机械工程测试技术基础：第3章 常用传感器及其测量电路

1、机械工程测试技术基础-常用传感器及其测量电路C.3 常用传感器及其测量电路-2/140引言传感器是借助检测元件将一种形式的信息转换成另一种信息的装置。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。物理量电量C.3 常用传感器及其测量电路-3/140引言传感器由敏感器件与辅助器件组成。敏感器件的作用是感受被测物理量，并对信号进行转换输出。辅助器件则是对敏感器件输出的电信号进行放大、阻抗匹配，以便于后续仪表接入。dVC.3 常用传感器及其测量电路-4/140第三章 常用传感器及其测量电路本章学习要求1. 电阻应变片式传感器的工作原理、电桥测量

2、电路、应变测量技术。3. 电容及磁电传感器的工作原理、测量电路。3. 压电式传感器的工作原理及其测量电路。4. 传感器的选用原则。C.3 常用传感器及其测量电路-5/140第三章 常用传感器及其测量电路本章内容3.1 传感器分类3.2 电阻式传感器及其测量电路3.3 电感式传感器及其测量电路 3.4 电容式传感器及其测量电路 3.5 压电式传感器及其测量电路 3.6 磁电式传感器及其测量电路 3.7 半导体传感器、光纤传感器 3.8 传感器的选用原则 3.1 传感器分类C.3 常用传感器及其测量电路-6/1403.1传感器的分类1)按被测物理量分类常见的被测物理量：机械量、声、磁、温度、光2)

3、按工作的物理基础分类机械式,电气式,光学式,流体式等3)按信号变换特征分类物性型和结构型4)按敏感元件与被测对象之间的能量关系分类能量转换型和能量控制型5)按输出信号分类模拟式和数字式C.3 常用传感器及其测量电路-7/1403.1传感器的分类1)按被测物理量分类常见的被测物理量：机械量、声、磁、温度、光。机械量：长度,厚度,位移,速度,加速度, 旋转角,转数,质量,重量,力, 压力,真空度,力矩,风速,流速, 流量；声：声压,噪声。磁：磁通,磁场。温度： 温度,热量,比热。光：亮度，色彩。C.3 常用传感器及其测量电路-8/1403.1传感器的分类2)按工作的物理基础分类机械式,电气式,光学

4、式,流体式等C.3 常用传感器及其测量电路-9/1403.1传感器的分类3)按信号变换特征分类能量转换型(无源型)：直接由被测对象输入能量使其工作。例如：热电偶温度计、压电式加速度计能量控制型(有源型) ：从外部供给能量并由被测量控制外部供给能量的变化。例如：电阻应变片C.3 常用传感器及其测量电路-10/1403.1传感器的分类4)按敏感元件与被测对象之间的能量关系分类物性型：依靠敏感元件材料本身物理性质的变化来实现信号变换。例如，水银温度计。结构型：依靠传感器结构参数的变化实现信号转变。例如，电容式和电感式传感器。C.3 常用传感器及其测量电路-11/1403.1传感器的分类5)按输出信号

5、分类模拟式和数字式C.3 常用传感器及其测量电路-12/140第三章 常用传感器及其测量电路本章内容3.1 传感器分类3.2 电阻式传感器及其测量电路3.3 电感式传感器及其测量电路 3.4 电容式传感器及其测量电路 3.5 压电式传感器及其测量电路 3.6 磁电式传感器及其测量电路 3.7 半导体传感器、光纤传感器 3.8 传感器的选用原则 3.2 电阻式传感器及其测量电路C.3 常用传感器及其测量电路-13/1403.2电阻式传感器电阻式传感器是把被测量转换为电阻变化的一种传感器。按工作的原理分为变阻器式、电阻应变式、热敏式、光敏式、电敏式。3.2.1变阻器式传感器C.3 常用传感器及其测

6、量电路-14/1403.2.1变阻器式传感器1)等效电路分析L -变阻器总长x -电刷移动量R -总电阻RL-电刷电阻kL-单位长度内的电阻值xLU0UyC.3 常用传感器及其测量电路-15/1403.2.1变阻器式传感器传感器的输出电压与输入位移成线性关系 x=L*Uy/U00 LU0UyxC.3 常用传感器及其测量电路-16/1403.2.1变阻器式传感器U0UyVRmRxR-RxC.3 常用传感器及其测量电路-17/1403.2.1变阻器式传感器2)变阻器式传感器的特点优点：结构简单，性能稳定，使用方便。缺点：分辨率不高，因为受到电阻丝直径的限制。3)变阻器式传感器的分类按测量类型：单圈

