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1、南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院第四章、传感器的基本类型及其工作原理第四章、传感器的基本类型及其工作原理本章学习要求：本章学习要求：1.1.了解传感器的分类了解传感器的分类 2.2.掌握常用传感器测量原理掌握常用传感器测量原理3.3.了解传感器测量电路了解传感器测量电路热工测试技术热工测试技术南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院1.1.传感器定义传感器定义 传感器是能感受规定的被测量并按照一定的传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成（元件和转换元件组成（GB7665GB766587
2、87）。目前，传感器转换后的信号大多为电信号。目前，传感器转换后的信号大多为电信号。因而从狭义上讲，传感器是把外界输入的非电信因而从狭义上讲，传感器是把外界输入的非电信号转换成电信号的装置。号转换成电信号的装置。物理量物理量电参量电参量4.1 4.1 概述概述第四章、传感器类型及工作原理第四章、传感器类型及工作原理南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院2.2.传感器的构成传感器的构成4.1概述概述 敏感元件敏感元件（或称预变换器，也统称弹性敏感元件）（或称预变换器，也统称弹性敏感元件）在进行由非电量到电量的变换时，有时需利用弹性在进行由非电量到电量的变换时，有时需利用弹性敏感元件，先将被测非
3、电量预先变换为另一种易于敏感元件，先将被测非电量预先变换为另一种易于变换成电量的非电量（例如应变或位移），然后再变换成电量的非电量（例如应变或位移），然后再利用传感元件，将这种非电量变换成电量。利用传感元件，将这种非电量变换成电量。弹性敏感元件是传感器的心脏弹性敏感元件是传感器的心脏部分，在电测技术中占有极为部分，在电测技术中占有极为重要的地位。它常由金属或非重要的地位。它常由金属或非金属材料做成，当承受外力作金属材料做成，当承受外力作用时，它会产生弹性变形；当用时，它会产生弹性变形；当去除外力后，弹性变形消失并去除外力后，弹性变形消失并能完全恢复其原来的尺寸和形能完全恢复其原来的尺寸和形状。
4、右图为弹簧管压力计。状。右图为弹簧管压力计。南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院 转换元件转换元件 （或称（或称传感传感元件）元件）凡是能将感受到的非电量（如力、压力、温度梯度等凡是能将感受到的非电量（如力、压力、温度梯度等）直接变换为电参量的元件。例如应变计、压电晶体、）直接变换为电参量的元件。例如应变计、压电晶体、压磁式器件、光电元件及热电偶等。压磁式器件、光电元件及热电偶等。它利用各种物理效应或化学效应等原理制成的。它利用各种物理效应或化学效应等原理制成的。说明说明:并不是所有的传感器都包括并不是所有的传感器都包括敏感元件和转换元件敏感元件和转换元件两部分。有两部分。有时不需要进行预
5、变换这一步，例如热敏电阻、光电器件等。时不需要进行预变换这一步，例如热敏电阻、光电器件等。另外一些传感器，敏感元件与另外一些传感器，敏感元件与转换转换元件合二为一，如固态压元件合二为一，如固态压阻式压力传感器等阻式压力传感器等。4.1概述概述南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院3.3.传感器的分类传感器的分类4.1概述概述1)1)按被测物理量分类按被测物理量分类常见的被测物理量常见的被测物理量机械量机械量:长度长度,厚度厚度,位移位移,速度速度,加速度加速度,旋转角旋转角,转数转数,质量质量,重量重量,力力,力矩力矩;热工量热工量:温度、热量、比热容、热流、温度、热量、比热容、热流、热分布
6、、压力（压强）、压差、热分布、压力（压强）、压差、真空度、流量、流速、物位、真空度、流量、流速、物位、液位、界面。液位、界面。噪声噪声南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院4.1概述概述电阻式电阻式,电感式电感式,电容式电容式,磁电式磁电式,热电式热电式,光电式等光电式等.2)2)按传感器的工作原理分类按传感器的工作原理分类:能量转换型和能量控制型能量转换型和能量控制型.3)3)按信号变换特征按信号变换特征:能量转换型能量转换型:直接由被测对象输入能量使其工作直接由被测对象输入能量使其工作.例如例如:热电偶温度计热电偶温度计,磁电式位移计磁电式位移计.能量控制型能量控制型:从外部供给能量并由
