测试技术-第三章

第三章

常用传感器本章内容1.

传感器的分类和选用原则；2.

几种常用传感器（电阻传感器、电容传感器、电感传感器、压电传感器等）的工作原理、用途和特点；

3.部分传感器的后接电路；

本章要求掌握常用传感器的工作原理、用途和特点，了解传感器的后接电路和新型传感器的基本知识。

本章重点

几种常用传感器的工作原理、用途、特点。§3.1传感器概述§3.2电阻式传感器§3.3电容式传感器§3.4电感式传感器§3.5压电式传感器§3.6磁电式传感器§3.7新型传感器第三章

常用传感器传感器是测试系统中的第一级，是感受和拾取被测信号的装置

。在现代生活和生产及科学试验中，有大量的、各种各样的传感器在各种系统中得到应用。下图中的麦克风是将声音这种物理量转换成相应电信号的装置，而彩色电视机中的光电二极管则是将遥控器发出的红外线这种物理量检测并变换成器件通断电信号以控制相应的装置，它们是日常生活中常见的传感器的例子。§3.1概述3.1概述1.传感器定义

传感器是直接作用于被测量、并能按一定规律将其转化为同种或别种量值输出的器件。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。非电量电量传感器处于测试装置的输入端，其性能将直接影响着整个测试装置的工作质量。2.传感器的构成

传感器一般由敏感器件与辅助器件组成。敏感器件是传感器的核心，它的作用是直接感受被测物理量，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。

dV3.传感器的分类(1)按被测物理量分类:(2)按工作的物理基础分类:(3)按信号变换特征:(4)按敏感元件与被测对象之间的能量关系:位移,力,温度,流量等.机械式,电气式,光学式,流体式等.物性型,结构型.能量转换型和能量控制型.这种分类方法对使用者是方便的，但由于这种分类方法把用途相同而变换原理不同的传感器分为一类，对研究和学习是不方便的。例如同是测量加速度用的传感器，可利用各种变换原理和不同的传感元件组成，有应变式、电容式、电感式和压电式加速度传感器等。因此，要研究一种用途的传感器，必须研究多种传感元件和传感机理。A物性型与结构型传感器物性型: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,压电测力计等.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等.B能量转换型和能量控制型传感器能量转换型:直接由被测对象输入能量使其工作.

例如:热电偶温度计,压电式加速度计等.能量控制型: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，电容式传感器等.§3.2电阻式传感器一、变阻器式传感器

电阻式传感器是一种把被测量转换为电阻变化的传感器。按其工作原理分为变阻器式和电阻应变式两类。

1．变阻式传感器的工作原理及分类

变阻式传感器又称为电位器式传感器，由线圈、骨架及电刷三部分组成。根据R=ρx/A

，其灵敏度S＝ρ/A＝常值。常用的变阻器式传感器有直线位移型、角位移型和非线性型等2.变阻器式传感器特点应用优点：缺点：由于电阻丝直径限制，分辨率不高。且电刷与线圈之间存在干摩擦，不仅容易磨损，影响到使用寿命、降低可靠性和测量精度，而且要求输入能量大。

①结构简单，尺寸小，重量轻，价格低廉且性能稳定，线性度好；②受环境因素（如温度、湿度、电磁场干扰等）影响小；③可以实现输入－输出间任意函数关系；应用：综上所述，此类传感器适用于对精度要求不高、动作不太频繁的较大线位移和角位移的测量。二、电阻应变式传感器（－）概述

电阻应变式传感器又称电阻应变计，其敏感元件是电阻应变片，应变片是在用苯酚、环氧树脂等绝缘材料浸泡过的玻璃基板上，粘贴直径为0.025mm左右的金属丝或金属箔制成，如图所示。敏感元件也叫敏感栅。根据其材料不同，应变片可分为：金属电阻应变片和半导体电阻应变片两大类。半导体应变片金属电阻应变片

