常用传感器资料

1、第3章常用传感器和敏感元件。本章的学习要求如下：1 .了解传感器的分类2。掌握常用传感器的测量原理。了解传感器的测量电路和机械工程测试技术3.1概述1。传感器定义。传感器是通过检测元件将一种形式的信息转换成另一种形式的装置。目前，传感器转换的信号大多是电信号。因此，从狭义上讲，传感器是一种将从外部输入的非电信号转换成电信号的装置。2.传感器的组成，由敏感装置和辅助装置组成。敏感设备的功能是检测测量的物理量，转换信号并输出。辅助设备对敏感设备输出的电信号进行放大和阻抗匹配，以便于后续仪器接入。3.传感器的分类，1)根据测量的物理量、常用测量的物理量、机械量：长度、厚度、位移、速度、加速度、旋转角

2、度、转数、质量、重量、力、压力、真空度、力矩、风速、流速和流速；声音：声压、噪声、磁：磁通量、磁场、温度：温度、热量、比热、光：亮度、颜色、机械类型、电气类型、光学类型、流体类型等。2)根据工作的物理基础：分类，能量转换类型：直接输入来自被测物体的能量以使其工作。例如，33366压电加速度计。能量控制型：由外部提供能量，由外部提供的能量变化由测量控制。例如，电阻应变计，(无源传感器)，(有源传感器)，4)根据敏感元件与被测对象3360之间的能量关系，物理型：依靠敏感元件材料物理性质的变化来实现信号转换。例如，水银温度计。结构型：依靠传感器结构参数的变化来实现信号转换。例如，电容和电感传感器。3

3、.2电阻传感器是将测量数据转换为电阻变化的传感器，根据工作原理，可分为：变阻器型和电阻应变型。1、变阻器传感器，等效电路分析：x、L、L-变阻器总长度；x刷运动。R-总阻力；RL电刷电阻；单位长度的K电阻值、R=K*L，x=L*E1/E，(K为固定值)，(2)压敏电阻传感器的性能参数： 1)线性度(或曲线一致性)；4)移动或旋转角度范围；2)决议；5)电阻温度系数；3)整个电阻值的偏差；6)生活；(3)变阻器传感器的分类，按测量类型：单圈电位器、多圈电位器、线性滑动电位器，按生产方法：线绕电位器、变阻器传感器产品、2个电阻应变传感器-应变仪，电阻应变仪的工作原理是基于金属导体的应变效应，即当金

4、属导体在外力作用下发生机械变形时，其电阻值随机械变形(伸长或缩短)而变化，1)工作原理，上述任何一个参数的变化都会引起电阻的变化，并得到导数。金属应变仪的电阻r为，代入，有：线：线体积不变：纵向应变，泊松比，有：对于金属材料，电导率不变：线应变仪：金属应变仪，半导体应变仪，简化小尺寸；缺点：温度稳定性和重复性不如金属应变仪。基于压阻效应：当半导体受到沿某一轴的外力作用时，电阻率发生变化。3、应变仪的主要参数，4)指示应变仪性能的其他参数(工作温度、滞后、零点漂移、疲劳寿命、横向灵敏度等)。1)几何参数：规格距离l和线栅宽度b，通常由制造商的bL表示；2)电阻值：应变仪的原始电阻值；3)灵敏度系

5、数：代表应变仪转换性能的一个重要参数；3)应变仪测量电路，使：电压和应变成线性关系，电压可以通过电桥测量，电阻应变仪的选择和粘贴技术，1。目视检查电阻是否，4。在应变仪上粘贴：在应变仪底座上挤一小滴502胶，轻轻均匀涂抹，立即放在应变仪位置。5.电线：应变仪的引线用电烙铁焊接在导线上。6。用兆欧表检查应变仪和试样之间的绝缘结构，兆欧表应大于500欧姆。7.应变仪保护：用704硅橡胶覆盖应变仪，防止受潮。电阻应变传感器的应用：测力箱：冲床生产计数及生产过程监控箱：电子秤，通过悬臂梁将货物重量转化为结构变形，再通过应变片转化为电输出。3.3电容式传感器，转换原理：将测量的变化转换成电容变化。由两块

