傳感器與檢測技術 第二版知識點總結(共6頁)

1、傳感器知識點一、電阻(dinz)式傳感器電阻(dinz)式傳感器的原理(yunl)：將被測量轉(zhuǎn)化為傳感器電阻值的變化，并加上測量電路。主要的種類：電位器式、應變式、熱電阻、熱敏電阻應變電阻式傳感器應變：在外部作用力下發(fā)生形變的現(xiàn)象。應變電阻式傳感器：利用電阻應變片將應變轉(zhuǎn)化為電阻值的變化組成：彈性元件+電阻應變片主要測量對象：力、力矩、壓力、加速度、重量。原理：作用力使彈性元件形變發(fā)生應變或位移應變敏感元件電阻值變化通過測量電路變成電壓等點的輸出。電阻值：(電阻率、長度、截面積)。應力與應變的關系：(被測試件的應力=被測試件的材料彈性模量*軸向應變)應力與力和受力面積的關系：應變片的種類：種類

2、金屬電阻應變片（應變?yōu)橹鳎┌雽w電阻應變片（壓阻為主）靈敏度優(yōu)點散熱好允許通過較大電流電阻應變的溫度補償：電橋補償應注意的問題：R3=R4；R1與R2應有相同的溫度系數(shù)、線膨脹系數(shù)、應變靈敏度、初值；補償片的材料一樣，個參數(shù)相同；工作環(huán)境一樣；測量電路：直流電橋、交流電橋直流電橋交流電橋平衡條件R1R4=R2R3輸出電壓典型應用種類被測量電阻式力傳感器荷重或力電阻式壓力傳感器流動介質(zhì)液體重量傳感器容器內(nèi)液體的重量加速度傳感器加速度差壓傳感器氣動測量電感式傳感器電感式傳感器的原理(yunl)：將輸入物理量的變化轉(zhuǎn)化(zhunhu)為線圈自感系數(shù)(z n x sh)L或互感系數(shù)M的變化。種類：變磁

3、阻式、變壓器式、電渦流式。主要測量物理量：位移、振動、壓力、流量、比重。變磁阻電感式傳感器原理：銜鐵移動導致氣隙變化導致電感量變化，從而得知位移量的大小方向。自感系數(shù)公式：。種類：變氣隙厚度、變氣隙面積變磁阻電感式傳感器的靈敏度取決于工作使得當前厚度。測量電路：交流電橋、變壓器式交變電橋、諧振式測量電橋。P56應用：變氣隙厚度電感式壓力傳感器（位移導致氣隙變化導致自感系數(shù)變化導致電流變化）差動變壓器電感式傳感器原理：把非電量的變化轉(zhuǎn)化為互感量的變化。種類：變隙式、變面積式、螺線管式。測量電路：差動整流電路、相敏撿波電路。電渦流電感式傳感器電渦流效應：塊狀金屬導體置于變化的磁場中或在磁場中做切割

4、磁感線的運動，磁通變化，產(chǎn)生電動勢，電動勢將在導體表面形成閉合的電流回路。等效阻抗趨膚效應：電渦流只集中在導體表面的現(xiàn)象。原理：產(chǎn)生的感應電流產(chǎn)生新的交變磁場來反抗原磁場，式傳感器的等效阻抗變化。測量電路：調(diào)頻式測量電路、調(diào)幅式測量電路。測量對象：位移、厚度、表面溫度、速度、應力、材料損傷、振幅、轉(zhuǎn)速。應用：種類位移測量振幅測量轉(zhuǎn)速測量無損探傷原理距離的變化英氣阻抗的變化測量幾十微米到級毫米的距離變化距離變化電渦流大小變化，形成周期的脈沖距離不變遇到傷痕電導率、磁導率變化電容式傳感器原理：將非電量的變化轉(zhuǎn)化為電容量的變化。特點：結構簡單、體積小、分辨率高、動態(tài)響應好、溫度(wnd)穩(wěn)定性好、電

5、容量小、負載能力差、易受外界環(huán)境的影響。測量(cling)對象：位移、振動、角度、加速度、壓力，差壓，液面、成分(chng fn)含量。結構分類：平板和圓筒電容式傳感器公式：平板式電容器可分為三類：變極板覆蓋面積的變面積型，變介質(zhì)介電常數(shù)的變介質(zhì)型、變極板間距離的變極距型。測量電路：調(diào)頻電路、運算放大器、變壓器是交流電橋、二極管雙T型交流電路、脈沖寬度調(diào)制電路。典型應用：種類/傳感器壓力位移加速度厚度原理作用力膜片位移振動導致位移，極板距變化，電容量變化。運動時，定極板與動極板的距離變化帶材厚度的變化導致上下極板的距離變化導致電容量的變化，并聯(lián)C=C1+C2壓電式傳感器（有源）正壓電效應：對某

6、些電介質(zhì)沿一定方向加外力使之形變，其內(nèi)部產(chǎn)生極化而在表面產(chǎn)生電荷聚集的現(xiàn)象。機械能轉(zhuǎn)化為電能逆壓電效應：在片狀壓電材料的兩段加交電，壓電片發(fā)生機械振動。說明壓電效應可逆。特點：結構簡單、體積小、重量輕、工作頻帶寬、靈敏度高、信噪比高、工作可靠、測量范圍廣。測量物理量：加速度、位移、壓力、溫度。壓電材料：石英晶體、壓電陶瓷、壓電高分子材料。壓電陶瓷具有壓電效應，需要有外界電場和壓力的共同作用。壓電高分子材料屬于有機分子半結晶和結晶聚合物。壓電式傳感器可以輸出電壓信號和電荷信號，因此前置放大器有兩種：電荷/電壓放大器。壓電參數(shù)：壓電系數(shù)，彈性系數(shù)，介電系數(shù)，機電耦合系數(shù)，電阻，居里點壓電元件的連接

