現(xiàn)代檢測技術(shù)課件

感測器技術(shù)概述感測器的定義與組成感測器的定義與組成感測器的分類感測器的分類敏感元件將被測信號轉(zhuǎn)換為中間變數(shù)，如膜片、環(huán)的變形等；變換器（在輔助電源作用下）將中間變數(shù)轉(zhuǎn)換為電量變化，如應(yīng)變式電阻變換器。結(jié)構(gòu)型敏感元件或彈性元件＋變換器物性型無中間轉(zhuǎn)換機構(gòu)，如熱敏電阻感測器的分類能量轉(zhuǎn)換型（自源型）能量控制型（外源型）感測器的分類(5)按感測器輸出量分為電量型、電參數(shù)型： 電量－電壓、電流、電荷； 電參數(shù)－電阻、電感、電容、互感感測器的常用技術(shù)性能指標(biāo)1）容量——輸入信號工作範(fàn)圍或量程；2）驅(qū)動——輸出的負(fù)載能力（包括數(shù)字輸出介面）、 電氣、機械特性3）靜態(tài)特性指標(biāo)——線性度、靈敏度、解析度、遲滯、重複性、穩(wěn)定性等；4）動態(tài)特性指標(biāo)——固有頻率、阻尼比、時間常數(shù)等；5）可靠性——工作壽命、故障率、絕緣、耐壓、耐溫等；6）對環(huán)境要求的指標(biāo)——工作溫度範(fàn)圍、抗潮濕、抗電磁干擾、抗沖振要求等；7）使用配電要求——供電方式、安裝方式、輸入輸出阻抗等。感測器性能的基本要求2）高精度、高可靠性、無遲滯性、工作壽命長（耐用性）3）高回應(yīng)速率、可重複性、抗老化、抗環(huán)境影響（熱、振動、酸、堿、空氣、水、塵埃）的能力4）選擇性、安全性（感測器應(yīng)是無污染的）、互換性、低成本5）寬測量範(fàn)圍、小尺寸、重量輕和高強度、寬工作溫度範(fàn)圍1）高靈敏度、線性、抗干擾的穩(wěn)定性（對雜訊不敏感）、容易調(diào)節(jié)（校準(zhǔn)簡易）彈性敏感元件彈性敏感元件

彈性模量、剛度的關(guān)係金屬在彈性範(fàn)圍內(nèi)，外力和變形成比例地增長，即應(yīng)力與應(yīng)變成正比例關(guān)係時（符合虎克定理），這個比例係數(shù)就稱為彈性模量，根據(jù)應(yīng)力，應(yīng)變的性質(zhì)通常又分為：彈性模量和切變模量，彈性模量的大小，相當(dāng)於引起物體單位變形時所需應(yīng)力之大小，是衡量材料剛度的指標(biāo)，彈性模量愈大，剛度也愈大。彈性敏感元件的基本特性彈性敏感元件的基本特性彈性敏感元件的基本特性k——彈性敏感元件的剛度

——其等效振動品質(zhì)上式為固有頻率估算式，其中彈性敏感元件的基本特性A——諧振狀態(tài)下的振幅A0——靜態(tài)振幅彈性敏感元件的基本特性彈性敏感元件的材料彈性敏感元件的結(jié)構(gòu)與力學(xué)特性F——被測作用力，E——材料的彈性模量，A——橫截面積，μ——材料的泊松係數(shù)，ρ——材料的密度，l——柱式彈性元件的長度柱式彈性敏感元件主要用於電阻應(yīng)變式拉（壓）力等感測器。彈性敏感元件的結(jié)構(gòu)與力學(xué)特性在梁的根部（x=0），應(yīng)變最大，在x=l處應(yīng)變?yōu)榱悖涣旱纳舷卤砻鎽?yīng)變性質(zhì)相反。2）梁式彈性敏感元件(a)等截面梁彈性敏感元件的結(jié)構(gòu)與力學(xué)特性2）梁式彈性敏感元件

梁的截面成等腰三角形，集中力F作用在三角形頂點。梁內(nèi)各橫截面產(chǎn)生的應(yīng)力是相等的，表面上任意位置的應(yīng)變也相等。

用梁式彈性元件製作的力感測器適於測量5,000N以下的載荷，最小可測約0.01N的力。這種感測器結(jié)構(gòu)簡單，加工容易，靈敏度高，常用於小壓力測量中。(b)等強度梁彈性敏感元件的結(jié)構(gòu)與力學(xué)特性結(jié)構(gòu)簡單，靈敏度高，多用於較小力的測量。以應(yīng)變或自由端的位移作為輸出量。

實際應(yīng)用中常採用特殊形狀的梁式彈性元件，如雙孔梁、S形元件等，克服了力的作用點移動或受側(cè)向力作用的影響，有效改善了梁的特性，多用於高精度測量，如工業(yè)電子稱等。彈性敏感元件的結(jié)構(gòu)與力學(xué)特性3）環(huán)式彈性敏感元件

圓環(huán)受力後較容易變形，因此多用於測量較小的力。為了提高圓環(huán)的剛度和抗超載能力，改善非線性，實際應(yīng)用中常採用變截面圓環(huán)。彈性敏感元件的結(jié)構(gòu)與力學(xué)特性4）扭轉(zhuǎn)軸——測量扭矩5）膜片——壓力測量當(dāng)模片受到壓力時，將彎向壓力低的一面，從而將壓力變換為薄板的位移或應(yīng)變。扭轉(zhuǎn)軸專門用於扭距測量彈性敏感元件的結(jié)構(gòu)與力學(xué)特性6）薄壁圓筒——壁厚和筒徑之比<1/20結(jié)構(gòu)簡單，剛度好，較大壓力測量多用。彈性敏感元件的結(jié)構(gòu)與力學(xué)特性7）彈簧管和波紋管自由端的位移與管內(nèi)壓力成線性關(guān)係。將管內(nèi)壓力或軸向力轉(zhuǎn)換為波紋管的形變（拉伸或壓縮）。彈性敏感元件的結(jié)構(gòu)與力學(xué)特性彈簧管壓力錶的結(jié)構(gòu)和原理圖1－彈簧管；2－拉桿；3－扇形齒輪；4－中心小齒輪；5－指針；6－面板；7－遊絲；8－調(diào)整螺釘；9－接頭測量不確定度

數(shù)據(jù)表述測量不確定度

測量不確定度表明測量結(jié)果可能的分散程度。指對測量正確性的可疑程度。它是測量結(jié)果品質(zhì)高低的一種定量表達方式。測量不確定度

特點：

測量不確定度恒為正值，它可以用標(biāo)準(zhǔn)偏差及其倍數(shù)來表示，它說明了具有一定置信概率的置信區(qū)間的半寬。在測量結(jié)果的完整表達中應(yīng)包括不確定度。測量不確定度是測量結(jié)果帶有的一個參數(shù)，它表明了合理地賦予被測量之值的分散性。測量不確定度表明了由隨機效應(yīng)和系統(tǒng)效應(yīng)對測量結(jié)果所造成的影響有多大。測量不確定度

不確定度分類

幾個基本概念測量不確定度測量不確定度測量不確定度（又稱置信因數(shù)）測量不確定度正態(tài)分佈時概率與置信因數(shù)k的關(guān)係概率p%5068.27909595.459999.73置信因數(shù)k0.67611.6451.96022.5763常見概率分佈與置信因數(shù)k取值概率分佈正態(tài)分佈三角分佈均勻分佈兩點分佈置信因數(shù)k2～31測量不確定度測量不確定度測量誤差與不確定度測量不確定度測量不確定度評定方法A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度測量不確定度B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度測量不確定度合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度測量不確定度擴展不確定度測量結(jié)果的表達方法測量不確定度測量不確定度的評定步驟測量不確定度評定實例現(xiàn)有一個恒溫容器，裏面的溫度場標(biāo)稱為400oC，測量人員選用Ｋ型熱電偶（鎳鉻－鎳矽）並與數(shù)字溫度計配合使用，用來測量恒溫容器中某一點的實際溫度值，如下圖所示。測量不確定度數(shù)字式溫度計的分辯力為0.1℃，數(shù)字溫度計示值誤差範(fàn)圍（不確定度）為0.6℃，熱電偶的不確定度為2.0℃（置信水準(zhǔn)99％），熱電偶在400℃的修正值為0.5℃。

i12345678910ti(℃)401.0400.1400.9399.4398.8400.0401.0402.0399.9399.0Σti=4002.1℃ 均值=400.21℃測量不確定度當(dāng)恒溫器的指示器表明調(diào)控到400℃時，穩(wěn)定半小時後從數(shù)字溫度計上重複測得10個恒溫器溫度值，如表所示。測量不確定度的評定分析如下：建立測量過程數(shù)學(xué)模型容器內(nèi)部某處的溫度T與數(shù)字溫度計顯示值t和熱電偶修正值B之間的函數(shù)關(guān)係為：T=t+B分析測量不確定度來源由於各種隨機因素影響引起的讀數(shù)不一致；數(shù)字溫度計不確定度；熱電偶校準(zhǔn)時引入的校準(zhǔn)不確定度。測量不確定度評定標(biāo)準(zhǔn)不確定度讀數(shù)不一致引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度μ1，按A類方法評定：樣本標(biāo)準(zhǔn)偏差為