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)的变化而发生变化的现象。

（二）、工作原理电阻应变效应：设金属应变片金属丝的长度为L，截面积为A、半径为r、电阻率为ρ，则金属丝的初始电阻R可表示为：当电阻丝受到拉力F作用时，将伸长Δl，横截面积相应减小ΔA，电阻率因材料晶格发生变形等因素影响而改变了dρ，从而引起电阻值相对变化量为：式中：——电阻丝轴向相对变形，称纵向应变；

——电阻丝径向相对变形，称横向应变；

μ——电阻丝材料的泊松比；

dρ/ρ=λEε

——电阻率相对变化；

λ

——电阻材料的压阻系数；

E——电阻材料的弹性模量。

（二）、工作原理得：ΔR/R=(1+2μ+λE)ε

=S0ε

式中：S0

——单位应变引起的电阻值变化，称为金属单丝的灵敏系数。

1+2μ——金属丝受力后材料几何形状的变化引起的电阻相对变化；

λE——材料电阻率ρ发生变化引起的电阻相对变化。1、对金属材料来说，电阻的变化与上述两因素有关，但以前者为主。即：S0≈1+2μ。其灵敏度取值一般为1.7～5.6。

2、对于半导体材料，因半导体应变片是利用压阻效应进行工作的，由于其压阻系数λ及弹性模量E都比较大，所以其灵敏度主要取决于λE项。而其几何变形引起的电阻的变化则很小，可忽略。即S0≈λE，其灵敏度取值一般为60～170。材料确定，则μ、λ、E均为常数，则应变片电阻的相对变化率ΔR/R与ε成线性关系。（三）金属电阻应变片的结构及参数

常见的金属电阻应变片的结构如下图。按照敏感栅制造方式不同分为：

丝式：敏感栅由金属电阻丝绕制而成。

箔式：敏感栅由金属电阻箔采用光刻技术制造。

目前使用的多为金属箔式应变片，其结构如图所示金属应变片的主要参数：

①

几何参数：

②

电阻值R：

③

最大工作电流：④

灵敏度S：其它特性如温度效应、应变极限、零漂等，可按照实际测试要求进行选择。应变片敏感栅的尺寸b×l反映了应变片的有效工作面积，b称为基宽，为敏感栅的横向宽度。l

称为基长，即敏感栅的纵向长度。b一般在10mm以下，l通常在2～30mm之间指应变片未经安装也不受外力情况下于室温时所测定的电阻值。它是使用应变片时应知道的一个特征参数。目前应变片的电阻值已趋于标准化，有60Ω，120Ω，200Ω，350Ω，1000Ώ几种规格，最常用的为120Ω。应变片规格一般以使用面积和电阻值表示。如3×20mm2，120欧姆

当应变片接入测量电路后，在电阻丝中要通过一定的电流，这个电流使得应变片温度升高，影响测量精度，所以要规定通过的最大电流值。在静态测试中，最大工作电流一般为25mA；动态测试一般为75～100mA将金属丝做成应变片后的灵敏度值，要重新使用实验方法确定。（四）半导体应变式传感器

一、压阻效应：

半导体材料受到应力作用时，其电阻率会发生变化，这种现象称为压阻效应。二、工作原理实际上，任何材料都不同程度地呈现压阻效应，但半导体材料的这种效应特别强。电阻应变效应的分析公式也适用于半导体电阻材料，即：

如半导体硅，λ

=(40～80)×(10~11)m2/N，E=1.67×1011N/m2，则S0=50～100。显然半导体电阻材料的灵敏系数比金属丝的要高50～70倍。S0=（ΔR/R）/ε

=1+2μ+λE≈

λE优点：①应变片结构轻小，对试件影响小。频率响应好，适用于静态测量和动态测量。②测量应变的灵敏度和分辨力高，可测量微应变，误差小于1％。

③测量范围广，既可测量弹性变形，也可测量塑性变形。

④能适应各种环境，可在高（低）温、超低压、高压、水下、强磁场以及辐射和化学腐蚀等恶劣环境下使用。缺点：①大应变状态下具有较明显的非线性；

②输出信号较弱。（五）电阻应变式传感器的优缺点：金属应变片工作实例：电阻应变式位移传感器

（六）电阻应变式传感器的应用电阻应变片在使用时通常将其接入测量电桥，以便将电阻的变化转换成电压量输出。金属应变片构成的这种电桥称为惠斯登电桥。可以采用电桥的一个桥臂为一片金属应变片、其他桥臂为固定电阻的方法[图

