傳感器期末復(fù)習(xí)重點知識點總結(jié)必過

1、第一章傳感器概述人的體力和腦力勞動通過感覺器官接收外界信號， 分析處理傳遞給肌體。如果用機器完成這一過程， 計算機相當(dāng)人的大腦， 的五官和皮膚。1.1.1傳感器的定義 廣義：傳感器是一種能把特定的信息（物理、化學(xué)、 的輸出器件和裝置。狹義：能把外界非電信息轉(zhuǎn)換成電信號輸出的器件。 國家標(biāo)準(zhǔn)對傳感器定義是： 能夠感受規(guī)定的被測量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件和裝置將這些信號傳送給大腦,執(zhí)行機構(gòu)相當(dāng)人的肌體,大腦把這些信號傳感器相當(dāng)于人生物）按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成某種可用信號以上定義表明傳感器有以下含義：1、它是由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件構(gòu)成的檢測裝置；2、能按一定規(guī)律將被測量轉(zhuǎn)換成電信號輸出；3、傳

2、感器的輸出與輸入之間存在確定的關(guān)系；按使用的場合不同又稱為：變換器、換能器、探測器1.1.2傳感器的組成 傳感器由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、基本電路三部分組成： 圖示：被測量-敏感原件-轉(zhuǎn)換原件-基本電路電量輸出 電容式壓力傳感器壓電式加速度傳感器電位器式壓力傳感器1.1.3傳感器的分類按傳感器檢測的范疇分類：生物量傳感器、化學(xué)量傳感器、物理量傳感器、按輸入量分類：速度、位移、角速度、力、力矩、壓力、流速、液面、溫度、濕度 按傳感器的輸出信號分類：模擬傳感器 數(shù)字傳感器按傳感器的結(jié)構(gòu)分類：結(jié)構(gòu)型傳感器、物性型傳感器、復(fù)合型傳感器按傳感器的功能分類：智能傳感器、多功能傳感器、單功能傳感器按傳感器的轉(zhuǎn)換

3、原理分類：機一電傳感器、光一電傳感器、熱一電電傳感器、磁一電傳1）2）3）4）5）6） 感器電化學(xué)傳感器。7）按傳感器的能源分類：有源傳感器、無源傳感器國標(biāo)制定的傳感器分類體系表將傳感器分為：物理量、化學(xué)量、生物類傳感器三大門類；1.2傳感器的地位與作用在基礎(chǔ)學(xué)科研究中，傳感器更有突出的地位。宏觀上的茫茫宇宙、微觀上的粒子世界、長 時間的天體演化、短的瞬間反應(yīng)。超高溫、超低溫、超高壓、超高真空、超強磁場、弱磁場 等極端技術(shù)研究。傳感器的發(fā)展，往往是一些邊緣學(xué)科開發(fā)的先驅(qū)?，F(xiàn)代工業(yè)牛產(chǎn)尤其是自動化生產(chǎn)過程中，每個生產(chǎn)環(huán)節(jié)都需要用各種傳感器監(jiān)視和控制生產(chǎn)過程的各個參數(shù)，一是保證產(chǎn)品達(dá)到最好的質(zhì)量，

4、二是保證設(shè)備工作在最佳狀態(tài)。傳感器是自動控制系統(tǒng)的關(guān)鍵基礎(chǔ)器件，直接影響到自動化技術(shù)的水平。傳感器具有以下作用（1）測量與數(shù)據(jù)采集（2）檢測與控制（3）診斷與監(jiān)測（4）輔助觀測儀器（5 ）資源探測（6）環(huán)境保護（7）醫(yī)療衛(wèi)生（8 ）家用電器 目前傳感器總的發(fā)展趨勢是：（1）發(fā)現(xiàn)、利用新效應(yīng)；（2）開發(fā)新材料；（3）提高傳感器性能和檢測范圍（4）微型化與微功耗（5）集成化與多功能化；（6）傳感器的智能化；（7）傳感器的數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化。第二章傳感器的特性與標(biāo)定快變信號一一 輸入量X隨時間t較快變化時考慮輸出的動態(tài)特性即隨時間變化的特性；慢變信號 輸入X為靜態(tài)或變化極緩慢的信號時研究靜態(tài)特性，即不隨

