第四章 位移傳感器

1、 第四章第四章 位移傳感器位移傳感器（Displacement Sensors） 位移是和物體的位置在運(yùn)動(dòng)過程中的移動(dòng)有關(guān)的量。位移是和物體的位置在運(yùn)動(dòng)過程中的移動(dòng)有關(guān)的量。 位移的測(cè)量方式所涉及的范圍是相當(dāng)廣泛的。小位移通常位移的測(cè)量方式所涉及的范圍是相當(dāng)廣泛的。小位移通常用電容式、應(yīng)變式、電感式、差動(dòng)變壓器式、渦流式、霍爾傳用電容式、應(yīng)變式、電感式、差動(dòng)變壓器式、渦流式、霍爾傳感器來檢測(cè)，大的位移常用感應(yīng)同步器、光柵、容柵、磁柵等感器來檢測(cè)，大的位移常用感應(yīng)同步器、光柵、容柵、磁柵等傳感技術(shù)來測(cè)量。傳感技術(shù)來測(cè)量。 常用位移傳感器以模擬式結(jié)構(gòu)型居多，本章主要介紹電容常用位移傳感器以模擬式結(jié)

2、構(gòu)型居多，本章主要介紹電容式位移傳感器、電位器式位移傳感器、應(yīng)變式位移傳感器、電式位移傳感器、電位器式位移傳感器、應(yīng)變式位移傳感器、電感式位移傳感器、電渦流式位移傳感器、霍爾式位移傳感器等。感式位移傳感器、電渦流式位移傳感器、霍爾式位移傳感器等。 dACr0 式中式中 d d -兩極板間的間隙兩極板間的間隙; ; A A - -兩平行極板相互覆蓋的有效面積；兩平行極板相互覆蓋的有效面積； r r 介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)；介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)； 0 0真空中介電常數(shù)。真空中介電常數(shù)。 因此，電容式傳感器可分為：變極距因此，電容式傳感器可分為：變極距d d 型；變面積型；變面積A A 型；變型；變介質(zhì)介

3、質(zhì)型。型。 第一節(jié)第一節(jié) 電容式傳感器電容式傳感器 （capacitive sensors) 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏度高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)好、可實(shí)現(xiàn)非接觸特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏度高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)好、可實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量、具有平均效應(yīng)，能在高溫、輻射等惡劣條件工作。測(cè)量、具有平均效應(yīng)，能在高溫、輻射等惡劣條件工作。 應(yīng)用：可用來檢測(cè)位移應(yīng)用：可用來檢測(cè)位移 、壓力等參量。、壓力等參量。 一、工作原理一、工作原理 從結(jié)構(gòu)上來分有：平板式、園柱式電容器。以平板式電容從結(jié)構(gòu)上來分有：平板式、園柱式電容器。以平板式電容器為例：平板電容器的容量器為例：平板電容器的容量 metal plate，insulating mater

4、ial，relative permitivity，Permitivity of vaccum 1.變面積型變面積型(Variable Area Type)： （1）直線位移型：平面位移型電容傳感器原理圖如左圖所示。）直線位移型：平面位移型電容傳感器原理圖如左圖所示。線性度好，量程大。宜于測(cè)量位移（線性度好，量程大。宜于測(cè)量位移（201000m）。）。 C= (a-x)b/d = ab/d - bx/d K=C/x= b/d 為線性靈敏度。為線性靈敏度。 （2）角位移型：角位移電容傳感器原理圖所右圖所示。）角位移型：角位移電容傳感器原理圖所右圖所示。 （3 3）直線型容柵傳感器（長(zhǎng)容柵）直線型容

5、柵傳感器（長(zhǎng)容柵） 容柵傳感器是一大類變面積原理的電容傳感器，它的電極容柵傳感器是一大類變面積原理的電容傳感器，它的電極不止一對(duì)，電極排列呈梳狀，不止一對(duì)，電極排列呈梳狀，故稱為容柵傳感器。故稱為容柵傳感器。 圖中，圖中，1為定尺，為定尺，2為動(dòng)尺。為動(dòng)尺。 當(dāng)動(dòng)尺沿當(dāng)動(dòng)尺沿x方向平行于方向平行于定尺不斷移動(dòng)時(shí)，每對(duì)電容定尺不斷移動(dòng)時(shí)，每對(duì)電容的相對(duì)遮蓋長(zhǎng)度的相對(duì)遮蓋長(zhǎng)度a將周期性將周期性變化，電容量值也隨之相應(yīng)變化，電容量值也隨之相應(yīng)周期變化，經(jīng)電路處理后，周期變化，經(jīng)電路處理后，則可測(cè)得線位移值。則可測(cè)得線位移值。 容柵傳感器是一種大位移傳感器，當(dāng)安裝在不同的設(shè)備上容柵傳感器是一種大位移傳

6、感器，當(dāng)安裝在不同的設(shè)備上時(shí)可以構(gòu)成不同的測(cè)長(zhǎng)儀器。現(xiàn)已成功地在量具（如電子數(shù)顯卡時(shí)可以構(gòu)成不同的測(cè)長(zhǎng)儀器?，F(xiàn)已成功地在量具（如電子數(shù)顯卡尺、千分尺）、量?jī)x（如高度儀、坐標(biāo)儀）和機(jī)床數(shù)顯裝置（如尺、千分尺）、量?jī)x（如高度儀、坐標(biāo)儀）和機(jī)床數(shù)顯裝置（如機(jī)床行程測(cè)量）等方面得到應(yīng)用。機(jī)床行程測(cè)量）等方面得到應(yīng)用。 主要特點(diǎn)：測(cè)量精度高，達(dá)主要特點(diǎn)：測(cè)量精度高，達(dá)5mm，量程大，達(dá)，量程大，達(dá)1m。 2.2.變間隙型變間隙型(Variable Separation Type）： （1 1）基本結(jié)構(gòu)：變極距型電容傳感器如圖所示。）基本結(jié)構(gòu)：變極距型電容傳感器如圖所示。 從上式看出，極距從上式看出，極距