(a)]，也可以采用在电桥上用2片或4片金属应变片组成的桥路结构，以此提高传感器的测量精度[图

(b)]。图

(a)图

(b)（六）电阻应变式传感器的应用应变式电阻传感器的应用主要有两个方面：1)直接测定结构的应力或应变为了研究机械、建筑、桥梁等结构的某些部位或所有部位工作状态下的受力变形情况，往往将不同形状的应变片贴在结构的预定部位上，直接测得这些部位的拉、压应力、弯矩等，为结构设计、应力校核或构件破坏及机器设备的故障诊断提供实验数据或诊断信息。如图

(a)，(b)所示给出了两种实际应用的例子。立柱应力(b)桥梁应力2)将应变片贴于弹性元件上制成多种用途的应变传感器用应变片贴于弹性元件上制成的传感器可测量各种能使弹性元件产生应变的物理量，如压力、流量、位移、加速度等。因为这时被测的物理量使弹性元件产生与之成正比的应变，这个应变再由应变片转换成其自身电阻的变化。根据应变效应可知，应变片电阻的相对变化与应变片所感受的应变成比例，从而通过电阻与应变、应变与被测量的关系即可测得被测物理量的大小。例：电阻应变式位移传感器

应变式传感器的典型应用图示为加速度传感器。它由质量块M、悬臂梁、基座组成．当外壳与被测振动体一起振动时，质量块M的惯性力作用在悬臂梁上，梁的应变与振动体(即外壳)的加速度在一定频率范围内成正比，贴在梁上的应变片把应变转换成为电阻的变化。应用实例：振动式地音入侵探测器

适合于金库、仓库、古建筑的防范，挖墙、打洞、爆破等破坏行为均可及时发现。应用实例：电子称原理将物品重量通过悬臂梁转化结构变形，再通过应变片转化为电量输出。应用实例：冲床生产记数

和生产过程监测§3.3

电容式传感器一、工作原理与特性1.变换原理:

将被测量的变化转化为电容量变化两平行极板组成的电容器,它的电容量为:+++

A

当被测量δ、A或ε发生变化时，都会引起电容的变化。如果保持其中的两个参数不变，而仅改变另一个参数，就可把该参数的变化转换为电容量的变化。2分类及其特性

（一)极距变化型:+++（三)介质变化型:（二)面积变化型:角位移型,平面线位移型,柱面线位移型.++++++（一）极距变化型：由此可得到传感器的灵敏度为：从上式可看出，灵敏度S与极距平方成反比。一般通过减小初始极距来提高灵敏度。由于电容量C与极距δ呈非线性关系，这将引起非线性误差。为了减小这一误差，通常规定测量范围。一般取极距变化范围为，此时，传感器的灵敏度近似为常数。实际应用中，为了提高传感器的灵敏度、增大线性工作范围和克服外界条件(如电源电压、环境温度等)的变化对测量精度的影响，常常采用差动型电容式传感器。（一）极距变化型该传感器使用时要注意：1、电容和极矩不是线性关系，只有测微位移时，才可认为是近似线性关系。2、要提高灵敏度，应该减小初始极矩。3、当极矩过小时，又容易击穿，同时加工精度要求也高了。因此，使用时一般在极板间放置云母、塑料膜等介电常数高的物质来提高绝缘性4、在实际应用中，为提高灵敏度，减小非线性，可采用差动结构。（一）极矩变化型应用：电容传声器++++++<#>(二)面积变化型

1角位移型电容式传感器：当动板有一转角时，与定板之间相互覆盖的面积发生变化，因而导致电容量变化。当覆盖面积对应的中心角为a、极板半径为r时，覆盖面积为：电容量为：其灵敏度为：

