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1、传感器在非电量电测系统中的作用：F一是一是 敏感作用：敏感作用：感受并拾取被测对象的信号感受并拾取被测对象的信号F二是变换作用：二是变换作用：被测信号转换成易于检测和处理的电信号被测信号转换成易于检测和处理的电信号概述 获得传感器信号的两种方法：直接获得电信号的变化（开关传感器）；将物理量变换成电信号的变化（水位、压力等）。第1页/共41页2.传感器的分类(1)(1)按被测物理量分类按被测物理量分类:(2)(2)按传感器元件的变换原理分类按传感器元件的变换原理分类:位移传感器位移传感器,流量传感器流量传感器,温度传感器等温度传感器等.电阻式电阻式,电容式电容式,电感式电感式,压电式、光电式等压
2、电式、光电式等.物性型物性型:依靠敏感元件材料本身物理性质的变化来实现信号变换依靠敏感元件材料本身物理性质的变化来实现信号变换.例如例如:水银温度计水银温度计,压电测力计压电测力计.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.概述第2页/共41页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,压电式加速度计压电式加速度计.能量控制型能量控制型:从外部供给能量并由被测量控制外部供给能量的变化从外部供给能量并由被测量控制外部供给能量
3、的变化.例如例如:电阻应变片电阻应变片.能量传递型能量传递型:从某种能量发生器与接受器进行能量传递过程中实现敏感检测从某种能量发生器与接受器进行能量传递过程中实现敏感检测.例如例如:超声波发生器和接受器超声波发生器和接受器.(3)(3)按传感器的能量传递方式分类按传感器的能量传递方式分类:概述第3页/共41页3.传感器的性能要求足够的容量匹配性好，转换灵敏度高精度适当，稳定性高反应速度快，工作可靠性高适应性和适用性强概述第4页/共41页电阻式传感器是把被测量转换为电阻变化的一种传感器按工作的原理可分为:F热敏式热敏式F电阻应变式电阻应变式F变阻器式变阻器式F光敏式光敏式F电敏式电敏式3.2 电
4、阻式传感器第三章常用传感器第5页/共41页 电阻应变式传感器-应变片 金属电阻应变片的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，其电阻值随着它所受机械变形(伸长或缩短)的变化而发生变化的现象。电阻式传感器第6页/共41页1)工作原理工作原理金属应变片的电阻R为电阻式传感器第7页/共41页(1)(1)金属应变片（金属应变片（不变）不变）金属应变计金属应变计(2)(2)半导体应变片（半导体应变片（变化）变化）半导体应变计半导体应变计电阻式传感器第8页/共41页2)金属应变计金属应变计有:丝式和箔式优点:稳定性和温度特性好.缺点:灵敏度系数小.应变计电阻式传感器第9页/
5、共41页3)半导体应变计优点：应变灵敏度大;体积小;能制成具有一定应变电阻的元件.缺点：温度稳定性和可重复性不如金属应变片。应变计电阻式传感器体型薄膜型扩散型 第10页/共41页案例：案例：4)应用电阻式传感器第11页/共41页案例：案例：电子称原理将物品重量通过悬臂梁转化结构变形再通过应变片转化为电量输出。德国HBM电阻应变式传感器 电阻式传感器第12页/共41页3.3 电容式传感器 1.变换原理:将被测量的变化转化为电容量变化两平行极板组成的电容器两平行极板组成的电容器,它的电容量为它的电容量为:+A 当被测量、A或发生变化时，都会引起电容的变化。如果保持其中的两个参数不变，而仅改变另一个
6、参数，就可把该参数的变化变换为单一电容量的变化。第三章常用传感器第13页/共41页2 分类 a)a)极距变化型极距变化型;+c)c)介质变化型介质变化型电容式传感器 b)b)面积变化型面积变化型:角位移型角位移型,平面线位移型平面线位移型,柱面线位移型柱面线位移型.第14页/共41页3 应用1.震动，偏心，裂纹，振荡，同心度2.位移，移动，位置，膨胀3.挠度，变形，波动，倾斜4.尺寸，公差，分选，零件识别5.冲击，应变，轴向振动6.轴承振动，油膜间隙，磨擦，偏心电容式传感器 第15页/共41页3.4 电感式传感器 电感式传感器是基于电磁感应原理，它是把被测量转化为电感量的一种装置。分类:电感式
