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1、第6章、传感器原理与测量电路,本章学习要求：,1.了解传感器的分类 2.掌握常用传感器测量原理 3.了解传感器测量电路,6.1 概述,1. 传感器定义,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。,2. 传感器的构成,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。,3. 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:长度,厚度,位移,速度,加速度,
2、 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,机械式,电气式,光学式,流体式等.,2)按工作的物理基础分类:,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. 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.,4)按敏感元件与被测对象之间的能量关系:,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.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.,传感器是测量
3、装置与被测量之间的接口，处于测量系统的输入端，其性能直接影响着整个测量系统，对测量精确度起着主要的作用。,在选择和使用传感器时还应该注意以下几点: 首先应该满足不失真测试的条件。 1)适当的灵敏度 灵敏度高意味着传感器能检测微小的信号，当被测量稍有变化，传感器就有较大的输出。但高灵敏度的传感器测量范围也较窄，较容易受噪声的干扰。 2)足够的精确度 传感器的精确度表示其输出电量与被测量的真值的一致程度。 3)高度的可靠性 4)对被测对象的影响小 传感器与被测物之间的相互作用要小 。,6.2 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, 按工作的原理可分为:变阻器式、电阻应变式
4、、热敏式、光敏式、电敏式.,1 变阻器式传感器,等效电路分析:,x,L,L-变阻器总长; x-电刷移动量. R-总电阻; RL电刷电阻;,R=K*l,x=L*E1 / E,(2) 变阻器式传感器的性能参数: 1)线性(或曲线的一致性); 4)移动或旋转角度范围; 2)分辨率; 5)电阻温度系数; 3)整个电阻值的偏差; 6)寿命;,(3)变阻器式传感器的分类,按测量类型：,单圈电位器,多圈电位器,直线滑动式电位器,按制作方式：,线绕电位器,变阻器式传感器产品,案例：重量的自动检测-配料设备,原理：弹簧-力-位移 -电位器-电阻,案例：煤气包储量检测,原理：钢丝-收线圈数 -电位器 -电阻,案例：玩具机器人（广州中鸣数码 ）,原理：电机-转角 -电位器 -电阻,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。,