2平面线位移型电容式传感器其灵敏度为：

3圆柱线位移型电容式传感器：由于平板型传感器的可动极板稍有极距方向移动会影响测量精度。因此，一般情况下，变截面积型电容式传感器常做成圆柱形,当覆盖长度x变化时，电容量变化，其灵敏度为小结：面积变化型电容传感器是一种线性传感器，可以测量较大的直线位移和角度位移，但灵敏度较低。(二)面积变化型应用：电容式位移传感器(三)介质变化型

是在电容传感器两极板间加上介质构成的。由于各种介质的介电常数不同，当极板间的介电常数变化时，电容量随之变化。常用于检测容器中液面的高度、溶液浓度和板材的厚度等。变介电常数型电容传感器的结构原理：下述测量方法中，若电极间存在导电介质时，电极表面应涂盖绝缘层（如涂0.1mm厚的聚四氟乙烯等），防止电极间短路。

变电介质型电容式传感器柱式电容的增量正比于被测液位高度，可测量一种流体的液位高度(三)介质变化型应用：电容液位计产品.在洗衣机中的应用<#>二、测量电路（一）、电桥电路

（二）、直流极化电路（四）、调频电路（五）、运算放大器电路（三）、谐振电路三、特点及应用优点：

1、输入量小而灵敏度高；

2、良好的动态性能；

3、本身发热影响很小，能量损耗小；

4、结构简单，适应性好；缺点：非线性误差大（解决办法：利用测量电路。常用的电桥电路如：电容传感器的电桥电路、比例运算放大器电路；电缆电容、电子线路的分布电容影响大（解决办法：利用驱动电缆）。应用：电容式传感器广泛应用在位移、压力、流量、液位等的测试中。其精度和稳定性日益提高，如一个250mm量程的电容式位移传感器，精度可达5μm。其应用实例如下：（一）电容测厚仪

测量金属带材在轧制过程中的厚度。在被测金属带材的上下两侧各放置一块面积相等，与带材距离相等的极板，这样极板与带材就形成了两个电容器。把两块极板用导线连接起来就成为一个极板，而金属带材就是电容的另一个极板，其总电容Cx＝C1+C2=2C。如果带材厚度发生变化，则引起电容量的变化。通过检测电路可以反映这个变化，并转换和显示出带材的厚度。四、电容式传感器的应用实例（二）电容式油量表（三）、电容式转速传感器

当齿轮转动时，电容量发生周期性变化，通过测量电路转换为脉冲信号，则频率计显示的频率代表转速大小。设齿数为z，频率为f，则转速为§3.4电感式传感器

电感式传感器的工作原理：电感传感器的敏感元件是电感线圈，其转换原理基于电磁感应原理。它把被测量的变化转换成线圈自感系数L或互感系数M的变化(在电路中表现为感抗XL的变化)而实现把被测量转换为电感量变化的一种装置。按照转换方式的不同，可分为

用途：常用来测量位移、振动、压力、应变、流量、比重等物理量参数。一、自感型电感传感器

自感型电感传感器是一种改变自感系数的传感器。原理图如下图。它由线圈、铁芯及衔铁组成。在铁芯和衔铁之间有空气隙δ。

按照工作原理的不同，其分类为：（一）可变磁阻式

根据电磁感应定律，当线圈中通以电流i时，其自感与线圈匝数和磁路总磁阻的关系为其中：

式中:

l———导磁体(铁芯)的长度(m)；

μ———铁芯导磁率(H/m)；

s———铁芯导磁横截面积(m2);δ——空气隙长度(m);μ0——空气导磁率；

S0——空气隙导磁横截面积(m2)。因为μ＞＞μ0，则则

上式表明，自感L与气隙δ成反比，而与气隙导磁截面积S0成正比。对于1、变气隙式自感传感器其灵敏度为

灵敏度S与气隙长度的平方成反比，δ愈小，灵敏度愈高。由于S不是常数，故会出现非线性误差，为了减小这一误差，通常规定δ在较小的范围内工作。例如，若间隙变化范围为（），取。因此:

该类传感器适用于较小位移的测量，一般约为0.001～1mm.