7、传感器自感型可变磁阻型涡流式互感型第三章常用传感器第16页/共41页1 自感型-可变磁阻式a)变间隙型原理:电磁感应电感式传感器第17页/共41页b)变面积型c）螺线管型电感式传感器第18页/共41页d)差动型电感式传感器第19页/共41页2 涡流式原理:涡流效应原线圈的等效阻抗Z变化：电感式传感器a)高频反射式：（集肤效应）第20页/共41页电感式传感器b)低频透射式：（互感原理）第21页/共41页案例：案例：连续油管的椭圆度测量Coiled TubeEddy Sensor Reference Circle原理：电感式传感器第22页/共41页案例：案例：无损探伤原理裂纹检测，缺陷造成涡流变化
8、。火车轮检测油管检测电感式传感器第23页/共41页案例：案例：测厚案例：案例：零件计数电感式传感器第24页/共41页3 变压器式-差动变压器工作原理:互感现象.电感式传感器第25页/共41页应用:厚度,角度,表面粗糙度;拉伸,压缩,垂直度;压力,流量,液位;张力,重力,负荷量;扭矩,应力,动力;气压,温度;振动,速度,加速度;等.案例：案例：板的厚度测量 案例：案例：张力测量电感式传感器第26页/共41页3.5 磁电式传感器 1.变换原理:磁电式传感器是把被测量的物理量转换为感应电动磁电式传感器是把被测量的物理量转换为感应电动势的一种转换器。势的一种转换器。感应线圈的感应电动势感应线圈的感应电
9、动势U U为为 磁通变化率与磁场强度、磁阻、线圈运动速度有关，改变其中一个因素，都会改变线圈的感应电动势。第三章常用传感器第27页/共41页2 分类 磁电式动圈式磁阻式线速度型角速度型N磁电式传感器第28页/共41页3 动圈式传感器 磁电式传感器第29页/共41页4 磁阻式传感器 磁电式传感器第30页/共41页5 应用b)测速电机a)磁电式车速传感器磁电式传感器第31页/共41页3.6压电式传感器 1.变换原理:压电效应 某些物质，如石英，当受到外力作用时，不仅几何尺寸会发生变化，而且内部被极化，表面会产生电荷；当外力去掉时，又重新回到原来的状态，这种现象称为压电效应。第三章常用传感器第32页
10、/共41页压电效应q=DF压电式传感器第33页/共41页F+2、测量电路 a)a)电压放大器电压放大器压电式传感器第34页/共41页 b)b)电荷放大器电荷放大器F+压电式传感器第35页/共41页3 应用b)压力变送器a)加速度计，力传感器 压电式传感器第36页/共41页案例：飞机模态分析压电式传感器第37页/共41页3.7传感器选用原则 选择传感器主要考虑灵敏度、线性范围、响应特性、稳定性、精确度、测量方式等六个方面的问题。1、灵敏度 一般说来，传感器灵敏度越高越好，但在确定灵敏度时，要考虑以下几个问题。a)灵敏度过高引起的干扰问题；b)量程范围。c)交叉灵敏度问题。第三章常用传感器第38页
11、/共41页3 响应特性 传感器的响应特性是指在所测频率范围内，保持不失真的测量条件。实际上传感器的响应总不可避免地有一定延迟，但总希望延迟的时间越短越好。2 线性范围 任何传感器都有一定的线性工作范围。在线性范围内输出与输入成比例关系，线性范围愈宽，则表明传感器的工作量程愈大。传感器工作在线性区域内，是保证测量精度的基本条件。传感器选用原则 第39页/共41页4 稳定性 稳定性是表示传感器经过长期使用以后，其输出特性不发生变化的性能。影响传感器稳定性的因素是时间与环境。5 精确度 传感器的精确度是表示传感器的输出与被测量的对应程度。6 测量方式 传感器工作方式，也是选择传感器时应考虑的重要因素。例如，接触与非接触测量、破坏与非破坏性测量、在线与非在线测量等。传感器选用原则 第40页/共41页谢谢您的观看！第41页/共41页