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1、第四章 常用传感器 1.熟悉传感器的定义、作用、分类和应用2.了解传感器的选用原则 3.掌握电阻式、电感式、电容式、压电式等常用传感 器的原理、特点、应用。 本章学习要求：本章学习要求：4.1 4.1 传感器概述传感器概述1. 1. 传感器定义传感器定义传感器传感器将被测量按一定规律转换成便于应用的某种物 理量的装置。被测量被测量电量电量 目前，传感器转换后的信号大多为电信号。因而从狭义上讲，传感器是把外界输入的非电信号转换成电信号的装置。2.2.传感器的作用传感器的作用传感器类似于人的感觉器官，是人类感官的延伸。作用作用：将被测量转换成电信号,传送给测试系统中的后续环节。人体系统与机器系统的
2、对应关系3. 3. 传感器的构成传感器的构成（1）组成组成：振动膜片、刚性极板、电源和负载电阻 （2）原理原理 ：振膜一次敏感元件电容器敏感元件传感器由一次敏感元件、敏感元件与辅助元件组成。传感器由一次敏感元件、敏感元件与辅助元件组成。一次敏感元件的作用是将被测量转化为能引起敏感元件变化的机械量。敏感器件的作用是感受被测量，并对信号进行转换输出。辅助器件一般为信号传递元件。 分分类法法型式型式说明明按被按被测量量种种类位移、温度、压力、流量这种分类便于传感器的管理按工作原按工作原理分理分类应变式、电容式、电感式、压电式、光电式以传感器对信号转换的原理命名按被按被测量量转换特征特征（构成原（构成
3、原理）理）结构型，如电容式，电阻应变片；通过改变传感器元件的参数实现信号转换。物性型，如压电式，水银温度计，双金属片依靠敏感元件本身物理性质随被测量变化实现信号转换。按能量按能量传递方式方式能量控制型，如RLC式传感器输出能量由外部供给，但受被测量控制。能量转换型，如热电偶温度计传感器输出量直接由被测量能量转换而得。按按输出量出量模拟式输出量为模拟信号数字式输出量为数字信号4.分类分类 ：4.2 传感器选用原则传感器选用原则 1.灵敏度：传感器的灵敏度越高，可以感知越小的变化量， 即被测量稍有微小变化时，传感器即有较大的输出。 2.线性范围：线性范围愈宽，则表明传感器的工作量程愈大。 3.响应
4、特性：在所测频率范围内尽量保持不失真。 4.稳定性：经过长期使用以后，其输出特性不发生变化的性能。 影响传感器稳定性的因素是时间与环境。5.精确度:表示传感器的输出与被测量的对应程度。 传感器精确度愈高，价格越昂贵，因此应从实际出发来选择。 6.其它选用原则 4.3 电阻式传感器电阻式传感器一、变阻式传感器一、变阻式传感器 1.结构：2.测量电路：不考虑外接电路影响时：考虑外接电路影响时：3.特点：(1)结构简单、使用简便、稳定性好。 (2)分辨力低，受电阻丝直径的限制。适合大位移的测量。 (3)噪声大。 二、电阻应变式传感器二、电阻应变式传感器 1.结构：丝式、箔式、金属膜片2.工作原理：基
5、于金属的电阻应变效应。若金属丝的长度为L，截面积为S，电阻率为，其未受力时的电阻为R，则:如果金属丝沿轴向方向受拉力而变形， 灵敏度：3.特点：金属应变片的灵敏度较低，但其温度稳定性好，可用于对精度要求较高的测量。三、压阻式传感器三、压阻式传感器 1.原理：压阻效应原理：压阻效应灵敏度：灵敏度：两种应变片在工作原理上的区别：两种应变片在工作原理上的区别：金属应变片金属材料受力后几何变形电阻的相对变化半导体应变片半导体材料受力后电阻率变化电阻的相对变化2.特点：特点：优点：灵敏度高，分辨率高，横向效应，机械滞后小。缺点：温度稳定性差，在较大应变下，非线性误差大。3.类型：类型：半导体应变式传感器、扩散型压阻式传感器三、应变片的应用三、应变片的应用1.直接测定结构的应变或应力。2.作为传感器的测量参数。四、转换电路四、转换电路 应变 电压或电流的变化