故μ1為測量不確定度b.數(shù)字溫度計不準(zhǔn)確引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度μ2，按B類方法評定。由於數(shù)字溫度計的不確定度為0.6℃，則最大允許誤差的區(qū)間半寬度a2為0.6℃。設(shè)測量值在該區(qū)間內(nèi)為均勻分佈，取 ，則μ2為：測量不確定度測量不確定度c.熱電偶校準(zhǔn)時引入的校準(zhǔn)不確定度μ3，按B類方法評定。由於熱電偶不確定度為2.0℃，置信水準(zhǔn)為99％，假設(shè)符合正態(tài)分佈，置信因數(shù)k3＝2.58，故μ3為：數(shù)字溫度計的解析度為0.1oC，所有的值均以等概率分佈即均勻分佈並100%落入?yún)^(qū)間內(nèi)，半寬

a4=0.05oC,這個數(shù)字較小可以忽略。數(shù)據(jù)表述(4)計算合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度(5)確定擴展不確定度（總不確定度）取置信因數(shù)k=2，故U為測量不確定度(6)測量結(jié)果及其不確定度表示數(shù)據(jù)表述

表格法根據(jù)測試的目的和要求，把一系列測量數(shù)據(jù)列成表格，然後再進行其他的處理。表格法的優(yōu)點是簡單、方便、數(shù)據(jù)易於參考比較，缺點是不直觀，不易看出數(shù)據(jù)的變化趨勢。

圖示法用圖形或曲線表示數(shù)據(jù)之間的關(guān)係，能夠形象的反映數(shù)據(jù)的變化趨勢，如遞增或遞減、極值點、週期等，但是不能進行數(shù)學(xué)分析。經(jīng)驗公式法用與圖形對應(yīng)的數(shù)學(xué)公式描述數(shù)據(jù)之間的關(guān)係，對數(shù)據(jù)進行進一步分析和處理。該數(shù)學(xué)模型稱為經(jīng)驗公式或回歸方程。數(shù)據(jù)表述建立經(jīng)驗公式的步驟是：以輸入引數(shù)為橫坐標(biāo)，輸出被測量為縱坐標(biāo)繪製輸入輸出曲線；根據(jù)輸入輸出曲線形狀確定公式的基本形式，可以選用直線擬合、已有數(shù)學(xué)曲線擬合（如雙曲線、指數(shù)曲線、對數(shù)曲線等）、多項式擬合等；根據(jù)測量數(shù)據(jù)確定擬合方程中的常數(shù)；用其他的測量值檢驗所確定公式的準(zhǔn)確性。（a）理論擬合（b）端點連線擬合（c）最小二乘擬合

數(shù)據(jù)表述數(shù)據(jù)表述理論擬合是以感測器理論特性線為擬合直線，與測量值無關(guān)。其優(yōu)點是簡單、方便，但非線性誤差ΔLmax較大。端點連線擬合是以感測器校準(zhǔn)曲線兩端點間的連線為擬合直線，這種方法簡單、直觀，但ΔLmax也較大。最小二乘法的擬合精度較高，它是使實際測量數(shù)據(jù)與擬合直線上對應(yīng)點估計值的殘差的平方和為最小值。

用最小二乘法擬合測量數(shù)據(jù)，求感測器線性度設(shè)有一組測量值（X1，Y1）、（X2，Y2）、…..、（Xn，Yn）設(shè)：擬合直線方程為：

y=kx+b標(biāo)定點與直線的偏差為：使均方差最小，即：令一階偏導(dǎo)數(shù)為零：數(shù)據(jù)表述解方程得兩個未知量b、k的運算式如下：

將b、k值代入直線方程y=b+kx，並求出最後求出感測器的線性度運算式：數(shù)據(jù)表述數(shù)據(jù)表述多元非線性回歸也稱多項式擬合，常用於數(shù)據(jù)插值處理，即用已知點測量值估計未知點的近似值。定義：測量到y(tǒng)=f（x）在一系列點x0，x1，x2，…，xn處的函數(shù)值y0，y1，y2，…，yn

，通過構(gòu)造一個簡單函數(shù)p（x）作為y=f（x）的近似運算式，y=f（x）近似等於：滿足插值條件：

pn

(xi)=yi

i=1，2，3，…n數(shù)據(jù)表述

常見的插值方法有：拉格朗日插值法牛頓插值法樣條插值法：三次樣條插值背投電視失會聚調(diào)整過程調(diào)整前畫面調(diào)整前畫面調(diào)整後畫面數(shù)據(jù)表述

通過圖像處理得到各控制點的位置座標(biāo)後，與標(biāo)準(zhǔn)的位置座標(biāo)相減，即為各交叉點的校正量；做橫向及縱向格柵的曲線擬合，就可求得每個投影點的校正量。數(shù)據(jù)表述作業(yè)對某被測量進行了8次測量，測量值為：802.40，802.50，802.38，802.48，802.42，802.46，802.45，802.43，求被測量的最佳估計值和測量不確定度（置信概率P＝99%）。在刀具徑向磨損實驗中，測得刀具磨損量y與切削路程x的關(guān)係如表所示，試用最小二乘法確立其線性回歸方程。測量序號123456xi45607590105120yi1724.527.531.53439.5

磁敏式感測器固態(tài)感測器

以半導(dǎo)體、電介質(zhì)、鐵電體等為敏感材料，在力、磁、熱、光、射線、氣體、濕度等因素作用下引起材料物理特性變化，通過檢測其物理特性變化即可反映被測參數(shù)值。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、小型輕量；動態(tài)回應(yīng)好，輸出為電量；易實現(xiàn)集成化、多功能化、圖像化、智能化；功耗低，安全可靠。缺點：線性範(fàn)圍窄、易受溫度影響、參數(shù)離散性大。代表感測器的重要發(fā)展方向（磁敏、光敏、氣敏、濕敏）磁敏式感測器磁電式感測器霍爾感測器磁敏電阻磁敏二極體、磁敏電晶體種類：變氣隙（磁通）式（變磁阻式），由被測物體運動改變磁阻，線圈與磁鐵之間沒有相對運動；

恒磁通式（動圈式和動鐵式），線圈與磁鐵之間存在相對運動。原理：根據(jù)電磁感應(yīng)定律，在任何電路或與磁通φ交鏈的w匝線圈中，當(dāng)φ隨時間變化時，將感應(yīng)出與磁通變化速率成正比的電壓或電勢：磁電式感測器例1：閉磁路變磁通式由被測物體運動引起磁阻變化，線上圈中產(chǎn)生感應(yīng)電勢。頻數(shù)轉(zhuǎn)速偏心量振動量磁電式感測器例2：動圈式和動鐵式，線圈和磁鐵間存在相對運動。B0——工作氣隙磁感應(yīng)強度；L——每匝線圈平均長度；W——線圈匝數(shù)；v——相對運動速度構(gòu)成線速度感測器磁電式感測器磁電式感測器

應(yīng)用測振式感測器航空發(fā)動機、各種大型電機、空氣壓縮機、機床、車輛、軌枕振動臺、化工設(shè)備、各種水、氣管道、橋樑、高層建築等的振動監(jiān)測與研究。

品質(zhì)為m、彈簧剛度為k，阻尼係數(shù)為b的單自由度機械振動系統(tǒng)，要求選擇較大的品質(zhì)塊m和較小的彈簧常數(shù)k。

磁電式力發(fā)生器與激振器

磁電式感測器具有雙向轉(zhuǎn)換特性，如果給速度感測器的線圈輸入電量，那麼其輸出量即為機械量。扭矩測量、流量測量

磁電式感測器扭矩測量當(dāng)線圈不受扭矩時，兩線圈輸出信號相同，相位差為零；當(dāng)被測軸感受扭矩時，軸的兩端產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)角，因此感測器輸出的兩個感生電勢將因扭矩而有附加相位差。磁電式檢測頭磁電式檢測頭轉(zhuǎn)軸齒輪電磁流量計——在導(dǎo)電的、非磁性液體外部建立激勵磁場，將產(chǎn)生與磁場和流動方向垂直的電動勢。液體流動方向由外到內(nèi)磁電式感測器磁電式感測器

此方法適用於導(dǎo)電、非磁性液體，輸出與液體密度、溫度、粘滯度等無關(guān)，可用於血液流量測量。

置於磁場中的載流導(dǎo)體，當(dāng)它的電流方向與磁場方向不一致時，載流導(dǎo)體上平行電流和磁場方向上的兩個面之間產(chǎn)生電動勢，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。霍爾式感測器霍爾式感測器基本原理載流子在磁場中受到洛倫茲力的作用而發(fā)生偏轉(zhuǎn)，從而形成電場E，當(dāng)載流子受到的電場力與洛倫茲力達到動態(tài)平衡時，累積電荷形成穩(wěn)定的電勢UH

。其中——霍爾常數(shù)

——磁場與元件平面法線方向的夾角

d——與磁場方向一致的霍爾元件厚度 由得知，d越小，越大，則感生電動勢越大，故一般霍爾元件是由霍爾係數(shù)很大的N型半導(dǎo)體材料製作的薄片，厚度微米級?；魻柺礁袦y器的結(jié)構(gòu)a、a’——激勵電極、控制電極，b、b’——霍爾電極霍爾式感測器的材料霍爾元件由霍爾片、四根引線和殼體組成。

霍爾元件多採用N型半導(dǎo)體材料（高的電阻率和載流子的遷移率）。目前最常用的霍爾元件材料有N型鍺(Ge)、N型矽(Si)、銻化銦(InSb)、砷化銦(InAs)等半導(dǎo)體材料。封裝——非磁性金屬、陶瓷、環(huán)氧樹脂?；魻柺礁袦y器的測量電路