7、d與電容與電容C成反比，因此輸入輸出呈非線性。成反比，因此輸入輸出呈非線性。 為提高靈敏度，需減小極距。一般初始極距取為為提高靈敏度，需減小極距。一般初始極距取為10-1mm左右。左右。因此，變極距型電容傳感器適合測(cè)微位移（因此，變極距型電容傳感器適合測(cè)微位移（0.01102 m） 。當(dāng)極板初始距離由當(dāng)極板初始距離由do減少減少d時(shí)，則電容量相應(yīng)增加時(shí)，則電容量相應(yīng)增加C，即，即 電容相對(duì)變化量電容相對(duì)變化量C/CoC/Co為為 由于由于 ，在實(shí)際使用時(shí)常采用近似線性處理，在實(shí)際使用時(shí)常采用近似線性處理，即即 此時(shí)產(chǎn)生的相對(duì)非線性誤差此時(shí)產(chǎn)生的相對(duì)非線性誤差o為為 （2 2）差動(dòng)結(jié)構(gòu)：變）差動(dòng)

8、結(jié)構(gòu)：變d d型差動(dòng)電容傳感器結(jié)構(gòu)示意圖所示，實(shí)型差動(dòng)電容傳感器結(jié)構(gòu)示意圖所示，實(shí)際應(yīng)用中，為提高靈敏度，減小非線性，一般采用差動(dòng)式結(jié)構(gòu)。際應(yīng)用中，為提高靈敏度，減小非線性，一般采用差動(dòng)式結(jié)構(gòu)。 它有三個(gè)極板，其中兩個(gè)固定它有三個(gè)極板，其中兩個(gè)固定不動(dòng)，為固定極板，只有中間極板不動(dòng)，為固定極板，只有中間極板可產(chǎn)生移動(dòng)?？僧a(chǎn)生移動(dòng)。 當(dāng)中間的移動(dòng)極板處于平衡位當(dāng)中間的移動(dòng)極板處于平衡位置時(shí)，即置時(shí)，即d1=d2=d0，則，則C1=C2=C0， 如果活動(dòng)極板向右移動(dòng)如果活動(dòng)極板向右移動(dòng)d，則則 d1=d0d，d2=d0+d )()(1 3020001 ddddddCC)()(1 3020002 d

9、dddddCC)(22300021 ddddCCCC電容總的變化為電容總的變化為)dd()dd(1 dd2CC402000 3.變介質(zhì)型（變介質(zhì)型（Variable Dielectric Type）：）：（1)極扳間充滿一種介質(zhì)：可測(cè)糧食及土壤等水分、濕度。極扳間充滿一種介質(zhì)：可測(cè)糧食及土壤等水分、濕度。 水的相對(duì)介電常數(shù)為水的相對(duì)介電常數(shù)為r =81，比其它材料的相對(duì)介電常數(shù)大，比其它材料的相對(duì)介電常數(shù)大得多。介質(zhì)的含水量越大得多。介質(zhì)的含水量越大,r 越大。越大。dACr0 電容式數(shù)字顯電容式數(shù)字顯示水份測(cè)定儀，采示水份測(cè)定儀，采用兩根不修鋼直接用兩根不修鋼直接插入法測(cè)定糧食的插入法測(cè)定糧

10、食的含水量含水量 （2）兩種介質(zhì)構(gòu)成的電容并聯(lián)形式的傳感器：可測(cè)液位。）兩種介質(zhì)構(gòu)成的電容并聯(lián)形式的傳感器：可測(cè)液位。dDLCln2 （3 3）兩種介質(zhì)構(gòu)成的電容串聯(lián)形式的傳感器：可測(cè)絕緣）兩種介質(zhì)構(gòu)成的電容串聯(lián)形式的傳感器：可測(cè)絕緣材料厚度。材料厚度。 若介質(zhì)厚度不變，而空氣濕度改變，則相對(duì)介電常數(shù)若介質(zhì)厚度不變，而空氣濕度改變，則相對(duì)介電常數(shù)r改變時(shí)，電容量將發(fā)生較大變化，此時(shí)，該電容器可作為相改變時(shí)，電容量將發(fā)生較大變化，此時(shí)，該電容器可作為相對(duì)介電常數(shù)測(cè)試傳感器。若相對(duì)介電常數(shù)對(duì)介電常數(shù)測(cè)試傳感器。若相對(duì)介電常數(shù)r不變，其介質(zhì)厚不變，其介質(zhì)厚度改變，則該電容器可作為厚度檢測(cè)傳感器。度改

11、變，則該電容器可作為厚度檢測(cè)傳感器。 3.電容傳感器的測(cè)量電路電容傳感器的測(cè)量電路（1）電橋電路）電橋電路 1）普通交流電橋）普通交流電橋2 2）變壓器電橋）變壓器電橋當(dāng)電橋輸出端開路時(shí)，當(dāng)電橋輸出端開路時(shí)，電橋輸出為電橋輸出為 若若C1、C2為差動(dòng)電容傳感器的測(cè)量時(shí)，為差動(dòng)電容傳感器的測(cè)量時(shí)， C1 =C0 +C，C2 =C0 -C， 則則（2 2）調(diào)頻電路）調(diào)頻電路 調(diào)頻電路是將傳感器電容與由一電感元件配合的放大器組成調(diào)頻電路是將傳感器電容與由一電感元件配合的放大器組成一個(gè)調(diào)頻振蕩器。一個(gè)調(diào)頻振蕩器。振蕩器頻率為：振蕩器頻率為：（3）脈沖寬度調(diào)制電路）脈沖寬度調(diào)制電路4.應(yīng)用應(yīng)用（1）di

12、splacement 變間隙：微米數(shù)量級(jí)變間隙：微米數(shù)量級(jí) 變面積：毫米數(shù)量級(jí)變面積：毫米數(shù)量級(jí) 長(zhǎng)容柵：厘米數(shù)量級(jí)，可達(dá)幾米長(zhǎng)容柵：厘米數(shù)量級(jí)，可達(dá)幾米（2）pressure（3）humidity（4）liquid level（5）thickness二、 5.5.電容式傳感器的電容式傳感器的特點(diǎn)：特點(diǎn)： (1(1) )小功率、高阻抗。受幾何尺寸限制，電容傳感器的電容量小功率、高阻抗。受幾何尺寸限制，電容傳感器的電容量都很小，一般僅幾皮法至幾十皮法。因都很小，一般僅幾皮法至幾十皮法。因C C太小，故容抗很大，為高太小，故容抗很大，為高阻抗元件，負(fù)載能力差；故易受外界干擾，信號(hào)需經(jīng)放大，并采阻抗

