演示文稿各種自動(dòng)化傳感器的使用

演示文稿各種自動(dòng)化傳感器的使用當(dāng)前第1頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)（優(yōu)選）各種自動(dòng)化傳感器的使用當(dāng)前第2頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)

第三章傳感器傳感器是人類五官的延長(zhǎng)，又稱之為電五官；傳感器技術(shù)通信技術(shù)計(jì)算機(jī)技術(shù)

五官神經(jīng)大腦傳感器是獲取自然和生產(chǎn)領(lǐng)域中信息的主要途徑與手段；現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)尤其是自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中，要用各種傳感器來(lái)監(jiān)視和控制生產(chǎn)過(guò)程中的各個(gè)參數(shù)；信息技術(shù)三大支柱當(dāng)前第3頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)傳感器已滲透到諸如工業(yè)生產(chǎn)、宇宙開(kāi)發(fā)、海洋探測(cè)、環(huán)境保護(hù)、資源探測(cè)、醫(yī)學(xué)診斷、生物工程、甚至文物保護(hù)等等極其廣泛的領(lǐng)域。從茫茫的太空到浩瀚的海洋，以至各種復(fù)雜的工程系統(tǒng)，幾乎每一個(gè)現(xiàn)代化項(xiàng)目，都離不開(kāi)各種各樣的傳感器。傳感器是將感知到的各種信號(hào)轉(zhuǎn)換成易測(cè)量的信號(hào)，把相應(yīng)的信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)發(fā)出指令，控制各執(zhí)行機(jī)構(gòu)。當(dāng)前第4頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)

§3-1傳感器的定義一、傳感器的定義（Transducer/Sensor）定義：將被測(cè)參量轉(zhuǎn)換為與之對(duì)應(yīng)的，易于測(cè)量，傳輸和處理的信號(hào)的裝置。GB7665一87：能夠感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置。傳感器功用：感知被測(cè)信息，并傳遞給檢測(cè)裝置當(dāng)前第5頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)

傳感器及傳感技術(shù)可從以下幾個(gè)方面理解：①傳感器是測(cè)量器件或裝置，能完成檢測(cè)任務(wù)；②輸入量為位移、壓力、溫度、重量等被測(cè)量，是非電量；③輸出量通常為易于傳輸、轉(zhuǎn)換、處理、顯示的電物理量（如：電壓、電流、頻率、功率等），也可以是氣、光等物理量；④輸出、輸入有對(duì)應(yīng)關(guān)系，且應(yīng)有一定的精確程度。當(dāng)前第6頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)1.傳感器在工業(yè)檢測(cè)和自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用工業(yè)自動(dòng)化、全自動(dòng)、半自動(dòng)生產(chǎn)線（石油、化工、鋼鐵、鐵路、機(jī)械、電力）自動(dòng)控制系統(tǒng)（正確的信息檢測(cè)

準(zhǔn)確的控制）傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域當(dāng)前第7頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)

傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域2.汽車與傳感器速度、里程、發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度、燃料剩余量安全氣囊系統(tǒng)、防盜裝置、黑匣子發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸壓力（日本豐田汽車）3.傳感器與家用電器電子爐灶、洗碗機(jī)、遙控電視、錄像機(jī)、電飯煲微波爐（松下電器采用濕度傳感器）電冰箱（溫控器—>控制壓縮機(jī)的開(kāi)關(guān)）家庭自動(dòng)化（安全監(jiān)視與報(bào)警、空調(diào)與照明控制、家務(wù)勞動(dòng)自動(dòng)化、人身健康管理）當(dāng)前第8頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)

傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域4.傳感器在機(jī)器人上的應(yīng)用傳統(tǒng)機(jī)器人（臂的位置和角度傳感器）智能機(jī)器人（觸覺(jué)、壓覺(jué)、重量、視覺(jué)等）5.傳感器在醫(yī)療及人體醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用應(yīng)用醫(yī)學(xué)傳感器（B超儀、CT、核磁共振等）醫(yī)療保健產(chǎn)品：電子血壓計(jì)、脈搏計(jì)、電子溫度計(jì)。當(dāng)前第9頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)

傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域6.傳感器與環(huán)境保護(hù)大氣污染指數(shù)、水質(zhì)污染、環(huán)境噪聲等各種環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器7.傳感器與航空航天飛機(jī)的自動(dòng)駕駛（飛行姿態(tài)、距離、航線）惡劣環(huán)境的“盲目”著陸空—空導(dǎo)彈的自動(dòng)跟蹤當(dāng)前第10頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)

傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域8.傳感器與遙感技術(shù)遙感技術(shù)：從飛機(jī)、人造衛(wèi)星、宇宙飛船、船舶上對(duì)遠(yuǎn)距離的廣大區(qū)域的被測(cè)物體及其狀態(tài)進(jìn)行大規(guī)模探測(cè)的一門(mén)技術(shù)。探測(cè)礦藏：人造衛(wèi)星上的紅外傳感器紅外線的量通過(guò)微波地面站計(jì)算機(jī)分析處理當(dāng)前第11頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域傳感器市場(chǎng)結(jié)構(gòu)

從市場(chǎng)來(lái)看,力、壓力、加速度、物位、溫度、濕度、水分等傳感器將保持較大的需求量。當(dāng)前第12頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)二、傳感器的組成二、傳感器的組成一般的，傳感器由敏感元件、二次變換部分、輔助部分組成。當(dāng)前第13頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)

傳感器的組成敏感元件（預(yù)變換器）:它是直接感受被測(cè)量，并輸出與被測(cè)量成確定關(guān)系的某一物理量的元件。二次變換部分：敏感元件的輸出是轉(zhuǎn)換元件的輸入，主要作用將輸入轉(zhuǎn)換成電參數(shù)。并非所有的傳感器都包括敏感元件和轉(zhuǎn)換元件，如熱電偶！輔助部分：將轉(zhuǎn)換元件的輸出進(jìn)行放大、運(yùn)算、處理等進(jìn)一步轉(zhuǎn)換，便于應(yīng)用。當(dāng)前第14頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)