R——調(diào)節(jié)電阻

RL——負(fù)載電阻在實際使用中，可以把激勵電流I或外磁場感應(yīng)強度B作為輸入信號，而輸出信號正比於I或B，或兩者的乘積?；倦娐坊魻柺礁袦y器的測量電路

電磁特性——UH–I特性

直線斜率稱為控制電流靈敏度：控制電流為交流時頻率可達幾千兆赫茲，且元件噪音很小。圖中HZ表示鍺霍爾元件霍爾式感測器的測量電路

電磁特性——UH–B特性

當(dāng)控制電流不變時，元件開路霍爾電勢隨磁場的增加不完全呈線性關(guān)係，通常在0.5T以下時線性度較好。霍爾元件的轉(zhuǎn)換效率較低，可將幾個霍爾元件的輸出串聯(lián)或採用運算放大器放大，以獲得較大的UH。將霍爾元件與放大、整形等電路集成在同一晶片上，具有體積小、靈敏度高、價格便宜、性能穩(wěn)定等優(yōu)點。霍爾式感測器的測量電路霍爾集成感測器有線性型和開關(guān)型兩種。線性型霍爾集成感測器將霍爾元件、恒流源和線性放大器等集成在一塊晶片上，輸出電壓較高（伏級），使用方便。線性型霍爾式感測器開關(guān)型霍爾集成感測器將霍爾元件、穩(wěn)壓器、差分放大器、施密特觸發(fā)器、OC門（集電極開路輸出門）等電路做在一塊晶片上。當(dāng)外加磁場強度達到或超過工作點時，OC門由高阻態(tài)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，輸出為低電平；當(dāng)外加磁場強度低於釋放點時，OC門重新變?yōu)楦咦钁B(tài)，輸出變?yōu)楦唠娖?。開關(guān)型霍爾式感測器誤差分析及其補償不等位電勢誤差及其補償B=0，當(dāng)霍爾電極2、2’不在同一等位面上時，輸出電壓將不為零，補償?shù)哪康氖鞘闺姌蚧謴?fù)平衡，常用的方法是採用補償網(wǎng)路。誤差分析及其補償不等位電勢誤差補償線路誤差分析及其補償

溫度誤差及其補償

霍爾元件對溫度變化十分敏感，設(shè)基準(zhǔn)溫度為T0：溫度上升為T時：誤差分析及其補償令：整理後得：將上式展開，並略去項，整理後得：

由於霍爾元件靈敏度溫度係數(shù)和補償電阻溫度係數(shù)遠遠小於霍爾元件內(nèi)阻溫度係數(shù)，即：，當(dāng)元件確定後，可根據(jù)下式確定補償電阻值。應(yīng)用：磁場強度感測器（高斯計）；電流、電壓感測器；位移、壓力、加速度感測器等。特點：結(jié)構(gòu)簡單、體積小、雜訊小、頻率範(fàn)圍寬、動態(tài)範(fàn)圍大(輸出電勢變化範(fàn)圍可達1000:1)、壽命長等?；魻柺睫D(zhuǎn)速測量感測器——根據(jù)霍爾感測器的輸出脈衝數(shù)可計算出車輪轉(zhuǎn)速霍爾式感測器的應(yīng)用

霍爾器件在x方向上長度為b，x0是位於氣隙下的初始長度。此感測器常採用差動結(jié)構(gòu)?；魻柺轿灰聘袦y器ΔxUH0計數(shù)感測器霍爾式計數(shù)感測器霍爾式感測器的應(yīng)用霍爾電流感測器霍爾電壓感測器

目前汽車中大部分使用的還是接觸型的感測器，非接觸型感測器的價格不佔優(yōu)勢，但它卻具有環(huán)保、耐用、抗震、易安裝等接觸型感測器無法匹敵的優(yōu)點，向非接觸傳感方向發(fā)展將是大勢所趨。在非接觸型感測器中，憑藉著高可靠性等優(yōu)勢，霍爾效應(yīng)感測器(HallEffectSensor)在汽車領(lǐng)域贏得廣泛的應(yīng)用空間。如檢測齒輪齒速、油門位置、尾氣再迴圈閥位置、馬達與傳動的速度和位置、用於防鎖閘和牽引系統(tǒng)的車輪速度感測器、腳踏板、座椅安全帶、剎車與離合器的位置、車鎖、車窗及油耗等諸多方面。/ART_8800413543_480501_NT_5b2ad997.HTM

當(dāng)一載流半導(dǎo)體置於磁場中，其電阻值會隨磁場而變化的這種現(xiàn)象稱為磁阻效應(yīng)。在磁場作用下，半導(dǎo)體片內(nèi)電流分佈是不均勻的，改變磁場的強弱就影響電流密度的分佈，故表現(xiàn)為半導(dǎo)體片的電阻變化。式中：ρ0——零磁場時的電阻率；

Δρ——磁感應(yīng)強度為B時電阻率的變化量；

K——比例因數(shù)；

μ——電子遷移率；

B——磁感應(yīng)強度；

L，b——分別為磁敏電阻的長（沿電流方向）和寬；

f(L/b)——形狀效應(yīng)係數(shù)。磁敏電阻磁阻效應(yīng)與材料性質(zhì)及幾何形狀有關(guān)，一般遷移率大的材料，磁阻效應(yīng)愈顯著；元件的長、寬比愈小，磁阻效應(yīng)愈大。與霍爾效應(yīng)的區(qū)別：霍爾電勢是指垂直於電流方向的橫向電壓，而磁阻效應(yīng)則是沿電流方向的電阻變化。磁阻效應(yīng)磁敏電阻常選用銻化銦（InSb）、砷化銦（InAs）和銻化鈮（NiSb）等半導(dǎo)體材料，在絕緣基片上蒸鍍薄的半導(dǎo)體材料，也可在半導(dǎo)體薄片上光刻或腐蝕成型（柵狀結(jié)構(gòu)）。磁敏電阻的結(jié)構(gòu)和特性主要特性：

磁電特性：當(dāng)B<0.3T時，電阻的變化率與磁場的平方成正比；當(dāng)B>0.3T時，成線性關(guān)係。與磁場的正負(fù)無關(guān)；

溫度特性：溫度係數(shù)影響大；

頻率特性：工作頻率範(fàn)圍大，一般為1~10MHz；磁感應(yīng)的範(fàn)圍比霍爾元件大。磁敏電阻的結(jié)構(gòu)和特性接近開關(guān)和無觸點開關(guān)、計數(shù)器；無接觸線位移感測器；力、加速度等參數(shù)的測量；精密傾斜角測量等。R1、R2磁敏電阻位移感測器磁敏電阻的應(yīng)用

線性、角度、旋轉(zhuǎn)位移感測器，可以測量磁場強度。磁敏二極體、三極管P型和N型電極由高阻材料製成，I為本征區(qū)。I區(qū)的r面粗糙，設(shè)置成高複合區(qū)（r區(qū)），目的是使電子－空穴對易於在粗糙表面複合而消失；另一面比較光滑。磁敏二極體磁場強度的改變引起電流發(fā)生變化，實現(xiàn)磁電轉(zhuǎn)換。當(dāng)磁敏二極體受到外界磁場H+作用時，電子和空穴受到洛侖茲力的作用向r區(qū)偏轉(zhuǎn)，電子和空穴複合速度加快，所形成的電流減??；當(dāng)磁敏二極體受到外界磁場H－作用時，電子和空穴受到洛侖茲力的作用向I區(qū)偏轉(zhuǎn)，電子和空穴複合速度減慢，所形成的電流增大。磁敏二極體工作原理

如果外加正向偏壓，即P區(qū)接正，N區(qū)接負(fù)，那麼將會有大量空穴從P區(qū)注入到I區(qū)，同時也有大量電子從N區(qū)注入到I區(qū)，如將這樣的磁敏三極管置於磁場中，則注入的電子和空穴都要受到洛侖茲力的作用而向一個方向偏轉(zhuǎn)，當(dāng)磁場方向使電子和空穴向r面偏轉(zhuǎn)時，它們將因複合而消失，因而電流很?。划?dāng)磁場方向使電子和空穴向光滑面偏轉(zhuǎn)時它們的複合率變小，電流就大。磁敏三極管工作原理由此可見，高複合面與光滑面的複合率差別愈大，磁敏三極管的靈敏度也就愈高。磁敏三極管在不同的磁場強度和方向下的伏安特性曲線不同。利用這些特性曲線就能根據(jù)某一偏壓下的電流值來確定磁場的大小和方向。

在正反向磁場作用下，其集電極電流出現(xiàn)明顯變化。當(dāng)受到正向磁場(H+)作用時，載流子向發(fā)射極一側(cè)偏轉(zhuǎn)，使集電極電流減小。當(dāng)受到負(fù)向磁場(H-)作用時，載流子向集電極一側(cè)偏轉(zhuǎn)，使集電極電流增大。(1)靈敏度高，磁敏三極管的靈敏度比霍爾元件高幾百甚至上千倍，而且線路簡單，成本低廉，更適合於測量弱磁場。(2)具有正反磁靈敏度，這一點是磁阻器件所欠缺的。(3)靈敏度與磁場關(guān)係呈線性的範(fàn)圍比較窄。這一點不如霍爾元件。磁敏三極管可用來檢測交、直流磁場，特別適合於測量弱磁場；可製作箝位電流計，對高壓線進行不斷線、無接觸電流測量；還可作無觸點開關(guān)，無接觸電位計等。磁敏三極管的特點1－待測物，2－激勵線圈，3－鐵芯，4－放大器，5－磁敏二極體探頭磁敏二極體、三極管應(yīng)用1.什麼是霍爾效應(yīng)？為什麼半導(dǎo)體材料適合於作霍爾元件？2.霍爾元件能夠測量哪些物理參數(shù)？3.簡述霍爾感測器的特點。4.簡述霍爾位移感測器的工作原理。5.什麼是磁阻效應(yīng)？作業(yè)