13、元件，負(fù)載能力差；故易受外界干擾，信號(hào)需經(jīng)放大，并采取抗干擾措施。取抗干擾措施。 (2(2) )靜電引力小，動(dòng)作能量低；動(dòng)態(tài)特性好。靜電引力小，動(dòng)作能量低；動(dòng)態(tài)特性好。 (3(3) )本身發(fā)熱影響很小。因功率小、介質(zhì)損耗小，不存在自熱本身發(fā)熱影響很小。因功率小、介質(zhì)損耗小，不存在自熱產(chǎn)生的零漂和熱變化。產(chǎn)生的零漂和熱變化。 (4(4) )結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。電容傳感器由兩個(gè)極板就可組成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。電容傳感器由兩個(gè)極板就可組成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊。緊湊。 (5(5) )初始電容小，電纜電容、線路的雜散電路構(gòu)成的寄生電容初始電容小，電纜電容、線路的雜散電路構(gòu)成的寄生電容影響很大。影響很大。自感式自感式

14、變磁路氣隙長(zhǎng)度式變磁路氣隙長(zhǎng)度式變磁路截面積式變磁路截面積式螺管式螺管式互感式互感式差動(dòng)變壓器差動(dòng)變壓器電渦流式電渦流式 第二節(jié)第二節(jié) 電感式傳感器電感式傳感器 ( inductive sensors ) 利用磁路磁阻變化引起傳感器的電感（自感或互感）變化利用磁路磁阻變化引起傳感器的電感（自感或互感）變化來檢測(cè)非電量。來檢測(cè)非電量。 應(yīng)用：檢測(cè)位移、振動(dòng)、力、加速度、應(yīng)變、流量等。應(yīng)用：檢測(cè)位移、振動(dòng)、力、加速度、應(yīng)變、流量等。 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、壽命長(zhǎng)、性能好、能適應(yīng)惡特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、壽命長(zhǎng)、性能好、能適應(yīng)惡劣的環(huán)境。劣的環(huán)境。 分類：分類： 一、自感式電感傳感器一、自感式

15、電感傳感器 （Variable inductance sensors） 1.可變磁阻式傳感器（可變磁阻式傳感器（Variable reluctance type）：由鐵芯、）：由鐵芯、線圈和銜鐵組成。線圈和銜鐵組成。(armature，core，N turn coils，flux，permeability) （1）原理：）原理： 銜鐵移動(dòng)銜鐵移動(dòng)x =磁路磁阻變化磁路磁阻變化Rm=電感電感L變化；變化； 線圈的電感量：線圈的電感量： （1） 式中式中 磁鏈；磁鏈； I 流過流過線圈的電流；流過流過線圈的電流； N線圈匝數(shù)。線圈匝數(shù)。 線圈的磁通量為：線圈的磁通量為： （2） 式中式中 Rm 磁

16、通通過路徑的磁阻。磁通通過路徑的磁阻。 INILmRNImRNL20/)(RRRRFm 因而由式（因而由式（1 1）和（）和（2 2）得）得 其中磁路的總磁阻為：其中磁路的總磁阻為： 式中式中 RF導(dǎo)磁體（鐵芯和銜鐵）的磁阻；導(dǎo)磁體（鐵芯和銜鐵）的磁阻； R氣隙磁阻。氣隙磁阻。 R0漏磁磁路的磁阻漏磁磁路的磁阻 由于一般由于一般R0很大，很大，RF很小，所以很小，所以RmR。 磁阻的計(jì)算公式為：磁阻的計(jì)算公式為： 式中式中 磁導(dǎo)率；通常鐵芯的磁導(dǎo)率很高；故鐵芯磁阻比氣磁導(dǎo)率；通常鐵芯的磁導(dǎo)率很高；故鐵芯磁阻比氣隙磁阻小得多。隙磁阻小得多。 A 氣隙磁路的橫截面積，即導(dǎo)磁體的橫截面積；氣隙磁路的

17、橫截面積，即導(dǎo)磁體的橫截面積； AlRmmH /104700rAR210202ANL 真空中的磁導(dǎo)率真空中的磁導(dǎo)率 。其它材料的磁導(dǎo)率。其它材料的磁導(dǎo)率 可用相對(duì)磁導(dǎo)率可用相對(duì)磁導(dǎo)率r來表示：來表示： 空氣的相對(duì)磁導(dǎo)率為空氣的相對(duì)磁導(dǎo)率為1 1。所以氣隙磁阻為：。所以氣隙磁阻為： 式中式中 2 2氣隙的總長(zhǎng)。氣隙的總長(zhǎng)。 故線圈的電感量為：故線圈的電感量為： 上式表明：線圈的電感量與線圈的總匝數(shù)上式表明：線圈的電感量與線圈的總匝數(shù)N N 、導(dǎo)磁體橫截面、導(dǎo)磁體橫截面積積A A、空氣磁導(dǎo)率、空氣磁導(dǎo)率0及氣隙長(zhǎng)度及氣隙長(zhǎng)度2有關(guān)。有關(guān)。)2 . 01 . 0( 1）變氣隙長(zhǎng)度電感傳感器變氣隙長(zhǎng)度

18、電感傳感器 當(dāng)傳感器結(jié)構(gòu)確定后，當(dāng)傳感器結(jié)構(gòu)確定后，N、A、0均為定值，氣隙長(zhǎng)度的變均為定值，氣隙長(zhǎng)度的變化使得線圈電感量化使得線圈電感量L變化。變化。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 線性范圍?。壕€性范圍小： 從上式看出，電感量從上式看出，電感量L與氣隙長(zhǎng)度與氣隙長(zhǎng)度成非線成非線性（反比）關(guān)系，但是當(dāng)性（反比）關(guān)系，但是當(dāng) 時(shí)，可近似認(rèn)為二時(shí)，可近似認(rèn)為二者成線性關(guān)系。因此，這種形式的傳感器線性范圍小，適合測(cè)者成線性關(guān)系。因此，這種形式的傳感器線性范圍小，適合測(cè)微位移。微位移。 靈敏度較高（與其它形式相比）：靈敏度較高（與其它形式相比）：越小，靈敏度越高，越小，靈敏度越高，但但的減小受到工藝和結(jié)構(gòu)的限制，一般