傳感器的組成氣體壓力傳感器1-殼體2-膜盒3-電感線圈4-磁芯5-轉(zhuǎn)換電路壓力位移電感（敏感元件）（轉(zhuǎn)換元件）（測(cè)量電路）當(dāng)前第15頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)

傳感器的組成熱電偶?jí)弘娛郊铀俣葌鞲衅鳟?dāng)前第16頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)三、傳感器的分類傳感器是知識(shí)技術(shù)密集的行業(yè)，與許多學(xué)科有關(guān)，種類繁多，分類方法也很多。按工作機(jī)理：物理型、化學(xué)型、生物型；按構(gòu)成原理：結(jié)構(gòu)型、物性型；結(jié)構(gòu)型傳感器是利用物理學(xué)中場(chǎng)的定律構(gòu)成的，包括動(dòng)力場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)定律，電磁場(chǎng)的電磁定律等；這類傳感器的特點(diǎn)是傳感器的工作原理是以傳感器中元件相對(duì)位置變化引起場(chǎng)的變化為基礎(chǔ)，而不是以材料特性變化為基礎(chǔ)。當(dāng)前第17頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)傳感器的分類物性型傳感器是利用物質(zhì)定律構(gòu)成的，如虎克定律、歐姆定律等。這種法則，大多數(shù)是以物質(zhì)本身的常數(shù)形式給出。這些常數(shù)的大小，決定了傳感器的主要性能。因此，物性型傳感器的性能隨材料的不同而異。

當(dāng)前第18頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)傳感器的分類按能量轉(zhuǎn)換情況：能量控制型、能量轉(zhuǎn)換型；能量控制型傳感器在信息變化過(guò)程中，其能量需要外電源供給；(無(wú)源傳感器)能量轉(zhuǎn)換型傳感器主要由能量變換元件構(gòu)成，不需外加電源；(有源傳感器)當(dāng)前第19頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)傳感器的分類按測(cè)量原理分：電參量式傳感器(電阻式、電感式、電容式)磁電式傳感器(磁電感應(yīng)式、霍爾式、磁柵式)；壓電式傳感器；光電式傳感器；氣電式傳感器；熱電式傳感器；波式傳感器；射線式傳感器；半導(dǎo)體式傳感器；其他原理的傳感器。當(dāng)前第20頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)傳感器的分類按傳感器用途分(輸入量)溫度傳感器濕度傳感器壓力傳感器位移傳感器轉(zhuǎn)速傳感器流量傳感器火災(zāi)傳感器當(dāng)前第21頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)傳感器的分類按傳感器輸出信號(hào)形式可分為：模擬傳感器和數(shù)字傳感器。按輸入量分類優(yōu)點(diǎn)：比較明確地表達(dá)了傳感器的用途，便于使用者根據(jù)用途選用。缺點(diǎn)：沒(méi)有區(qū)分每種傳感器在轉(zhuǎn)換機(jī)理上有何共性和差異，不便于使用者比較各種傳感器的原理異同點(diǎn)。當(dāng)前第22頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)傳感器的分類按原理分類：優(yōu)點(diǎn)是：對(duì)傳感器的工作原理比較清楚，類別少，有利于傳感器專業(yè)工作者對(duì)傳感器的深入研究分析。缺點(diǎn)：不便于使用者根據(jù)用途選用。當(dāng)前第23頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)四、傳感器的命名法由主題詞加四級(jí)修飾語(yǔ)構(gòu)成傳感器1、被測(cè)量

2、轉(zhuǎn)換原理

3、特征描述

4、主要技術(shù)指標(biāo)

（量程、靈敏度、準(zhǔn)確度等）例：傳感器位移應(yīng)變式100㎜

習(xí)慣上用反序法，也可用簡(jiǎn)稱。當(dāng)前第24頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)五、對(duì)傳感器的性能要求可靠性：指?jìng)鞲衅髟谝?guī)定的使用條件和期限內(nèi)保持其準(zhǔn)確計(jì)量性能的能力。選擇性：傳感器的輸出不受(少受)非被測(cè)量（干擾）的影響。超然性：傳感器不影響被測(cè)系統(tǒng)原來(lái)狀態(tài)的能力。（實(shí)際有影響）加速度傳感器當(dāng)前第25頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)§3-2電阻式傳感器

受位移、壓力、光熱……的作用

RR+△R電阻式傳感器是利用電阻應(yīng)變效應(yīng)，將被測(cè)物體的變形轉(zhuǎn)換成電阻變化，在經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換電路變成電量輸出的傳感器。它可以測(cè)量力、壓力、位移、應(yīng)變、加速度、溫度等各種非電量。現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于工程測(cè)量和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中。當(dāng)前第26頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)一、導(dǎo)電材料的電阻效應(yīng)

當(dāng)金屬絲在外力作用下發(fā)生機(jī)械變形時(shí)，其電阻值將發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為金屬的電阻應(yīng)變效應(yīng)。

設(shè)有一根長(zhǎng)度為l、截面積為S、電阻率為ρ的金屬絲，其電阻R為

兩邊取對(duì)數(shù)，得等式兩邊取微分，l△l§3-2電阻式傳感器當(dāng)前第27頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)dR/R

——電阻的相對(duì)變化；dρ/ρ——電阻率的相對(duì)變化；dl/l——金屬絲長(zhǎng)度相對(duì)變化，用ε表示，ε=dl/l

,稱為金屬絲長(zhǎng)度方向上的應(yīng)變或軸向應(yīng)變；

dS/S——截面積的相對(duì)變化。S=πr2dS

/S=2·dr/rdr/r為金屬絲半徑的相對(duì)變化，即徑向應(yīng)變?yōu)棣舝。εr=–με由材料力學(xué)知：§3-2-1

導(dǎo)電材料的電阻效應(yīng)當(dāng)前第28頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)將微分dR、dρ改寫(xiě)成增量ΔR、Δρ，則金屬絲電阻的相對(duì)變化與金屬絲的伸長(zhǎng)或縮短之間存在比例關(guān)系。比例系數(shù)KS稱為金屬絲的應(yīng)變靈敏系數(shù)。變形變性§3-2-1