5、時間變化的特性。2.1傳感器的靜態(tài)特性，討論傳感器的當(dāng)輸入量（X）為靜態(tài)（常量）或變化緩慢的信號時（如環(huán)境溫度、壓力）靜態(tài)特性，輸入輸出關(guān)系稱靜態(tài)特性。靜態(tài)特性包括：線性度、遲滯、重復(fù)性、靈敏度、穩(wěn)定性非線性誤差 是以擬合直線作基準(zhǔn)直線計算出來的，基準(zhǔn)線不同，計算出來的線性度也不相同。因此，在提到線性度或非線性誤差時，必須說明其依據(jù)了怎樣的基本直線。擬合直線的幾種常見方法有：1）理論線性度 2）最佳平均直線與獨立線性度；3）端點直線和端點線性度；4）端點直線平移線；5）最小二乘法直線和最小二乘法線性度。2.1.2 靈敏度線性傳感器的校準(zhǔn)線的斜率就是靜態(tài)靈敏度，它是傳感器的輸出量變化和輸入量變化

6、之比。 產(chǎn)生遲滯誤差的原因：該指標(biāo)反映了傳感器的機械部件和結(jié)構(gòu)材料等存在的問題，擦、灰塵積塞、間隙不適當(dāng)、螺釘松動、元件磨損（或碎裂）以及材料的內(nèi)部摩擦等。 遲滯的大小通常由整個檢測范圍內(nèi)的最大遲滯值 max與理論滿量程輸出之比的百分?jǐn)?shù)表 示 動態(tài)特性 是傳感器輸出對時間變化的輸入量的響應(yīng)特性， 態(tài)誤差！ 輸入信號按正弦變化時， 輸入信號為階躍變化時， 討論： 暫態(tài)響應(yīng)是指數(shù)函數(shù)，分析動態(tài)特性的相位、振幅、 對傳感器隨時間變化過程進(jìn)行分析,輸出曲線成指數(shù)變化逐漸達(dá)到穩(wěn)定;如軸承摩輸入與輸出之間存在的差異就是頻率，稱頻率響應(yīng)； 稱階躍響應(yīng)（瞬態(tài)響應(yīng)）;因為慣性存在輸出不能立刻達(dá)到穩(wěn)定，理論上ts

7、時才 能達(dá)到穩(wěn)定，當(dāng)t= T時即達(dá)到穩(wěn)定值的 63.2%，可見時間常數(shù) 越小越好，是反映一階傳感器的重要參數(shù)；實際運用時t = 4T時工程上認(rèn)為已達(dá)到穩(wěn)定；曲線看出它與動態(tài)測溫相似，所以動態(tài)測溫是典型的一階系統(tǒng)一階系統(tǒng)在時間常數(shù) T 1才近似零階系統(tǒng)特性， A （ 3 ） k （ 3 ） 0;輸出y（t）反 映輸入x（t）變化;當(dāng)3 =1/ T時，傳感器靈敏度下降了 3dB，如果靈敏度下降到 3db時的頻率 為工作頻率上限，則：上限頻率為3 H=1/ T , 所以時間常數(shù)T越小，3 H越高工作頻率越寬，響應(yīng)越好；一階系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)主要取決于時間常數(shù)T ,減少T可改善傳感器的頻率特性，加快響應(yīng)過

8、程。根據(jù)阻尼比E大小可分四種情況：1. E =0,零阻尼，等幅振蕩，產(chǎn)生自激永遠(yuǎn)達(dá)不到穩(wěn)定；2. E 1,過阻尼，穩(wěn)定時間較長。傳感器的固有頻率3 n和阻尼系數(shù)&。:時間常數(shù)T , T越小響應(yīng)越快，頻帶越寬；傳感器固有（信號）；阻尼比E，選擇在0.60.8，原則是過沖不太大,二階傳感器的動態(tài)特性主要取決于 影響傳感器動態(tài)特性的主要參數(shù)是： 頻率3 n，選擇在（35） 3 （ 穩(wěn)定時間不太長。頻帶越寬；（35） 3 （信號）；影響傳感器動態(tài)特性的主要參數(shù)： 時間常數(shù)T , T越小響應(yīng)越快， 傳感器固有頻率3 n，選擇在 阻尼比E，選擇在0.60.8，原則是過沖不太大，穩(wěn)定 時間不太長。第三章傳感

