工程測試技術(shù)第三章

1、第一節(jié)第一節(jié) 常用傳感器分類常用傳感器分類第四節(jié)第四節(jié) 磁電、壓電與熱電式傳感器磁電、壓電與熱電式傳感器第五節(jié)第五節(jié) 光電傳感器光電傳感器第二節(jié)第二節(jié) 機(jī)械式傳感器及儀器機(jī)械式傳感器及儀器第六節(jié)第六節(jié) 光纖傳感器光纖傳感器第七節(jié)第七節(jié) 半導(dǎo)體傳感器半導(dǎo)體傳感器第八節(jié)第八節(jié) 紅外測試系統(tǒng)紅外測試系統(tǒng)第九節(jié)第九節(jié) 激光測試傳感器激光測試傳感器第十節(jié)第十節(jié) 傳感器的選用原則傳感器的選用原則第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器第一節(jié)第一節(jié) 常用傳感器分類常用傳感器分類傳感器有很多分類的方法。按被測物理量的不同，可以分為移位傳感器、力傳感器、溫度傳感器等；按傳感器的工作原理的不

2、同，可分為機(jī)械傳感器、電氣式傳感器、光學(xué)式傳感器、流體式傳感器等；按信號變換特征也可以概括分為物性傳感器與結(jié)構(gòu)型傳感器；根敏感元件與被測對象之間的能量關(guān)系，也可分為能量轉(zhuǎn)換型傳感器與能量控制型傳感器；按輸出信號分類，可分為模擬式傳感器和數(shù)字型傳感器等。能量控制型傳感器，也稱有源傳感器，是從外部供給能量使傳感器工作的（見圖3-1），并且由被測量來控制外部供給能量的變化。圖圖3-1第一節(jié)第一節(jié) 常用傳感器分類常用傳感器分類電容型伺服式加速度計，實際上是一個具有閉環(huán)回路的小型測量系統(tǒng)，如圖3-2所示。圖圖3-2被測量可放大而成為儀表指針的偏轉(zhuǎn)，借助刻度指示出被測量的大小。第二節(jié)第二節(jié) 機(jī)械式傳感器及

3、儀器機(jī)械式傳感器及儀器儀表典型機(jī)械式傳感器如圖3-3所示。圖圖3-3微型探測開關(guān)亦被看作機(jī)械式傳感器。微型探測開關(guān)如圖3-4所示。第二節(jié)第二節(jié) 機(jī)械式傳感器及儀器機(jī)械式傳感器及儀器圖圖3-41.變阻器式傳感器第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器一、一、電陰式傳感器電陰式傳感器常用變阻器式傳感器有直線位移型、角位移型和非線性型等，如圖3-5所示。圖圖3-51.變阻器式傳感器第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器一、一、電陰式傳感器電陰式傳感器圖3-5b為回轉(zhuǎn)型變阻式傳感器，其電阻值隨電刷轉(zhuǎn)角而變化。圖3-5c是一種非線性變阻式傳感器。圖圖3-51

4、.變阻器式傳感器第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器一、一、電陰式傳感器電陰式傳感器變阻式傳感器的后接電路，一般采用電阻分壓電路，如圖3-6所示。圖圖3-62.電阻應(yīng)變式傳感器第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器一、一、電陰式傳感器電陰式傳感器常用的金屬電阻應(yīng)變片有絲式、箔式兩種。電阻絲應(yīng)變片如圖3-7所示。（1） 金屬電阻應(yīng)變片圖圖3-72.電阻應(yīng)變式傳感器第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器一、一、電陰式傳感器電陰式傳感器箔式應(yīng)變片如圖3-8所示。（1） 金屬電阻應(yīng)變片圖圖3-82.電阻應(yīng)變式傳感器第三節(jié)第三節(jié)

5、電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器一、一、電陰式傳感器電陰式傳感器半導(dǎo)體應(yīng)變片最簡單的典型結(jié)構(gòu)如圖3-9所示。（2）半導(dǎo)體應(yīng)變片圖圖3-92.電阻應(yīng)變式傳感器第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器一、一、電陰式傳感器電陰式傳感器1） 直接用來測定結(jié)構(gòu)的應(yīng)變或應(yīng)力（3）電阻應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用實例第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器一、一、電陰式傳感器電陰式傳感器幾種實用例子如圖3-10所示。圖圖3-102.電阻應(yīng)變式傳感器第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器一、一、電陰式傳感器電陰式傳感器2） 將應(yīng)變片貼于