導(dǎo)電材料的電阻效應(yīng)當(dāng)前第29頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)物理意義：?jiǎn)挝粦?yīng)變引起的電阻相對(duì)變化。KS由兩部分組成：前一部分是（1+2μ），由材料的幾何尺寸變化引起，一般金屬μ≈0.3，因此（1+2μ）≈1.6；后一部分為，電阻率隨應(yīng)變而引起的（稱“壓阻效應(yīng)”）。對(duì)金屬材料，以前者為主，則KS≈1+2μ；對(duì)半導(dǎo)體，KS值主要由電阻率相對(duì)變化所決定。實(shí)驗(yàn)表明，在金屬絲拉伸比例極限內(nèi)，電阻相對(duì)變化與軸向應(yīng)變成正比。通常KS在1.8～3.6范圍內(nèi)?！?-2-1

導(dǎo)電材料的電阻效應(yīng)當(dāng)前第30頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)§3-2-2電位計(jì)式傳感器二、電位計(jì)式傳感器電位計(jì)式傳感器也稱為變阻器式傳感器，它通過(guò)改變電位器觸頭位置，把位移轉(zhuǎn)換為電阻的變化。根據(jù)下式式中:

ρ—電阻率；l—電阻絲長(zhǎng)度；A—電阻絲截面積。如果電阻絲直徑和材質(zhì)一定時(shí)，則電阻值隨導(dǎo)線長(zhǎng)度而變化。式中電阻值的單位為Ω。當(dāng)前第31頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)

常用電位計(jì)式傳感器有直線位移型、角位移型和非線性型等?！?-2-2電位計(jì)式傳感器當(dāng)前第32頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)

直線位移型：當(dāng)被測(cè)位移變動(dòng)時(shí)，觸點(diǎn)c沿變阻器移動(dòng)。若移動(dòng)x，則c點(diǎn)與A點(diǎn)之間電阻值：R=kix

傳感器靈敏度：S=dR/dx=ki

式中k——單位長(zhǎng)度內(nèi)的電阻值。

當(dāng)導(dǎo)線分布均勻時(shí)，ki為一常數(shù)。這時(shí)傳感器的輸出(電阻)與輸入(位移)成線性關(guān)系?！?-2-2電位計(jì)式傳感器當(dāng)前第33頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)

回轉(zhuǎn)型變阻器式傳感器，其電阻值隨轉(zhuǎn)角而變化。其靈敏度式中α—轉(zhuǎn)角[rad]kα—單位弧度對(duì)應(yīng)的電阻值?！?-2-2電位計(jì)式傳感器當(dāng)前第34頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)

非線性變阻器式傳感器，或稱為函數(shù)電位器。當(dāng)被測(cè)量與電刷位移x之間具有某種函數(shù)關(guān)系時(shí)，通過(guò)它可以獲得輸出電阻與輸入被測(cè)量的線性關(guān)系。設(shè)r(x)為電位器任意瞬時(shí)位置（微小區(qū)間Δx）內(nèi)的電阻，則電阻位移為x時(shí)總電阻值為：如果被測(cè)量為z(x)，它是位移x的函數(shù)，若要得到線性輸出，應(yīng)滿足在已知z(x)的情況下，可以求得r(x)

和Rx,r(x)可以用來(lái)確定電位器的骨架形狀?！?-2-2電位計(jì)式傳感器當(dāng)前第35頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)變阻器式傳感器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定，使用方便。缺點(diǎn)是分辨力不高，因?yàn)槭艿诫娮杞z直徑的限制。提高分辨力需使用更細(xì)的電阻絲，其繞制較困難。所以變阻器式傳感器的分辨力很難優(yōu)于20μm。由于結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)，這種傳感器還有較大的噪聲。電刷和電阻元件之間接觸面的變動(dòng)和磨損、塵埃附著等，都會(huì)使電刷在滑動(dòng)中的接觸電阻發(fā)生不規(guī)則的變化，從而產(chǎn)生噪聲。變阻器式傳感器被用于線位移、角位移測(cè)量，在測(cè)量?jī)x器中用于伺服記錄儀器或電子電位差計(jì)等?！?-2-2電位計(jì)式傳感器當(dāng)前第36頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)變阻器式傳感器產(chǎn)品3.2電阻式傳感器當(dāng)前第37頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)案例：重量的自動(dòng)檢測(cè)--配料設(shè)備

比較重量設(shè)定原材料3.2電阻式傳感器原理：彈簧->力->位移

->電位器->電阻當(dāng)前第38頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)案例：煤氣包儲(chǔ)量檢測(cè)煤氣包鋼絲3.2電阻式傳感器原理：鋼絲->收線圈數(shù)

->電位器

->電阻當(dāng)前第39頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)案例：玩具機(jī)器人（廣州中鳴數(shù)碼）3.2電阻式傳感器原理：電機(jī)->轉(zhuǎn)角

->電位器

->電阻當(dāng)前第40頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)3.2電阻式傳感器案例：振動(dòng)式地音入侵探測(cè)器

適合于金庫(kù)、倉(cāng)庫(kù)、古建筑的防范，挖墻、打洞、爆破等破壞行為均可及時(shí)發(fā)現(xiàn)。當(dāng)前第41頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)3.2電阻式傳感器當(dāng)前第42頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)三、電阻應(yīng)變片

金屬應(yīng)變片式傳感器的核心元件是金屬應(yīng)變片，它可將試件上的應(yīng)變變化轉(zhuǎn)換成電阻變化。金屬應(yīng)變式傳感器是利用電阻應(yīng)變片將應(yīng)變轉(zhuǎn)換為電阻變化的傳感器，傳感器由在彈性元件上粘貼電阻應(yīng)變敏感元件構(gòu)成。當(dāng)被測(cè)物理量作用在彈性元件上，彈性元件的變形引起應(yīng)變敏感元件的阻值變化，通過(guò)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)變成電量輸出，電量變化的大小反映了被測(cè)物理量的大小?！?-2

