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1、-传感器与检测技术知识点归纳-第 4 页传感器知识点归纳1、传感器定义：:是能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。组成：敏感元件、转换元件、信号转换电路静态特性：1）线性度：指传感器输出与输入之间的线性程度。在采用直线拟合线性化时，输出输入的校正曲线与其拟合曲线之间的最大偏差，就称为非线性误差或线性度2）迟滞：传感器在正(输入量增大)反（输入量减小）行程中输出输入曲线不重合称为迟滞。、重复性：重复性是指传感器在输入按同一方向连续多次变动时所得特性曲线不一致的程度。3）灵敏度：传感器输出的变化量 y与引起该变化量的输入变化量 x之比即为其静态灵敏度，其表达式为K=y/
2、x4）漂移：漂移指在一定时间间隔内，传感器输出量存在着与被测输入量无关的、不需要的变化。漂移包括零点漂移与灵敏度漂移。分类：1. 按能传感器输出的信号类型分类：1）模拟传感器 2）数字传感器 3）膺数字传感器 4）开关传感器2. 按能量的转换情况分类：（1）能量控制型传感器（2）能量转换型传感器2.1电阻式传感器定义：是一种将被测非电物理量的变化转换成导电材料的电阻值变化的装置。工作原理：将被测物理量的变化转换成电阻值的变化，再经相应的测量电路和装置显示或记录被测量值的变化1、电阻应变片定义：是一种能将被测试件上的应变变化转换成电阻变化的传感元件。分类：1)丝式 2)箔式 3)薄膜式工作原理：
3、弹性敏感元件受到所测量的力而产生形变，并使附着其上的电阻应变片一起变形，电阻应变片再将变形转换为电阻值变化，从而可以测量多种物理量。电阻应变效应：金属导体在外力作用下发生机械形变时，其电阻随着它的机械形变的变化而发生变化的现象。电阻计算公式：R=l/A 伏安法测电阻电路 直流/交流电阻特性：横向效应、动态响应特性、温度效应横向效应：既敏感纵向应变，又同时受轴向应变影响使其灵敏系数K较整长电阻丝的灵敏系数K0小的现象.2.2电感式传感器定义：利用线圈自感或互感的变化来实现测量的一种装置分类：转换原理：自感式、互感式、电涡流式 结构形式：变气隙型、变面积型、螺线管型 1、自感式传感器（由线圈、铁芯
4、及衔铁组成）工作原理：传感器的运动部分与衔铁相连。当被测量变化时，使衔铁产生位移，引起磁路中磁阻变化，从而导致电感线圈的电感量变化。2、互感式传感器工作原理：被测的非电量变化转换为线圈互感变化的一种磁电装置。工作原理类似于变压器。初、次级绕组的耦合能随衔铁的移动而变化，即绕组间的互感随被测位移的改变而变化。3、电涡流式传感器的基本原理：利用金属导体在交流磁场中的电涡流效应导致线圈阻抗变化。 电涡流效应：金属导体置于交变磁场中会产生电涡流，且该电涡流所产生的磁场方向与原磁场方向相反的一种物理现象电涡流式传感器可分为高频反射式和低频透射式两类。2.3电容式传感器定义：将被测非电量的变化转换为电容量
5、的变化率，进而实现从非电量到电量转化的元件。分类：变极距型、变面积型、变介质型特点：1）高容抗、小功率 2）动态范围大，动态响应快 3）零漂小 4）结构简单，适应性强 5）分布电容影响严重应用：1）电容式压力传感器2）电容式加速度传感器3）电容式测厚传感器2.4压电式传感器应用：压电式测力传感器、压电式金属加工切削力测量、压电式加速度传感器、压电式玻璃破碎报警器（高分子压电测振薄膜粘贴在玻璃上，可以感受到玻璃破碎时会发出的振动，并将电压信号传送给集中报警系统，当玻璃遭暴力打碎的瞬间，压电薄膜感受到剧烈振动，表面产生电荷，在两个输出引脚之间产生窄脉冲报警信号。）压电效应：某些物质沿某一方向受到外
6、力作用时，会产生变形，同时内部产生极化现象，在这种材料的两个表面产生符号相反的电荷，当外力去掉后，又重新恢复到不带电的状态。当作用力方向改变时，电荷极性也随之改变。这种机械能转化为电能的现象称为“正压电效应”或“顺压电效应”。当在某些物质的极化方向上施加电场，这些材料在某一方向上产生机械变形或机械压力；当外加电场撤去时，这些变形或应力也随之消失。这种电能转化为机械能的现象称为“逆压电效应”或“电致伸缩效应”。压电效应的特点：1）可逆性2）瞬时性3）不稳定性2.5磁电式传感器定义：将被测量转换成感电动势输出的一种传感器。分类：1）磁电感应式传感器2）霍尔式传感器3）磁敏式传感器 1、磁电感应式传
7、感器分类：变磁通式、恒磁通式 2、霍尔传感器霍尔效应：置于磁场中的静止载流导体，当它的电流方向与磁场方向不一致时，载流导体会在平行于电流和磁场方向上的两个面之间产生电动势，这种现象称为霍尔效应，该电势称霍尔电势。产生不等位电势的原因有：a)霍尔电极安装位置不对称或不在同一等电位面上b)半导体材料不均匀造成了电阻率不均匀或是几何尺寸不均匀c)激励电极接触不良造成激励电流不均匀分布。应用：霍尔式微位移传感器、霍尔式转速传感器2.6光电式传感器（由光源、光学通路级光电元件组成）定义：将光信号转换为电信号的传感器。工作原理：采用光学元件作为检测元件，首先将被测量的变化转换成光信号的变化，然后听过光电器
8、件将相应光信号转换成电信号。应用：1）辐射式2）吸收式3）反射式4）遮光式外光电效应：在光线作用下物体内的电子逸出物体表面向外发射的物理现象。内光电效应：物体受到光照后所产生的光电子只在物质内部而不会逸出物体外部。2.7热电式传感器热电效应：两种不同类型的金属导体，导体两端分别接在一起构成闭合回路，当两个结点温度不等有温差时，回路里会产生热电势，形成电流。热电偶定律： 1、均质导体定律如果热电偶回路中的两个热电极材料相同，无论两接点的温度如何，热电动势均为零；反之，如果有热电动势产生，两个热电极的材料则一定是不同的。2、中间导体定律在热电偶回路中接入第三种导体C，只要第三种导体的两接点温度相同，则回路中总的热电动势不变。3、中间温度定律热电偶在两接点温度分别为T、T0时的热电动势等于该热电偶在接点温度分别为T、Tn和接点温度分别为Tn、T0时的相应热电动势的代数和。冷端处理及补偿原因1、热电偶热电势的大小是热端温度和冷端的函数差，为保证输出热电势是被测温度的单值函数，必须使冷端温度保持恒定；2、热电偶分度表给出的热电势是以冷端温度0为依据，否则会产生误差。措施1.冰点槽法2、补偿导线法3. 补正系数法4. 零点迁移法5冷端补偿器法6软件处理法热敏电阻分类：NTC、PTC、CTR