19、的減小受到工藝和結(jié)構(gòu)的限制，一般取取0.10.5mm。202ANL 2）變面積式自感傳感器：）變面積式自感傳感器： 原理：原理： x變化變化=A變化變化=L變化；變化； 如右圖所示。如右圖所示。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 線性范圍較大：由線性范圍較大：由 知，在忽略氣隙磁通邊知，在忽略氣隙磁通邊緣效應(yīng)的條件下，輸出呈線性。緣效應(yīng)的條件下，輸出呈線性。 靈敏度不高：欲提高靈敏度，需減小靈敏度不高：欲提高靈敏度，需減小 ，但，但的減小同樣的減小同樣受到工藝和結(jié)構(gòu)的限制，值的選取與變氣隙式相同。受到工藝和結(jié)構(gòu)的限制，值的選取與變氣隙式相同。 2 2. .螺管式螺管式（solenoid coil ） （1 1）原

20、理：）原理： 銜鐵插入深度銜鐵插入深度x變化變化= 線圈泄漏路徑中磁阻變化線圈泄漏路徑中磁阻變化= L L變化；變化； 如右圖所示。如右圖所示。 (2）特點(diǎn)：）特點(diǎn)： 線性范圍最大：從磁通分布看，只要滿足主磁通不變線性范圍最大：從磁通分布看，只要滿足主磁通不變與線圈繞組排列均勻的條件，可得到較大的線性范圍。與線圈繞組排列均勻的條件，可得到較大的線性范圍。 靈敏度最低：由于氣隙大，磁路磁阻大，故靈敏度低。靈敏度最低：由于氣隙大，磁路磁阻大，故靈敏度低。欲提高靈敏度：可減小氣隙，增加匝數(shù)，但受到結(jié)構(gòu)與非線欲提高靈敏度：可減小氣隙，增加匝數(shù)，但受到結(jié)構(gòu)與非線性的限制。性的限制。 3.3.差動(dòng)式自感傳

21、感器差動(dòng)式自感傳感器（Differential inductive sensors） 以上三種自感傳感器，雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行方便，但也有以上三種自感傳感器，雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行方便，但也有缺點(diǎn)，如自線圈流往負(fù)載的電流不可能等于零，即使沒有輸入缺點(diǎn)，如自線圈流往負(fù)載的電流不可能等于零，即使沒有輸入信號(hào)時(shí)仍有輸出。銜鐵總是受到吸力作用；線圈電阻受溫度影信號(hào)時(shí)仍有輸出。銜鐵總是受到吸力作用；線圈電阻受溫度影響，有溫度誤差，不能反響，有溫度誤差，不能反映被測(cè)量的變化方向等。映被測(cè)量的變化方向等。因此這些自感傳感器在實(shí)因此這些自感傳感器在實(shí)際中應(yīng)用較少。際中應(yīng)用較少。 （1 1）結(jié)構(gòu)：無論是氣）結(jié)構(gòu)：無論

22、是氣隙型還是螺管型傳感器都隙型還是螺管型傳感器都可做成差動(dòng)結(jié)構(gòu)，如右圖可做成差動(dòng)結(jié)構(gòu)，如右圖所示。所示。 差動(dòng)電感傳感器的結(jié)構(gòu)要求兩導(dǎo)磁體尺寸性能完全相同，差動(dòng)電感傳感器的結(jié)構(gòu)要求兩導(dǎo)磁體尺寸性能完全相同，同時(shí)兩個(gè)線圈的電氣參數(shù)、幾何尺寸也完全相同。同時(shí)兩個(gè)線圈的電氣參數(shù)、幾何尺寸也完全相同。 （2 2）特點(diǎn)：）特點(diǎn)： 可提高靈敏度可提高靈敏度( (可提高一倍可提高一倍) )； 可降低非線性誤差；可降低非線性誤差； 還對(duì)電源電壓和頻率波動(dòng)，及溫度等外界影響也有補(bǔ)償還對(duì)電源電壓和頻率波動(dòng)，及溫度等外界影響也有補(bǔ)償作用，從而提高穩(wěn)定性。作用，從而提高穩(wěn)定性。 差動(dòng)結(jié)構(gòu)還可對(duì)銜鐵受到的電磁吸力進(jìn)行補(bǔ)

23、償。差動(dòng)結(jié)構(gòu)還可對(duì)銜鐵受到的電磁吸力進(jìn)行補(bǔ)償。 4 4. .測(cè)量電路：測(cè)量電路： (1)(1)電橋測(cè)量電路電橋測(cè)量電路 如右圖所示如右圖所示 。 設(shè)銜鐵位于氣隙中間位置時(shí)線圈設(shè)銜鐵位于氣隙中間位置時(shí)線圈Z Z1 1，Z Z2 2的阻抗相等，為的阻抗相等，為Z Z0 0，即，即 這時(shí)電橋平衡，輸出為這時(shí)電橋平衡，輸出為0 0。當(dāng)銜鐵移。當(dāng)銜鐵移動(dòng)時(shí)，兩線圈的變化分別為動(dòng)時(shí)，兩線圈的變化分別為 輸出輸出Vo正比于正比于Z1與與Z2的差值。的差值。+-+-Z1Z2Z3Z4UoU021ZZZ43ZZ ZZZ01ZZZ02（2 2）相敏檢波電路）相敏檢波電路 交流電橋輸出的相量可反映被測(cè)量的大小和方向，

24、但用一般交流電橋輸出的相量可反映被測(cè)量的大小和方向，但用一般的指示儀表卻丟失了方向信號(hào)。的指示儀表卻丟失了方向信號(hào)。 當(dāng)銜鐵居中時(shí)，當(dāng)銜鐵居中時(shí)，Z1=Z2。當(dāng)。當(dāng)Z1，Z2時(shí)：時(shí)：正半周正半周Ua正，正，Ub負(fù)負(fù)VD1、VD4導(dǎo)通導(dǎo)通AECBAECB支路：支路： U Uc c u0負(fù)負(fù) u0負(fù)負(fù)AFDBAFDB支路：支路： U Ud d負(fù)半周負(fù)半周Ua負(fù)，負(fù)，Ub正正VD2、VD3導(dǎo)導(dǎo)通通BCFABCFA支路：支路： u0負(fù)負(fù)BDEABDEA支路：支路： +-VD1VD2VD3VD4ABCDEFABUoUZ1Z2Z3Z4 同理，當(dāng)同理，當(dāng)Z1，Z2時(shí)，時(shí)， UO 為正。故為正。故UO不僅反映