9、器中的彈性敏感元件設(shè)計變形：物體在外力作用下改變原來的尺寸或形狀的現(xiàn)象。彈性變形：如果外力去掉后物體能夠完全恢復(fù)原來的尺寸和形狀的變形。彈性元件：具有彈性變形特性的物件彈性敏感元件 是通過物體彈性變形這一特性， 把力、力矩或壓力轉(zhuǎn)換成為相應(yīng)的應(yīng)變或位移， 然后配合其它各種形式的傳感元件，將被測力、力矩或壓力轉(zhuǎn)換成電量的一種元件。彈性元件的分類：根據(jù)彈性元件在傳感器中的作用，基本上分為兩種類型： 彈性敏感元件、彈性支承3.1.1 彈性特性（應(yīng)變、位移式轉(zhuǎn)角）之間的 來表示。作用在彈性敏感元件上的外力與該外力引起的相應(yīng)變形 關(guān)系稱為彈性元件的彈性特性。彈性特性可由剛度或靈敏度剛度可以反映元件抵抗彈

10、性變形能力的強弱。二、靈敏度 靈敏度就是單位力作用下產(chǎn)生變形的大小而是在一個時間間隔內(nèi)逐漸完彈性元件上載荷發(fā)生改變時，相應(yīng)的變形往往不能立即完成，成，這種現(xiàn)象稱為彈性后效。3.1.2 彈性滯后對彈性元件進(jìn)行加載，可繪制一條彈性特性曲線，然后卸載，可繪制另一條彈性特性曲線。兩條曲線往往并不重合，這種現(xiàn)象稱為彈性滯后。彈性變形之差，叫做彈性敏感元件的滯后誤差。（2 ）彈性模量的溫度系數(shù)要（5）具有良好的穩(wěn)定性和在物體內(nèi)各部分之間彈性敏感元件材料基本要求：（1）彈性滯后和彈性后效要??；??；（3）線膨脹系數(shù)要小且穩(wěn)定；（4）彈性極限和強度極限要高； 耐腐蝕性；（6）具有良好的機械加工和熱處理性能。幾個

11、概念：應(yīng)力：物體由于外因（受力、溫度、濕度等變化等）而變形時，產(chǎn)生相互作用的內(nèi)力， 以抵抗這種外因的作用， 并力圖使物體從變形后的位置回復(fù)到變形前 的位置。在所考察的截面某一點單位面積上的內(nèi)力稱為應(yīng)力。撓度：彎曲變形時橫截面形中心沿與軸線垂直方向的線位移稱為撓度， 是指梁、桁架等受彎構(gòu)件在荷載作用下的最大變形，通常指豎向方向 向變形。撓度與荷載大小、構(gòu)件截面尺寸以及構(gòu)件的材料物理性能有關(guān)。 轉(zhuǎn)角：彎曲變形時橫截面相對其原來的位置轉(zhuǎn)過的角度稱為轉(zhuǎn)角。 應(yīng)變：物體受力產(chǎn)生變形時，體內(nèi)各點處變形程度一般各不相同， 度的力學(xué)量是該點的應(yīng)變。線應(yīng)變：在直角坐標(biāo)中所取單元體為正六面體時， 改變量與原長之比

12、，定義為線應(yīng)變，用 Z。線應(yīng)變以伸長為正，縮短為負(fù)。用y表示。簡言之就 y軸的,就是構(gòu)件的豎用以描述一點處變形的程三條相互垂直的棱邊的長度在變形前后的 表示。一點在 X、y、Z方向的線應(yīng)變分別為. X、圓柱應(yīng)變的一般表達(dá)式及其含義:圓柱內(nèi)各點的應(yīng)變大小決定于圓柱的 的力，而與圓柱的長度無關(guān)。3.3.4平膜片圓形膜片分為平面膜片和波紋膜片靈敏度結(jié)構(gòu)系數(shù)、橫截面積、材料性質(zhì)和圓柱所承受兩種。在相同壓力情況下，波紋膜片可產(chǎn)生較大的撓度.切向應(yīng)變在圓板中心（r = 0）處，切向應(yīng)力與徑向應(yīng)力相等，切向應(yīng)變與徑向應(yīng)變相等，而且具有正 的最大值。在圓板的邊緣（r = a）處，切向應(yīng)力、徑向應(yīng)力和徑向應(yīng)變都