2、变面积式自感传感器

若将变气隙式自感传感器的气隙厚度δ保持不变，使气隙导磁截面积A随被测非电量而变，即构成变面积式自感传感器。

3、螺管式自感传感器：当铁芯在线圈中运动时，将改变磁阻，使线圈自感发生变化。这种传感器结构简单、制造容易，另外由于空气隙大，磁路磁阻大，其灵敏度较前两种低，但线性范围大；适用于较大位移(数毫米)测量。

变气隙式、螺管式电感传感器均可做成差动形式

当衔铁有位移时，一个线圈自感增加，另一个线圈自感减小。将两线圈接于电桥的相邻桥臂时，其输出灵敏度可提高一倍，并改善了线性特性。

较之单螺管线圈型有较高灵敏度及线性，被用于电感测微计上，其测量范围为0～300μm，最小分辨力为0.5μm。（二）涡电流式传感器

1、工作原理：下图所示为高频反射式涡流传感器工作原理。**利用材料导磁率μ作为变换量，可以做成测量应力、硬度等传感器；**利用变换量μ，ρ，x的综合影响，可以做成探伤装置。

涡电流式传感器的变换原理是利用金属体在交变磁场中的涡电流效应。按照激励电流频率的不同分为高频反射式和低频透射式涡流传感器。**利用位移x作为变换量，做成测量位移、振动、转速等传感器，也可做成接近开关、计数器等；**利用材料电阻率ρ作为变换量，可以做成温度测量、材质判别等传感器；低频透射式涡流传感器的工作原理

发射线圈ω1和接收线圈ω2分别放在被测材料G的上下方，低频(音频范围)电压加到线圈ω1的两端后，在周围空间产生一交变磁场，并在被测材料G中产生涡流，此涡流损耗了部分能量，使贯穿ω2的磁力线减少，从而使ω2产生的感应电势e2减小。e2的大小与G的厚度及材料性质有关，实验与理论证明，随材料厚度h增加e2按负指数规律减小。因而若金属板材料的性质一定，按e2的变化便可测得材料的厚度。2、测量电路：（1）调幅电路

振荡器提供一个恒频恒幅高频电压，在电阻R和LC组成的并联谐振回路分压。振荡器放大器检波器滤波器xLC耦合电阻

（2）调频电路调频测量电路是把传感器线圈接入振荡器，作为振荡器的一个电感元件。与调幅电路不同的是，它是以频率作为输出量。高频振荡器鉴频器x±△xL±△LCf±△f电压输出3、涡电流式传感器的应用：

涡电流式传感器可用来测量各种形状金属导体试件的位移量。如汽轮机主轴的轴向位移，液压先导阀的位移和金属试件的热膨胀系数等。测量位移范围可以从0～1mm到0～22mm，分辨力为0.1μm。涡电流式传感器可用于动态非接触性测量，如下：二、互感型传感器（差动变压器）一、工作原理：

传感器主要由线圈、铁芯和活动衔铁三个部分组成。线圈包括一个初级线圈和两个反接的次级线圈，当初级线圈输入交流激励电压时，次级线圈将产生感压电动势e1和e2。由于两个次级线圈极性反接，因此，传感器的输出电压e=e1-e2。输出e的大小随活动衔铁的位置而变。当活动衔铁的位置居中时，即e1=e2，e=0；当活动衔铁向上移时，即e1>e2，e>0;当活动衔铁向下移时，即e1<e2，e<0。活动衔铁的位置往复变化，其输出电压也随之变化，输出特性如上图所示。二、电感式传感器的应用

⑵其他应用例：电感测微仪、电感式压力传感器测流体压力⑴位移测量

下图所示为用于小位移的差动相敏检波电路的工作原理，当没有信号输入时，铁芯处于中间位置，调节电阻R，使零点残余电压减小；当有信号输入时，铁芯移上或移下，其输出电压经交流放大、相敏检波、滤波后得到直流输出。由表头指示输入位移量的大小和方向。