7、电位器、多圈电位器、直线滑动式电位器。C.3 常用传感器及其测量电路-18/1403.2.1变阻器式传感器3)变阻器式传感器的分类按制作方式：线绕电位器、导电塑料电位器。普通塑料基底导电材料粉C.3 常用传感器及其测量电路-19/1403.2.1变阻器式传感器4)变阻器式传感器产品C.3 常用传感器及其测量电路-20/1403.2.1变阻器式传感器5)变阻器式传感器的应用例3.1重量的自动检测-配料设备原理：弹簧-力-位移-电位器-电阻 比较原材料重量设定C.3 常用传感器及其测量电路-21/1403.2.1变阻器式传感器例3.2玩具机器人原理：电机-转角-电位器-电阻C.3 常用传感器及其测

8、量电路-22/1403.2电阻式传感器3.2.2电阻应变式传感器-应变片电阻应变片工作原理是基于金属导体的应变效应，即金属导体在外力作用下发生机械变形时，其电阻值随着所受机械变形(伸长或缩短)的变化而发生变化象。金属敏感栅应变式传感器半导体敏感栅应变式传感器3.2.2.1电阻应变式传感器的结构C.3 常用传感器及其测量电路-23/1403.2.2.1电阻应变式传感器的结构敏感栅：应变片的转换元件、核心。基底和盖片：基底用于保持敏感栅、引线的几何形状和相对位置；覆盖层片既可保持敏感栅和引线的形状和相对位置，还可保护敏感栅。基底厚度一般为 0.02 - 0.04mm ；常用的基底材料料有纸基布基和

9、玻璃纤维布基等。引线：应变片敏感栅与后接测量电路的连接细金属线。多由直径 0.1-0.15mm 的镀锡铜线或扁带形的其它金属材料制成。大多数敏感栅材料都可制作引线。C.3 常用传感器及其测量电路-24/1403.2.2电阻应变式传感器应变片3.2.2.2电阻应变式传感器的分类金属应变片：丝式和箔式。工作原理：外力作用下，机械变形而导致电阻值发生变化。半导体应变片工作原理：外力作用下，电阻率变化而导致电阻值发生变化。丝式应变片箔式应变片半导体应变片C.3 常用传感器及其测量电路-25/1403.2.2电阻应变式传感器应变片3.2.2.3电阻应变式传感器工作原理以金属敏感栅应变式传感器为例。由欧姆

10、定律知，对于长为 L，截面积为A 、电阻率为 的金属导体，其电阻：在外力作用下，金属导体的L、A 和 均会发生变化、从而导致电阻值的变化，求导数得C.3 常用传感器及其测量电路-26/1403.2.2.3电阻应变式传感器工作原理因为设金属导体为半径为 r 的圆截面导体A=r2因为金属丝体积不变(沿轴向伸长，必沿径向缩小) 材料的泊松比 轴向应变C.3 常用传感器及其测量电路-27/1403.2.2.3电阻应变式传感器工作原理又因为压阻系数(与材质有关)E 材料弹性模量所以对于金属应变片应变效应为主对于半导体应变片压阻效应为主C.3 常用传感器及其测量电路-28/1403.2.2.3电阻应变式传

11、感器工作原理电阻应变式传感器灵敏度Sg 定义：对于金属应变片对于半导体应变片电阻应变式传感器的主要技术参数：几何尺寸、原电阻值、灵敏度系数及其它参数（如工作温度、滞后、蠕变、零漂以及疲劳寿命、横向灵敏度等）。C.3 常用传感器及其测量电路-29/1403.2.2电阻应变式传感器应变片3.2.2.4电桥测量电路由于电阻应变式传感器输入的是测量对象的应变 ，输出是电阻变化量R（非电量），而R通常较小，所以电阻应变式传感器必须与具有变换(电阻电压)及放大功能的测量电路相连接。1)直流电桥测量电路C.3 常用传感器及其测量电路-30/1403.2.2.4电桥测量电路直流电桥 待测状态下直流电桥测量电路