13、達(dá)到負(fù)的最大值， 而切向應(yīng)變?yōu)榱恪?.3.5 波紋管波紋管是一種表面上有許多同心環(huán)狀波形皺紋的薄壁圓管。在軸向力或流體壓力的作用下，波紋管產(chǎn)生伸長或縮短， 從而把軸向力（或壓力）變換為位移。金屬波紋管軸向容易變形，也就是說靈敏度非常好。在變形量允許范圍內(nèi)，壓力（或軸向力）的大小與伸縮量成線性關(guān)系。怎樣測量波紋管是一種表面上有許多同心環(huán)狀波形皺紋的薄壁圓管。在軸向力或流體壓力的作用下，波紋管產(chǎn)生伸長或縮短， 從而把軸向力（或壓力）變換為位移。金屬波紋管軸向容易變形，也就是說靈敏度非常好。在變形量允許范圍內(nèi)，壓力（或軸向力）的大小與伸縮量成線性關(guān)系。第四章電阻應(yīng)變式傳感器應(yīng)變式傳感器特征： 主要優(yōu)

14、點，使用簡單、精度高、范圍大體積小。 缺點，電阻、半導(dǎo)體會隨溫度變化。不同材料類型，金屬應(yīng)變片、半導(dǎo)體應(yīng)變片；扭矩、速度、加速度及流量等物理量作用 進(jìn)而引起電阻應(yīng)變片電阻的變化。電阻的變4.1電阻應(yīng)變片的工作原理 將電阻應(yīng)變片粘貼在彈性元件特定表面上，當(dāng)力 于彈性元件時，會導(dǎo)致元件應(yīng)力和應(yīng)變的變化，化經(jīng)電路處理后以電信號的方式輸出，這就是電阻應(yīng)變式傳感器的工作原理。 電阻應(yīng)變效應(yīng) 電阻應(yīng)變片簡稱應(yīng)變片，是一種能將試件上的應(yīng)變變化轉(zhuǎn)換成電阻變化的傳感元件， 原理是基于金屬電阻絲的電阻應(yīng)變效應(yīng)。所謂電阻應(yīng)變效應(yīng)是指金屬導(dǎo)體（電阻絲）的電阻值隨變形（伸長或縮短）而發(fā)生改變的一種物理現(xiàn)象。原因：因為金

15、屬絲的電阻與材料的電阻率與 其幾何尺寸 程中，它們都要發(fā)生變化，因而引起金屬絲的電阻變化。 敏感柵應(yīng)變計中實現(xiàn)應(yīng)變-電阻轉(zhuǎn)換的敏感元件。 阻應(yīng)變計性能的好壞起著決定性的作用?；滓灰还潭舾袞?，并使敏感柵與彈性元件相互絕緣； 變準(zhǔn)確地傳遞給敏感柵的作用，為此基底必須很薄，一般為 利有紙、膠謨和玻二離纖繪布.引線一一連接敏感柵和測量線路的絲狀或帶狀的金屬導(dǎo)線。 定的電阻率及小的電阻溫度系數(shù)。蓋片一-像護嬪感使其避免愛H機掀損傷或防止高溫-慣化。粘結(jié)劑一一在制造應(yīng)變計時，用它分別把蓋層和敏感柵固結(jié)于基底；在使用應(yīng)變計時， 用它把應(yīng)變計基底再粘貼在試件表面的被測部位，因此它也起著傳遞應(yīng)變的作用。4.

16、2.2電阻應(yīng)變片的種類及特點其轉(zhuǎn)換有關(guān)，而金屬絲在承受機械變形的過敏感柵合金材料的選擇對所制造的電應(yīng)變計工作時，基底起著把試件應(yīng)0.020.04mm。常用的基底材般要求引線材料具有低的穩(wěn)1. 電阻絲式應(yīng)變片電阻絲式應(yīng)變片的敏感元件是絲柵狀的金屬絲，它可以制成U型、V型和H型等多種形狀電阻絲式應(yīng)變片因使用的基片材質(zhì)又可以分為紙基、紙浸膠基和膠基等種類。2. 箔式應(yīng)變片但制造方法不同。它采用光刻箔式應(yīng)變片的工作原理和結(jié)構(gòu)與絲式應(yīng)變片基本相同，法代替絲式應(yīng)變片的繞線工藝。3.半導(dǎo)體式應(yīng)變片即粘貼在彈性元件或被測體上，隨半導(dǎo)體式應(yīng)變片的使用方法與金屬電阻應(yīng)變片相同，被測試件的應(yīng)變其電阻值發(fā)生相應(yīng)變化。