7、被测量控制外部从外部供给能量并由被测量控制外部 供给能量的变化供给能量的变化.例如例如:电容式声级计电容式声级计.南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院4.1概述概述4)4)按敏感元件与被测对象之间的能量关系按敏感元件与被测对象之间的能量关系:物性型物性型:依靠敏感元件材料本身物理性质的变化来依靠敏感元件材料本身物理性质的变化来 实现信号变换实现信号变换.如如:水银温度计水银温度计.结构型结构型:依靠传感器结构参数的变化实现信号转变依靠传感器结构参数的变化实现信号转变.例如例如:电容式和电感式传感器电容式和电感式传感器.南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院电阻式传感器电阻式传感器是把被测
8、量转换为电阻变化的一种是把被测量转换为电阻变化的一种传感器传感器,按工作的原理可分为按工作的原理可分为:电位计式、电阻应变式、电位计式、电阻应变式、压阻式、热电阻式、湿（气、光）敏电阻式。压阻式、热电阻式、湿（气、光）敏电阻式。1 1 电位计式传感器电位计式传感器第四章、传感器类型及工作原理第四章、传感器类型及工作原理4.2 4.2 电阻式传感器电阻式传感器南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院4.2电阻式传感器电阻式传感器EE1V VRmRxR-Rx1EE1=xLRmR+Lx()-南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院案例：案例：重量的自动检测重量的自动检测-配料设备配料设备 比较比较重
9、量设定原材料原材料4.2电阻式传感器电阻式传感器原理：弹簧原理：弹簧-力力-位移位移 -电位器电位器-电阻电阻南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院案例：案例：煤气包储量检测煤气包储量检测煤气包煤气包钢丝钢丝原理：钢丝原理：钢丝-收线圈数收线圈数 -电位器电位器 -电阻电阻4.2电阻式传感器电阻式传感器南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院 电阻应变片工作原理是基于金属导体的应变效电阻应变片工作原理是基于金属导体的应变效应，即金属导体在外力作用下发生机械变形时，其应，即金属导体在外力作用下发生机械变形时，其电阻值随着所受机械变形电阻值随着所受机械变形(伸长或缩短伸长或缩短)的变化而发的变化
10、而发生变化。生变化。2 2 金属应变式传感器金属应变式传感器4.2电阻式传感器电阻式传感器南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院1)1)工作原理工作原理上述任何一个参数变换均会引起电阻变化上述任何一个参数变换均会引起电阻变化,求导数求导数金属应变片的电阻金属应变片的电阻R R为为代入代入4.2电阻式传感器电阻式传感器南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院有：有：金属丝：金属丝：金属丝体积不变：金属丝体积不变：4.2电阻式传感器电阻式传感器南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院有：有：对金属材料，导电率不变：对金属材料，导电率不变：金属丝应变片：金属丝应变片：4.2电阻式传感器电阻式传感器
11、南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院应变计金属应变片金属应变片4.2电阻式传感器电阻式传感器南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院2)2)应变片的主要参数应变片的主要参数 4 4）其它表示应变计性能的参数（工作温度、滞后、）其它表示应变计性能的参数（工作温度、滞后、蠕变、零漂以及疲劳寿命、横向灵敏度等）。蠕变、零漂以及疲劳寿命、横向灵敏度等）。1 1）几何参数：表距）几何参数：表距L L和丝栅宽度和丝栅宽度b b，常用，常用bLbL表示。表示。2 2）电阻值：应变计的原始电阻值。）电阻值：应变计的原始电阻值。3 3）灵敏系数：表示应变计变换性能的重要参数。）灵敏系数：表示应变计变换性能的