電阻式傳感器當(dāng)前第43頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)§3-2-3電阻應(yīng)變片1、絲式應(yīng)變片

由敏感柵1、基底2、蓋片3、引線4和粘結(jié)劑等組成。這些部分所選用的材料將直接影響應(yīng)變片的性能。因此，應(yīng)根據(jù)使用條件和要求合理地加以選擇。

2341bl柵長(zhǎng)柵寬電阻應(yīng)變片結(jié)構(gòu)示意圖當(dāng)前第44頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)（1）敏感柵由金屬細(xì)絲繞成柵形，直徑：（0.015～0.05）mm應(yīng)變片的阻值：60Ω、120Ω、200Ω等多種規(guī)格，以120Ω最為常用。（允許有一定的誤差，但不能太大，否則影響平衡）標(biāo)距=柵寬×柵長(zhǎng)=b×l

較大的應(yīng)變片：5×100（200）mm

較小的應(yīng)變片：1×1（2）mm等。結(jié)構(gòu)：回線式（a）和短接式（b）一般至少用兩個(gè)，一個(gè)做測(cè)量，一個(gè)做溫度補(bǔ)償，或用四個(gè)，兩個(gè)做測(cè)量，兩個(gè)做溫度補(bǔ)償?！?-2-3電阻應(yīng)變片當(dāng)前第45頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)對(duì)敏感柵的材料的要求：①應(yīng)變靈敏系數(shù)大，并在所測(cè)應(yīng)變范圍內(nèi)保持為常數(shù)；②電阻率高而穩(wěn)定，以便于制造小柵長(zhǎng)的應(yīng)變片；③電阻溫度系數(shù)要小；④抗氧化能力高，耐腐蝕性能強(qiáng)；⑤在工作溫度范圍內(nèi)能保持足夠的抗拉強(qiáng)度；⑥加工性能良好，易于拉制成絲或軋壓成箔材；⑦易于焊接，對(duì)引線材料的熱電勢(shì)小。對(duì)應(yīng)變片要求必須根據(jù)實(shí)際使用情況，合理選擇?！?-2-3電阻應(yīng)變片當(dāng)前第46頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)（2）基底和蓋片基底用于保持敏感柵、引線的幾何形狀和相對(duì)位置，蓋片既保持敏感柵和引線的形狀和相對(duì)位置，還可保護(hù)敏感柵?；椎娜L(zhǎng)稱為基底長(zhǎng)，其寬度稱為基底寬?；撞牧希耗z基和紙基（3）引線

是從應(yīng)變片的敏感柵中引出的細(xì)金屬線，直徑（0.15～0.2）mm。對(duì)引線材料的性能要求：電阻率低、電阻溫度系數(shù)小、抗氧化性能好、易于焊接。大多數(shù)敏感柵材料都可制作引線。§3-2-3電阻應(yīng)變片當(dāng)前第47頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)（4）粘結(jié)劑

用于將敏感柵固定于基底上，并將蓋片與基底粘貼在一起。使用金屬應(yīng)變片時(shí)，也需用粘結(jié)劑將應(yīng)變片基底粘貼在構(gòu)件表面某個(gè)方向和位置上。以便將構(gòu)件受力后的表面應(yīng)變傳遞給應(yīng)變計(jì)的基底和敏感柵。常用的粘結(jié)劑分為有機(jī)和無(wú)機(jī)兩大類。有機(jī)粘結(jié)劑用于低溫、常溫和中溫。常用的有聚丙烯酸酯、酚醛樹(shù)脂、有機(jī)硅樹(shù)脂，聚酰亞胺等。無(wú)機(jī)粘結(jié)劑用于高溫，常用的有磷酸鹽、硅酸、硼酸鹽等?！?-2-3電阻應(yīng)變片當(dāng)前第48頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)2、箔式應(yīng)變片

金屬箔式應(yīng)變片則是用柵狀金屬箔片代替柵狀金屬絲。金屬箔柵系用光刻技術(shù)制造，適于大批量生產(chǎn)。其線條均勻，尺寸準(zhǔn)確，阻值一致性好。箔片厚約1—10μm，散熱好，粘結(jié)情況好，傳遞試件應(yīng)變性能好。因此目前使用的多系金屬箔式應(yīng)變片。§3-2-3電阻應(yīng)變片當(dāng)前第49頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)3、薄膜應(yīng)變片是薄膜技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，厚度在0.1μm以下。是采用真空蒸發(fā)法，將電阻材料蒸鍍?cè)诨咨现瞥擅舾袞哦纬蓱?yīng)變片。靈敏度系數(shù)高，易于規(guī)模生產(chǎn)，是一種很有前途的新型應(yīng)變片。用得較少，自學(xué)了解。§3-2-3電阻應(yīng)變片當(dāng)前第50頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)4、半導(dǎo)體應(yīng)變片半導(dǎo)體應(yīng)變片最簡(jiǎn)單的典型結(jié)構(gòu)如圖所示。半導(dǎo)體應(yīng)變片的使用方法與金屬電阻應(yīng)變片相同，即粘貼在彈性元件或被測(cè)物體上，其電阻值隨被測(cè)試件的應(yīng)變而變化。半導(dǎo)體應(yīng)變片的工作原理是基于半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)?！?-2-3電阻應(yīng)變片當(dāng)前第51頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)所謂壓阻效應(yīng)是指單晶半導(dǎo)體材料在沿某一軸向受到外力作用時(shí)，其電阻率ρ發(fā)生變化的現(xiàn)象。優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高；缺點(diǎn)：穩(wěn)定性差，非線性嚴(yán)重。做一批應(yīng)變片，各不相同；同一批應(yīng)變片在不同條件下，變化很大?！?-2-3電阻應(yīng)變片當(dāng)前第52頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)5、應(yīng)變片的靈敏度系數(shù)K：金屬應(yīng)變片的靈敏度系數(shù)——指應(yīng)變片安裝于試件表面，在其軸向方向的單向應(yīng)力作用下，應(yīng)變片的阻值相對(duì)變化與試件表面上安裝應(yīng)變片區(qū)域的軸向應(yīng)變之比。Ks:金屬絲的靈敏度系數(shù)——金屬單絲的電阻相對(duì)變化與它所感受的應(yīng)變之比。當(dāng)金屬絲做成應(yīng)變片后，其電阻—應(yīng)變特性，與金屬單絲情況不同。因此，須用實(shí)驗(yàn)方法對(duì)應(yīng)變片的電阻—應(yīng)變特性重新測(cè)定。§3-2-3電阻應(yīng)變片當(dāng)前第53頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)