6、平行板组成的电容器的电容是：当、A或变化时，会引起电容变化。(1)极距变化类型，当极板距离有微小变化时，电容变化，从而获得传感器的灵敏度，其与距离的平方成反比，并引入非线性误差。(2)面积变化型，a)角位移型，输入和输出之间的线性关系，b)平面线性位移型，b)板宽，输入和输出之间的线性关系，c)圆柱线性位移型，当覆盖长度x变化时，电容变化，灵敏度：输入和输出之间的线性关系，(3)介质变化型，例如，当金属带材的厚度在轧制过程中发生变化时，就会引起电容的变化。这种变化可以通过检测电路反映出来，并且条带的厚度可以被转换和显示。(1)电容式测厚仪：测量轧制过程中金属带的厚度，以及(2)湿度传感器，它使

7、用湿度敏感聚合物层作为电介质。随着湿度的增加，越来越多的水分子聚集，r增大。接近传感器：印刷电路板包括两个导体，中间介质的介电值非常小。如果物体(手)移动到电容区域，电容将会改变。人体的成分超过90%的水，所以介电值很大(约50)。3、测量电路，a)桥式电路，b)谐振电路，c)运算放大器电路，3.4感应传感器，它基于电磁感应原理，是一种将测量值转换成电感值的装置。分类：电感式传感器，3.4电感式传感器，1自感式-可变磁阻式，原理：电磁感应，自感式l，电感式接近传感器(金属)，3.4电感式传感器，2涡流式，原理：涡流效应，3.4电感式传感器，一次线圈等效阻抗z变化：3，火车车轮检查，油管检查，3

8、.4电感式传感器，2互感-差动变压器，3.4电感式传感器，差动变压器测量电路，3.4电感式传感器，差动变压器位移传感器3.4感应传感器，外壳：张力测量，3.4感应传感器，3.5感应线圈的感应电动势e为，磁通量的变化率与磁场强度、磁阻和线圈运动速度有关。 改变其中一个因素会改变感应电动势。2分类，磁电，动圈，磁阻，线速度，角速度，3.5磁电传感器，动圈传感器，线速度，3.5磁电传感器，角速度，测速发电机，3.5磁电传感器，磁阻传感器，3.6压电传感器，1。当外力消除后，它会恢复到原来的状态。这种现象被称为压电效应。3.6压电传感器，2。测量电路中，压电传感器的输出电信号非常微弱，所以通常传感器信

9、号应该先输入到输入阻抗较高的前置放大器中，然后经过阻抗变换后输入到后续的显示仪器中。案例：飞机模态分析，3.6压电传感器，3.7半导体传感器和3.7.1磁传感器，霍尔元件由霍尔板、四根引线和外壳组成，如图所示。旋转角度测量：磁传感器、铁磁材料裂纹检测、磁传感器、外壳：汽车速度测量：磁传感器、2个磁阻元件、磁阻效应、磁传感器、特征电阻的增量与磁场的平方成正比；与磁场无关。温度系数影响很大；磁感应强度的范围大于霍尔元件。磁性传感器，产品，磁性传感器，3.7.2热传感器，1。双金属温度计，由两种不同膨胀系数的金属片焊接而成。它是一种固体膨胀温度计，可以将温度变化转化为机械量的变化。优点：结构简单、牢

10、固、可靠、防爆；2.热电温度计(热电偶)，热电效应，把两种不同材料的导体串联起来形成一个闭环。当两个接头的温度不同时，回路中会产生热电势，并形成电流。这种现象被称为热电效应。热传感器，k玻尔兹曼常数，e电子电荷，T接触温度NA，NB分别是导体a和b的自由电子密度。1)均匀导体定律由均匀导体组成的闭环不产生热电动力，与导体的横截面积、长度和温度分布无关。2)中间导体定律连接热电偶回路中第三种材料的导体，只要两端温度相等，导体的连接就不会影响热电偶回路的总热电动力。热敏传感器，3)参比电极定律两种导体A和B分别与参比电极C形成热电偶。如果知道它们所产生的热电动势，那么A极和B极配对后的热电动势可以

11、用下面的公式计算：由于铂的稳定的物理和化学性质，人们经常使用铂作为参比电极。半导体热敏电阻的材料是由锰、镍、铜、金刚石、铁等金属氧化物按一定比例混合烧结而成的半导体，具有负温度电阻系数，其电阻随温度的升高而降低。热传感器、热传感器、产品、温度控制器、热传感器、应用、汽车发动机传感器、水温传感插头等。也广泛应用于空调、供暖、电子温度计等。3.7.3气体传感器与人类日常生活密切相关，而气体检测是保护和改善生态生活环境不可缺少的手段，而气体传感器发挥着极其重要的作用。如果生活环境中一氧化碳的浓度达到0.8 1.15毫升/升，就会出现气短、脉搏加快甚至晕厥。有易燃、易爆气体、酒精等检测。烟雾报警器、酒