12、重要参数。4.2电阻式传感器电阻式传感器参数名称电阻值/灵敏度电阻温度系数/（1/C）极限工作温度/C最大工作电流/mAPZ-120型PJ-120型BX-200型BA-120型BB-350型PBD-1K型PBD-120型1201202001203501000+10%120+10%1.92.11.92.11.92.21.92.21.92.2140+5%120+5%2010-62010-60.4%0.2%-1040-1040-3060-30200-30170606020202525251525南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院3)3)应变片测量电路应变片测量电路VER1R4R2R34.2电阻
13、式传感器电阻式传感器 金属应变片的电阻变化范围很小，如果直接用欧姆表测金属应变片的电阻变化范围很小，如果直接用欧姆表测量其电阻值的变化将十分困难，且误差很大，一般用电桥。量其电阻值的变化将十分困难，且误差很大，一般用电桥。单臂电桥单臂电桥南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院令：令：金属丝应变片：金属丝应变片：V V与应变成线形关系，可以用电桥测量电压测量应变与应变成线形关系，可以用电桥测量电压测量应变4.2电阻式传感器电阻式传感器南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院双臂电桥双臂电桥 R1、R2为应变为应变片，片，R3、R4为固定为固定电阻电阻。应变片。应变片R1、R2感受到的应变感受到
14、的应变 1 2以及产生的以及产生的电阻增量正负号相电阻增量正负号相间，可以使输出电间，可以使输出电压压Uo成倍地增大。成倍地增大。4.2电阻式传感器电阻式传感器南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院四臂全桥四臂全桥 全桥的四个桥臂都为应变全桥的四个桥臂都为应变片，如果设法使试件受力后，片，如果设法使试件受力后，应变片应变片R R1 1 R R4 4产生的电阻增量产生的电阻增量（或感受到的应变（或感受到的应变 1 1 4 4）正负）正负号相间，就可以使输出电压号相间，就可以使输出电压U Uo o成倍地增大。上述三种工作方成倍地增大。上述三种工作方式中，全桥四臂工作方式的灵式中，全桥四臂工作方式
15、的灵敏度最高，双臂半桥次之，单敏度最高，双臂半桥次之，单臂半桥灵敏度最低。采用全桥臂半桥灵敏度最低。采用全桥（或双臂半桥）还能实现温度（或双臂半桥）还能实现温度自补偿。自补偿。4.2电阻式传感器电阻式传感器南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院全桥的温度补偿原理全桥的温度补偿原理 当环境温度升高当环境温度升高时，桥臂上的应变片时，桥臂上的应变片温度同时升高，温度温度同时升高，温度引起的电阻值漂移数引起的电阻值漂移数值一致，可以相互抵值一致，可以相互抵消，所以全桥的温漂消，所以全桥的温漂较小；半桥也同样能较小；半桥也同样能克服温漂。克服温漂。4.2电阻式传感器电阻式传感器南昌大学机电工程学院南
16、昌大学机电工程学院应变效应的应用应变效应的应用 应变效应的应用十分广泛。它可以测量应应变效应的应用十分广泛。它可以测量应变应力、弯矩、扭矩、加速度、位移等物理量。变应力、弯矩、扭矩、加速度、位移等物理量。电阻应变片的应用可分为两大类：电阻应变片的应用可分为两大类：第一类是将第一类是将应变片粘贴于某些弹性体上，并将其接到测量应变片粘贴于某些弹性体上，并将其接到测量转换电路，这样就构成测量各种物理量的专用转换电路，这样就构成测量各种物理量的专用应变式传感器。应变式传感器。应变式传感器应变式传感器中，敏感元件一中，敏感元件一般为各种弹性体，传感元件就是应变片，测量般为各种弹性体，传感元件就是应变片，
17、测量转换电路一般为桥路；转换电路一般为桥路；第二类是将应变片贴于第二类是将应变片贴于被测试件上，然后将其接到应变仪上就可直接被测试件上，然后将其接到应变仪上就可直接从应变仪上读取被测试件的应变量。从应变仪上读取被测试件的应变量。4.2电阻式传感器电阻式传感器南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院电阻应变式传感器的应用：测力电阻应变式传感器的应用：测力4.2电阻式传感器电阻式传感器南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院应变片在悬臂梁上的粘贴及变形应变片在悬臂梁上的粘贴及变形4.2电阻式传感器电阻式传感器南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院案例：案例：电子称电子称原理将物品重量通过悬臂梁转