12、的平衡条件待测状态(无测量输入)下，Uy0的条件为：即，邻臂电阻比值相等。C.3 常用传感器及其测量电路-31/1403.2.2.4电桥测量电路直流电桥单臂直流电桥的测量输出为了简化桥路设计，常取R1=R2=R0， R3=R4=R0，若R0=R0，则C.3 常用传感器及其测量电路-32/1403.2.2.4电桥测量电路直流电桥电阻应变式传感器灵敏度Sg为所以单臂测量电桥的电压灵敏度SV为：C.3 常用传感器及其测量电路-33/1403.2.2.4电桥测量电路直流电桥单臂测量电桥采用一个桥臂作为工作臂，此时任何非测量因素将会引起电路输出的变化。在受到测量环境温度影响时，电阻应变片将产生温度附加电

13、阻Rw，此附加电阻同样会引起电路的输出。在工程应变测量中，人们常采用各种技术手段来消除上述误差。例如：温度自补偿应变片等。C.3 常用传感器及其测量电路-34/1403.2.2.4电桥测量电路直流电桥双臂差动直流电桥的测量输出为了简化桥路设计，常取R1=R2=R0， R3=R4=R0，若R0=R0，则C.3 常用传感器及其测量电路-35/1403.2.2.4电桥测量电路直流电桥所以双臂差动直流电桥的电压灵敏度SV为：双臂差动测量电桥的优点可以消除测量电路的非线性影响(应变片极性相反)电压灵敏度2倍于单臂测量电路能够消除测量环境温度变化的影响(请同学推导)C.3 常用传感器及其测量电路-36/1

14、403.2.2.4电桥测量电路直流电桥 全桥差动直流电桥的测量输出为了简化桥路设计，常取R1=R2=R0， R3=R4=R0，若R0=R0，则C.3 常用传感器及其测量电路-37/1403.2.2.4电桥测量电路直流电桥所以全臂差动直流电桥的电压灵敏度SV为：全桥差动测量电桥的优点可以消除测量电路的非线性影响(注意应变片极性)电压灵敏度4倍于单臂测量电路可以消除测量环境温度引起的干扰输出C.3 常用传感器及其测量电路-38/1403.2.2.4电桥测量电路直流电桥 等参数应变传感器电桥的和差公式 若测量电桥的接入参数完全相同的应变传感器，R1=R2=R3=R4=R，忽略R的高次项，则C.3 常

15、用传感器及其测量电路-39/1403.2.2.4电桥测量电路直流电桥等参数应变传感器电桥测量时，应注意各桥臂应变片输入应变的极性，使电路以和方式输出电压。最佳应变片传感器接法为：对臂极性相同、邻臂极性相反。纯弯曲弯扭C.3 常用传感器及其测量电路-40/1403.2.2.4电桥测量电路2)交流电桥测量电路待测状态下交流电桥测量电路的平衡条件由于直流输出电压不易放大、传输，因而在工程应变测量中常采用交流电桥测量电路。在交流电桥中，由于供桥电压为交流(音频)电压，所以待测情况下电桥测量电路的无输出平衡条件中为(复阻抗Z纯电阻R)：平衡条件C.3 常用传感器及其测量电路-41/1403.2.2.4电

16、桥测量电路交流电桥 交流电桥测量电路的组桥特点 纯电阻元件：= 0 电容性阻抗： 0 *交流电桥测量电路除需要进行电阻平衡外，还必须进行电抗平衡，以使测量电路的电阻、电抗同时达到平衡。C.3 常用传感器及其测量电路-42/1403.2.2.4电桥测量电路交流电桥交流电桥测量电路多采用电容、电感电桥。电容、电感交流电桥的组桥原则是：a)邻臂接入电阻。例如： 2=3=0；b)另外两臂接入性质相同的阻抗。例如：1-4=0；C.3 常用传感器及其测量电路-43/1403.2.2.4电桥测量电路交流电桥交流电桥的输出特性交流电桥一般采用音频电压(5-10kHz)为桥路电源。交流电压必须具有良好的电压波形

17、和频率稳定度，以避免电源波形畸变(高次谐波分量)影响电桥的平衡。测量应变为调幅波 包络线，必须经信 号解调后方可还原 测量应变信号。C.3 常用传感器及其测量电路-44/1403.2.2电阻应变式传感器应变片3.2.2.5应变测量技术 1)电阻应变片的选择目测电阻应变片有无折痕、断丝等缺陷，有缺陷的应变片不能粘贴。用数字万用表测量应变片电阻值大小。同一电桥中各应变片之间阻值相差不得大于0.5欧姆。单向应力：沿测量应力方向、轴向粘贴应变。多向应力：采用应变花传感器。2)电阻应变片的组桥测量拉伸等单向应力时，采用单臂电桥测量等幅双极性应力时，采用双臂或全桥 C.3 常用传感器及其测量电路-45/1

