器輸出模擬量。線性型霍爾傳感器輸出模擬量。n 開關(guān)型霍爾傳感器輸出數(shù)字量。開關(guān)型霍爾傳感器輸出數(shù)字量。第六節(jié)第六節(jié) 其他傳感器其他傳感器應(yīng)用應(yīng)用磁場測量磁場測量 將霍爾傳感器置于待測磁場中，控制電極兩端通以恒定將霍爾傳感器置于待測磁場中，控制電極兩端通以恒定電流，則其輸出電壓就反映了磁場的大小。該方法亦可用電流，則其輸出電壓就反映了磁場的大小。該方法亦可用來來測量電流測量電流。第六節(jié)第六節(jié) 其他傳感器其他傳感器應(yīng)用應(yīng)用位移測量位移測量第六節(jié)第六節(jié) 其他傳感器其他傳感器應(yīng)用應(yīng)用霍爾式轉(zhuǎn)速傳感器霍爾

44、式轉(zhuǎn)速傳感器轉(zhuǎn)速測量轉(zhuǎn)速測量第六節(jié)第六節(jié) 其他傳感器其他傳感器應(yīng)用應(yīng)用霍爾式計數(shù)器霍爾式計數(shù)器計數(shù)計數(shù)第六節(jié)第六節(jié) 其他傳感器其他傳感器應(yīng)用應(yīng)用壓力測量壓力測量第六節(jié)第六節(jié) 其他傳感器其他傳感器3. 光電式傳感器光電式傳感器 光電傳感器通常是指能敏感到由紫外線到紅外線光的光能量，并能將光光電傳感器通常是指能敏感到由紫外線到紅外線光的光能量，并能將光能轉(zhuǎn)化成電信號的器件。其工作原理是基于一些物質(zhì)的能轉(zhuǎn)化成電信號的器件。其工作原理是基于一些物質(zhì)的光電效應(yīng)光電效應(yīng)。由于被。由于被光照射的物體材料不同，所產(chǎn)生的光電效應(yīng)也不同，通常光照射到物體表光照射的物體材料不同，所產(chǎn)生的光電效應(yīng)也不同，通常光照射到

45、物體表面后產(chǎn)生的光電效應(yīng)分為：面后產(chǎn)生的光電效應(yīng)分為：外光電效應(yīng)外光電效應(yīng)、內(nèi)光電效應(yīng)內(nèi)光電效應(yīng)。外光電效應(yīng)外光電效應(yīng): 在光線作用下，物質(zhì)內(nèi)的電子逸出物體表面向外發(fā)射的現(xiàn)象，在光線作用下，物質(zhì)內(nèi)的電子逸出物體表面向外發(fā)射的現(xiàn)象，稱為外光電效應(yīng)。稱為外光電效應(yīng)。內(nèi)光電效應(yīng)內(nèi)光電效應(yīng): 受光照物體受光照物體(通常為半導(dǎo)體材料通常為半導(dǎo)體材料)電阻率發(fā)生變化或產(chǎn)生光電電阻率發(fā)生變化或產(chǎn)生光電動勢的效應(yīng)稱為內(nèi)光電效應(yīng)。內(nèi)光電效應(yīng)按其工作原理分為兩種：光電動勢的效應(yīng)稱為內(nèi)光電效應(yīng)。內(nèi)光電效應(yīng)按其工作原理分為兩種：光電導(dǎo)效應(yīng)和光生伏特效應(yīng)。導(dǎo)效應(yīng)和光生伏特效應(yīng)。第六節(jié)第六節(jié) 其他傳感器其他傳感器光電導(dǎo)效

46、應(yīng)光電導(dǎo)效應(yīng)。光電導(dǎo)效應(yīng)是指半導(dǎo)體材料受到光照時會產(chǎn)生電子光電導(dǎo)效應(yīng)是指半導(dǎo)體材料受到光照時會產(chǎn)生電子-空穴對，使其導(dǎo)電性空穴對，使其導(dǎo)電性能增強(qiáng)，光線愈強(qiáng)，阻值愈低，這種光照后電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象能增強(qiáng)，光線愈強(qiáng)，阻值愈低，這種光照后電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象, 稱為光電稱為光電導(dǎo)效應(yīng)?；谶@種效應(yīng)的光電器件有導(dǎo)效應(yīng)?；谶@種效應(yīng)的光電器件有光敏電阻光敏電阻(光電導(dǎo)型光電導(dǎo)型)和反向工作的和反向工作的光敏二光敏二極管極管、光敏三極管光敏三極管(光電導(dǎo)結(jié)型光電導(dǎo)結(jié)型)。第六節(jié)第六節(jié) 其他傳感器其他傳感器 光敏電阻光敏電阻：又稱光導(dǎo)管，沒有極性，純粹是一個電阻器件。又稱光導(dǎo)管，沒有極性，純粹是一個電阻