12、精传感器、二氧化碳传感器、气敏电阻传感器和气敏传感器使用气敏半导体材料，如氧化锡和氧化锰。当它们吸收气体烟雾，如一氧化碳和酒精时，阻力会发生变化。使得气体传感器电阻值随着被测气体浓度的变化而变化。气体电阻传感器、气体电阻传感器、实验室传感器、气体报警器、烟雾报警器、酒精传感器、气体电阻传感器、3.7.4光电传感器，光电传感器通常指能够对从紫外线到红外光的光能敏感并将光能转换成电信号的装置。它的工作原理是基于某些物质的光电效应。内部光电效应。当半导体材料被照射时，将产生电子-空穴对，这将提高它们的导电性。光线越强，阻力越小。这种光照后电阻率变化的现象称为内部光电效应。光敏电阻、光电二极管和光电晶

13、体管、照相机自动计量和光控灯工业控制、半导体传感器、光电池、光电效应是指半导体材料的pn结在被照射后产生一定方向的电动势的效应。以可见光为光源的光伏电池是常用的光伏电池半导体传感器，半导体传感器，半导体传感器，半导体传感器。案例：光电鼠标使用发光二极管和光电晶体管来测量位移。半导体传感器、3.7.5电荷耦合器件固态图像传感器、金属氧化物半导体光电传感器结构是在半导体(P型硅)衬底上形成氧化物(如二氧化硅)，然后在氧化物上沉积一层金属电极以形成金属氧化物半导体结构元件(MOS)。在半导体硅晶片上，金属氧化物半导体单元排列成线性阵列或区域阵列。如果在这些光敏单元上照射明暗图像，则在这些光敏单元上将

14、感应出对应于照明强度的光生电荷图像。CCD固态图像传感器，CCD固态图像传感器，特征： (1)非接触检测；(2)快速反应；(3)可靠性高，维修简单；(4)测量精度高；(5)体积小、重量轻；易于与计算机连接(6)，被测物体需要强光照射；(7)受被测物体以外的光线影响。使用： (1)宽度测量；(2)外径测量；(3)主轴径向跳动测量，电荷耦合器件固态图像传感器，条形码扫描仪，灰色=红色* 0.299绿色* 0.587蓝色* 0.114，数码相机，电荷耦合器件固态图像传感器，3.7.6其他传感器，1。热辐射探测传感器，绝对零度以上的所有物体都有辐射，其强度取决于物体温度(k)。根据普朗克辐射定律，有以

15、下表达式：应用：动态温度场的检测涉及冶金、轧制、磨削和各种热加工过程。其他类型的传感器2、声发射检测传感器、材料或结构被外力或内力变形或破坏，应变能以弹性波的形式释放的现象称为声发射。各种材料的声发射频率范围很广，从次声、音频到超声波。大多数金属的声发射频带在超声波范围内。其他类型的传感器，情况：结构监测，如材料断裂，其他类型的传感器，生物传感器，生物传感器和其他传感器是用来检测含有生物物质的物体。根据敏感物质的不同，生物传感器分为酶传感器、微生物传感器、组织传感器、细胞器传感器、免疫传感器等。环境监测、医学、应用领域、发酵工业(食品)、血糖-乳酸测定过程、体能训练、德国开发的环境废水生化需氧量分析仪、棕榈糖分析仪、工厂发酵车间化学家正在分析样品、发酵工厂3.8智能传感器一般指能感知某些物理量(如电、光、磁等)信息的装置。)，化学量(如浓度、酸碱度等。)，生物量(如细菌等。)，并将信息转换成电子信息。智能传感器将传感器和微型计算机集成在一个芯片上，其主要特点是将敏感技术和信息处理技术相结合，使其具有认知能力和感知本能。嵌入式计算机、智能倾角RS232传感器、IC总线数字温度传感器、3.9传感器选择原则，传感器选择主要考虑灵敏度、响应特性、线性范围、稳定性、精度和测量方式六个方面