18、403.2.2.5应变测量技术3)电阻应变片的粘贴 试件表面处理：贴片处置用细纱纸打磨干净，用酒精棉球反复擦洗贴处，直到棉球无黑迹为止。应变片粘贴：在应变片基底上挤一小滴502胶水，轻轻涂抹均匀，立即放在应变贴片位置。应变片保护：用704硅橡胶覆于应变片上，防止受潮。4)电阻应变片的焊线用电烙铁将应变片的引线焊接到导引线上。C.3 常用传感器及其测量电路-46/1403.2.2.5应变测量技术5)电阻应变片的绝缘用兆欧表检查应变片与试件之间的绝缘组织，应大于500M欧。6)提高应变测量精度的措施减小贴片误差；测量标定；温度补偿等。C.3 常用传感器及其测量电路-47/1403.2.2电阻应变式

19、传感器应变片3.2.2.6工程应变测量案例 电子称 原理：物品重量通过悬臂梁转化为结构应变、再通过应变片及电路转化为电量输出。C.3 常用传感器及其测量电路-48/1403.2.2.6工程应变测量案例 圆柱（筒）式力传感器 原理：物品重量通过悬臂梁转化为结构应变、再通过应变片及电路转化为电量输出。 测力环 原理：外力作用下，圆环体产生较大的应变；并且此应变的非线性误差及滞后误差较小。C.3 常用传感器及其测量电路-49/1403.2.2.6工程应变测量案例八角环测切削力C.3 常用传感器及其测量电路-50/1403.2.2.6工程应变测量案例机器人握力测量C.3 常用传感器及其测量电路-51/

20、1403.2.2.6工程应变测量案例应变片的各种应用C.3 常用传感器及其测量电路-52/1403.2.2电阻应变式传感器应变片3.2.2.7电阻应变式传感器产品C.3 常用传感器及其测量电路-53/140作业3-3，3-4，3-11。C.3 常用传感器及其测量电路-54/140第三章 常用传感器及其测量电路本章内容3.1 传感器分类3.2 电阻式传感器及其测量电路3.3 电感式传感器及其测量电路 3.4 电容式传感器及其测量电路 3.5 压电式传感器及其测量电路 3.6 磁电式传感器及其测量电路 3.7 半导体传感器、光纤传感器 3.8 传感器的选用原则 3.3 电感式传感器及其测量电路 C

21、.3 常用传感器及其测量电路-55/1403.3电感式传感器电感式传感器是基于电磁感应原理，它是把被测量转化为电感量的一种装置。根据传感器结构及其测量方式的不同，可分为：电感式传感器自感型可变磁阻型涡流式互感型C.3 常用传感器及其测量电路-56/1403.3电感式传感器3.3.1自感型可变磁阻式 1)工作原理：电磁感应可变导磁面积型差动型C.3 常用传感器及其测量电路-57/1403.3.1自感型可变磁阻式2)电感式接近传感器(金属)C.3 常用传感器及其测量电路-58/1403.3电感式传感器3.3.2自感型涡电流式 1)工作原理：涡电流效应C.3 常用传感器及其测量电路-59/1403.

22、3.2自感型涡电流式2)分类 按照电涡流在导体内的贯穿情况，可分为高频反射式和低频透射式。C.3 常用传感器及其测量电路-60/1403.3.2自感型涡电流式3)涡电流传感器产品Bently产品C.3 常用传感器及其测量电路-61/1403.3.2自感型涡电流式4)分压式调幅测量电路距离变化导致输出信号u幅值发生变化C.3 常用传感器及其测量电路-62/1403.3.2自感型涡电流式5)调频测量电路距离变化导致振荡器振荡频率变化C.3 常用传感器及其测量电路-63/1403.3.2自感型涡电流式6)应用案例1C.3 常用传感器及其测量电路-64/1403.3.2自感型涡电流式应用案例2C.3