47、器件。它在無光照時，光敏電阻值很大，電路中電流很小。當(dāng)光敏電阻它在無光照時，光敏電阻值很大，電路中電流很小。當(dāng)光敏電阻受到一定波長范圍的光照時受到一定波長范圍的光照時, 它的電阻率急劇減少它的電阻率急劇減少, 從而導(dǎo)致電阻從而導(dǎo)致電阻急劇減少，因此電路中電流迅速增大。急劇減少，因此電路中電流迅速增大。 不同的光敏電阻對于不同波長的入射光其相對靈敏度是不同的，因此，不同的光敏電阻對于不同波長的入射光其相對靈敏度是不同的，因此，在選用光敏電阻時，應(yīng)當(dāng)把元件的光譜特性與光源的類型結(jié)合起來，才能在選用光敏電阻時，應(yīng)當(dāng)把元件的光譜特性與光源的類型結(jié)合起來，才能得到良好的效果得到良好的效果。 第六節(jié)第六節(jié)

48、 其他傳感器其他傳感器光敏二極管及三極管光敏二極管及三極管第六節(jié)第六節(jié) 其他傳感器其他傳感器光電池光電池 光電池是一種直接將光能轉(zhuǎn)換為電能的光電器件。光光電池是一種直接將光能轉(zhuǎn)換為電能的光電器件。光電池在有光線作用下實(shí)質(zhì)就是電源。電池在有光線作用下實(shí)質(zhì)就是電源。 光電池的工作原理是基于光電池的工作原理是基于“光生伏特效應(yīng)光生伏特效應(yīng)”。 第六節(jié)第六節(jié) 其他傳感器其他傳感器應(yīng)用應(yīng)用 光電傳感器按其工作形式，可分為模擬式光電傳感器按其工作形式，可分為模擬式光電傳感器及脈沖式光電傳感器。光電傳感器及脈沖式光電傳感器。 模擬式光電傳感器的幾種工作方式模擬式光電傳感器的幾種工作方式 第六節(jié)第六節(jié) 其他傳

49、感器其他傳感器應(yīng)用應(yīng)用 脈沖式光電傳感器是光電元件的輸出僅有脈沖式光電傳感器是光電元件的輸出僅有“通通”和和“斷斷”兩種狀態(tài)，稱為兩種狀態(tài)，稱為光電敏感開光電敏感開關(guān)關(guān)。 用于檢測是否存在阻擋光路的物體或檢測引起光束反射的用于檢測是否存在阻擋光路的物體或檢測引起光束反射的物體物體，具體應(yīng)用包括產(chǎn)品計數(shù)、光控開關(guān)、光電編碼器、光電，具體應(yīng)用包括產(chǎn)品計數(shù)、光控開關(guān)、光電編碼器、光電報警器等。常用方法有對射式與反射式等。報警器等。常用方法有對射式與反射式等。 光電開關(guān)常用發(fā)光二極管作為光源。當(dāng)采用紅外光，特別光電開關(guān)常用發(fā)光二極管作為光源。當(dāng)采用紅外光，特別是調(diào)制的紅外光作為光源時，可有效避免環(huán)境光

50、照變化引起的是調(diào)制的紅外光作為光源時，可有效避免環(huán)境光照變化引起的干擾。干擾。 第六節(jié)第六節(jié) 其他傳感器其他傳感器應(yīng)用應(yīng)用第六節(jié)第六節(jié) 其他傳感器其他傳感器應(yīng)用應(yīng)用 是利用遮光原理進(jìn)行角位移檢測的一種傳感器?？蓪⑹抢谜诠庠磉M(jìn)行角位移檢測的一種傳感器?？蓪⒔俏灰菩盘栔苯愚D(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸出，而不需要模數(shù)轉(zhuǎn)換。角位移信號直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸出，而不需要模數(shù)轉(zhuǎn)換。它分為它分為絕對式旋轉(zhuǎn)編碼器絕對式旋轉(zhuǎn)編碼器與與增量式旋轉(zhuǎn)編碼器增量式旋轉(zhuǎn)編碼器兩種。兩種。光電式旋轉(zhuǎn)編碼器光電式旋轉(zhuǎn)編碼器第六節(jié)第六節(jié) 其他傳感器其他傳感器應(yīng)用應(yīng)用光電耦合器光電耦合器 光電耦合器的發(fā)光和接收元件都封裝在一個外殼內(nèi)光電耦