18、化结构变形再通过应变片转化为电量输出。4.2电阻式传感器电阻式传感器南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院人体秤人体秤 4.2电阻式传感器电阻式传感器南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院案例：案例：振动式地音入侵探测器振动式地音入侵探测器 适合于金库、仓库、古建筑的防范，挖墙、打适合于金库、仓库、古建筑的防范，挖墙、打洞、爆破等破坏行为均可及时发现。洞、爆破等破坏行为均可及时发现。4.2电阻式传感器电阻式传感器南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院应变片的粘贴：应变片的粘贴：1.1.去污：采用手持去污：采用手持砂轮工具除去构件砂轮工具除去构件表面的油污、漆、表面的油污、漆、锈斑等，并用
19、细纱锈斑等，并用细纱布交叉打磨出细纹布交叉打磨出细纹以增加粘贴力以增加粘贴力 ，用，用浸有酒精或丙酮的浸有酒精或丙酮的纱布片或脱脂棉球纱布片或脱脂棉球擦洗。擦洗。4.2电阻式传感器电阻式传感器南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院 2.2.贴片：在应变贴片：在应变片的表面和处理过片的表面和处理过的粘贴表面上，各的粘贴表面上，各涂一层均匀的粘贴涂一层均匀的粘贴胶胶 ，用镊子将应，用镊子将应变片放上去，并调变片放上去，并调好位置，然后盖上好位置，然后盖上塑料薄膜，用手指塑料薄膜，用手指揉和滚压，排出下揉和滚压，排出下面的气泡面的气泡 。4.2电阻式传感器电阻式传感器南昌大学机电工程学院南昌大学机
20、电工程学院 3.3.测量测量 ：从分开的：从分开的端子处，预先用万端子处，预先用万用表测量应变片的用表测量应变片的电阻，发现端子折电阻，发现端子折断和坏的应变片。断和坏的应变片。4.2电阻式传感器电阻式传感器南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院4.4.焊接：焊接：将引线将引线和端子用烙铁焊接和端子用烙铁焊接起来，注意不要把起来，注意不要把端子扯断。端子扯断。4.2电阻式传感器电阻式传感器南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院5.5.固定：固定：焊接后焊接后用胶布将引线和被用胶布将引线和被测对象固定在一起测对象固定在一起，防止损坏引线和，防止损坏引线和应变片。应变片。4.2电阻式传感器电阻
21、式传感器南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院3 3 半导体压阻式传感器半导体压阻式传感器简化为：简化为：优点：灵敏度大优点：灵敏度大;体积小体积小;固有频率高；固有频率高；缺点：温度稳定性和可重复性不如金属应变片。缺点：温度稳定性和可重复性不如金属应变片。对半导体压阻材料，电阻率变化大：对半导体压阻材料，电阻率变化大：压阻效应压阻效应:固体材料受到应力作用后，固体材料受到应力作用后，电阻率会发生变化。电阻率会发生变化。4.2电阻式传感器电阻式传感器南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院压阻式压力传感器的隔离、承压膜片压阻式压力传感器的隔离、承压膜片隔离、承压膜片可隔离、承压膜片可以将腐蚀
22、性的气体、以将腐蚀性的气体、液体与硅膜片液体与硅膜片隔离隔离开来。开来。4.2电阻式传感器电阻式传感器南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院利用扩散工艺制作的四个半导体应变电阻处于利用扩散工艺制作的四个半导体应变电阻处于同一硅片上，工艺一致性好。同一硅片上，工艺一致性好。4.2电阻式传感器电阻式传感器南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院压阻式压阻式压力传感器压力传感器内部结构内部结构信号处理电路信号处理电路4.2电阻式传感器电阻式传感器南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院高压进气口高压进气口低压进气口低压进气口4.2电阻式传感器电阻式传感器小型压阻式固态压力传感器小型压阻式固态压力传