實(shí)驗(yàn)表明，金屬應(yīng)變片的電阻相對(duì)變化與應(yīng)變?chǔ)旁诤軐挼姆秶鷥?nèi)均為線性關(guān)系。即：

K為金屬應(yīng)變片的靈敏系數(shù)。注意，K是在試件受一維應(yīng)力作用，應(yīng)變片的軸向與主應(yīng)力方向一致，且試件材料的泊松比為0.285的鋼材時(shí)測(cè)得的。

測(cè)量結(jié)果表明，應(yīng)變片的靈敏系數(shù)K恒小于線材的靈敏系數(shù)KS。原因：膠層傳遞變形失真，橫向效應(yīng)也是一個(gè)不可忽視的因素。思考：K與KS大小的關(guān)系？§3-2-3電阻應(yīng)變片當(dāng)前第54頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)

第三節(jié)電容式傳感器當(dāng)前第55頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)電容式傳感器是將被測(cè)非電量的變化轉(zhuǎn)換成電容量變化的一種傳感器。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，可實(shí)現(xiàn)非接觸式測(cè)量，能在高溫、輻射和強(qiáng)烈振動(dòng)等惡劣條件下工作。應(yīng)用：壓力、差壓、液位、振動(dòng)、位移、加速度、成分含量等多方面的測(cè)量?！?-3電容式傳感器當(dāng)前第56頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)工作原理：

電容式傳感器是將被測(cè)物理量轉(zhuǎn)換為電容量變化的裝置。它實(shí)質(zhì)上是一個(gè)具有可變參數(shù)的電容器。從物理學(xué)可知，由兩個(gè)平行極板組成的電容器其電容量為：式中εr——極板間介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)，在空氣中εr=1；

εo——真空中介電常數(shù)，εo＝8.85×10-12F／m；

d——極板間距離；

S——極板間相互覆蓋面積?！?-3電容式傳感器當(dāng)前第57頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)

當(dāng)被測(cè)量使d、S或ε發(fā)生變化時(shí)，都會(huì)引起電容C的變化。如果保持其中的兩個(gè)參數(shù)不變，而僅改變另一個(gè)參數(shù)，就可把該參數(shù)的變化變換為電容量的變化。根據(jù)電容器變化的參數(shù)，可分為極距變化型、面積變化型和介質(zhì)變化型三類。在實(shí)際中，極距變化型與面積變化型的應(yīng)用較為廣泛。

§3-3電容式傳感器當(dāng)前第58頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)類型：

(一)面積變化型在變換極板面積的電容傳感器中，一般常用的有角位移型和線位移型兩種?！?-3電容式傳感器當(dāng)前第59頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)角位移型：當(dāng)動(dòng)板有一轉(zhuǎn)角時(shí)，與定板之間相互覆蓋面積就改變，從而改變電容的輸出。當(dāng)=0時(shí)，當(dāng)≠0時(shí)，傳感器的電容量C與角位移呈線性關(guān)系?！?-3電容式傳感器當(dāng)前第60頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)

平面線位移型電容傳感器：當(dāng)動(dòng)板沿X方向移動(dòng)時(shí)，覆蓋面積發(fā)生變化，電容量也隨之變化。其電容量C

式中b—極板寬度。靈敏度

此傳感器的電容量C與水平位移x呈線性關(guān)系?！?-3電容式傳感器當(dāng)前第61頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)

圓柱體線位移型電容傳感器。動(dòng)板(圓柱)與定板(圓柱)相互覆蓋，其電容量式中D——圓筒孔徑；

d——圓柱外徑。當(dāng)覆蓋長(zhǎng)度x變化時(shí)，電容量C發(fā)生變化，其靈敏度§3-3電容式傳感器當(dāng)前第62頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)

面積變化型電容傳感器的優(yōu)點(diǎn)是輸出與輸入成線性關(guān)系。但與極距變化型相比，靈敏度較低，適用于較大直線位移及角位移的測(cè)量。§3-3電容式傳感器當(dāng)前第63頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)

(二)介質(zhì)變化型這種傳感器大多用來(lái)測(cè)量電介質(zhì)的厚度、位移、液位、液量。還可根據(jù)介質(zhì)的介電常數(shù)隨溫度、濕度的改變而測(cè)量溫度、濕度等。當(dāng)電極間存在導(dǎo)電物質(zhì)時(shí)，電極的表面應(yīng)涂蓋絕緣層（如0.1mm厚的聚四氟乙烯等），防止電極間短路。

圖中是這種傳感器的典型實(shí)例?！?-3電容式傳感器當(dāng)前第64頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)電容式液位傳感器傳感器的電容量C與被測(cè)液位高度h呈線性關(guān)系。相當(dāng)于兩個(gè)電容器并聯(lián)：=C0+Ah§3-3電容式傳感器當(dāng)前第65頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)另一種結(jié)構(gòu)：d0d1ε1ε0若d0,d1已知時(shí)，此結(jié)構(gòu)可用來(lái)測(cè)未知材料的介電常數(shù)若ε1已知時(shí)，此結(jié)構(gòu)可用來(lái)測(cè)某介電材料的厚度（如紙張、塑料薄膜等）§3-3電容式傳感器當(dāng)前第66頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)