23、常用传感器及其测量电路-65/1403.3.2自感型涡电流式应用案例3C.3 常用传感器及其测量电路-66/1403.3.2自感型涡电流式应用案例4连续油管的椭圆度测量Coiled TubeEddy Sensor Reference CircleC.3 常用传感器及其测量电路-67/1403.3.2自感型涡电流式应用案例5无损探伤工作原理：裂纹检测，缺陷造成涡流变化。C.3 常用传感器及其测量电路-68/1403.3电感式传感器3.3.3互感型差动变压器 1)工作原理：互感现象WW1W2exey=e1-e2W1W2We1e2C.3 常用传感器及其测量电路-69/1403.3.3互感型差动变压器

24、2)差动变压器测量电路C.3 常用传感器及其测量电路-70/1403.3.3互感型差动变压器3)差动变压器位移传感器C.3 常用传感器及其测量电路-71/1403.3.3互感型差动变压器6)应用案例1板的厚度测量 C.3 常用传感器及其测量电路-72/1403.3.3互感型差动变压器应用案例2张力测量C.3 常用传感器及其测量电路-73/140第三章 常用传感器及其测量电路本章内容3.1 传感器分类3.2 电阻式传感器及其测量电路3.3 电感式传感器及其测量电路 3.4 电容式传感器及其测量电路 3.5 压电式传感器及其测量电路 3.6 磁电式传感器及其测量电路 3.7 半导体传感器、光纤传感

25、器 3.8 传感器的选用原则 3.4 电容式传感器及其测量电路 C.3 常用传感器及其测量电路-74/1403.4电容式传感器工作原理：将被测量的变化转化为电容量变化。+A、A或发生变化时，都会引起电容的变化。C.3 常用传感器及其测量电路-75/1403.4电容式传感器3.4.1极距变化型+C.3 常用传感器及其测量电路-76/1403.4.1极距变化型C.3 常用传感器及其测量电路-77/1403.4.1极距变化型驻极体电容传声器它采用聚四氟乙烯材料作为振动膜片。这种材料经特殊电处理后，表面永久地驻有极化电荷，取代了电容传声器极板，故名为驻极体电容传声器。特点是体积小、性能优越、使用方便。

26、C.3 常用传感器及其测量电路-78/1403.4电容式传感器3.4.2 面积变化型角位移型平面线位移型柱面线位移型C.3 常用传感器及其测量电路-79/1403.4.2 面积变化型面积变化型传感器产品陶瓷电容压力传感器 液体压力作用在陶瓷膜片的表面，使膜片产生位移。C.3 常用传感器及其测量电路-80/1403.4电容式传感器3.4.3介质变化型C.3 常用传感器及其测量电路-81/1403.4.3介质变化型C.3 常用传感器及其测量电路-82/1403.4.3介质变化型介质变化型传感器产品电容式液位传感器（液位计/料位计）C.3 常用传感器及其测量电路-83/1403.4.3介质变化型介质

27、变化型传感器产品振荡电路被测物体感应电极被测电容当物体移向接近开关时，介电常数发生变化。接近开关的检测物体，可以是金属导体、绝缘的液体或粉状物体。电容式接近开关C.3 常用传感器及其测量电路-84/1403.4电容式传感器3.4.4测量电路 1)电桥电路C.3 常用传感器及其测量电路-85/1403.4.4测量电路2)谐振电路 C.3 常用传感器及其测量电路-86/1403.4.4测量电路3)运算放大器电路变极距型电容式传感器的极距变化与电容变化量成非线性关系。采用比例运算放大器电路，可以使输出电压与位移的关系转换为线性关系。C.3 常用传感器及其测量电路-87/1403.4电容式传感器3.4

28、.5应用案例C.3 常用传感器及其测量电路-88/140第三章 常用传感器及其测量电路本章内容3.1 传感器分类3.2 电阻式传感器及其测量电路3.3 电感式传感器及其测量电路 3.4 电容式传感器及其测量电路 3.5 压电式传感器及其测量电路 3.6 磁电式传感器及其测量电路 3.7 半导体传感器、光纤传感器 3.8 传感器的选用原则 3.5 压电式传感器及其测量电路 C.3 常用传感器及其测量电路-89/1403.5压电式传感器3.5.1工作原理压电效应 某些物质，如石英，受到外力作用时，不仅几何尺寸会发生变化，而且内部会被极化，表面产生电荷；当外力去掉时，又重新回到原来的状态，这种现象称