25、線不僅反映線圈阻抗變化大小，還能反映圈阻抗變化大小，還能反映變化方向。變化方向。變面積式變面積式 變氣隙式變氣隙式 螺管式螺管式 L=KX L=K/X L=KXL=KX L=K/X L=KX 幾毫米幾毫米 幾微米幾微米 幾十毫米幾十毫米線性靈敏度中線性靈敏度中 線性靈敏度高線性靈敏度高 線性靈敏度小線性靈敏度小二、互感式傳感器二、互感式傳感器(差動(dòng)變壓器差動(dòng)變壓器) （LVDT）1.原理：原理： 銜鐵位移銜鐵位移x變化變化=互感（互感（M1，M2）變化）變化,如圖所示。如圖所示。+-1I+-+-+-xM1M21UoU21U22UL1L21L22R1)(xfM +-+-2122212 UUUUo

26、+-+-+-+-+-2122UUUo21U22UoUoU21U22UU 說明：說明： （1 1）與變壓器的區(qū)別：變壓器：閉合磁路，）與變壓器的區(qū)別：變壓器：閉合磁路，M M 為常數(shù)；為常數(shù)； 差動(dòng)變壓器：開磁路，差動(dòng)變壓器：開磁路， 。 （2 2）輸出端采用）輸出端采用“反向串聯(lián)反向串聯(lián)”：其輸出為電壓，和差動(dòng)電：其輸出為電壓，和差動(dòng)電橋方式相比，后者靈敏度低一倍：橋方式相比，后者靈敏度低一倍： 反向串聯(lián)與交流電橋的比較如圖所示。反向串聯(lián)與交流電橋的比較如圖所示。 2.主要特性主要特性 （1）輸出特性：）輸出特性：U0=K1X(1-K2X2)=K1X ，與，與Ui及及f有關(guān)。有關(guān)。 （2）線性

27、度：較好）線性度：較好 （3）靈敏度：在單位電壓勵(lì)磁下，鐵芯移動(dòng)單位距離時(shí)的輸）靈敏度：在單位電壓勵(lì)磁下，鐵芯移動(dòng)單位距離時(shí)的輸出電壓一般大于出電壓一般大于 50mV/mm/V。 （4）勵(lì)磁頻率：要求大于銜鐵運(yùn)動(dòng)頻率的）勵(lì)磁頻率：要求大于銜鐵運(yùn)動(dòng)頻率的10倍。倍。 頻率太低，靈敏度顯著降低；太高，鐵損和耦合電容的影響頻率太低，靈敏度顯著降低；太高，鐵損和耦合電容的影響增加。增加。 一般為一般為501MHZ，且可測(cè)信號(hào)頻率取決于勵(lì)磁頻率，要且可測(cè)信號(hào)頻率取決于勵(lì)磁頻率，要求后者至少大于銜鐵運(yùn)動(dòng)頻率的求后者至少大于銜鐵運(yùn)動(dòng)頻率的10倍。倍。 （5）溫度影響）溫度影響 （6）零位輸出電壓：銜鐵處于中

28、間位置時(shí)，變壓器不為零的）零位輸出電壓：銜鐵處于中間位置時(shí)，變壓器不為零的輸出電壓，主要是基波、三次諧波。輸出電壓，主要是基波、三次諧波。 產(chǎn)生的原因有：產(chǎn)生的原因有： 基波是由于傳感器的兩個(gè)次級(jí)線圈繞組的電氣參數(shù)，幾何尺寸基波是由于傳感器的兩個(gè)次級(jí)線圈繞組的電氣參數(shù)，幾何尺寸不對(duì)稱。不對(duì)稱。 三次諧波是由于鐵芯磁化曲線（三次諧波是由于鐵芯磁化曲線（B-H）的非線性磁飽和磁滯。）的非線性磁飽和磁滯。I-H正弦，則正弦，則B非正弦，非正弦，U=d /dt非非正弦。正弦。 3.測(cè)量電路測(cè)量電路 （1）差動(dòng)相敏整流電路）差動(dòng)相敏整流電路 如圖所示。如圖所示。（2 2）差動(dòng)整流電路）差動(dòng)整流電路 如下

29、圖所示。如下圖所示。四、電 四、電渦流式傳感器四、電渦流式傳感器 (eddy sensor) (eddy sensor) 電渦流式傳感器是電渦流式傳感器是7070年代以來得到發(fā)展的一種傳感器，年代以來得到發(fā)展的一種傳感器，它利用渦流效應(yīng)進(jìn)行工作。它利用渦流效應(yīng)進(jìn)行工作。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單； 靈敏度高；靈敏度高； 頻響范圍寬；頻響范圍寬； 不受油污等介質(zhì)的影響；不受油污等介質(zhì)的影響； 能進(jìn)行非接觸測(cè)量。能進(jìn)行非接觸測(cè)量。 1I1H2I2H2H1H 1.電渦流效應(yīng)：電渦流效應(yīng)： 一個(gè)通有交變電流一個(gè)通有交變電流 的線圈，在線圈周圍產(chǎn)生一個(gè)交變磁的線圈，在線圈周圍產(chǎn)生一個(gè)交變磁場(chǎng)場(chǎng)

30、。當(dāng)導(dǎo)體置于此磁場(chǎng)范圍時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)感生電渦流。當(dāng)導(dǎo)體置于此磁場(chǎng)范圍時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)感生電渦流 。此渦流。此渦流也產(chǎn)生一個(gè)磁場(chǎng)也產(chǎn)生一個(gè)磁場(chǎng) 。由于。由于 與與 方向相反而減弱原磁場(chǎng)，消方向相反而減弱原磁場(chǎng)，消耗部分能量，從而使線圈的電感量、阻抗和品質(zhì)因數(shù)發(fā)生改變。耗部分能量，從而使線圈的電感量、阻抗和品質(zhì)因數(shù)發(fā)生改變。這種現(xiàn)象稱為電渦流效應(yīng)。這種現(xiàn)象稱為電渦流效應(yīng)。2.2.結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)： 電渦流式傳感器的基本結(jié)構(gòu)包括探頭和變換器兩部分。變換電渦流式傳感器的基本結(jié)構(gòu)包括探頭和變換器兩部分。變換器由測(cè)量電路組成；探頭主要是由一個(gè)固定在框架上的扁平線圈器由測(cè)量電路組成；探頭主要是由一個(gè)固定在框架上的扁平線圈組