電感式感測器電感式感測器電感式感測器是基於電磁感應(yīng)原理，將輸入量轉(zhuǎn)換成線圈自感和互感變化量的一種裝置。常配以不同的敏感元件用來測量位移、壓力、振動、流量、比重等物理參數(shù)。電感式感測器

優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、可靠，測量力小（銜鐵重為（0.5~200）×10-4N時，磁吸力為（1~10）×10-4N）；解析度高，可測量機械位移<0.1μm，角位移<0.1角秒；輸出信號強，電壓靈敏度達數(shù)百毫伏每毫米，有利於信號傳輸與放大。重複性好，線性度優(yōu)良。

缺點：存在交流零位信號不宜於高頻動態(tài)信號測量變磁阻式自感感測器自感L與氣隙δ成反比，而與氣隙導(dǎo)磁截面積A成正比。W——線圈匝數(shù)，μ0——空氣磁導(dǎo)率。變氣隙式自感感測器變面積式自感感測器也可認(rèn)為是有效線圈匝數(shù)變化引起自感變化。螺管式自感感測器螺管式自感感測器

特點：線圈中段靈敏度最高，線性度最好；由於空氣間隙大，磁路磁阻高，靈敏度低，但線性範(fàn)圍大；測量範(fàn)圍：5~50mm，非線性誤差在±5%左右；易受外部磁場干擾；線圈分佈電容大；線圈框架尺寸和形狀穩(wěn)定性要求高。兩個結(jié)構(gòu)完全相同的自感線圈組合在一起形成差動結(jié)構(gòu)，可提高靈敏度，改善輸出特性的非線性，實際中常用。差動測量系統(tǒng)差動測量系統(tǒng)差動式電感感測器工作原理及輸出特性差動測量系統(tǒng)差動測量系統(tǒng)，間隙改變量與 呈理想線性關(guān)係差動測量系統(tǒng)自感感測器測量電路差動式自感感測器的線圈可以用複阻抗Z等效，常採用交流電橋、諧振電路等測量。交流電橋交流電橋平衡條件為：若阻抗寫成複指數(shù)形式時，平衡條件為:令實部、虛部分別相等。電感式電橋當(dāng)電橋不平衡時，試寫出輸出電壓eo的運算式。變壓器電橋輸出電壓，以d為參考點當(dāng)感抗遠大於直流電阻時：自感感測器測量電路L1和L2是差動電感感測器相鄰兩個橋臂，輸出電壓的大小和極性反映了被測量的性質(zhì)（如位移的大小及方向）。由於輸出是交流電壓，需要專門的電路來鑒別輸出電壓的極性，以確定銜鐵的位移方向。變壓器電橋與電阻平衡電橋相比：

優(yōu)點：元件少，輸出阻抗小；

缺點：變壓器副邊不接地，容易產(chǎn)生來自緣原邊的靜電感應(yīng)電壓，使高增益放大器不能正常工作。交流電橋的調(diào)製與解調(diào)交流電橋的調(diào)製與解調(diào)交流電橋的調(diào)製與解調(diào)交流電橋的調(diào)製與解調(diào)已調(diào)製波的頻譜相當(dāng)於將調(diào)製波的頻譜移至載波頻率±f0處，幅值下降一半。交流電橋的調(diào)製與解調(diào)交流電橋的調(diào)製與解調(diào)同步解調(diào)法：將調(diào)幅波經(jīng)一乘法器與原載波信號相乘。理想低通濾波器的截止頻率f滿足：同步解調(diào)法必須採用頻率合成技術(shù)保證載波頻率與解調(diào)時頻率嚴(yán)格一致，採用鎖相器保證相位變化完全同步，故成本較高。幅值調(diào)製的解調(diào)整流檢波法：在調(diào)製信號上加一個直流分量A，使偏置後的信號具有正電壓值。該方法得到的已調(diào)製波的包絡(luò)線具有原信號形狀，可以經(jīng)過整流和濾波恢復(fù)出原調(diào)製信號。該方法解調(diào)簡單，但要求調(diào)幅發(fā)射機有較大的功率容量。幅值調(diào)製的解調(diào)相敏解調(diào)法：通過檢測調(diào)製信號的相位，使已調(diào)製信號的幅值和相位均同原調(diào)製信號一致。（參見p131，二極體相敏檢波電路）調(diào)幅波相敏檢波後的波形該方法能同時恢復(fù)被測信號的幅值和相位，因此得到廣泛應(yīng)用，尤其是對具有極性和方向性的被測量。幅值調(diào)製的解調(diào)幅值調(diào)製的解調(diào)幅值調(diào)製的解調(diào)二極體相敏檢波電路及波形二極體相敏檢波電路及波形u1為輸入信號——交流電橋輸出的調(diào)幅信號，u2為基準(zhǔn)信號，二者頻率相同，幅值上u2>u1；當(dāng)u1=0時，在u2作用下，在正半周時，VD3、VD4導(dǎo)通；在負(fù)半周時，VD1、VD2導(dǎo)通，電流錶輸出始終為零；當(dāng)u1≠0時，若u1和u2相位相同，iM=(i1+i4)-(i2+i3),輸出電流始終為正值；當(dāng)u1≠0時，若u1和u2相位相反，iM=(i2+i3)-(i1+i4),輸出電流始終為負(fù)值；互感型感測器的工作原理是利用電磁感應(yīng)中的互感現(xiàn)象，將被測量(位移)轉(zhuǎn)換成感應(yīng)電勢的變化。由於常採用兩個次級線圈組成差動式，故又稱差動變壓器式感測器。實際中多採用螺管線圈型差動變壓器。感測器輸出電壓(調(diào)幅波)反映了位移的大小及方向，但因為交流信號，只有接入相應(yīng)電路（相敏檢波、差動整流等），才能提取出這兩種資訊。M1M2i感應(yīng)電勢互感感測器判斷鐵芯移動大小和方向，消除零點殘餘電壓12341234互感感測器其中：ρ

金屬電導(dǎo)率，μ金屬磁導(dǎo)率，r線圈與被測物體的尺寸因數(shù)，f

激磁電流頻率，x

線圈與導(dǎo)體間的距離基於法拉第電磁感應(yīng)原理，當(dāng)感測器線圈通以正弦交變電流I1

時，線圈周圍空間將產(chǎn)生正弦交變磁場H1，被測導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生呈渦旋狀的交變感應(yīng)電流I2，稱電渦流效應(yīng)。電渦流產(chǎn)生的交變磁場H2與H1方向相反，它使感測器線圈等效阻抗發(fā)生變化。電渦流式感測器應(yīng)用：x——位移、厚度、振幅；

ρ——表面溫度、電解質(zhì)濃度、材質(zhì)判別等；

μ，ρ——無損探傷等。特點：非接觸連續(xù)測量，靈敏度高、頻響寬、解析度高渦流分佈在導(dǎo)體表面電渦流式感測器電渦流式感測器電渦流式感測器高頻反射式電渦流式感測器：高頻(>lMHz)激勵電流高頻反射式渦流感測器多用於位移及與位移相關(guān)的厚度、振動等測量。電渦流式感測器低頻透射式電渦流式感測器：音頻(<20kHz)激勵電流低頻透射式渦流感測器多用於測定材料厚度。電渦流式感測器測量電路——交流電橋、諧振電路電渦流式感測器電渦流式感測器LC並聯(lián)阻抗→∞電渦流式感測器LC回路是振盪器的一部分

電渦流式感測器的特點：非接觸測量，不易受油液介質(zhì)影響；結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，靈敏度高，最高分辨率達0.05微米；頻率回應(yīng)範(fàn)圍寬（0~10kHz），適合動態(tài)測量。電渦流式感測器電感式感測器的應(yīng)用圖爾克公司生產(chǎn)的各種外形的標(biāo)準(zhǔn)型電感式接近開關(guān)，包括環(huán)形感測器、窄縫型感測器、模擬量輸出型感測器、耐高溫感測器、耐高壓感測器、抗強磁場干擾型感測器、帶轉(zhuǎn)速監(jiān)控型感測器、深水應(yīng)用型感測器等。電感式接近感測器（接近開關(guān)）/products_sensors.htm電感式感測器的應(yīng)用無損探傷電感式感測器的應(yīng)用電感式感測器的應(yīng)用測轉(zhuǎn)速測厚度計數(shù)測裂紋二、簡答1.調(diào)製與解調(diào)的目的是什麼？2.為什麼交流電橋輸出的調(diào)幅波不能簡單地用二極體檢波來解調(diào)，而必須用相敏檢波器來解調(diào)?3.渦流的形成範(fàn)圍和滲透深度與哪些因素有關(guān)?一、選擇與填空題1.電渦流感測器是利用

材料的電渦流效應(yīng)工作的。

A.金屬導(dǎo)體B.半導(dǎo)體C.非金屬材料

2.高頻反射式渦流感測器是基於

和

效應(yīng)來實現(xiàn)信號的感受和變換的。A.渦電流B.縱向C.橫向D.集膚3.差動變壓器式感測器工作時，如果鐵芯做一定頻率的往復(fù)運動，其輸出電壓是