23、感器南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院投入式液位计外形投入式液位计外形压阻式压压阻式压力传感器力传感器 光柱光柱显示器显示器 橡胶橡胶背压管背压管 h=h0+h1=h0+p1/（g）4.2电阻式传感器电阻式传感器南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院4 4 气敏电阻传感器气敏电阻传感器 使用气敏电阻传感器（以下简称气敏电阻），可使用气敏电阻传感器（以下简称气敏电阻），可以把某种气体的成分、浓度等参数转换成电阻变化量，以把某种气体的成分、浓度等参数转换成电阻变化量，再转换为电流、电压信号。再转换为电流、电压信号。还原性气体传感器还原性气体传感器所所谓谓还还原原性性气气体体就就是是在在化化
24、学学反反应应中中能能给给出出电电子子，化化学学价价升升高高的的气气体体。还还原原性性气气体体多多数数属属于于可可燃燃性性气气体体，例例如如石石油油蒸蒸气气、酒酒精精蒸蒸气气、甲甲烷烷、乙乙烷烷、煤煤气气、天天然然气、氢气等。气、氢气等。测量还原性气体的气敏电阻一般是用测量还原性气体的气敏电阻一般是用SnO2、ZnO或或Fe2O3等金属氧化物粉料添加少量铂催化剂、激活剂等金属氧化物粉料添加少量铂催化剂、激活剂及其它添加剂，按一定比例烧结而成的半导体器件。及其它添加剂，按一定比例烧结而成的半导体器件。4.2电阻式传感器电阻式传感器南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院4.2电阻式传感器电阻式传感
25、器a a）气敏）气敏烧结烧结体体 b b）气敏）气敏电电阻外形阻外形 c c）基本）基本测测量量转换电转换电路路 11引脚引脚 2 2塑料底座塑料底座 3 3烧结体烧结体 44不锈钢网罩不锈钢网罩 5 5加热电极加热电极66工作电极工作电极 7 7加热回路电源加热回路电源 88测量回路电源测量回路电源MQN型型气气敏敏半半导导体体器器件件是是由由塑塑料料底底座座、电电极极引引线线、不不锈锈钢钢网网罩罩、气气敏敏烧烧结结体体以以及及包包裹裹在在烧烧结结体体中中的的两两组组铂铂丝丝组组成成。一一组组铂铂丝丝为为工工作作电电极极，另另一一组（图中的左边铂丝）为加热电极兼工作电极。组（图中的左边铂丝）
26、为加热电极兼工作电极。气敏电阻工作时必须加热到气敏电阻工作时必须加热到200 300，其目的是加速被测气体的化学，其目的是加速被测气体的化学吸附和电离的过程并烧去气敏电阻表面的污物（起清洁作用）。吸附和电离的过程并烧去气敏电阻表面的污物（起清洁作用）。南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院气敏电阻外形气敏电阻外形 酒精传感器酒精传感器其他可燃性其他可燃性气体传感器气体传感器4.2电阻式传感器电阻式传感器南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院酒精测试仪酒精测试仪呼气管呼气管4.2电阻式传感器电阻式传感器南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院家庭用液化气报警器家庭用液化气报警器烟雾报警器烟雾
27、报警器一氧化碳传感器一氧化碳传感器家庭用煤气报警器家庭用煤气报警器4.2电阻式传感器电阻式传感器南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院4.2电阻式传感器电阻式传感器5 5 湿敏电阻传感器湿敏电阻传感器 绝对湿度：是指大气中水汽的密度，即每一立方绝对湿度：是指大气中水汽的密度，即每一立方米大气中所含水汽的质量米大气中所含水汽的质量(克数克数)。相对湿度：是大气中实有水汽压与当时温度下饱相对湿度：是大气中实有水汽压与当时温度下饱和水汽压的百分比，是日常生活中常用来表示湿度大和水汽压的百分比，是日常生活中常用来表示湿度大小的方法。当相对湿度达小的方法。当相对湿度达100%100%时，称饱和状态。时
28、，称饱和状态。湿敏电阻的原理：水是一种强极性的电解质。水湿敏电阻的原理：水是一种强极性的电解质。水分子极易吸附于固体表面并渗透到固体内部，引起半分子极易吸附于固体表面并渗透到固体内部，引起半导体的电阻值降低，因此可以利用多孔陶瓷、三氧化导体的电阻值降低，因此可以利用多孔陶瓷、三氧化二铝等吸湿材料制作湿敏电阻。二铝等吸湿材料制作湿敏电阻。南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院湿度传感器的分类湿度传感器的分类 4.2电阻式传感器电阻式传感器南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院电子电子湿度计模块湿度计模块封装后封装后的外形的外形4.2电阻式传感器电阻式传感器南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程