6、彈性元件上，作為：測量力、位移、壓力、加速度等物理參數(shù)的傳感器。 （3）電阻應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用實例3. 固態(tài)壓阻式傳感器固態(tài)壓阻式傳感器的工作原理與半導(dǎo)體應(yīng)變片相同：都是利用半導(dǎo)體材料的電阻效應(yīng)。4.典型動態(tài)電阻應(yīng)變儀第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器一、一、電陰式傳感器電陰式傳感器圖圖3-11動態(tài)電阻應(yīng)變儀框圖動態(tài)電阻應(yīng)變儀框圖1.變換原理第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器二、電容式傳感器二、電容式傳感器極距變化型電容傳感器及輸出特性如下所示。（1）極距變化型1.變換原理第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器二、

7、電容式傳感器二、電容式傳感器面積變化型電容傳感器如圖3-13所示。（2）面積變化型圖圖3-131.變換原理第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器二、電容式傳感器二、電容式傳感器利用介質(zhì)介電常數(shù)變化將被測量轉(zhuǎn)換為電量的一種傳感器。（2）介質(zhì)變化型圖圖3-14介質(zhì)變化型電容傳感器應(yīng)用實例介質(zhì)變化型電容傳感器應(yīng)用實例2.測量原理第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器二、電容式傳感器二、電容式傳感器將電容傳感器作為橋路的一部分，由電容變化轉(zhuǎn)換為電橋的電壓輸出。（1）電橋型電路通常采用電阻、電容或電感、電容組成的交流電橋，如上圖所示。通常采用電阻、電容或電

8、感、電容組成的交流電橋，如上圖所示。2.測量原理第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器二、電容式傳感器二、電容式傳感器此電路又稱為靜壓電容傳感器電路，多用于電容傳聲器或壓力傳感器，如圖3-16所示。（2）直流極化電路圖圖3-162.測量原理第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器二、電容式傳感器二、電容式傳感器圖3-17為諧振電路原理及其工作特性。（3）諧振電路圖圖3-172.測量原理第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器二、電容式傳感器二、電容式傳感器調(diào)頻電路的工作原理如圖3-18所示。（4）調(diào)頻電路圖圖3-182.測量原

9、理第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器二、電容式傳感器二、電容式傳感器這種電路用于位移測量傳感器。運算放大器電路如圖3-19所示。（5）運算放大器電路圖圖3-193.電容集成壓力傳感器第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器二、電容式傳感器二、電容式傳感器運用集成電路工藝可以把電容敏感元件電路制作在一起：構(gòu)成電容集成壓力傳感器。圖圖3-20b是一個檢出電容變化并把它轉(zhuǎn)換成電壓輸出的激光壓力傳感器的電路原理圖。是一個檢出電容變化并把它轉(zhuǎn)換成電壓輸出的激光壓力傳感器的電路原理圖。圖圖3-201.自感型第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與

10、電感式傳感器三、電感式傳感器三、電感式傳感器 （1） 可變阻式圖圖3-21 可變磁阻式電感傳感器結(jié)構(gòu)原理可變磁阻式電感傳感器結(jié)構(gòu)原理1.自感型第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器三、電感式傳感器三、電感式傳感器 （1） 可變阻式圖圖3-22 幾種常用可變磁阻式傳感器的典型結(jié)構(gòu)幾種常用可變磁阻式傳感器的典型結(jié)構(gòu)1.自感型第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器三、電感式傳感器三、電感式傳感器 （1）渦流式渦流式傳感器的變換原理是利用金屬導(dǎo)體在交流磁場中的渦流效應(yīng)，如圖3-24所示。圖圖3-241.自感型第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電

11、容與電感式傳感器三、電感式傳感器三、電感式傳感器 （1）渦流式 圖3-25是用于渦流測振儀上的分壓式調(diào)幅電路原理。圖圖3-251.自感型第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器三、電感式傳感器三、電感式傳感器（1）渦流式圖3-26是諧振曲線及輸出特性。圖圖3-261.自感型第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器三、電感式傳感器三、電感式傳感器（1）渦流式調(diào)頻電路的工作原理如圖3-27所示。圖圖3-271.自感型第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器三、電感式傳感器三、電感式傳感器（1）渦流式下圖表示的是渦流式傳感器的工程應(yīng)用