波。4.差動變壓器式位移感測器是將被測位移量的變化轉(zhuǎn)換成線圈____係數(shù)的變化,兩個次級線圈要求

串接。作業(yè)：電感式感測器

電容式感測器原理：被測非電量轉(zhuǎn)換為電容量的變化種類：變極距δ、變面積A、變介質(zhì)ε

δ

、A或ε發(fā)生變化時，都會引起電容的變化。電容式感測器輸入輸出關(guān)係：△δ/δ

0－△C/C0

具有嚴(yán)重非線性。

靈敏度：變間隙式電容感測器變間隙式電容感測器變間隙式電容感測器輸入輸出特性：靈敏度：面積變化型電容感測器的優(yōu)點是輸出與輸入成線性關(guān)係，但與極板變化型相比，靈敏度較低，適用於較大角位移及直線位移的測量。變面積式電容感測器變間隙式電容感測器變氣隙變面積介質(zhì)含水量、介質(zhì)厚度、溫度、密度等變化引起介電常數(shù)變化，因此可以構(gòu)成含水量、物位高度、溫度等測量用感測器。變介電常數(shù)式電容感測器變介電常數(shù)式電容感測器電容液面計原理圖（電極為同心圓柱）氣體介質(zhì)間電容量C1，液體介質(zhì)間電容量C2，總電容量C：C與h1呈線性關(guān)係。變介電常數(shù)式電容感測器厚度為δ2的介質(zhì)（ε2為其介電常數(shù)）在電容器中左右運動，由於電容器仲介質(zhì)的介電常數(shù)改變，電容量改變。電容式感測器測量電路

電容感測器電容值十分微小（幾皮法至幾十皮法），不易直接測量、顯示和傳輸處理。常用測量線路不平衡交流電橋諧振電路調(diào)頻電路差動脈沖寬度調(diào)製電路二極體環(huán)形檢波電路運算放大電路差動脈沖寬度調(diào)製電路參考電位比較器差動脈沖寬度調(diào)製電路波形（a）（b）U1——觸發(fā)器輸出高電位

T——電容充電時間差動脈沖寬度調(diào)製電路對於面積變化型差動電容感測器：差動脈沖寬度調(diào)製電路優(yōu)點：不論是極距變換型還是面積變換型，輸入-輸出都成線性關(guān)係，此電路對感測器元件的線性要求不高；不需要解調(diào)電路，只需要經(jīng)過低通濾波器就可以得到直流輸出；調(diào)寬脈衝頻率的變化對輸出無影響；採用直流穩(wěn)壓電源，不存在對其波形和頻率的要求。電容式感測器的特點腔室內(nèi)充灌矽油，其溫度係數(shù)小、穩(wěn)定性高；感壓膜片為張緊式結(jié)構(gòu)；固定電極在絕緣體上加工而成；輸出標(biāo)準(zhǔn)電流信號；動態(tài)回應(yīng)時間0.2~15s；電容式感測器的應(yīng)用電容式差壓變送器電容式感測器的應(yīng)用被測帶材與電容極板構(gòu)成兩個串聯(lián)的電容器，帶材厚度變化會使總電容值發(fā)生改變。電容式感測器的應(yīng)用電容式感測器的應(yīng)用電容式感測器的應(yīng)用非接觸檢測塑膠管道內(nèi)溶液液位。當(dāng)液位達到設(shè)定高度並超出時，溶液進入電容式感測器檢測範(fàn)圍，感測器產(chǎn)生輸出信號傳送給控制機構(gòu)，控制機構(gòu)報警或進行其他動作，達到液位控制的目的。電容式感測器的應(yīng)用一、選擇與填空題1．電容式感測器靈敏度最高的是

。A.極距變化型B.面積變化型C.介質(zhì)變化型2.電容式感測器是

感測器。A.接觸式B.非接觸式C.結(jié)構(gòu)型D.物性型3.變間距式電容感測器適用於測量微小位移是因為

。A.電容量微弱、靈敏度太低B.感測器靈敏度與間距平方成反比，間距變化大則非線性誤差大C.需要做非接觸測量4.極距變化型的電容式感測器存在著非線性度，為了改善非線性度及提高感測器的靈敏度，通常採用

的型式。二、簡答根據(jù)電容感測器的工作原理說明它的分類以及能夠測量哪些物理參量？作業(yè)：電容式感測器

電阻應(yīng)變式感測器電阻式感測器

電阻式感測器的基本原理：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)的測量電路顯示或記錄被測量值的變化。其種類繁多，應(yīng)用廣泛。

按照其工作原理可分為：變阻器(電位器)式、電阻應(yīng)變式、固態(tài)壓阻式、熱敏電阻式、氣敏電阻式、磁敏電阻式等。

電阻應(yīng)變式感測器是基於測量物體受力變形所產(chǎn)生應(yīng)變的一種感測器，最常用的傳感元件為電阻應(yīng)變片。

固態(tài)壓阻式感測器半導(dǎo)體單晶矽材料在受到外力作用，產(chǎn)生肉眼根本察覺不到的極微小應(yīng)變時，其原子結(jié)構(gòu)內(nèi)部的電子能級狀態(tài)發(fā)生變化，從而導(dǎo)致其電阻率劇烈的變化，由其材料製成的電阻也就出現(xiàn)極大變化，這種物理效應(yīng)叫壓阻效應(yīng)。利用壓阻效應(yīng)原理，採用三維積體電路工藝技術(shù)及一些專用特殊工藝，在單晶矽片上的特定晶向，製成應(yīng)變電阻構(gòu)成的惠斯登檢測電橋，並同時利用矽的彈性力學(xué)特性，在同一矽片上進行特殊的機械加工，集應(yīng)力敏感與力電轉(zhuǎn)換檢測於一體的力學(xué)量感測器，稱為固態(tài)壓阻感測器。以氣、液體壓強為檢測對象的則稱為固態(tài)壓阻壓力感測器。固態(tài)壓阻式感測器主要特點：1.靈敏度高2.精度高3.體積小、重量輕、動態(tài)頻響高4.性能穩(wěn)定、可靠性高5.溫度係數(shù)小6.適應(yīng)介質(zhì)廣7.安全防爆在以大規(guī)模積體電路技術(shù)和電腦軟體技術(shù)為特色的智能感測器技術(shù)中，由於它能做成單片式多功能複合敏感元件來構(gòu)成智能感測器的基礎(chǔ)，因此倍受矚目。/autooo/chuangan/jishu/2007-10-22/18869.html電阻應(yīng)變片的基本結(jié)構(gòu)1－敏感柵；2－基底；3－引線；4－覆蓋層；5－黏合劑；6－電極；電阻應(yīng)變片的工作原理電阻應(yīng)變效應(yīng)是指金屬導(dǎo)體在外力作用下發(fā)生機械變形時，其電阻值隨著所受機械變形(伸長或縮短)的變化而發(fā)生變化的現(xiàn)象。應(yīng)變片壓阻效應(yīng)：半導(dǎo)體材料在受到外力作用時，其電阻率ρ發(fā)生變化的現(xiàn)象。電阻應(yīng)變片的工作原理康銅C≈1電阻應(yīng)變片的工作原理對金屬材料，電阻率幾乎不變：S0通常取1.8～3.6。

對於半導(dǎo)體材料，以壓阻效應(yīng)為主。半導(dǎo)體材料壓阻效應(yīng)的大小和符號與材料、力的方向、載流子濃度等有關(guān)，根據(jù)半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)：電阻應(yīng)變片的工作原理特點：比金屬絲式靈敏度高，輸出電流大，但非線性嚴(yán)重，溫度穩(wěn)定性較差。電阻應(yīng)變片的種類電阻應(yīng)變片的種類電阻應(yīng)變片的種類電阻應(yīng)變片的種類箔式應(yīng)變片優(yōu)點:①可製成多種複雜形狀、尺寸準(zhǔn)確的敏感柵，其柵長最小可做到0.2mm，以適應(yīng)不同的測量要求；②橫向效應(yīng)??；③散熱條件好，允許電流大，提高了輸出靈敏度；④蠕變和機械滯後小，疲勞壽命長；⑤生產(chǎn)效率高，便於實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。金屬箔的材料常用康銅和鎳鉻合金等。目前使用的應(yīng)變片大多是金屬箔式應(yīng)變片。電阻應(yīng)變片的種類在單晶矽上擴散p型雜質(zhì)電阻應(yīng)變片的種類電阻應(yīng)變片的種類採用真空沉積或高頻濺射等方法，在絕緣基片上形成厚度在0.1μm以下的電阻材料薄膜的敏感柵——厚度大約為箔式應(yīng)變片的十分之一以下。優(yōu)點：應(yīng)變靈敏係數(shù)大，可靠性好，精度高，容易做成高阻抗的小型應(yīng)變片，無遲滯和蠕變現(xiàn)象，具有良好的耐熱性和衝擊性能等。用化學(xué)氣相澱積法制備薄膜，成膜溫度低、可靠性好、系統(tǒng)簡單等。

薄膜應(yīng)變片：測量電路及溫度補償電阻應(yīng)變片將應(yīng)變轉(zhuǎn)換為電阻的變化量，測量電路將電阻的變化再轉(zhuǎn)換為電壓或電流信號，最終實現(xiàn)被測量的測量。電阻的變化一般採用電橋電路測量。電橋按其電源性質(zhì)的不同可以分為直流電橋和交流電橋。直流電橋只能測量電阻，而交流電橋可用於測量電阻、電感和電容的變化。