29、为压电效应。并联：电容大，输出电荷量大，用于电荷量输出场合。串联：电容小，输出电压大，用于电压输出场合。+串联+并联F+q=DFC.3 常用传感器及其测量电路-90/1403.5压电式传感器3.5.2分类B ：基座 M：质量 P： 压电片R：卡环 S： 弹簧C.3 常用传感器及其测量电路-91/1403.5压电式传感器3.5.3测量电路 压电式传感器输出电信号很微弱，通常应把传感器信号先输入到高输入阻抗的前置放大器中，经过阻抗变换后，方可输入到后续显示仪表中。C.3 常用传感器及其测量电路-92/1403.5.3测量电路工程测试中广泛使用的振动信号拾取方法就是采用压电加速度计和电荷放大器的测试

30、系统。C.3 常用传感器及其测量电路-93/1403.5压电式传感器3.5.6压电加速度计产品压力变送器加速度计力传感器 C.3 常用传感器及其测量电路-94/1403.5压电式传感器3.5.7工程应用 1)飞机模态分析C.3 常用传感器及其测量电路-95/1403.5.7工程应用2)F2热轧设备诊断C.3 常用传感器及其测量电路-96/1403.5.7工程应用C.3 常用传感器及其测量电路-97/1403.5.7工程应用C.3 常用传感器及其测量电路-98/1403.5.7工程应用C.3 常用传感器及其测量电路-99/1403.5.7工程应用C.3 常用传感器及其测量电路-100/1403.

31、5.7工程应用C.3 常用传感器及其测量电路-101/140第三章 常用传感器及其测量电路本章内容3.1 传感器分类3.2 电阻式传感器及其测量电路3.3 电感式传感器及其测量电路 3.4 电容式传感器及其测量电路 3.5 压电式传感器及其测量电路 3.6 磁电式传感器及其测量电路 3.7 半导体传感器、光纤传感器 3.8 传感器的选用原则 3.6 磁电式传感器及其测量电路 C.3 常用传感器及其测量电路-102/1403.6磁电式传感器3.6.1工作原理电磁感应 磁电式传感器是把被测量的物理量转换为感应电动势的一种转换器。 感应线圈的感应电动势为磁通变化率与磁场强度、磁阻、线圈运动速度有关，

32、改变其中一个因素，都会改变感应电动势。 C.3 常用传感器及其测量电路-103/1403.6磁电式传感器3.6.2分类磁电式动圈式线速度型角速度型磁阻式NC.3 常用传感器及其测量电路-104/1403.6.2分类1)线速度型磁电式传感器传声器C.3 常用传感器及其测量电路-105/1403.6.2分类2)角速度型磁电式传感器测速电机C.3 常用传感器及其测量电路-106/1403.6.2分类3)磁阻式传感器车速传感器C.3 常用传感器及其测量电路-107/140第三章 常用传感器及其测量电路本章内容3.1 传感器分类3.2 电阻式传感器及其测量电路3.3 电感式传感器及其测量电路 3.4 电

33、容式传感器及其测量电路 3.5 压电式传感器及其测量电路 3.6 磁电式传感器及其测量电路 3.7 半导体传感器、光纤传感器 3.8 传感器的选用原则 3.7 半导体传感器、光纤传感器 C.3 常用传感器及其测量电路-108/1403.7半导体传感器、光纤传感器 3.7.1磁敏传感器霍尔元件 金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流流过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势，这种物理现象称为霍尔效应。C.3 常用传感器及其测量电路-109/1403.7.1磁敏传感器霍尔元件霍尔元件由霍尔片、四根引线和壳体组成。C.3 常用传感器及其测量电路-110/1403.7.1磁敏传感器霍尔元件产品电流传

34、感器C.3 常用传感器及其测量电路-111/1403.7.1磁敏传感器霍尔元件应用案例1铁磁材料裂纹检测 当钢丝绳有断丝时，在断口处出现漏磁场，霍尔元件通过此漏磁场将获得一个脉动电压信号，据此可识别出断丝根数和断口位置。NSC.3 常用传感器及其测量电路-112/1403.7.1磁敏传感器霍尔元件应用案例2汽车速度测量C.3 常用传感器及其测量电路-113/1403.7半导体传感器、光纤传感器 3.7.2光敏传感器 能敏感到由紫外线到红外线光的光能量，并能将光能转化成电信号的器件。 1)工作原理：基于一些物质的光电效应。 2)分类光敏电阻光电池光敏二极管和光敏三极管C.3 常用传感器及其测量电