17、半導(dǎo)體式應(yīng)變片的工作原理是基于半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)。4.2.3金屬應(yīng)變片的參數(shù)5.相對靈敏系數(shù)K值通常采用從批量生產(chǎn)中每批抽 ,故K又稱標(biāo)定靈敏系數(shù)。規(guī)定條件是: 應(yīng)變計軸向與主應(yīng)力方向一致。1.幾何尺寸2.電阻值R3.最大工作電流4.絕緣電阻應(yīng)變計的靈敏系數(shù)直接關(guān)系到應(yīng)變測量的精度。樣，在規(guī)定條件下通過實測確定即應(yīng)變計的標(biāo)定試件材料取泊松比卩=0.285的鋼；試件單向受力；6. 橫向效應(yīng)將直的電阻絲繞成敏感柵之后，雖然長度相同，但應(yīng)變狀態(tài)不同，其靈敏系數(shù)降低了。這種現(xiàn)象稱橫向效應(yīng)。7. 機械滯后、零漂和蠕變機械滯后就是循環(huán)加載時，加載特性與卸載特性不重合的現(xiàn)象，稱為機械滯后。產(chǎn)生的原因主要是

18、敏感柵、基底和粘合劑在承受機械應(yīng)變以后所留下的殘余變形。粘貼在試件上的應(yīng)變片，在溫度保持恒定沒有機械應(yīng)變的情況下，電阻值隨時間變化的特性稱為應(yīng)變片的零漂。粘貼在試件上的應(yīng)變片，溫度保持恒定，在承受某一恒定的機械應(yīng)變，其電阻值隨時間變化而變化的特性稱為應(yīng)變片的蠕變。8. 應(yīng)變極限應(yīng)當(dāng)知道，應(yīng)變計的線性（靈敏系數(shù)為常數(shù)）特性，只有在一定的應(yīng)變限度范圍內(nèi) 才能保持。當(dāng)試件輸入的真實應(yīng)變超過某一限值時，應(yīng)變計的輸出特性將出現(xiàn)非線性。在恒溫條件下，使非線性誤差達(dá)到10%時的真實應(yīng)變值，稱為應(yīng)變極限，用表示。應(yīng)變片的粘貼工藝：應(yīng)變片的檢查一一外觀、電阻值修整應(yīng)變片應(yīng)變片的粘貼通常包括下列工藝流程：表面處理

19、（研磨及清洗）7彈性體上底膠（涂覆或浸漬）7底膠固化7粘貼應(yīng)變片7粘貼固化7上防潮層7粘貼質(zhì)量檢查（外觀、電阻值、 絕緣電阻）。引出線的固定保護4.3.1應(yīng)變波的傳播過程1. 應(yīng)變波在試件材料中的傳播-2. 應(yīng)變波在粘帖層和應(yīng)變片基片中的傳播由于粘接層和基片的總厚度非常小，所以它的傳播時間是極短的，可以忽略不計。3. 應(yīng)變波在應(yīng)變片基長內(nèi)的傳播由于應(yīng)變片所測得的應(yīng)變是被測構(gòu)件在基長內(nèi)的平均應(yīng)變值，因此，只有在應(yīng)變波通過應(yīng)變片敏感柵的全部長度后，應(yīng)變片所反映的波形幅值才能達(dá)到最大值。電橋平衡時的條件為交流電橋平衡條件為：相對橋臂阻抗模之積相等，相對橋臂阻抗幅角之和相等。 一般消除非線性誤差的方法