12、實例。2.互感型差動變壓器式電感傳感器第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器三、電感式傳感器三、電感式傳感器這種傳感器利用了電磁感應(yīng)中的互感現(xiàn)象。如下圖所示。2.互感型差動變壓器式電感傳感器第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器三、電感式傳感器三、電感式傳感器實際應(yīng)用較多的是螺管形差動變壓器，其工作原理如圖3-30a、b所示。圖圖3-302.互感型差動變壓器式電感傳感器第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電容與電感式傳感器電阻、電容與電感式傳感器三、電感式傳感器三、電感式傳感器圖3-31是一種利用小位移測量的差動相敏檢波電路工作原理圖。圖圖3-311.動圈式第四

13、節(jié)第四節(jié) 磁電、壓電與熱電式傳感器磁電、壓電與熱電式傳感器一、磁電式傳感器一、磁電式傳感器動圈式又可分為線速度與角速度型。 圖3-32a表示線速度型傳感器工作原理。 圖3-32b是角速度型傳感器工作原理，線圈在磁場中轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢。圖圖3-321.動圈式第四節(jié)第四節(jié) 磁電、壓電與熱電式傳感器磁電、壓電與熱電式傳感器一、磁電式傳感器一、磁電式傳感器 動圈磁電式傳感等效電路如圖3-33所示。圖圖3-331.磁阻式第四節(jié)第四節(jié) 磁電、壓電與熱電式傳感器磁電、壓電與熱電式傳感器一、磁電式傳感器一、磁電式傳感器磁阻式傳感器的線圈與磁鐵彼此不作相對運動。由運動著的物體改變磁路的磁阻，而引起磁力線增

14、強(qiáng)或減弱，使線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。1.壓電效應(yīng)第四節(jié)第四節(jié) 磁電、壓電與熱電式傳感器磁電、壓電與熱電式傳感器二、壓電式傳感器二、壓電式傳感器某些物質(zhì)，如石英、鈦酸鋇、鋯鈦酸鉛等晶體，當(dāng)受到外力作用時，不僅幾何尺寸發(fā)生變化，而且內(nèi)部極化，某些表面上出現(xiàn)電荷。晶體的這一性質(zhì)稱為壓電性，具有壓電效應(yīng)的晶體稱為壓電晶體。1.壓電效應(yīng)第四節(jié)第四節(jié) 磁電、壓電與熱電式傳感器磁電、壓電與熱電式傳感器二、壓電式傳感器二、壓電式傳感器壓電效應(yīng)模型如圖3-36所示。圖圖3-362.壓電材料第四節(jié)第四節(jié) 磁電、壓電與熱電式傳感器磁電、壓電與熱電式傳感器二、壓電式傳感器二、壓電式傳感器常用的壓電材料可分為三類：壓電晶體

15、、壓電陶瓷和有機(jī)壓電薄膜。3.壓電式傳感器及其等效電路第四節(jié)第四節(jié) 磁電、壓電與熱電式傳感器磁電、壓電與熱電式傳感器二、壓電式傳感器二、壓電式傳感器在壓電晶體片的兩個工作面上進(jìn)行金屬蒸鍍，如圖3-37所示。圖圖3-374.測量電路第四節(jié)第四節(jié) 磁電、壓電與熱電式傳感器磁電、壓電與熱電式傳感器二、壓電式傳感器二、壓電式傳感器電荷放大器是一個高增益帶電容反饋的運算放大器。略去傳感器漏電阻及電荷放大器輸入電阻時，它的等效電路如圖3-38所示。圖圖3-385.壓電式傳感器的應(yīng)用第四節(jié)第四節(jié) 磁電、壓電與熱電式傳感器磁電、壓電與熱電式傳感器二、壓電式傳感器二、壓電式傳感器壓電式傳感器常用來測量應(yīng)力壓力、