31、成，一般放在端部。組成，一般放在端部。 3 3. .主要特性：主要特性： （1 1）輸入輸出特性：）輸入輸出特性： 一般一般X X越小，越小，L L則減小越多，則減小越多，Z Z越小，越小，則則U U越小。越小。 輸出的線性范圍大約為：輸出的線性范圍大約為：1/51/51/31/3，外徑越大，線性范圍越大，但靈敏度越外徑越大，線性范圍越大，但靈敏度越低。低。圖圖4-28 4-28 電渦流電渦流傳感器輸出特性傳感器輸出特性 （2 2）靈敏度：）靈敏度： 與探頭線圈幾何尺寸有關(guān)；與探頭線圈幾何尺寸有關(guān)； 與被測(cè)導(dǎo)體的大小形狀及材質(zhì)有關(guān)；與被測(cè)導(dǎo)體的大小形狀及材質(zhì)有關(guān)； 渦流在以線圈軸線為圓心，半徑

32、為渦流在以線圈軸線為圓心，半徑為0.50.51.81.8倍線圈半徑范圍倍線圈半徑范圍內(nèi)，且在線圈外徑處為最大，并有趨膚效應(yīng)，故被測(cè)導(dǎo)體的半徑內(nèi)，且在線圈外徑處為最大，并有趨膚效應(yīng)，故被測(cè)導(dǎo)體的半徑應(yīng)大于線圈外徑約應(yīng)大于線圈外徑約1.81.8倍，才不會(huì)影響靈敏度。厚度大于倍，才不會(huì)影響靈敏度。厚度大于0.2mm0.2mm不不會(huì)影響測(cè)量結(jié)果。會(huì)影響測(cè)量結(jié)果。R21I+-M2I1UL1L2R1 把導(dǎo)體中的渦流路徑看作一個(gè)短路線圈，渦流傳感器的電渦流把導(dǎo)體中的渦流路徑看作一個(gè)短路線圈，渦流傳感器的電渦流效應(yīng)等效電路如圖所示。當(dāng)位移效應(yīng)等效電路如圖所示。當(dāng)位移x x變化時(shí)，互感系數(shù)變化時(shí)，互感系數(shù)M M

33、變化，故輸入變化，故輸入回路的等效阻抗變化。回路的等效阻抗變化。22222222122222222111LRMLLjLRMRRIUZ 可見，線圈的等效電阻、等效電感、品質(zhì)因數(shù)都受到互感可見，線圈的等效電阻、等效電感、品質(zhì)因數(shù)都受到互感 M M 的的影響，因此可根據(jù)這一效應(yīng)測(cè)量銜鐵位移。影響，因此可根據(jù)這一效應(yīng)測(cè)量銜鐵位移。 4.4.測(cè)量電路測(cè)量電路 電渦流傳感器常接成電渦流傳感器常接成LCLC諧振回路，其諧振頻率與電感量成反比，諧振回路，其諧振頻率與電感量成反比，如下圖所示。諧振頻率中曲線如下圖所示。諧振頻率中曲線 f5 是沒有被測(cè)體靠近時(shí)的是沒有被測(cè)體靠近時(shí)的LCLC諧振回路諧振回路的幅頻曲

34、線，其它曲線為被測(cè)體靠近時(shí)的幅頻曲線?？梢?，渦流效的幅頻曲線，其它曲線為被測(cè)體靠近時(shí)的幅頻曲線?？梢姡瑴u流效應(yīng)使諧振回路的品質(zhì)因數(shù)降低，但諧振頻率的變化方向卻不一定：應(yīng)使諧振回路的品質(zhì)因數(shù)降低，但諧振頻率的變化方向卻不一定： （1 1）差動(dòng)電橋電路：）差動(dòng)電橋電路： （2 2）調(diào)頻電路：由渦流傳感器線圈組成振蕩器的振蕩元件，）調(diào)頻電路：由渦流傳感器線圈組成振蕩器的振蕩元件，測(cè)量時(shí)線圈與被測(cè)體間的距離發(fā)生改變，而使線圈電感也改變，從測(cè)量時(shí)線圈與被測(cè)體間的距離發(fā)生改變，而使線圈電感也改變，從而使振蕩器的振蕩頻率隨之改變。而使振蕩器的振蕩頻率隨之改變。 （3）調(diào)幅諧振電路：該電路主要特征是把傳感器線

35、圈的等效）調(diào)幅諧振電路：該電路主要特征是把傳感器線圈的等效電感電感L和一固定電容組成并聯(lián)諧振回路，由頻率穩(wěn)定的晶體振蕩器和一固定電容組成并聯(lián)諧振回路，由頻率穩(wěn)定的晶體振蕩器提供高頻勵(lì)磁信號(hào)。提供高頻勵(lì)磁信號(hào)。 5.電渦流傳感器的應(yīng)用：電渦流傳感器的應(yīng)用： 適用范圍廣，這種傳感器已廣泛應(yīng)用測(cè)量位移、振動(dòng)、厚度、適用范圍廣，這種傳感器已廣泛應(yīng)用測(cè)量位移、振動(dòng)、厚度、轉(zhuǎn)速、溫度、硬度等參數(shù)，以及用于無損探傷領(lǐng)域。轉(zhuǎn)速、溫度、硬度等參數(shù)，以及用于無損探傷領(lǐng)域。 第三節(jié)第三節(jié) 電阻式傳感器電阻式傳感器 ( resistive sensors ) 一、一、 電位器式傳感器電位器式傳感器 （potentio

36、meter） 1.結(jié)構(gòu)：電位器由電阻體、電刷、轉(zhuǎn)軸、滑動(dòng)臂、焊片等組成。結(jié)構(gòu)：電位器由電阻體、電刷、轉(zhuǎn)軸、滑動(dòng)臂、焊片等組成。 線繞電位器旋轉(zhuǎn)角與輸出電壓的關(guān)系如圖所示，線繞電位器旋轉(zhuǎn)角與輸出電壓的關(guān)系如圖所示，阻值的變化呈阻值的變化呈階梯式階梯式。 2.分類：分類： （1）線繞式：）線繞式： （2）非線繞式：）非線繞式： 合成膜電位器合成膜電位器 金屬膜電位器金屬膜電位器 導(dǎo)電塑料電位器導(dǎo)電塑料電位器 導(dǎo)電玻璃釉電位器導(dǎo)電玻璃釉電位器 （3）光電式：）光電式： 由電阻體光電導(dǎo)層、導(dǎo)電極由電阻體光電導(dǎo)層、導(dǎo)電極構(gòu)成。光束相當(dāng)于電刷。非接觸，構(gòu)成。光束相當(dāng)于電刷。非接觸，無摩擦。光電電位器式傳感