直流電橋原理：利用一個或數(shù)個橋臂的阻值變化引起電橋輸出電壓的變化；橋臂可由電阻式敏感元件構(gòu)成。測量電路及溫度補償測量電路及溫度補償直流電橋常見連接形式半橋單臂半橋雙臂全橋測量電路及溫度補償半橋單臂：假設(shè)：半橋雙臂：全橋：測量電路及溫度補償半橋單臂：半橋雙臂：全橋：測量電路及溫度補償當(dāng)全橋四個橋臂阻值變化同號時，即：有：測量電路及溫度補償測量電路及溫度補償測量電路及溫度補償α——敏感柵材料的電阻溫度係數(shù)；S——敏感柵靈敏度係數(shù)；β1、β2——分別為敏感柵和試件的線膨脹係數(shù)；測量電路及溫度補償溫度引起的電阻變化總值：測量電路及溫度補償測量電路及溫度補償

溫度升高引起應(yīng)變片靈敏度下降，電橋輸出電壓下降；熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小，使電橋的供電電壓隨溫度升高而增加，適當(dāng)選取分流電阻R0的值，可以補償由於應(yīng)變片靈敏度變化引起的輸出電壓的變化，達到溫度補償。熱敏電阻補償法原理應(yīng)變片的佈置與橋接方式

利用適當(dāng)?shù)牟计徒M橋方式消除溫度變化和複合載荷作用的影響，獲得最大的輸出靈敏度。1）應(yīng)變片應(yīng)佈置在彈性元件產(chǎn)生應(yīng)變最大的位置，並沿主應(yīng)力方向貼片；貼片處的應(yīng)變儘量與外載荷呈線性關(guān)係（避開非線性區(qū)），同時應(yīng)注意使該處不受非待測載荷的干擾影響。2）根據(jù)電橋的和差特性，選擇適當(dāng)?shù)慕訕蚍绞剑梢允馆敵龅撵`敏度最大，同時又能排除非待測載荷的影響並進行溫度補償。應(yīng)變片的佈置與橋接方式R1、R3串接，R2、R4串接並置於相對臂，減小彎矩影響；橫向貼片作溫度補償。應(yīng)變片的佈置與橋接方式電阻應(yīng)變式感測器的特點和應(yīng)用電阻應(yīng)變式感測器特點：①精度高，測量範(fàn)圍廣；②使用壽命長，性能穩(wěn)定可靠；③結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕；④頻率回應(yīng)較好，既可用於靜態(tài)測量又可用於動態(tài)測量；⑤價格低廉，品種多樣，便於選擇和大量使用。應(yīng)用範(fàn)圍：用於位移、加速度、力、壓力、力矩等各種參數(shù)測量。電阻應(yīng)變片的應(yīng)用電阻應(yīng)變片的應(yīng)用電阻應(yīng)變片的應(yīng)用電阻應(yīng)變片的應(yīng)用電阻應(yīng)變片的應(yīng)用應(yīng)用實例：衝床監(jiān)測與次數(shù)作業(yè)金屬電阻應(yīng)變片與半導(dǎo)體應(yīng)變片在工作原理上有何區(qū)別？各有何優(yōu)缺點？應(yīng)如何針對具體情況選用？金屬電阻應(yīng)變片的靈敏度係數(shù)與金屬絲的靈敏度係數(shù)有何不同？為什麼？電阻應(yīng)變片產(chǎn)生溫度誤差的原因有哪些？怎樣消除誤差？見下頁作業(yè)4.圖為一直流應(yīng)變電橋，E=4V，R1=R2=R3=R4=350?，求：

①R1為應(yīng)變片，其餘為外接電阻，R1增量為△R1=3.5?時輸出U0=?②R1、R2是應(yīng)變片，感受應(yīng)變極性大小相同，其餘為電阻，電壓輸出U0=?③R1、R2感受應(yīng)變極性相反,輸出U0=?④R1、R2、R3、R4都是應(yīng)變片，對臂同性，鄰臂異性，電壓輸出U0=?

光電式感測器光電器件光電管光電池光敏電阻光電式感測器2，光生伏特效應(yīng)：在光線作用下，能使物體產(chǎn)生一定方向的電動勢的現(xiàn)象。

將被測物理量通過光量的變化轉(zhuǎn)換為電量變化，工作基礎(chǔ)是光電效應(yīng)。光電效應(yīng)按原理又分為以下3種：1，外光電效應(yīng)：在光照作用下，物體內(nèi)電子逸出物體表面，在回路中形成光電流的現(xiàn)象。3，內(nèi)光電效應(yīng)：又稱光導(dǎo)電效應(yīng)，在光照作用下，物體導(dǎo)電性能發(fā)生改變的現(xiàn)象。一、外光電效應(yīng)

外光電效應(yīng)：在光照作用下，物體內(nèi)電子逸出物體表面，形成光電流。頻率為ν的光子能量為：光子能量被電子吸收後，能量轉(zhuǎn)化為電子逸出功A和動能，即：式中：h——普朗克常數(shù)，6.626×10-34J·s；

ν——入射光頻率，s-1；

m——電子品質(zhì)；

v——電子逸出速度；

A——物體的逸出功。外光電效應(yīng)

光電子逸出時所具有的初始動能Ek與光的頻率有關(guān)，頻率高則動能大。a.光電子逸出物體表面的必要條件

由於不同材料具有不同的逸出功，因此對某種材料而言便有一個頻率限，當(dāng)入射光的頻率低於此頻率限時，不論光強多大，也不能激發(fā)出電子；反之，當(dāng)入射光的頻率高於此極限頻率時，即使光線微弱也會有光電子發(fā)射出來，這個頻率限稱為“紅限頻率”。外光電效應(yīng)b.在足夠外加電壓作用下，入射光頻率不變時，單位時間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)與入射光強成正比。因為光越強，光子數(shù)越多，產(chǎn)生的光電子也相應(yīng)增多。c.欲使光電子初始速度為零，需要在陽極加上反向截止電壓，並且光電管金屬底層光電管光透明光電管在真空玻璃管內(nèi)裝入兩個電極——光電陰極與光電陽極。光電管的陰極受到適當(dāng)?shù)墓饩€照射後發(fā)射電子，這些電子在電壓作用下被陽極吸引，形成光電流。充氣光電管——在玻璃管內(nèi)充入氬、氖等惰性氣體。當(dāng)光電子被陽極吸引時會對惰性氣體進行轟擊，從而產(chǎn)生更多的自由電子，提高了光電轉(zhuǎn)換靈敏度。外光電效應(yīng)應(yīng)用器件光電管的基本特性12光電管的基本特性光電管的基本特性光電管的基本特性

其他特性：暗電流：無光照時，光電流不為零的現(xiàn)象；溫度特性：光電管的光照特性、伏安特性等會受溫度影響；頻率特性：當(dāng)光強按照一定頻率變化時，光電流隨頻率變化的關(guān)係；穩(wěn)定性和衰老：短期穩(wěn)定性好；入射光越強衰老越快。光電管的基本特性光電倍增管

在一個玻璃泡內(nèi)除裝有光電陰極和光電陽極外，還有若干個光電倍增極。倍增極上塗有在電子轟擊下能發(fā)射更多電子的材料。前一級倍增極反射的電子恰好轟擊後一級倍增極，在每個倍增極間依次增大加速電壓。光電倍增管的靈敏度高，適合在微弱光下使用，但不能接受強光刺激，否則容易損壞。外光電效應(yīng)應(yīng)用器件光電倍增管光電倍增管的基本特性光電倍增管的基本特性光電倍增管的基本特性光照射——光電子空穴對——內(nèi)建電場作用——光生電子被拉向N區(qū)，光生空穴被拉向P區(qū)——光電動勢阻擋層——內(nèi)建電場——PN結(jié)

光生伏特效應(yīng)：在光線作用下，能使物體產(chǎn)生一定方向的電動勢的現(xiàn)象。二、光生伏特效應(yīng)矽光電池結(jié)構(gòu)

矽光電池因為性能穩(wěn)定、光譜範(fàn)圍寬、轉(zhuǎn)換效率高、價格低廉等優(yōu)點被廣泛應(yīng)用，又稱為太陽能電池。N型矽片上用擴散的方式摻入一些P型雜質(zhì)（如硼）形成一個大面積的PN結(jié)，當(dāng)入射光照射到P型表面時，光生電子在PN結(jié)電場作用下被拉向N區(qū)，光生空穴被拉向P區(qū)，從而形成光生電動勢。

利用光生伏特效應(yīng)工作的光敏器件主要包括光電池、光敏二極體和光敏三極管。光電池光電池包括矽光電池、硒光電池、砷化鎵光電池等。光電池最廣。

光照度指單位面積上所接受的光通量，單位勒克斯（lx），1lx=1lm/m2光電池的基本特性用光電池作為測量元件時，應(yīng)把它當(dāng)作電流源的形式來使用，不宜用作電壓源。光電池的基本特性光電池的基本特性光電池的基本特性光電池的基本特性