20、有以下幾種：1.采用差動電橋 如果兩個應(yīng)變片同時參與測量，則稱為半橋測量。自然，讓四個橋臂都由應(yīng)變片組成， 且都產(chǎn)生適當(dāng)?shù)碾娮枳兓?即為全橋測量。 利用橋路中電阻變化的特點， 可使橋路形成差動 電橋（半橋或全橋） 。2. 采用高內(nèi)阻的恒流源電橋 產(chǎn)生非線性的原因之一是在工作過程中通過橋臂的電流不恒定， 因此， 有時用恒流源給 橋路供電。 采用恒流源比采用恒壓源的非線性誤差減小一倍。 一般半導(dǎo)體應(yīng)變片的橋路都采 用恒流源供電。4.5.2 溫度補償法 一、橋路補償法 補償原理：橋路相臨兩臂增加相同電阻，對電橋輸出無影響。二、應(yīng)變片自補償法 粘貼在被測部位上的是一種特殊應(yīng)變片，當(dāng)溫度變化時，產(chǎn)生的

21、附加應(yīng)變?yōu)榱慊蛳嗷サ?消，這種特殊應(yīng)變片稱為溫度自補償應(yīng)變片。 利用溫度自補償應(yīng)變片來實現(xiàn)溫度補償?shù)姆椒?稱為應(yīng)變片自補償法。三、熱敏電阻補償法熱敏電阻 Rt 與應(yīng)變片處在相同的溫度下，當(dāng)應(yīng)變片的靈敏度隨溫度升高而下降時，熱敏 電阻的阻值下降， 使電橋的輸入電壓隨溫度升高而增加， 從而提高電橋的輸出電壓。 選則分 流電阻的值可以得到很好的補償。第五章 電容式傳感器 概念 :電容式傳感器是將被測非電量的變化轉(zhuǎn)換為電容量變化的一種傳感器。多數(shù)場合下， 電容是由兩個金5.1 電容式傳感器 基本工作原理： 電容式傳感器是一個具有可變參數(shù)的電容器。 屬平行極板組成，并且以空氣為介質(zhì) 電容式傳感器可分為變

22、 極距型 、變面積型 和變介質(zhì)型 三種類型。 （1）差動變間隙式的電容傳感器在差動式電容傳感器中， 其中電容器C1的電容隨位移 d的減小而增大時，另一個電容 器C2的電容則隨著 d的增大而減小。差動式比單極式靈敏度提高一倍，且非線性誤差大為減小。由于結(jié)構(gòu)上的對稱性，它還 能有效地補償溫度變化所造成的誤差。（2）固定介質(zhì)與可變間隙式電容傳感器 減小極間隙可提高靈敏度，但易擊穿。為此，經(jīng)常在兩極板間加一層云母或塑料等介 質(zhì)，以改變電容的耐壓性能。由此構(gòu)成如圖所示的固定介質(zhì)與可變間隙式電容傳感器。（1）線位移式電容傳感器極板起始覆蓋面積為 A = aX b,沿活動極板寬度方向移動 a,則改變了兩極板

23、間覆 蓋的面積，忽略邊緣效應(yīng)，改變后的電容量為靈敏度系數(shù)KC為常數(shù)，可見減小極板起始覆蓋長度a可提高靈敏度，而極板的寬度b與靈敏度KC無關(guān)。但a不能太小，必須保證a d，否則邊緣處不均勻電場的影響將增大。平板式極板作線位移最大不足之處是對移動極板的平行度要求高,稍有傾斜會導(dǎo)致極距 d 變化, 影響測量精度。 因此在一般的情況下, 變面積式的電容傳感器常作成圓柱式 的。2）圓柱式線位移電容傳感器在不計邊緣效應(yīng)影響時，圓柱式的電容器的電容量:式中 I 外圓柱筒與內(nèi)圓柱重疊部分長度；r2 外圓柱內(nèi)徑；r1內(nèi)圓柱外徑。綜合上述分析，變面積式電容傳感器不論被測量是線位移還是角位移，位移與輸出電容 都為線

24、性關(guān)系（忽略邊緣效應(yīng)），傳感器靈敏系數(shù)為常數(shù)。5.3影響電容傳感器精度的因素及提高精度的措施5.3.1邊緣效應(yīng)的影響邊緣效應(yīng)不僅使電容傳感器的靈敏度降低，而且產(chǎn)生非線性。為了消除邊緣效應(yīng)的影響，可以采用帶有保護環(huán)的結(jié)構(gòu)。保護環(huán)與定極板同心、電氣上絕緣且間隙越小越好，同時始終保持等電位， 以保證中間各個區(qū)得到均勻的場強分布，從而克服邊緣效應(yīng)影響。為減小極板厚度，往往不用整塊金屬板做極板，而用石英或陶瓷等非金屬材料，蒸涂一層金屬膜作為極板。5.3.2 寄生電容的影響電容式傳感器測量系統(tǒng)寄生參數(shù)的影響，主要是指傳感器電容極板并聯(lián)的寄生電容的影響。由于電容傳感器電容量很小，寄生電容就要相對大得多，往往