16、振動的加速度。壓電式傳感器也用于聲、超聲和聲發(fā)射等測量。1.熱電偶傳感器第四節(jié)第四節(jié) 磁電、壓電與熱電式傳感器磁電、壓電與熱電式傳感器三、電熱式傳感器三、電熱式傳感器（1） 熱電偶工作原理把兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體連接成圖3-39所示的閉合回路。圖圖3-391.熱電偶傳感器第四節(jié)第四節(jié) 磁電、壓電與熱電式傳感器磁電、壓電與熱電式傳感器三、電熱式傳感器三、電熱式傳感器（1） 熱電偶工作原理如果將它們的兩個節(jié)點分別置于溫度為T及T0的熱源中：則在該回路內(nèi)就會產(chǎn)生熱電動勢。在圖3-39所示的熱電偶回路中，所產(chǎn)生的熱電動勢由接觸電動勢和溫差電動勢兩部分組成。圖圖3-391.熱電偶傳感器第四節(jié)第四節(jié) 磁電

17、、壓電與熱電式傳感器磁電、壓電與熱電式傳感器三、電熱式傳感器三、電熱式傳感器（1） 熱電偶工作原理在熱電偶回路中接入第三種材料的導(dǎo)線，只要第三種導(dǎo)線的兩端溫度相同：第三種導(dǎo)線的引入不會影響熱電偶的熱電動勢，這一性質(zhì)稱為中間導(dǎo)體定律。應(yīng)用這一定律可以采用開路熱電偶對液態(tài)金屬和金屬壁面進(jìn)行穩(wěn)定度測量如圖3-40所示。圖圖3-401.熱電偶傳感器第四節(jié)第四節(jié) 磁電、壓電與熱電式傳感器磁電、壓電與熱電式傳感器三、電熱式傳感器三、電熱式傳感器（2） 熱電偶分類1） 鉑銠鉑熱電阻2） 鎳鉻鎳硅熱電偶3） 鎳鉻考銅熱電偶4） 鉑銠30鉑銠6熱電偶2.熱電阻傳感器第四節(jié)第四節(jié) 磁電、壓電與熱電式傳感器磁電、壓

18、電與熱電式傳感器三、電熱式傳感器三、電熱式傳感器（1）鉑電阻鉑電阻的特點是精度高、穩(wěn)定性好、性能可靠。圖圖3-42WZB型鉑電阻體型鉑電阻體2.熱電阻傳感器第四節(jié)第四節(jié) 磁電、壓電與熱電式傳感器磁電、壓電與熱電式傳感器三、電熱式傳感器三、電熱式傳感器（2）銅電阻銅電阻具有線性度好、電阻溫度系數(shù)高以及價格便宜的等優(yōu)點。圖圖3-43 銅電阻體銅電阻體2.熱電阻傳感器第四節(jié)第四節(jié) 磁電、壓電與熱電式傳感器磁電、壓電與熱電式傳感器三、電熱式傳感器三、電熱式傳感器（3）其他電阻體1） 銦電阻一種高精度低溫?zé)犭娮琛Ｈ秉c是材料很軟，復(fù)制性差。2） 錳電阻電阻隨溫度變化很大，靈敏度高；受磁場的影響小，且有規(guī)律

19、。錳電阻的缺點是脆性大，難以拉制成絲。3） 碳電阻適合作液氦溫閾溫度計。其缺點是熱穩(wěn)定性差。1.外光電效應(yīng)第五節(jié)第五節(jié) 光電傳感器光電傳感器一、光電測量原理一、光電測量原理在光照作用下，物體內(nèi)的電子從物體表面逸出的現(xiàn)象稱為外光電效應(yīng)。2.內(nèi)光電效應(yīng)在光照作用下，物體的導(dǎo)電性能如電阻率發(fā)生改變的現(xiàn)象稱內(nèi)光電效應(yīng)。3.光生伏打效應(yīng)在光線照射下，能使物體產(chǎn)生一定方向的電動勢的現(xiàn)象稱為光生伏打效應(yīng)。基于光生伏打效應(yīng)的器件有光電池、可見光電池等。常見的硅光電池結(jié)構(gòu)如圖3-44所示。第五節(jié)第五節(jié) 光電傳感器光電傳感器一、光電測量原理一、光電測量原理圖圖3-441.真空光電管或光電管第五節(jié)第五節(jié) 光電傳感器