頻率指光強變化的頻率光電二極體光電二極體工作原理：

無光照時，少數(shù)載流子在反向偏壓作用下形成微小的反向電流——暗電流；受到光照時，在外加反向電壓和內(nèi)電場作用下，光生電子空穴分別被拉向N區(qū)和P區(qū)，反向電流大大增加，形成光電流。光電三極管基區(qū)光電流相當(dāng)於一般三極管的基極電流，因此集電極電流放大了β+1倍。光電二極體、光電三極管比較光電二極體、光電三極管比較光電二極體、光電三極管比較光敏三極管的光電流比同管型二極體的光電流大上百倍；在零偏壓時，二極體仍有光電流輸出（光生伏特效應(yīng)），三極管則沒有。光電二極體、光電三極管比較光電二極體、光電三極管比較

內(nèi)光電效應(yīng)：又稱光導(dǎo)電效應(yīng)，在一定波長光照作用下，物體導(dǎo)電性能發(fā)生改變的現(xiàn)象。內(nèi)光電效應(yīng)產(chǎn)生的自由電子停留在物體內(nèi)部，不發(fā)生電子逸出。內(nèi)光電效應(yīng)器件：光敏電阻、由光敏電阻製作的光導(dǎo)管。

光敏電阻是純電阻元件，其阻值隨光照增強而減小。光敏電阻具有靈敏度高、體積小、品質(zhì)輕、光譜回應(yīng)範(fàn)圍寬、機械強度高、耐衝擊和振動、壽命長等優(yōu)點。製作光敏電阻的材料有硫化鎘、硫化鉛、硒化銦、硒化鎘、硒化鉛等。特點：無極性三、內(nèi)光電效應(yīng)

光敏電阻的結(jié)構(gòu)：管芯是一塊安裝在絕緣襯底上帶有兩個歐姆接觸電極的光電半導(dǎo)體，一般都做成薄層。為了獲得高的靈敏度，電極一般採用梳狀圖案。光敏電阻光敏電阻基本特性大多數(shù)暗電阻>1MΩ~100MΩ，亮電阻<1kΩ，靈敏度相當(dāng)高。光敏電阻基本特性光敏電阻基本特性光敏電阻基本特性05001000150020002500光敏電阻基本特性

光敏電阻的頻率特性較差，當(dāng)光敏電阻突然受到光照時，電導(dǎo)率上升到飽和值的63%所用的時間稱為上升時間常數(shù)；反之有下降時間常數(shù)。

時間常數(shù)的大小可以說明頻率回應(yīng)的好壞。光敏電阻基本特性

穩(wěn)定性：通過人為老化的光敏電阻性能達到穩(wěn)定後，在使用合理的情況下，壽命幾乎是無限長的。四、光電感測器的特點和應(yīng)用

回應(yīng)快、結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、抗電磁干擾強，可實現(xiàn)非接觸測量。一般由光源、光學(xué)元件、光電變換器三部分構(gòu)成。1）由被測量控制光電變換器處於“通”或“斷”兩種狀態(tài)，如光電式轉(zhuǎn)速表、光電繼電器、光電計數(shù)器、光電開關(guān)、目標(biāo)探測等。2）光電變換器輸出光電流是輸入光通量的函數(shù)，如光電位移計、測振計、照度計、光電探測器等。

按其輸出量的性質(zhì)可分為脈衝式光電感測器和模擬式光電感測器。脈衝光電感測器：將被測量轉(zhuǎn)換為斷續(xù)變化的光電流，光電元件的輸出僅有兩種穩(wěn)定狀態(tài),也就是“通”、“斷”的開關(guān)狀態(tài),所以也稱為光電元件的開關(guān)運用狀態(tài)。這類感測器要求光電元件靈敏度高,而對光電特性的線性要求不高。主要用於零件或產(chǎn)品的自動計數(shù)、光控開關(guān)、電腦的光電輸入設(shè)備、光電編碼器及光電報警裝置等方面。光電感測器的特點和應(yīng)用光電感測器的特點和應(yīng)用光電感測器的特點和應(yīng)用光電感測器的特點和應(yīng)用模擬式光電感測器：將被測量轉(zhuǎn)換為連續(xù)變化的光電流。根據(jù)被測物對光的吸收程度或?qū)ζ渥V線的選擇來測定被測參數(shù)。如測量液體、氣體的透明度、混濁度,對氣體進行成分分析,測定液體中某種物質(zhì)的含量等。根據(jù)反射的光通量多少測定被測物表面狀態(tài)和性質(zhì)。例如測量零件的表面粗糙度、表面缺陷、表面位移等。光電感測器的特點和應(yīng)用

光源發(fā)出的光通量經(jīng)被測物遮去其一部分,使作用在光電元件上的光通量減弱,減弱的程度與被測物在光學(xué)通路中的位置有關(guān)。利用這一原理可以測量長度、厚度、線位移、角位移、振動等。

被測物體本身就是輻射源，直接照射在光電元件上，也可以經(jīng)過一定的光路後作用在光電元件上。光電高溫計、比色高溫計、紅外偵察和紅外遙感等均屬於這一類。光電感測器的特點和應(yīng)用思考題：1，半導(dǎo)體外光電效應(yīng)與光強和頻率的關(guān)係是什麼？2，試設(shè)計一個利用光電開關(guān)測量轉(zhuǎn)速的測量系統(tǒng)。

光纖感測器光纖感測器光纖——光導(dǎo)纖維，是由石英、玻璃、塑膠等光折射率高的介質(zhì)材料製成的極細(xì)的纖維，是一種理想的光傳輸線路。光纖感測器（FiberOpticSensor，F(xiàn)OS）興起於20世紀(jì)70年代，是一類較新的光敏器件，它是利用被測量對光纖內(nèi)傳輸?shù)墓獠ㄟM行調(diào)製，使光波的一些參數(shù)，如強度、頻率、波長、相位、偏振態(tài)等特性產(chǎn)生變化來工作?？梢詼y量位移、加速度、壓力、溫度、磁、聲、電等物理量。光纖的發(fā)展

1966年高琨博士提出光纖傳輸?shù)睦碚?/p>

1969年日本平板玻璃公司制出200dB/KM梯度光纖

1970年美康寧公司制出世界第一根20dB/KM低損耗光纖

1972年日本電子技術(shù)綜合研究所制出7dB/KMSiO2芯光纖

1973年美貝爾實驗室用化學(xué)沉積法（CVD）制光纖

1978年對1.5μm光傳輸接通理論值約0.2dB/KM

1980年光通訊產(chǎn)業(yè)形成傳光原理：光在光纖介面內(nèi)產(chǎn)生全反射。

光纖通常由纖芯、包層及保護套組成。纖芯是由玻璃、石英或塑膠等材料製成的圓柱體，直徑約為5～150μm。包層的材料也是玻璃或塑膠等，但纖芯的折射率n1稍大於包層的折射率n2。外套起保護光纖的作用。較長的光纖又稱為光纜。光纖結(jié)構(gòu)纖芯包層塗覆層護套當(dāng)時，發(fā)射全反射，即：光纖傳光原理

以入射角小於θi進入光纖的光線將形成全反射被引導(dǎo)至光纖輸出端，並以近似等於入射角的角度射出。θc稱為臨界角，2θi為接受角，處於接受角之外的光線均被包層吸收而損失掉。sinθi定義為光纖的數(shù)值孔徑（NumericalAperture）

，用NA表示，它反映纖芯接收光量的多少，是光纖的一個重要參數(shù)。光纖結(jié)構(gòu)光纖結(jié)構(gòu)

數(shù)值孔徑（NumericalAperture）光纖的數(shù)值孔徑大小與幾何尺寸無關(guān)，與纖芯—包層相對折射率有關(guān)。光纖的數(shù)值孔徑表示光纖接收入射光的能力。NA越大，則光纖接收光的能力也越強。數(shù)值孔徑大有利於光纖的對接?？梢允构饫wNA值很大而截面積很小，使得光纖柔軟可以彎曲。NA太大時，光信號的畸變加大，會影響光纖的帶寬。因此對光纖的數(shù)值孔徑有一定的要求。通常作為感測器的光纖0.2≤NA<0.4。光纖按照折射變化情況分為：（1）階躍型：纖芯與包層之間的折射率是突變的；（2）漸變型：纖芯在橫截面中心處折射率最大，並由中心向外逐漸變小，到纖芯邊界時減小為包層折射率。這類光纖有自聚焦作用，也稱自聚焦光纖。光纖分類光纖按照傳輸模式分為：（1）單模光纖：纖芯直徑很小，接受角小，傳輸模式很少。這類光纖傳輸性能好，頻帶寬，具有很好的線性和靈敏度，但製造困難。（2）多模光纖：纖芯尺寸較大，傳輸模式多，容易製造，但性能較差，帶寬較窄。光波可分解為沿軸向和沿截面徑向傳播的兩種平面波成分。沿截面徑向傳播的光波在纖芯與包層的介面上產(chǎn)生全反射，因此當(dāng)它在徑向每一次往返傳輸?shù)南辔蛔兓?π的整數(shù)倍時，就在截面內(nèi)形成駐波。這種駐波光線組又稱為“模”。某一種光纖只能形成特定數(shù)目的“模”式來傳輸光波，傳播速度最快的模式稱為基?；蛑髂！＠w芯直徑越大，傳播模式越多。光纖分類光纖模式及對光信號傳輸?shù)挠绊憂2n1多模階躍光纖nr多模梯度光纖n2n1單模梯度光纖色散色散——指一個光脈衝信號通過光纖時，由於光纖材料等因素的影響，在輸出端光脈衝被展寬，出現(xiàn)明顯失真的現(xiàn)象。色散影響光纖傳輸資訊的容量和速率。色散和帶寬都是衡量光脈衝展寬大小的參數(shù)。色散越小，所產(chǎn)生的脈衝展寬就越小，帶寬就越大，傳送的資訊量就越大，可傳輸?shù)木嚯x就越長。色散的種類：材料色散、模式色散和波導(dǎo)色散。