25、使傳感器不能正常使用。消除和減小寄生電容影響的方法可歸納為以下幾種：1. 縮小傳感器至測量線路前置極的距離；2.驅(qū)動電纜法；3.整體屏蔽法5.3.3溫度影響在傳感器各零件材料線性 從而產(chǎn)生很大的溫度誤 如電極的支架選用陶1.對結(jié)構(gòu)尺寸的影響由于電容式傳感器極間隙很小而對結(jié)構(gòu)尺寸的變化特別敏感。 膨脹系數(shù)不匹配的情況下，溫度變化將導(dǎo)致極間隙較大的相對變化，差。為減小這種誤差，應(yīng)盡量選取溫度系數(shù)小和溫度系數(shù)穩(wěn)定的材料， 瓷材料，電極材料選用鐵鎳合金。近年來又采用在陶瓷或石英上進(jìn)行噴鍍金或銀的工藝。2.對介質(zhì)介電常數(shù)的影響溫度對介電常數(shù)的影響隨介質(zhì)不同而異，空氣及云母的介電常數(shù)溫度系數(shù)近似為零。而某

26、些液體介質(zhì)，如硅油、蓖麻油、煤油等，其介電常數(shù)的溫度系數(shù)較大。例如煤油的介電常 數(shù)的溫度系數(shù)可達(dá) 0.07 %C;若環(huán)境溫度變化 50 C,則將帶來7%的溫度誤差，故采用此 類介質(zhì)時必須注意溫度變化造成的誤差。第六章電感式傳感器電感式傳感器是利用電磁感應(yīng)原理，將被測的物理量如位移、壓力、流量、振動等轉(zhuǎn)換成線圈的自感系數(shù)L或互感系數(shù)M的變化，再由測量電路轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化量輸出，實現(xiàn)由非電量到電量轉(zhuǎn)換的裝置。被測非電量-電磁感應(yīng)-自感系數(shù)L （互感系數(shù) M ）-測量電路 定義：將非電量轉(zhuǎn)換成自感系數(shù)變化的傳感器通常稱為自感式傳感器（又稱電感式傳感器），而將非電量轉(zhuǎn)換成互感系數(shù)變化的傳感器通常

27、稱為互感式傳感器（又稱差動變壓器式傳感 器）。電感式傳感器種類很多，本章主要介紹自感式、互感式和渦流式三種傳感器。6.1.1電感傳感器的工作原理和等效電路1.工作原理電感傳感器有銜鐵、鐵芯和匝數(shù)為W的線圈三部分構(gòu)成。鐵芯和銜鐵之間有氣隙，氣隙厚度為；傳感器運動部分與銜鐵相連， 變化引起磁路的磁阻變化，使電芯線圈的電感值 L變化；積就可以改變電感。2、等效電路電感傳感器是一個帶鐵芯的可變電感，由于線圈的銅耗、及分布電容的影響，它并非呈現(xiàn)純電感。等效電路如圖所示，其中銜鐵移動時發(fā)生只要改變氣隙厚度或氣隙截面鐵芯的渦流損耗、 磁滯損耗以 L為電感，Rc為銅損電C阻，Re電渦流損耗電阻，磁滯損耗電阻Rh, C為傳感器等效電路的等效電容。等效電容主要是由線圈繞組的固有電容和電纜分布電容引起。電感傳感器確定后，這些參數(shù)即為已知量。電纜長度的變化，將引起C的變化。當(dāng)6.1.2自感式傳感器的結(jié)構(gòu)類型及特性常見的自感式傳感器有變間隙式、變面積式和螺線管式三類。6.1.3 電感傳感器的測量電路它有三種基本形式，即電阻平衡臂電感傳感器最常用的測量電路是交流電橋式測量電路， 電橋、變壓器電橋、緊耦合電感比