差动变压器式传感器具有精度高达0.lμm量级，线圈变化范围大(可扩大到士l00mm，视结构而定)结构简单，稳定性好等优点，被广泛应用于直线位移及其他压力、振动等参量的测量。§3.5压电式传感器某些物质、如石英、钛酸钡等，当受到外力作用时，不仅几何尺寸发生变化，而且内部极化，表面上有电荷出现，形成电场。当外力去掉时，又重新回复到原不带电状态，这种现象称为压电效应。若将这些物质置于电场中，其几何尺寸也发生变化，这种由于外电场作用导致物质机械变形的现象，称为逆压电效应或电致伸缩效应。

图示为天然石英晶体，一般把它用三根互相垂直的轴表示，其中，纵轴Z称为光轴;通过六棱线而垂直于光铀的X铀称为电轴;与X一X轴和Z一Z轴垂直的Y一Y轴(垂直于六棱柱体的棱面)，称为机械轴。

压电式传感器是一种可逆型传感器器。是利用某些物质的压电效应进行工作的器件。

一、压电效应

最简单的压电式传感器的工作原理如图。在压电晶片的两个工作面上进行金属蒸镀，形成金属膜，构成两个电极。当压电晶片受到压力F的作用时，分别在两个极板上积聚数量相等而极性相反的电荷，形成电场。因此，压电传感器可以看作是一个电荷发生器，也可以看成是一个电容器。

如果施加于压电晶片的外力不变，积聚在极板上的电荷又无泄漏，那么在外力继续作用时，电荷量将保持不变。这时在极板上积聚的电荷与力的关系为：

q=dc·F

式中：q

—电荷量;dc—压电常数；F

—作用力。所以：应用压电式传感器测得力值F的问题实质上就是如何测得电荷q的问题。二、压电材料常用的压电材料有：

压电单晶，如石英等；压电常数不高，但具有较好的机械强度及时间和温度的稳定性，绝缘电阻大，一般用在要求较高的传感器上，如标准加速度计；

压电陶瓷，属多晶体。如钛酸钡、锆钛酸铅、铌镁酸铅等。其压电常数比单晶体高的多，现在压电元件多采用压电陶瓷。使用最多的是PZT锆钛酸铅系列压电陶瓷；

有机压电薄膜，压电特性并不好，但其面积大，柔软不易破，可用于微压测量和机器人的触觉，以聚偏二氟乙烯（PVdF）最为著名。三、压电式传感器及其等效电路压电传感器的压电元件是在两个工作面上蒸镀有金属膜的压电晶片，金属膜构成两个电极进行工作。这种情况和电容器十分相似，所不同的是晶片表面上的电荷会随着时间的推移逐渐漏掉，因为压电晶片材料的绝缘电阻(也称漏电阻)虽然很大，但毕竟不是无穷大，从信号变换角度来看，压电元件相当于一个电荷发生器。从结构上看，它又是一个电容器。因此通常将压电元件等效为一个电荷源Q与电容C的并联电路或电压源U和电容C的串联电路。其中：压电元件等效电路压电元件等效为一个电荷源Q和一个电容器C0并联的等效电路也可等效为一个电压源U和一个电容器C0串联的等效电路

其中Ra为压电元件的漏电阻。工作时，压电元件与二次仪表配套使用必定与测量电路相连接，这就要考虑连接电缆电容Ca、放大器的输入电阻Ri和输入电容Ci。

三、压电式传感器及其等效电路由于不可避免地存在电荷泄漏，压电式传感器适宜作动态测量。压电元件常用的结构形式压电元件并联连接和串联连接

并联连接：两压电元件的负极集中在中间极板上，正极在上下两边并连接在一起，此时电容量大，输出电荷量大，适用于测量缓变信号和以电荷为输出的场合。串联连接：上极板为正极，下极板为负极，在中间是一元件的负极与另一元件的正极相连接，此时传感器本身电容小，输出电压大，适用于要求以电压为输出的场合。四、测量电路