29、学院电子相对湿度仪表的标定仪器电子相对湿度仪表的标定仪器干湿球湿度计外形及原理干湿球湿度计外形及原理干球干球湿球湿球4.2电阻式传感器电阻式传感器南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院用干湿球湿度计测量相对湿度的原理用干湿球湿度计测量相对湿度的原理 上页中，左边的玻璃温度计（湿球）用湿棉上页中，左边的玻璃温度计（湿球）用湿棉球包裹，并浸没在水槽里。湿棉球由于水份蒸发，球包裹，并浸没在水槽里。湿棉球由于水份蒸发，所以其温度低于室温，致使湿球的示值低于干球。所以其温度低于室温，致使湿球的示值低于干球。查对应的湿度表就可知道空气的相对湿度。虽然查对应的湿度表就可知道空气的相对湿度。虽然干湿球湿度计
30、的历史悠久，但现在还经常用它作干湿球湿度计的历史悠久，但现在还经常用它作为电子相对湿度仪表的标定仪器。为电子相对湿度仪表的标定仪器。风风水槽水槽棉球棉球玻璃酒精玻璃酒精温度计温度计4.2电阻式传感器电阻式传感器南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院6 6 热电阻传感器热电阻传感器 导体和半导体材料的电阻率与温度有关，金属的导体和半导体材料的电阻率与温度有关，金属的电阻随温度升高而变大，而半导体的电阻具有负的温电阻随温度升高而变大，而半导体的电阻具有负的温度系数。度系数。导体的电阻在一定温度范围内与温度具有线性关系导体的电阻在一定温度范围内与温度具有线性关系 半导体热敏电阻的材料是一种由锰、镍
31、、铜、铁等半导体热敏电阻的材料是一种由锰、镍、铜、铁等金属氧化物按一定比例混合烧结而成的半导体，它具有金属氧化物按一定比例混合烧结而成的半导体，它具有负的电阻温度系数，随温度上升而阻值下降。负的电阻温度系数，随温度上升而阻值下降。RT负温度系数（负温度系数（NTC）4.2电阻式传感器电阻式传感器南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院热敏电阻外形热敏电阻外形 MF12 MF12型型 NTCNTC热敏电阻热敏电阻聚脂塑料封装热聚脂塑料封装热敏电阻敏电阻4.2电阻式传感器电阻式传感器南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院温控器温控器应用应用汽车发动机传感器汽车发动机传感器水温感应塞水温感应塞还广
32、泛应用于空调、暖气、电子体温计等还广泛应用于空调、暖气、电子体温计等4.2电阻式传感器电阻式传感器南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院第四章、传感器类型及工作原理第四章、传感器类型及工作原理4.3 4.3 电感式传感器电感式传感器电感式传感器是基于电磁感应原理，它是把被电感式传感器是基于电磁感应原理，它是把被测量转化为电感量的一种装置。测量转化为电感量的一种装置。分类分类:电感式传感器电感式传感器自感型自感型可变磁阻型可变磁阻型涡流式涡流式互感型互感型南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院4.3电感式传感器电感式传感器1 1 自感型自感型-可变磁阻式可变磁阻式可变导磁面积型可变导磁面积型
33、差动型差动型原理原理:电磁感应电磁感应南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院2 2 涡流式涡流式原理原理:涡流效应涡流效应4.3电感式传感器电感式传感器南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院原线圈的等效阻抗原线圈的等效阻抗Z Z变化：变化：4.3电感式传感器电感式传感器南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院4.3电感式传感器电感式传感器南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院产品：产品：4.3电感式传感器电感式传感器南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院案例：连续油管的椭圆度测量案例：连续油管的椭圆度测量Coiled TubeEddy Sensor ReferenceCircle4.3