(三)極距變化型如果兩極板互相覆蓋面積及極間介質(zhì)不變，則電容量C與極距δ呈非線性關(guān)系。當(dāng)極距有一微小變化量dδ時(shí)，引起電容的變化量dC為由此可以得到傳感器靈敏度§3-3電容式傳感器當(dāng)前第67頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)

可以看出，靈敏度K與極距平方成反比，極距越小靈敏度越高。顯然，由于靈敏度隨極距而變化，這將引起線性誤差。為了減小這一誤差，通常規(guī)定在較小的間隙變化范圍內(nèi)工作，以便獲得近似線性關(guān)系。一般取極距變化范圍約為

Δd／d0≈0.1?！?-3電容式傳感器當(dāng)前第68頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)結(jié)論：當(dāng)d/d0<<1時(shí)，電容輸出可簡(jiǎn)化為：此時(shí)，C與d呈線性關(guān)系，同時(shí)，減小d0可提高傳感器的靈敏度。但d0過(guò)小，容易引起電容器擊穿或短路。為提高傳感器的靈敏度，極板間可采用高介電常數(shù)的材料作介質(zhì)，如云母，塑料膜等。一般變極板間距離電容式傳感器的起始電容在20～100pF之間，極板間距離在20～200μm的范圍內(nèi)。最大位移應(yīng)小于間距的1/10,在微位移的測(cè)量中應(yīng)用廣泛?！?-3電容式傳感器當(dāng)前第69頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)將電容變化量按級(jí)數(shù)展開(kāi)，可得：忽略高次項(xiàng)，變極距型電容傳感器的靈敏度為：考慮線性項(xiàng)與二次項(xiàng)：§3-3電容式傳感器當(dāng)前第70頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)傳感器的相對(duì)非線性誤差為：結(jié)論：要提高靈敏度，應(yīng)減小起始間隙d0，但非線性誤差卻隨著d0的減小而增大。

在實(shí)際應(yīng)用中，為了提高傳感器的靈敏度、線性度以及克服某些外界條件(如電源電壓、環(huán)境溫度等)的變化對(duì)測(cè)量精確度的影響，常常采用差動(dòng)式。為了提高靈敏度，減小非線性誤差，大都采用差動(dòng)式結(jié)構(gòu)。§3-3電容式傳感器當(dāng)前第71頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)差動(dòng)平板式電容傳感器結(jié)構(gòu)圖

當(dāng)中間的動(dòng)極板上移d時(shí)，電容器C1的間隙d1變?yōu)閐0-d,電容器C2的間隙d2變?yōu)閐0+d,§3-3電容式傳感器當(dāng)前第72頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)按級(jí)數(shù)展開(kāi)，電容值的總變化量為：§3-3電容式傳感器當(dāng)前第73頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)相對(duì)變化量為：略去高次項(xiàng)，相對(duì)非線性誤差為：結(jié)論：電容傳感器做成差動(dòng)式后，靈敏度增加了一倍，而非線性誤差大大降低了。§3-3電容式傳感器當(dāng)前第74頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)差動(dòng)式電容傳感器的優(yōu)點(diǎn)：1、提高了靈敏度2、降低了非線性誤差3、抑制了溫漂，降低了誤差§3-3電容式傳感器當(dāng)前第75頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)利用電磁感應(yīng)原理將被測(cè)非電量如位移、壓力、流量、振動(dòng)等轉(zhuǎn)換成線圈自感系數(shù)L或互感系數(shù)M的變化，再由測(cè)量電路轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化量輸出，這種裝置稱為電感式傳感器。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，測(cè)量精度高，輸出功率大；能實(shí)現(xiàn)信息的遠(yuǎn)距離傳輸。缺點(diǎn)：靈敏度、線性度和測(cè)量范圍相互制約；傳感器頻率響應(yīng)低，不適合快速動(dòng)態(tài)測(cè)量?！?-4電感式傳感器第四節(jié)電感式傳感器當(dāng)前第76頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)§3-4電感式傳感器

電渦流式

按轉(zhuǎn)換原理分：自感式和互感式種類

差動(dòng)變壓器

按結(jié)構(gòu)形式分：氣隙型和螺管型應(yīng)用：廣泛的用于位移、振動(dòng)、壓力、應(yīng)變、流量、比重等參量的測(cè)量

當(dāng)前第77頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)§3-4電感式傳感器一、自感式傳感器1、氣隙型電感傳感器工作原理組成：線圈1，銜鐵3和鐵芯2等。圖中點(diǎn)劃線表示磁路，磁路中空氣隙總長(zhǎng)度為lδ

。0.5lδ123x(a)變隙式(b)變截面式傳感器中有一個(gè)氣隙lδ

，它隨被測(cè)物體的位移而產(chǎn)生±lδ

的變化，由于銜鐵與其同步移動(dòng)，將引起磁路中氣隙磁阻發(fā)生相應(yīng)的變化，從而導(dǎo)致線圈電感的變化。用于較小行程當(dāng)前第78頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)l1：鐵芯磁路總長(zhǎng)；μ1：鐵芯磁導(dǎo)率；l2：銜鐵的磁路長(zhǎng)；μ2：銜鐵磁導(dǎo)率；S：氣隙磁通截面積；μ0：真空磁導(dǎo)率，S1：鐵芯橫截面積；μ0=4π×10-7H／m；S2：銜鐵橫截面積；lδ：空氣隙總長(zhǎng)。由磁路基本知識(shí)知，線圈自感為:線圈匝數(shù)磁路總磁阻(鐵芯與銜鐵磁阻和空氣隙磁阻)磁路總磁阻為:§3-4電感式傳感器磁阻是表示物質(zhì)對(duì)磁通量所呈現(xiàn)的阻力的一個(gè)物理量。當(dāng)前第79頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)§3-4電感式傳感器