20、光電傳感器二、光電元件二、光電元件光電管主要有兩種結(jié)構(gòu)形式如圖3-45。圖圖3-451.真空光電管或光電管第五節(jié)第五節(jié) 光電傳感器光電傳感器二、光電元件二、光電元件真空光電管的特性如圖3-46所示。圖圖3-462.光電倍增管第五節(jié)第五節(jié) 光電傳感器光電傳感器二、光電元件二、光電元件光電倍增管的結(jié)構(gòu)及電路如圖3-47所示。圖圖3-473.光敏電阻第五節(jié)第五節(jié) 光電傳感器光電傳感器二、光電元件二、光電元件光敏電阻的特點是靈敏度高、光譜響應(yīng)范圍寬?？蓮淖贤庖恢钡郊t外，且體積小，性能穩(wěn)定、廣泛應(yīng)用于測試技術(shù)。4.光敏晶體管光敏晶體管分光敏二極管和光敏晶體管。光敏二極管，其結(jié)構(gòu)原理如圖3-48。第五節(jié)第

21、五節(jié) 光電傳感器光電傳感器二、光電元件二、光電元件圖圖3-48光敏晶體管，其結(jié)構(gòu)原圖3-49所示。第五節(jié)第五節(jié) 光電傳感器光電傳感器二、光電元件二、光電元件圖圖3-491.模擬亮光電傳感器第五節(jié)第五節(jié) 光電傳感器光電傳感器三、光電傳感器的應(yīng)用三、光電傳感器的應(yīng)用（1） 光源本身是被測物如圖3-50a（2） 恒光源所輻射的光穿過被測物，部分被吸收，而后到達(dá)光電元件上。（3） 恒光源所輻射的光照到被測物，如圖3-50c。（4） 恒光源所輻射的光遇到被測物，部分被遮擋，而后到達(dá)光電元件上，如圖3-50d。1.模擬亮光電傳感器第五節(jié)第五節(jié) 光電傳感器光電傳感器三、光電傳感器的應(yīng)用三、光電傳感器的應(yīng)用圖

22、圖3-502.開關(guān)亮光電傳感器第五節(jié)第五節(jié) 光電傳感器光電傳感器三、光電傳感器的應(yīng)用三、光電傳感器的應(yīng)用按工作原理分，可分為脈沖盤式和碼盤式兩種。（1） 脈沖盤式角度數(shù)字編碼器脈沖盤式角度-數(shù)字編碼器的結(jié)構(gòu)如圖3-51所示。圖圖3-512.開關(guān)亮光電傳感器第五節(jié)第五節(jié) 光電傳感器光電傳感器三、光電傳感器的應(yīng)用三、光電傳感器的應(yīng)用若采用兩套光電轉(zhuǎn)換裝置：使其相對位置有一定的關(guān)系，以保證它們產(chǎn)生的信號在相位上相差1/4周期，這樣可以判斷軸的旋轉(zhuǎn)方向。圖圖3-52 辨向環(huán)節(jié)的邏輯電路圖辨向環(huán)節(jié)的邏輯電路圖2.開關(guān)亮光電傳感器第五節(jié)第五節(jié) 光電傳感器光電傳感器三、光電傳感器的應(yīng)用三、光電傳感器的應(yīng)用（

23、2） 碼盤式角度-數(shù)字編碼器圖圖3-53 編碼盤結(jié)構(gòu)編碼盤結(jié)構(gòu)2.開關(guān)亮光電傳感器第五節(jié)第五節(jié) 光電傳感器光電傳感器三、光電傳感器的應(yīng)用三、光電傳感器的應(yīng)用（3）光電式角度數(shù)字編碼器。結(jié)構(gòu)如圖3-54所示。圖圖3-541.冷軋鋼帶跑偏監(jiān)測第五節(jié)第五節(jié) 光電傳感器光電傳感器四、應(yīng)用實例四、應(yīng)用實例圖3-55為一種利用光電傳感器進(jìn)行邊緣位置檢測的裝置。用于帶鋼冷軋過程中控制帶鋼的移動位置糾偏。圖圖3-552.光電轉(zhuǎn)速計第五節(jié)第五節(jié) 光電傳感器光電傳感器四、應(yīng)用實例四、應(yīng)用實例采用光電元件也可以做成光電轉(zhuǎn)速計。按光纖的作用，光纖傳感器可分為功能型和傳光型兩種，如圖3-56。第六節(jié)第六節(jié) 光纖傳感器光