7、串聯(lián)并聯(lián)電壓相加相等電荷相等相加電容減小相加應用：壓電式加速度傳感器，壓電式交通檢測。磁敏式傳感器原理(yunl)：對磁場(cchng)參數(shù)（磁感應強度B磁通）敏感、通過磁電作用(zuyng)將非電量轉(zhuǎn)化為電信號。磁通作用分類：電磁感應、霍爾效應磁敏式傳感器分類：電感應式傳感器、霍爾式傳感器。電感應式傳感器（有源）原理：利用導體和磁場發(fā)生相對運動而在導體兩端輸出感應電動勢。特點：電路簡單、性能穩(wěn)定、輸出阻抗小、具有一定的響應頻率（101k）測量物理量：轉(zhuǎn)速、振動、位移、扭矩公式：式中B、L、S、N為確定量。電感應式傳感器種類：恒磁通式 動圈式 、變磁通式變磁阻式 動鐵式變氣隙式（典型應用轉(zhuǎn)速計

8、）測量齒輪的凸凹導致氣隙大小發(fā)生變化導致磁阻的變化，每轉(zhuǎn)過一個齒磁阻變化一次，變化頻率=被測轉(zhuǎn)速*齒數(shù)。（不宜測高速）齒凸相對氣隙最小，磁通最大。磁電感應式傳感器的應用振動速度扭矩電磁流量計種類恒磁通變磁通哼磁通原理磁路氣隙中的線圈切割磁感線產(chǎn)生正比于振動速度的感應電動勢測量一定導電率的流體物質(zhì)的流量（不能測量有機溶劑，有大氣泡的液體，石油）霍爾傳感器霍爾效應：載流導體垂直處于電流磁場中在其兩端產(chǎn)生電位差測量物理量：微位移、轉(zhuǎn)速、加速度、振動、壓力、流量、液位ab激勵電流，cd霍爾電極。霍爾元件的基本特性：線性特性（模擬量）、開關特性（開關量）?；魻栐恼`差：零位誤差不等位電動勢：加電阻（對

9、稱、不對稱）寄生直流電動勢：盡量歐姆接觸溫度誤差霍爾傳感器的應用：微位移的測量轉(zhuǎn)速的測量壓力的測量原理方向移動B！=0，霍爾電勢變化每個永磁體通過探頭時，產(chǎn)生相應的脈沖可用作無損(w sn)探傷熱電式傳感器熱電偶是將溫度變化轉(zhuǎn)化(zhunhu)為電動勢的變化；熱電阻和熱敏電阻是將溫度的變化轉(zhuǎn)化為電阻的變化。熱電偶（有源）1001300攝氏度,不同導體的自由電子(z yu din z)的擴散速度不同。熱電勢來源于：一、接觸電動勢；二、單一導體的溫差電動勢熱電偶的基本定律：定律中間導體定律中間溫度定律均質(zhì)導體定律標準電極定律描述在熱電偶測溫回路內(nèi)接入第三導體，只要其兩端溫度相同，總電勢不變。如果熱

10、電偶的兩個熱點極材料相同，那么無論溫度是否相同，電勢為05)熱電偶的冷端溫度補償：方法補償導線法冷端恒溫法冷端溫度校正法自動補償法描述中間溫度定律，補償導線熱電性質(zhì)一致電熱恒溫器和冷點槽電橋補償測量電路：測量兩點溫差：應確保冷端溫度相同。（反極性串聯(lián)）測量多點：同極性串聯(lián)（一個斷開就會停止）或并聯(lián)（一個燒壞很難看出，不會停 止）熱電阻和零溫度下的電阻值：Pt10和Pt100熱電阻的測量(cling)電路：兩線制、三線制、四線制兩線制三線制四線制在熱電阻兩端各一根導線一根電源，另外兩根分別與電橋的相鄰兩臂串聯(lián)分別接在電流回路，電壓回路熱敏電阻(r mn din z)利用(lyng)半導體的電阻值

11、隨溫度顯著變化。不要使用大電流。應用：溫度控制，管道流量測量。光電式傳感器原理：利用光電器將光電號轉(zhuǎn)化為電信號。測量物理量：溫度、壓力、位移、速度、加速度種類：光電效應傳感器光照射到物體表面上使物體發(fā)射電子或電導率發(fā)生變化或產(chǎn)生電動勢。紅外熱釋電探測器對光譜中長波敏感的器件固體圖像傳感器外光電效應：電子溢出物體表面的現(xiàn)象。光電管、光電倍增管內(nèi)光電效應：光電子只在物體內(nèi)運動，而不溢出的現(xiàn)象?；诠怆姺匦汗怆姵?、光敏二極管、光敏晶體管基于光電導效應：光敏電阻光電耦合器：將發(fā)光元件和光敏元件合并使用。以光為媒介。應用：電路隔離、電平轉(zhuǎn)換、噪聲抑制、整形濾波發(fā)光元件和光敏元件在光譜上要最佳匹配。光柵：右移，莫爾條紋上移；左移