色散材料色散：纖芯的折射率隨光波長而變化引起的色散，由光纖材料自身特性造成，又稱顏色色散。光源發(fā)出的光不是理想的單一波長，而是有一定的波譜寬度。當(dāng)光在折射率為n的介質(zhì)中傳播時，其速度v與空氣中的光速C之間的關(guān)係為：v=C/n

當(dāng)具有一定光譜寬度的光脈衝射入光纖時，光的傳輸速度將隨光波長的不同而改變，到達終端時將產(chǎn)生時延差，從而引起脈衝波形展寬。模式色散：在多模光纖中，傳輸?shù)哪Ｊ胶芏?，不同的模式傳輸路徑不同，到達終點的時間也就不同。光纖的時延差引起了脈衝的展寬。色散波導(dǎo)色散：由於光纖的傳輸常數(shù)隨光線波長而呈現(xiàn)非線性變化引起的色散叫做波導(dǎo)色散。由於光纖的纖芯與包層的折射率差很小，因此在交界面可能有一部分光進入包層之內(nèi)。在包層內(nèi)傳輸一定距離後，又可能回到纖芯中繼續(xù)傳輸。進入包層內(nèi)的這部分光強的大小與光波長有關(guān)，這就相當(dāng)於光傳輸路徑長度隨光波波長的不同而異。

把一定譜寬的光源發(fā)出的光脈衝射入光纖後，入射光的波長越長，進入包層中的光強比例就越大，這部分光走過的距離就越長。色散一般來說，光纖三種色散的大小順序是：

模式色散>材料色散>波導(dǎo)色散對於多模光纖，總色散等於三者相加，起主導(dǎo)作用的是模式色散，其他兩個色散影響很小。對於單模光纖，只有一個傳輸模式，故不存在模式色散，其總色散為材料色散和波導(dǎo)色散之和。為減小總的波長色散，要儘量選用窄譜線雷射器作光源。光纖的傳輸損耗傳輸損耗——光信號通過光纖傳播時，因某種原因造成的光能量衰減，單位dB/km。造成光纖衰減的主要因素有：

本征：是光纖的固有損耗，包括散射，固有吸收等。

擠壓：光纖受到擠壓產(chǎn)生微小的彎曲而造成的損耗。

雜質(zhì)：光纖內(nèi)雜質(zhì)吸收和散射在光纖中傳播的光，造成的損失。

不均勻：光纖材料的折射率不均勻造成的損耗。

對接：光纖對接時產(chǎn)生的損耗，如：不同軸(單模光纖同軸度要求小於0.8μm)，端面與軸心不垂直，端面不平，對接心徑不匹配和熔接品質(zhì)差等。1，光纖是光信號的傳輸媒介；2，當(dāng)光信號在光纖中傳播時，表徵光信號的特徵參量(振幅、相位、偏振態(tài)、波長等)因外界因素(如溫度、壓力、磁場、電場、位移等)的作用而間接或直接地發(fā)生變化；3，將光纖用作傳感元件來探測各種待測量(物理量、化學(xué)量和生物量等)。光纖感測器工作原理光纖感測器與電類感測器比較光纖感測器與電類感測器比較分類內(nèi)容光纖感測器電類感測器調(diào)製參量振幅：吸收、反射等相位：偏振…電阻、電容、電感等敏感材料溫-光敏、力-光敏、磁-光敏…

溫-電敏、力-電敏、磁-電敏…

傳輸信號光電傳輸介質(zhì)光纖、光纜電線、電纜光纖感測器是與電類感測器並行互補的一類新型感測器。光纖感測器的特點本質(zhì)防爆——適合於易燃、易爆等危險物品檢測

對電絕緣——適合於高電壓場合檢測

無感應(yīng)性——適合於強電磁場干擾環(huán)境下檢測化學(xué)穩(wěn)定性——適合於環(huán)保、醫(yī)藥、食品工業(yè)檢測

時域變換性——適合於多點分佈測量

低損耗、高精度、幾何形狀適應(yīng)性強、尺寸小、重量輕

、頻帶寬、非接觸式等

在機械、電子、航空航天、化工、生物醫(yī)學(xué)、電力、交通、食品等領(lǐng)域的自動控制、在線檢測、故障診斷、安全報警以及軍事等方面都有廣泛應(yīng)用。光纖感測器結(jié)構(gòu)

按照光纖在感測器中的作用，通常將光纖感測器分為兩種類型：非功能型（或稱傳光型、結(jié)構(gòu)型）和功能型（或稱傳感型、探測型）。

非功能型光纖感測器：利用其他敏感元件感受被測量，光纖僅作為傳輸介質(zhì)，依靠光傳輸或光反射引起的強度調(diào)製來工作；光纖是不連續(xù)的,中斷處要接上其他介質(zhì)的敏感元件；多使用多模光纖。

功能型光纖感測器：把光纖作為敏感元件，被測量對光纖內(nèi)傳輸光的強度、相位、偏振態(tài)等進行調(diào)製，再通過解調(diào)得到被測信號；常使用單模光纖。光纖感測器分類光纖感測器分類根據(jù)光被調(diào)製的原理，光纖感測器分為：強度調(diào)製型、頻率調(diào)製型、波長調(diào)製型、相位調(diào)製型及偏振態(tài)調(diào)製型。光纖感測器的核心就是光被外界輸入?yún)?shù)的調(diào)製。外界信號可能引起光的某些特性(如強度、波長、頻率、相位、偏振態(tài)等)變化，從而構(gòu)成強度、波長、頻率、相位和偏振態(tài)等調(diào)製器。根據(jù)被測參數(shù)，光纖感測器也可分為：光纖位移感測器、光纖壓力感測器、光纖溫度感測器等。1，非功能性：通過光束位移、遮擋、耦合等方式使接收光纖的光強變化。光反射依靠折射率變化測液位：光強調(diào)制型光纖感測器光傳輸光纖微彎曲位移（壓力）感測器2，功能型：通過改變光纖外形、折射率差、吸收特性等方式使光強變化。當(dāng)光線到達微彎曲段介面時，入射角將小於臨界角，有一部分光透射進入包層。主要用於微彎曲位移檢測和壓力檢測。光強調(diào)制型光纖感測器x、γ射線等輻射會引起光纖材料的吸收損耗增加，使光纖的輸出功率降低，從而可以構(gòu)成強度調(diào)製器。

在頻率調(diào)製型光纖感測器中，光纖只起著傳輸光的作用，它的工作原理是光學(xué)多普勒效應(yīng)，即由於觀察者和目標(biāo)的相對運動，觀察者接收到的光波頻率將發(fā)生變化。採用光學(xué)多普勒測量系統(tǒng)，可以方便的實現(xiàn)在非接觸條件下對液體流速流量的測量，如血液、氣流及其他液體。（非功能型）頻率調(diào)製型光纖感測器光源觀測者被測量移動速度v被測量當(dāng)一束波長為λ的相干光在光纖中傳播時，光波的相位角與光纖的長度L、纖芯折射率n1及纖芯直徑d有關(guān)。光纖受到溫度等物理量的作用時，這三個參數(shù)會發(fā)生不同程度的變化，從而引起光相移。相位調(diào)製型光纖感測器折射率改變：某些光纖的纖芯線和外包封材料在溫度下降時折射率相互接近，使發(fā)生全反射的可能變小，傳輸損耗增大，用於低溫探測。

由於光的頻率很高，光電探測器不能檢測相位的變化，因此需要用光學(xué)干涉技術(shù)將相位調(diào)製轉(zhuǎn)換為振幅調(diào)製。在光纖感測器中常採用馬赫－澤德（Mach-Zehader）干涉儀等儀器完成這一過程。單膜光纖＋雷射器參考光纖被調(diào)製光纖被測量雷射器比較二者輸出相位的不同，最小可測得0.025微米的位移。相位調(diào)製型光纖感測器偏振態(tài)調(diào)製型光纖感測器自然光：在垂直於光傳播方向的平面內(nèi)沿各方向振動的光向量呈對稱分佈?？捎孟嗷ゴ怪钡墓庹駝用枋鲎匀还?。光波是一種橫波：光振動的電場向量E和磁場向量H始終與傳播方向v垂直。

如果光在傳播過程中，只存在某一確定方向的振動，這種光稱為線偏振光或完全偏振光，簡稱偏振光。偏振態(tài)調(diào)製型光纖感測器

根據(jù)光波振動方向的分佈和變化規(guī)律，又分為部分偏振光、圓偏振光和橢圓偏振光。偏振態(tài)調(diào)製型光纖感測器偏振態(tài)調(diào)製型光纖感測器

偏振態(tài)調(diào)製是指外界信號（被測量）通過一定的方式使光波的偏振態(tài)發(fā)生規(guī)律性偏轉(zhuǎn)，或產(chǎn)生雙折射，通過檢測光偏振態(tài)的變化即可測出外界被測量。偏振態(tài)調(diào)製主要利用磁致旋光效應(yīng)、彈光效應(yīng)等物理效應(yīng)。

磁致旋光效應(yīng)也稱法拉第旋光效應(yīng)，是指某些物質(zhì)在外磁場作用下，能使通過它的平面偏轉(zhuǎn)光的偏振方向發(fā)生旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)角度與通過法拉第材料的長度和外加磁場強度成正比?？梢杂脕頇z