由于自感傳感器的鐵芯一般在非飽和狀態(tài)下，其磁導(dǎo)率遠(yuǎn)大于空氣的磁導(dǎo)率，因此鐵芯磁阻遠(yuǎn)較氣隙磁阻小，即μ1=μ2>>μ0所以上式可簡(jiǎn)化為

可見(jiàn)，自感L是氣隙截面積和長(zhǎng)度的函數(shù)，即L＝f(S,lδ)，如果S保持不變，則L為lδ的單值函數(shù)，構(gòu)成變隙式自感傳感器；若保持lδ不變，使S隨位移變化，則構(gòu)成變截面式自感傳感器。當(dāng)前第80頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)§3-4電感式傳感器輸出特性曲線L=f（S）LSLSL=f（lδ）變氣隙式傳感器特性曲線變截面積式傳感器特性曲線L=f(lδ)為非線性關(guān)系。當(dāng)lδ＝0時(shí)，L為∞，考慮導(dǎo)磁體的磁阻，當(dāng)lδ＝0時(shí)，并不等于∞，而具有一定的數(shù)值，在lδ較小時(shí)其特性曲線如圖中虛線所示。如上下移動(dòng)銜鐵使面積S改變，從而改變L值時(shí),則L＝f(S)的特性曲線為一直線。ΔLΔlδ當(dāng)前第81頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)自感變化靈敏度為：線性度lδLΔL1ΔL2L0lδ0結(jié)論：①當(dāng)氣隙lδ發(fā)生變化時(shí)，自感的變化與氣隙變化均呈非線性關(guān)系，其非線性程度隨氣隙相對(duì)變化Δlδ/lδ的增大而增加；②氣隙減少Δlδ所引起的自感變化ΔL1與氣隙增加同樣Δlδ所引起的自感變化ΔL2并不相等，即ΔL1＞ΔL2，其差值隨Δlδ/lδ的增加而增大?！?-4電感式傳感器當(dāng)前第82頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)§3-4電感式傳感器由前面的分析可見(jiàn)，變氣隙式電感傳感器的測(cè)量范圍與靈敏度及線性度相矛盾。由于以上特點(diǎn)，為了減小非線性誤差，則要限定lδ的范圍，因此變間隙式傳感器只能用于微小位移的測(cè)量。為了改善其非線性，常采用差動(dòng)式的結(jié)構(gòu)。工作原理如下：當(dāng)前第83頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)§3-4電感式傳感器EUSC1342ⅠⅡRR(l-Δlδ)/2(l-Δlδ)/2

差動(dòng)變氣隙式自感傳感器結(jié)構(gòu)由兩個(gè)電氣參數(shù)和磁路完全相同的線圈組成。當(dāng)銜鐵3移動(dòng)時(shí)，一個(gè)線圈的自感增加，另一個(gè)線圈的自感減少，形成差動(dòng)形式。靈敏度：線性度：當(dāng)前第84頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)§3-4電感式傳感器2、螺管型電感傳感器種類：?jiǎn)尉€圈和差動(dòng)式結(jié)構(gòu)形式。單線圈螺管型傳感器的主要元件為一只螺管線圈和一根圓柱形鐵芯。傳感器工作時(shí)，因鐵芯在線圈中伸入長(zhǎng)度的變化，引起螺管線圈自感值的變化。當(dāng)用恒流源激勵(lì)時(shí)，則線圈的輸出電壓與鐵芯的位移量有關(guān)。用于較大行程rx螺旋管鐵心單線圈螺管型傳感器結(jié)構(gòu)圖l當(dāng)前第85頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)§3-4電感式傳感器線圈電感：

l——線圈長(zhǎng)度rc——銜鐵半徑

r——平均半徑μr——鐵心的有效磁導(dǎo)率

N——匝數(shù)lc——銜鐵進(jìn)入線圈的長(zhǎng)度若被測(cè)量與Δlc成正比，則ΔL與被測(cè)量也成正比。實(shí)際上由于磁場(chǎng)強(qiáng)度分布不均勻，輸入量與輸出量之間關(guān)系非線性的。當(dāng)前第86頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)螺管線圈內(nèi)磁場(chǎng)分布曲線rxl1.00.80.60.40.20.20.40.60.81.0H（）INlx（l）

鐵芯在開(kāi)始插入（x=0）或幾乎離開(kāi)線圈時(shí)的靈敏度，比鐵芯插入線圈的1/2長(zhǎng)度時(shí)的靈敏度小得多。這說(shuō)明只有在線圈中段才有可能獲得較高的靈敏度，并且有較好的線性特性?！?-4電感式傳感器當(dāng)前第87頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)為了提高靈敏度與線性度,常采用差動(dòng)螺管式自感傳感器。這種差動(dòng)螺管式自感傳感器的測(cè)量范圍為(5～50)mm,非線性誤差在0.5％左右。

2lcΔlc2l線圈Ⅱ線圈Ⅰr0.80.60.40.20.20.40.60.8-0.80.80.41.2-1.2-0.4xH（）INl差動(dòng)螺旋管式自感傳感器(a)結(jié)構(gòu)示意圖(b)磁場(chǎng)分布曲線x(l)(a)(b)§3-4電感式傳感器當(dāng)前第88頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)§3-4電感式傳感器綜上所述，螺管式自感傳感器的特點(diǎn)：①結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造裝配容易；②由于空氣間隙大，磁路的磁阻高，因此靈敏度低，但線性范圍大；③由于磁路大部分為空氣，易受外部磁場(chǎng)干擾；④由于磁阻高，為了達(dá)到某一自感量，需要的線圈匝數(shù)多，因而線圈分布電容大；⑤要求線圈框架尺寸和形狀必須穩(wěn)定，否則影響其線性和穩(wěn)定性。