由于压电式传感器的输出电信号很微弱，而且传感器本身有很大内阻,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，经过阻抗交换以后，方可用一般的放大检波电路再将信号输入到指示仪表或记录装置中。

前置放大器的作用

前置放大器电路有两种形式一、是将传感器的高阻抗输出变换为低阻抗输出;二、是放大传感器输出的微弱电信号。一、用电阻反馈的电压放大器;二、用电容器反馈的电荷放大器。电荷放大器小结：电荷放大器的输出电压与电缆分布电容无关。采用电荷放大器时，即使联接电缆长度在百米以上，其灵敏度也无明显变化，这是电荷放大器的突出优点。这对小信号和远距离测量非常有利，故而电荷放大器应用日益广泛。电压放大器五、压电式传感器应用

图为压电式加速度传感器的结构原理图，当传感器向上运动时，质量块产生的惯性力使压电元件上的压应力增加；反之，当传感器向下运动时，压电元件上的压应力减小。磁电式传感器：是把被测物理量转换为感应电动势的一种传感器，又称电磁感应式或电动力式传感器。工作原理：

对一个匝数为N的线圈，当穿过它的磁通量发生变化时，线圈产生的感应电动势

.磁通

的变化可通过多种方法来实现，如磁铁与线圈之间作切割磁力线运动、磁路中磁阻变化、恒定磁场中线圈面积变化等，因此可制造出不同类型的传感器，用于测量速度、扭矩等物理量。分类：

按结构方式不同，磁电式传感器可分为动圈式和磁阻式;§3.6磁电式传感器

动圈式传感器线速度型

角速度型测速电机动圈式传感器磁阻式磁阻式传感器的线圈与磁铁彼此不作相对运动，由运动着的物体（导磁材料）改变磁路磁阻，引起磁力线增强或减弱，使线圈产生感应电动势。线圈3和磁铁5静止不动，测量齿轮1（导磁材料制成）每转过一个齿，传感器磁路磁阻变化一次，线圈3产生的感应电动势的变化频率等于测量齿轮1上齿轮的齿数和转速的乘积。磁阻式传感器对环境条件要求不高，能在-150～＋90℃的温度下工作，不影响测量精度，也能在油、水雾、灰尘等条件下工作。但它的工作频率下限较高，约为50Hz，上限可达100Hz。§3.7新型传感器一、气敏传感器

气敏传感器是一种将检测到的气体成份和浓度转换为电信号的传感器.

应用：在现代社会的生产和生活中，对各种各样的气体的检测和控制。比如化工生产中气体成份的检测与控制；煤矿瓦斯浓度的检测与报警；环境污染情况的监测；煤气泄漏；火灾报警；燃烧情况的检测与控制等等。气敏传感器

测试敏感气体的气敏传感器半导体气敏传感器固体电解质气敏传感器测试敏感气体量的真空度气敏传感器高频成分传感器光学成分传感器检测气体成分的气体成分传感器二、湿度传感器

湿度传感器：是利用湿敏元件进行湿度测量和控制的。湿敏元件：利用湿敏材料吸收空气中的水分而导致本身电阻值发生变化的原理而制成的。分类：氯化锂湿敏元件、半导体陶瓷湿敏元件、热敏电阻湿敏元件、高分子膜湿敏元件等。例如：工业湿度计测中常用的高分子膜湿度传感器：高分子膜湿度传感器：是随高分子膜吸收或放出水份从而引起电导率或电容变化以测量环境相对湿度的装置。测定电容器的容量值变化测量环境中的相对湿度。其中，电极是极薄的金属蒸镀膜，透过电极，高分子膜吸收或放出水份。三、水份传感器

水份传感器：将水份量(即含水量)转换成电信号进行测定和表示的传感器。分类：水份传感器(水份计)有直流电阻型、高频电阻型、电容率型、气体介质型、近红外型、中子型和核磁共振型等，可根据被测物质的种类、使用目的