37、器如無摩擦。光電電位器式傳感器如右圖所示。右圖所示。 二、電阻應(yīng)變式傳感器二、電阻應(yīng)變式傳感器 (strain gauge ) 導(dǎo)電材料（金屬、半導(dǎo)體）導(dǎo)電材料（金屬、半導(dǎo)體）在受力時(shí)產(chǎn)生變形（應(yīng)變），在受力時(shí)產(chǎn)生變形（應(yīng)變），其電阻會(huì)發(fā)生變化，即應(yīng)變效應(yīng)。其電阻會(huì)發(fā)生變化，即應(yīng)變效應(yīng)。 利用儀表效應(yīng)可制成電阻應(yīng)利用儀表效應(yīng)可制成電阻應(yīng)變片式傳感器。變片式傳感器。 1.應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)和類型：應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)和類型： 基于應(yīng)變效應(yīng)：基于應(yīng)變效應(yīng)： （1）結(jié)構(gòu)：）結(jié)構(gòu)： 為了在較小的尺寸范圍內(nèi)得到為了在較小的尺寸范圍內(nèi)得到較大的電阻變化量，通常把電阻絲較大的電阻變化量，通常把電阻絲制成柵狀的應(yīng)變敏感元件

38、，即電阻制成柵狀的應(yīng)變敏感元件，即電阻應(yīng)變片應(yīng)變片 。 敏感柵：應(yīng)變片中實(shí)現(xiàn)力敏感柵：應(yīng)變片中實(shí)現(xiàn)力電阻轉(zhuǎn)換的敏感元件。它通常由電阻轉(zhuǎn)換的敏感元件。它通常由直徑為直徑為0.0150.0150.05 mm0.05 mm的金屬絲繞成柵狀，或用金屬箔腐蝕成柵狀。的金屬絲繞成柵狀，或用金屬箔腐蝕成柵狀。其阻值一般在其阻值一般在100100以上。以上。 基底：通常用粘結(jié)劑將基底：通常用粘結(jié)劑將敏感柵敏感柵固結(jié)在紙質(zhì)或膠質(zhì)的基底上。固結(jié)在紙質(zhì)或膠質(zhì)的基底上。 引線：敏感柵與測(cè)量電路之間的連線。引線：敏感柵與測(cè)量電路之間的連線。 蓋層：用紙、膠做成覆蓋在敏感柵上的保護(hù)層，起著防潮、防蓋層：用紙、膠做成覆蓋在

39、敏感柵上的保護(hù)層，起著防潮、防蝕、防損等作用。蝕、防損等作用。 粘結(jié)劑：在制造應(yīng)變片時(shí)，用它分別把蓋層和敏感柵固結(jié)于基粘結(jié)劑：在制造應(yīng)變片時(shí)，用它分別把蓋層和敏感柵固結(jié)于基底；在使用應(yīng)變片時(shí)，用它把應(yīng)變片基底再粘貼在試件表面的被測(cè)部底；在使用應(yīng)變片時(shí)，用它把應(yīng)變片基底再粘貼在試件表面的被測(cè)部位。位。 （2 2）類型：按材料分：金屬應(yīng)變片與半導(dǎo)體應(yīng)變片；類型：按材料分：金屬應(yīng)變片與半導(dǎo)體應(yīng)變片； 按形狀分：絲狀片與箔狀片；按形狀分：絲狀片與箔狀片； 2. 2.應(yīng)變片的工作原理：基于應(yīng)變效應(yīng)，如下圖所示。應(yīng)變片的工作原理：基于應(yīng)變效應(yīng)，如下圖所示。 （1 1） 當(dāng)它受到軸向力當(dāng)它受到軸向力F F

40、而被拉伸（或壓縮）時(shí)，其而被拉伸（或壓縮）時(shí)，其、l 和和 A A 均均發(fā)生變化。因而導(dǎo)體的電阻隨之發(fā)生變化。對(duì)式（發(fā)生變化。因而導(dǎo)體的電阻隨之發(fā)生變化。對(duì)式（1 1）兩邊取對(duì)數(shù)）兩邊取對(duì)數(shù)后再作微分，即可求得其電阻的相對(duì)變化后再作微分，即可求得其電阻的相對(duì)變化dR/R：AdAldldRdR （2）應(yīng)變：?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度的變化量）應(yīng)變：?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度的變化量 常用單位為微應(yīng)變，可用常用單位為微應(yīng)變，可用表示。表示。1=10-6 mm/mm。 （3）泊松系數(shù)：彈性材料的橫向應(yīng)變（）泊松系數(shù)：彈性材料的橫向應(yīng)變（dr/r）與縱向應(yīng)變（）與縱向應(yīng)變（dl/l） 之比為常數(shù)。其絕對(duì)值稱為泊松比之比為常數(shù)。其絕對(duì)值稱

41、為泊松比，即，即 對(duì)于一般的金屬材料，對(duì)于一般的金屬材料，在在0.30.5之間。之間。 （4）電阻絲的應(yīng)變效應(yīng)：）電阻絲的應(yīng)變效應(yīng)： = 由（由（2）得）得 （3）ldlldlrdrldlrdr/2rA22rdrAdAddRdR212（2 2）EdsKERdR)21 (EKs21 對(duì)半導(dǎo)體材料：在半導(dǎo)體材料上施加一作用力，其電阻率將發(fā)對(duì)半導(dǎo)體材料：在半導(dǎo)體材料上施加一作用力，其電阻率將發(fā)生顯著變化，這種現(xiàn)象稱為壓阻效應(yīng)。生顯著變化，這種現(xiàn)象稱為壓阻效應(yīng)。代入式（代入式（3 3）式得）式得 式中，式中， 為半導(dǎo)體材料的應(yīng)變靈敏系數(shù)。稱為壓阻效應(yīng)。為半導(dǎo)體材料的應(yīng)變靈敏系數(shù)。稱為壓阻效應(yīng)。 金屬材