51、合器的發(fā)光和接收元件都封裝在一個外殼內(nèi), 一般一般有金屬封裝和塑料封裝兩種。有金屬封裝和塑料封裝兩種。 光電耦合器實(shí)際上是一個光電耦合器實(shí)際上是一個電量隔離轉(zhuǎn)換器電量隔離轉(zhuǎn)換器, 它具有抗干擾它具有抗干擾性能和單向信號傳輸功能性能和單向信號傳輸功能, 廣泛應(yīng)用在電路隔離、電平轉(zhuǎn)換、廣泛應(yīng)用在電路隔離、電平轉(zhuǎn)換、噪聲抑制、無觸點(diǎn)開關(guān)及固態(tài)繼電器等場合。噪聲抑制、無觸點(diǎn)開關(guān)及固態(tài)繼電器等場合。 由發(fā)光元件和光電接收元件合并使用由發(fā)光元件和光電接收元件合并使用, 以光作為媒介傳遞以光作為媒介傳遞信號的光電器件。光電耦合器中的發(fā)光元件通常是半導(dǎo)體信號的光電器件。光電耦合器中的發(fā)光元件通常是半導(dǎo)體的發(fā)光

52、二極管的發(fā)光二極管, 光電接收元件有光敏電阻、光敏二極管、光光電接收元件有光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管或光可控硅等。敏三極管或光可控硅等。第六節(jié)第六節(jié) 其他傳感器其他傳感器4. 熱敏電阻傳感器熱敏電阻傳感器 一種由錳、鎳、銅、鈷、鐵等金屬氧化物按一定比例混合燒結(jié)而成的一種由錳、鎳、銅、鈷、鐵等金屬氧化物按一定比例混合燒結(jié)而成的半導(dǎo)體。一般稱為半導(dǎo)體熱敏電阻，或簡稱熱敏電阻。它具有負(fù)的電阻溫半導(dǎo)體。一般稱為半導(dǎo)體熱敏電阻，或簡稱熱敏電阻。它具有負(fù)的電阻溫度系數(shù)，隨溫度上升而阻值下降。度系數(shù)，隨溫度上升而阻值下降。 5. 氣敏電阻傳感器氣敏電阻傳感器 將檢測到的氣體成分和濃度轉(zhuǎn)換為電信號的傳感

53、器。在現(xiàn)代社會的生將檢測到的氣體成分和濃度轉(zhuǎn)換為電信號的傳感器。在現(xiàn)代社會的生產(chǎn)和生活中，會接觸到各種各樣的氣體，需要進(jìn)行檢測和控制。比如化工產(chǎn)和生活中，會接觸到各種各樣的氣體，需要進(jìn)行檢測和控制。比如化工生產(chǎn)中氣體成分的檢測與控制、煤礦瓦斯?jié)舛鹊臋z測與報警、環(huán)境污染情生產(chǎn)中氣體成分的檢測與控制、煤礦瓦斯?jié)舛鹊臋z測與報警、環(huán)境污染情況的監(jiān)測、煤氣泄漏、火災(zāi)報警、燃燒情況的檢測與控制等。況的監(jiān)測、煤氣泄漏、火災(zāi)報警、燃燒情況的檢測與控制等。 第六節(jié)第六節(jié) 其他傳感器其他傳感器1、MEMS技術(shù)與微型傳感器技術(shù)與微型傳感器微型傳感器的誕生依賴于微機(jī)電系統(tǒng)（Micro Elector-Mechanic

54、al System，MEMS）技術(shù)的發(fā)展。MEMS概念起源于美國物理學(xué)家、諾貝爾獎獲得者Richard P. Feynman在1959年提出的微型機(jī)械的設(shè)想，是當(dāng)今高科技發(fā)展的熱點(diǎn)之一。 完整的MEMS是由微傳感器、微執(zhí)行器、信號處理和控制電路、通信接口電源等部件組成的一體化的微型器件系統(tǒng)，如圖所示。 MEMS系統(tǒng)原理與構(gòu)成 第七節(jié)第七節(jié) 微型傳感器微型傳感器 微機(jī)電系統(tǒng)典型的特性有：微機(jī)電系統(tǒng)典型的特性有：微型化零件；由于受制造工藝和方法的限制，結(jié)構(gòu)零件大部分分為兩維、扁平零件；系統(tǒng)所用材料基本上為半導(dǎo)體材料；機(jī)械和電子被集成為相應(yīng)獨(dú)立的子系統(tǒng)，如傳感器、執(zhí)行器和處理器。 MEMS器件制造中的四種主流技術(shù)：器件制造中的四種主流技術(shù)： 超精密加工及特種加工； 表面微加工； 體微加工； LIGA技術(shù)。第七節(jié)第七節(jié) 微型傳感器微型傳感器 空間占有率小，對被測對象的影響小，能在不擾亂周圍環(huán)境， 接近自然的