35、路-114/1403.7.2光敏传感器3.7.2.1光敏电阻 半导体材料受到光照时会产生电子空穴对，使其导电性能增强，光线愈强，阻值愈低，这种光照后电阻率发生变化的现象，称为内光电效应。C.3 常用传感器及其测量电路-115/1403.7.2.1光敏电阻应用案例 1)照相机自动测光 2)光控灯 3)工业控制C.3 常用传感器及其测量电路-116/1403.7.2光敏传感器3.7.2.2光电池 光生伏特效应指半导体材料P-N结受到光照后产生一定方向的电动势的效应。以可见光作光源的光电池是常用的光生伏特型器件。+-PNC.3 常用传感器及其测量电路-117/1403.7.2.2光电池应用案例 光电

36、传感器在工业上的应用可归纳为四种基本形式：辐射式、吸收式、遮光式和反射式。C.3 常用传感器及其测量电路-118/1403.7.2.2光电池应用案例光电鼠标 利用LED与光敏晶体管组合来测量位移。C.3 常用传感器及其测量电路-119/1403.7半导体传感器、光纤传感器 3.7.3固态图像传感器 采用电荷耦合器件(Charge Coupled Device,CCD)，CCD是在半导体(P型硅)基片上形成一种氧化物(如二氧化硅)，在氧化物上再沉积一层金属电极，以此形成一个金属-氧化物-半导体结构元(Metal Oxide Semi-conductor,MOS)。C.3 常用传感器及其测量电路-

37、120/1403.7.3固态图像传感器在半导体硅片上按线阵或面阵排列MOS单元，如果照射在这些光敏元上的是一幅明暗起伏的图像，则这些光敏元上就会感生出一幅与光照强度相对应的光生电荷图像。C.3 常用传感器及其测量电路-121/1403.7.3固态图像传感器应用案例宽度测量外径测量主轴径向跳动测量C.3 常用传感器及其测量电路-122/1403.7半导体传感器、光纤传感器 3.7.4热敏电阻传感器 半导体热敏电阻的材料是一种由锰、镍、铜、钻、铁等金属氧化物按一定比例混合烧结而成的半导体，它具有负的电阻温度系数，随温度上升而阻值下降。RTC.3 常用传感器及其测量电路-123/1403.7.4热敏

38、电阻传感器结构和类型C.3 常用传感器及其测量电路-124/1403.7.4热敏电阻传感器产品C.3 常用传感器及其测量电路-125/1403.7.4热敏电阻传感器应用案例还广泛应用于空调、暖气、电子体温计等汽车发动机水温感应塞C.3 常用传感器及其测量电路-126/1403.7半导体传感器、光纤传感器 3.7.5气敏电阻传感器 气敏传感器是利用气敏半导体材料，如氧化锡、氧化锰。当它们吸收了气体烟雾，如一氧化碳、醇等时，电阻发生变化。从而使气敏元件电阻值随被测气体的浓度改变而变化。C.3 常用传感器及其测量电路-127/1403.7.5气敏电阻传感器产品烟雾报警器酒精传感器二氧化碳传感器C.3

39、 常用传感器及其测量电路-128/1403.7.5气敏电阻传感器应用案例燃气报警器烟雾报警器烟雾报警器酒精报警器C.3 常用传感器及其测量电路-129/1403.7半导体传感器、光纤传感器 3.7.6光纤传感器 3.7.6.1物性型光纤传感器 物性型光纤传感器是利用光纤对环境变化的敏感性，将输入物理量变换为调制的光信号。C.3 常用传感器及其测量电路-130/1403.7.6.1物性型光纤传感器产品光纤流速传感器C.3 常用传感器及其测量电路-131/1403.7.6光纤传感器3.7.6.2结构型光纤传感器 结构型光纤传感器是由光检测元件与光纤传输回路及测量电路所组成的测量系统。其中光纤仅作为光的传播媒质，所以又称为传光型或非功能型光纤传感器。C.3 常用传感器及其测量电路-132/1403.7.6.2结构型光纤传感器产品光纤检测型光电传感器颜色检测C.3 常用传感器及其测量电路-133/1403.7半导体传感器、光纤传感器 3.7.7智能传感器 智能传感器是将传感器与微型计算机集成在一块芯片上，其