34、电感式传感器电感式传感器南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院案例：无损探伤案例：无损探伤原理裂纹检测，缺陷造成涡流变化。火车轮检测火车轮检测油管检测油管检测4.3电感式传感器电感式传感器南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院2 2 互感型互感型-差动变压器差动变压器WW1W2Esx-x工作原理工作原理:互感现象互感现象.EwEout4.3电感式传感器电感式传感器南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院单螺管线圈型单螺管线圈型螺管线圈差动螺管线圈差动双螺管线圈差动型双螺管线圈差动型传感器测量电路传感器测量电路4.3电感式传感器电感式传感器南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院差动变压器差
35、动变压器测量电路测量电路4.3电感式传感器电感式传感器南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院差动变压器位移传感器差动变压器位移传感器4.3电感式传感器电感式传感器南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院案例：案例：板的厚度测量板的厚度测量 4.3电感式传感器电感式传感器南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院4.4 4.4 电容式传感器电容式传感器变换原理变换原理:将被测量的变化转化为电容量变化将被测量的变化转化为电容量变化两平行极板组成的电两平行极板组成的电容器容器,它的电容量为它的电容量为:+A、A A或或发发生生变变化化时时，都都会会引引起起电容的变化。电容的变化。第四章、传感器类型及
36、工作原理第四章、传感器类型及工作原理南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院4.4电容式传感器电容式传感器a)a)极距极距变化型变化型+南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院驻极体电容传声器驻极体电容传声器 它采用聚四氟乙烯材料作为振动膜片。这种材它采用聚四氟乙烯材料作为振动膜片。这种材料经特殊电处理后，表面永久地驻有极化电荷，取料经特殊电处理后，表面永久地驻有极化电荷，取代了电容传声器极板，故名为驻极体电容传声器。代了电容传声器极板，故名为驻极体电容传声器。特点是体积小、性能优越、使用方便。特点是体积小、性能优越、使用方便。4.4电容式传感器电容式传感器南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程
37、学院b)b)面积变化型面积变化型角位移型角位移型+4.4电容式传感器电容式传感器南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院平面线位移型平面线位移型4.4电容式传感器电容式传感器南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院柱面线位移型柱面线位移型.4.4电容式传感器电容式传感器南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院c)c)介质变化型介质变化型4.4电容式传感器电容式传感器南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院产品产品.电容式液位传感器（液位计电容式液位传感器（液位计/料位计）料位计）4.4电容式传感器电容式传感器南昌大学机电工程学院南昌大学机电工程学院电容式接近开关电容式接近开关振荡电路振荡电路被测物体被测物体 感应电极感应电极被测电容被测电容测量头构成电容器的一个极板，测量头构成电容器的一个极板，另一个极板是物体本身，当物体另一个极板是物体本身，当物体移向接近开关时，物体和接近开移向接近开关时，物体和接近开关的介电常数发生变化，使得和关的介电常数发生变化，使得和测量头相连的电路状态也随之发测量头相连的电路状态也随之发生变化生变化.接近开关的检测物体，接近开关的检测物体，并不限于金属导体，也可以是绝并不限于金属导体，也可以是绝缘的液体或粉状物体。缘的液体或粉状物体。4.4电容式传感器电容式传感器