42、料的應(yīng)變效應(yīng)主要由結(jié)構(gòu)尺寸變化造成，即金屬材料的應(yīng)變效應(yīng)主要由結(jié)構(gòu)尺寸變化造成，即 K Km m 主要由前主要由前半部分（半部分（1+21+2）組成，）組成，K Km m 在在2 26 6之間。半導(dǎo)體材料的應(yīng)變效應(yīng)主要之間。半導(dǎo)體材料的應(yīng)變效應(yīng)主要由壓阻效應(yīng)造成，而且由壓阻效應(yīng)造成，而且E E （1+21+2），通常），通常 K Ks s 可達(dá)可達(dá)150150200200。 3.應(yīng)變片的特性參數(shù)應(yīng)變片的特性參數(shù) /溫度誤差及其補(bǔ)償：溫度誤差及其補(bǔ)償： （1）初始電阻）初始電阻Ro 應(yīng)變片沒有粘貼，也不受力時(shí)，室溫下測(cè)定的電阻值。常見的有應(yīng)變片沒有粘貼，也不受力時(shí)，室溫下測(cè)定的電阻值。常見的有6

43、0，120，600和和1000等類型。等類型。 （2）靈敏系數(shù)）靈敏系數(shù)k 應(yīng)變片的靈敏系數(shù)應(yīng)變片的靈敏系數(shù)k 并不是導(dǎo)電材料的靈敏系數(shù)并不是導(dǎo)電材料的靈敏系數(shù)Km 或或Ks ，k 除受除受到敏感柵結(jié)構(gòu)形狀、成形工藝、粘結(jié)劑和基底性能的影響外，尤其受到敏感柵結(jié)構(gòu)形狀、成形工藝、粘結(jié)劑和基底性能的影響外，尤其受到柵端圓弧部分橫向效應(yīng)的影響。到柵端圓弧部分橫向效應(yīng)的影響。 （3）允許工作電流）允許工作電流Imax（最大工作電流）（最大工作電流） 應(yīng)變片正常工作范圍內(nèi)允許通過的最大電流值。通常絲狀片為應(yīng)變片正常工作范圍內(nèi)允許通過的最大電流值。通常絲狀片為25 mA，對(duì)動(dòng)態(tài)測(cè)量或使用箔式片時(shí)可取大一些

44、。另外，選取，對(duì)動(dòng)態(tài)測(cè)量或使用箔式片時(shí)可取大一些。另外，選取Imax 值值時(shí)還應(yīng)考慮被測(cè)構(gòu)件材料導(dǎo)熱性的好壞。時(shí)還應(yīng)考慮被測(cè)構(gòu)件材料導(dǎo)熱性的好壞。（4）溫度誤差及其補(bǔ)償：溫度誤差產(chǎn)生原因：）溫度誤差及其補(bǔ)償：溫度誤差產(chǎn)生原因： 敏感柵電阻絲本身有一定的溫度系數(shù)：敏感柵電阻絲本身有一定的溫度系數(shù)： 如果是康銅敏感柵，如果是康銅敏感柵，Rt 1=ttR0 (Rt1 =10*20*10-6R0) 應(yīng)變片安裝在某一試件上，兩者熱膨脹系數(shù)不同，導(dǎo)致附加變形。應(yīng)變片安裝在某一試件上，兩者熱膨脹系數(shù)不同，導(dǎo)致附加變形。 如如 Rt2 = R0K0(S-f) t S試件材料的試件材料的則則 U0=(R2R3-

45、R1R4)/( R1+ R2)( R3+ R4)*U線膨脹系數(shù)，線膨脹系數(shù)，1/； f敏感柵材料的線膨脹系數(shù)，敏感柵材料的線膨脹系數(shù)，1/。 (Rt2 =2(11*10-6/-15*10-6/)R0) 則有則有 (Rt 1+Rt2+) / R0 = (200-80)* 10-6 4.測(cè)量電路通常所采用的電橋有：?jiǎn)螛颉霕蚣叭珮?。測(cè)量電路通常所采用的電橋有：?jiǎn)螛颉霕蚣叭珮颉?電阻應(yīng)變片把機(jī)械應(yīng)變信號(hào)轉(zhuǎn)換為電阻應(yīng)變片把機(jī)械應(yīng)變信號(hào)轉(zhuǎn)換為R/R 后，由于應(yīng)變量及相后，由于應(yīng)變量及相應(yīng)電阻變化一般都很小，難以直接精確測(cè)量，因此要采用轉(zhuǎn)換電應(yīng)電阻變化一般都很小，難以直接精確測(cè)量，因此要采用轉(zhuǎn)換電路把應(yīng)

46、變片的路把應(yīng)變片的R/R變化轉(zhuǎn)換成電壓或電流變化。變化轉(zhuǎn)換成電壓或電流變化。 其轉(zhuǎn)換電路常用測(cè)量電橋。測(cè)量電路如示意圖所示。其轉(zhuǎn)換電路常用測(cè)量電橋。測(cè)量電路如示意圖所示。+-放大電路或指示儀表+-uOR1R2R3R4UURRRRRRuO212434則則 uo=(R2R3R1R4)/( R1+ R2)( R3+ R4)*U 通常所采用的電橋有：?jiǎn)螛?、半橋及全橋。通常所采用的電橋有：?jiǎn)螛?、半橋及全橋?5. 5.應(yīng)用舉例：應(yīng)用舉例： （1）Strain: （2）Force： 左圖懸臂梁的應(yīng)變片左圖懸臂梁的應(yīng)變片3與工作應(yīng)變片與工作應(yīng)變片1正交，起溫度補(bǔ)償作用；正交，起溫度補(bǔ)償作用； 右圖為有三對(duì)縱向應(yīng)變片和橫向應(yīng)變片的圓柱式大負(fù)荷傳感器。右圖為有三對(duì)縱向應(yīng)變片和橫向應(yīng)變片的圓柱式大負(fù)荷傳感器。 （3）Displacement（4）Acceleration：amaF應(yīng)變應(yīng)變（5）Pressure（6）Torque 第四節(jié)第四節(jié) 霍爾傳感器霍爾傳感器 ( Hall sensors ) 一、工作原理：基于霍爾效應(yīng)一、工作原理：基于霍爾效應(yīng) 1879年物理學(xué)家年物理學(xué)家Hall首先觀察到將一載流導(dǎo)體放在磁場(chǎng)中，首先觀察到將一載流導(dǎo)體放在磁場(chǎng)中，若磁場(chǎng)方向與電流方向正交，則在與磁場(chǎng)和電流兩者垂直的方向若磁場(chǎng)方向與電流方向正交，則在與磁場(chǎng)和電流兩者垂直的方向上將會(huì)出現(xiàn)橫向電動(dòng)勢(shì)