24、纖傳感器一、分類一、分類圖圖3-56光波沿光纖的傳播是以全反射方式進(jìn)行的。光的折射過程如圖3-57所示。第六節(jié)第六節(jié) 光纖傳感器光纖傳感器二、光纖導(dǎo)光原理二、光纖導(dǎo)光原理圖圖3-57光線在光纖中的傳播如圖3-58所示。第六節(jié)第六節(jié) 光纖傳感器光纖傳感器二、光纖導(dǎo)光原理二、光纖導(dǎo)光原理圖圖3-58下面介紹幾種光纖位移傳感器。第六節(jié)第六節(jié) 光纖傳感器光纖傳感器三、光纖傳感器的應(yīng)用三、光纖傳感器的應(yīng)用圖圖3-59 一種最簡單的光纖位移傳感器。一種最簡單的光纖位移傳感器。下面介紹幾種光纖位移傳感器。第六節(jié)第六節(jié) 光纖傳感器光纖傳感器三、光纖傳感器的應(yīng)用三、光纖傳感器的應(yīng)用圖圖3-60 一種反射式光纖位

25、移傳感器。一種反射式光纖位移傳感器。圖3-61所示的液位光纖傳感器的端部，有一個全反射棱鏡。 第六節(jié)第六節(jié) 光纖傳感器光纖傳感器三、光纖傳感器的應(yīng)用三、光纖傳感器的應(yīng)用圖圖3-61（1） 不受電磁干擾，電氣絕緣性能好。（2） 光波傳輸無電能和電火花。（3） 工作性能優(yōu)于傳統(tǒng)傳感器。（4） 重量輕，體積小。（5） 具有良好的幾何形狀適應(yīng)性。（6） 頻帶寬、動態(tài)范圍大。 （7） 易于實現(xiàn)遠(yuǎn)距離測控。第六節(jié)第六節(jié) 光纖傳感器光纖傳感器四、光纖傳感器的特點四、光纖傳感器的特點1.霍爾元件第七節(jié)第七節(jié) 半導(dǎo)體傳感器半導(dǎo)體傳感器一、磁敏傳感器一、磁敏傳感器霍爾元件是一種半導(dǎo)體材料的磁電轉(zhuǎn)換元件。它們利用霍

26、爾效應(yīng)進(jìn)行工作。圖圖3-62霍爾元件及霍爾效應(yīng)原理霍爾元件及霍爾效應(yīng)原理1.霍爾元件第七節(jié)第七節(jié) 半導(dǎo)體傳感器半導(dǎo)體傳感器一、磁敏傳感器一、磁敏傳感器圖圖3-63 霍爾元件用于測量的各種實例?；魻栐糜跍y量的各種實例。1.霍爾元件第七節(jié)第七節(jié) 半導(dǎo)體傳感器半導(dǎo)體傳感器一、磁敏傳感器一、磁敏傳感器圖3-64表示一種利用霍爾元件調(diào)測MTC鋼絲繩的工作原理。圖圖3-642.磁阻元件第七節(jié)第七節(jié) 半導(dǎo)體傳感器半導(dǎo)體傳感器一、磁敏傳感器一、磁敏傳感器磁電元件是利用半導(dǎo)體材料的磁阻效應(yīng)來工作的。圖圖3-65 一種測量位移的磁阻效應(yīng)傳感器。一種測量位移的磁阻效應(yīng)傳感器。3.磁敏管第七節(jié)第七節(jié) 半導(dǎo)體傳感器

27、半導(dǎo)體傳感器一、磁敏傳感器一、磁敏傳感器磁敏二極管和磁敏三極管是20世紀(jì)70年代發(fā)展出來的新型磁敏傳感器。這種元件檢測磁場變化的靈敏度很高。第七節(jié)第七節(jié) 半導(dǎo)體傳感器半導(dǎo)體傳感器二、熱敏傳感器二、熱敏傳感器熱敏電阻是一種半導(dǎo)體溫度傳感器：由金屬氧化物的粉末按一定比例混合燒結(jié)而成。圖圖3-66 熱敏電阻具有很大的負(fù)溫度系數(shù)，且其特性曲線為非線性的熱敏電阻具有很大的負(fù)溫度系數(shù)，且其特性曲線為非線性的第七節(jié)第七節(jié) 半導(dǎo)體傳感器半導(dǎo)體傳感器二、熱敏傳感器二、熱敏傳感器熱敏電阻是一種半導(dǎo)體溫度傳感器：由金屬氧化物的粉末按一定比例混合燒結(jié)而成。圖圖3-67 熱敏電阻元件可制作成珠狀、桿狀和片狀熱敏電阻元件