當(dāng)前第89頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)二、互感式傳感器把被測(cè)的非電量變化轉(zhuǎn)換為線圈互感變化的傳感器稱為互感式傳感器。這種傳感器是根據(jù)變壓器的基本原理制成的，并且次級(jí)繞組用差動(dòng)形式連接，故稱差動(dòng)變壓器式傳感器。結(jié)構(gòu)：變隙式、變面積式和螺管式。其中螺線管式最為常用，可測(cè)量1～100mm的機(jī)械位移?！?-4電感式傳感器當(dāng)前第90頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)結(jié)構(gòu)及工作原理原理：當(dāng)初級(jí)線圈加上某一頻率的正弦交流電壓后，次級(jí)線圈產(chǎn)生感應(yīng)電壓e21,e22，它們的大小與鐵芯在線圈內(nèi)的位置有關(guān)，e21和e22反極性連接就得到輸出電壓e2§3-4電感式傳感器當(dāng)前第91頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)等效電路～～e2R21R22e21e22e1R1M1M2L21L22L1I1～在理想情況下(忽略線圈寄生電容及銜鐵損耗)，差動(dòng)變壓器的等效電路如圖。初級(jí)線圈的電流值為：ω—激勵(lì)電壓的角頻率；

e1—激勵(lì)電壓；e1初級(jí)線圈激勵(lì)電壓L1,R1初級(jí)線圈電感和電阻M1,M1分別為初級(jí)與次級(jí)線圈

1,2間的互感L21,L22兩個(gè)次級(jí)線圈的電感R21,R22兩個(gè)次級(jí)線圈的電阻§3-4電感式傳感器當(dāng)前第92頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)N2為次級(jí)線圈匝數(shù)。Rm1和Rm2是通過(guò)兩個(gè)次級(jí)線圈的磁阻。在次級(jí)線圈中感應(yīng)出電壓e21和e22，其值分別為初級(jí)線圈對(duì)兩次級(jí)線圈的互感系數(shù)：§3-4電感式傳感器當(dāng)前第93頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)其幅值：輸出阻抗：因此空載輸出電壓:§3-4電感式傳感器當(dāng)前第94頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)應(yīng)用測(cè)量振動(dòng)、厚度、應(yīng)變、壓力、加速度等各種物理量。1.差動(dòng)變壓器式加速度傳感器用于測(cè)定振動(dòng)物體的頻率和振幅時(shí)其激磁頻率必須是振動(dòng)頻率的十倍以上，才能得到精確的測(cè)量結(jié)果?？蓽y(cè)量的振幅為(0.1～5)mm，振動(dòng)頻率為(0～150)Hz。穩(wěn)壓電源振蕩器檢波器濾波器(b)(a)～220V加速度a方向a輸出1211彈性支承2差動(dòng)變壓器§3-4電感式傳感器當(dāng)前第95頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)2.微壓力變送器將差動(dòng)變壓器和彈性敏感元件（膜片、膜盒和彈簧管等）相結(jié)合，可以組成各種形式的壓力傳感器?！?20V1接頭2膜盒3底座4線路板5差動(dòng)變壓器6銜鐵7罩殼V振蕩器穩(wěn)壓電源差動(dòng)變壓器相敏檢波電路1234567

這種變送器可分檔測(cè)量(–5×105～6×105)N/m2壓力，輸出信號(hào)電壓為(0～50)mV，精度為1.5級(jí)。§3-4電感式傳感器當(dāng)前第96頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)§3-6壓電式傳感器

第六節(jié)壓電式傳感器壓電傳感器是典型的有源傳感器。又稱自發(fā)電式傳感器及電勢(shì)式傳感器。壓電傳感器的工作原理是基于某些晶體受力后在其表面產(chǎn)生電荷的壓電效應(yīng)。特點(diǎn)：體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏度高、工作可靠；適合動(dòng)態(tài)力學(xué)測(cè)量，不能測(cè)量靜態(tài)量。當(dāng)前第97頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)目前多用于加速度和動(dòng)態(tài)力學(xué)或壓力的測(cè)量。壓電傳感器是一個(gè)機(jī)電轉(zhuǎn)換元件。應(yīng)用：拾音器、壓電引信、燃?xì)恻c(diǎn)火具?！?-6壓電式傳感器當(dāng)前第98頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)§3-6壓電式傳感器一、壓電效應(yīng)一些晶體結(jié)構(gòu)的材料，當(dāng)沿著一定方向受到外力作用時(shí)，內(nèi)部產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)在某兩個(gè)表面上產(chǎn)生符號(hào)相反的電荷；而當(dāng)外力去掉后，又恢復(fù)不帶電的狀態(tài)；當(dāng)作用力方向改變時(shí)，電荷的極性也隨著改變。當(dāng)前第99頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)晶體受作用力產(chǎn)生的電荷量與外力的大小成正比，這種機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)。反之，如果給晶體施加以交變電場(chǎng)，晶體本身則產(chǎn)生機(jī)械變形，這種現(xiàn)象稱為逆壓電效應(yīng)，又稱電致伸縮效應(yīng)。壓電效應(yīng)具有可逆性。電能機(jī)械能正壓電效應(yīng)逆壓電效應(yīng)§3-6-1壓電效應(yīng)當(dāng)前第100頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)ZXY(a)(b)石英晶體(a)理想石英晶體的外形(b)坐標(biāo)系ZYX晶體縱向壓電效應(yīng):通常把沿電軸X－X方向的力作用下產(chǎn)生電荷的壓電效應(yīng)稱為“縱向壓電效應(yīng)”；橫向壓電效應(yīng):而把沿機(jī)械軸Y－Y方向的力作用下產(chǎn)生電荷的壓電效應(yīng)稱為“橫向壓電效應(yīng)；沿光軸Z－Z方向受力則不產(chǎn)生壓電效應(yīng)。光軸電軸機(jī)械軸§3-6-1壓電效應(yīng)當(dāng)前第101頁(yè)\共有116頁(yè)\編于星期五\4點(diǎn)縱向壓電效應(yīng)橫向壓電效應(yīng)：在Y－Y方向受力產(chǎn)生的壓電效應(yīng)，其電荷分布與X－X方向受力所產(chǎn)生的壓電效應(yīng)情況相反；當(dāng)Y方向受壓時(shí)（FY<0），X正半軸方向產(chǎn)生負(fù)電