28、可制作成珠狀、桿狀和片狀第七節(jié)第七節(jié) 半導(dǎo)體傳感器半導(dǎo)體傳感器三、氣敏傳感器三、氣敏傳感器半導(dǎo)體氣敏傳感器的工作原理是：當(dāng)氣敏元件吸附了被測氣體時，其導(dǎo)電率發(fā)生了變化。當(dāng)半導(dǎo)體氣敏元件表面吸附氣體分子時，由于二者相互接收電子的能力不同，產(chǎn)生了正離子或負(fù)離子吸附，引起表面能帶彎曲，導(dǎo)致導(dǎo)電率變化。第七節(jié)第七節(jié) 半導(dǎo)體傳感器半導(dǎo)體傳感器四、濕敏傳感器四、濕敏傳感器金屬氧化物濕敏傳感器的基本結(jié)構(gòu)如圖3-68所示。圖圖3-68第七節(jié)第七節(jié) 半導(dǎo)體傳感器半導(dǎo)體傳感器五、固態(tài)圖像傳感器五、固態(tài)圖像傳感器固體圖像傳感器從功能上說，他是一個能把接收到的光像分成許多小單元，并將它們轉(zhuǎn)換成電信號。它的核心部分是電

29、荷耦合器件，簡稱CCD。圖圖3-69 線性線性CCD圖像傳感器圖像傳感器第七節(jié)第七節(jié) 半導(dǎo)體傳感器半導(dǎo)體傳感器五、固態(tài)圖像傳感器五、固態(tài)圖像傳感器固體圖像傳感器從功能上說，他是一個能把接收到的光像分成許多小單元，并將它們轉(zhuǎn)換成電信號。它的核心部分是電荷耦合器件，簡稱CCD。圖圖3-70表示用于熱軋鋁板寬度檢測的實例。表示用于熱軋鋁板寬度檢測的實例。第七節(jié)第七節(jié) 半導(dǎo)體傳感器半導(dǎo)體傳感器六、集成傳感器六、集成傳感器集成傳感器一般具有以下幾方面的能力。（1） 條件調(diào)節(jié)和溫度補(bǔ)償能力（2） 通信能力（3） 自診斷能力（4） 邏輯判斷能力第八節(jié)第八節(jié) 紅外測試系統(tǒng)紅外測試系統(tǒng)一、紅外輻射一、紅外輻射紅

30、外輻射是指太陽光中波長比紅光長的那部分可見光。 現(xiàn)實世界所輻射的各種電磁波波譜很寬。如圖3-71所示。圖圖3-71第八節(jié)第八節(jié) 紅外測試系統(tǒng)紅外測試系統(tǒng)一、紅外輻射一、紅外輻射普朗克定律揭示了不同溫度下黑體輻射通量按波長分布的規(guī)律，圖3-72所示。圖圖3-72第八節(jié)第八節(jié) 紅外測試系統(tǒng)紅外測試系統(tǒng)二、紅外探測器二、紅外探測器1.熱探測器（1） 熱電偶型，如圖3-73所示。圖圖3-73第八節(jié)第八節(jié) 紅外測試系統(tǒng)紅外測試系統(tǒng)二、紅外探測器二、紅外探測器1.熱探測器（2） 氣動型。其結(jié)構(gòu)原理如圖3-74所示。圖圖3-74第八節(jié)第八節(jié) 紅外測試系統(tǒng)紅外測試系統(tǒng)二、紅外探測器二、紅外探測器1.熱探測器（3） 熱釋電型熱釋電探測器的工作原理是基于物質(zhì)的熱釋電效應(yīng)。2.光子探測器光子探測器的工作原理是：基于半導(dǎo)體材料的光電效應(yīng)。第八節(jié)第八節(jié) 紅外測試系統(tǒng)紅外測試系統(tǒng)三、紅外測試應(yīng)用三、紅外測試應(yīng)用1.輻射溫度計運用斯蒂芬玻爾茲曼定律可進(jìn)行輻射溫度測量。圖3-75為一輻射溫度設(shè)計原理圖。圖圖3-75第八節(jié)第八節(jié) 紅外測試系統(tǒng)紅外測試系統(tǒng)三、紅外測試應(yīng)用三、紅外測試應(yīng)用2.紅外測溫儀圖3-76