1、第三章、常用傳感器與敏感元件本章學(xué)習(xí)要求：1.了解傳感器的分類(lèi) 2.掌握常用傳感器測(cè)量原理及應(yīng)用3.了解常用傳感器測(cè)量電路3.1 概述傳感器定義工程測(cè)量中通常把直接作用于被測(cè)量，并能按一定方式將其轉(zhuǎn)換成同種或別種量值輸出的器件，稱(chēng)為傳感器。狹義上講，傳感器是把外界輸入的非電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的裝置。被測(cè)量傳感器（器件、裝置）輸出量易檢測(cè)、處理多為電學(xué)量非電量被測(cè)非電量電量傳 感 器2. 傳感器的構(gòu)成敏感器件的作用是感受被測(cè)物理量，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換輸出。傳感元件：感受敏感元件的輸出，然后輸出電學(xué)量另一種非電量敏感元件傳感元件輔助電源R1R2R4R3EAB輔助器件則是對(duì)敏感器件輸出的電信號(hào)進(jìn)行放大、

2、阻抗匹配，以便于后續(xù)儀表接入。3. 傳感器的分類(lèi)常見(jiàn)的被測(cè)物理量機(jī)械量:長(zhǎng)度,厚度,位移,速度,加速度,旋轉(zhuǎn)角,轉(zhuǎn)數(shù),質(zhì)量,重量,力, 壓力,真空度,力矩,風(fēng)速,流速,流量;聲: 聲壓,噪聲.磁: 磁通,磁場(chǎng).溫度: 溫度,熱量,比熱.光： 亮度，色彩1)按被測(cè)物理量分類(lèi)2)按傳感器工作原理分類(lèi):可分為電阻式、電容式、電感式、壓電式、霍爾式、磁電式、光電式、熱電偶等傳感器。優(yōu)點(diǎn)：顯示傳感器的本質(zhì)，便于理解、了解3）按傳感器輸出信號(hào)的性質(zhì)分類(lèi)：開(kāi)關(guān)型傳感器：輸出為開(kāi)關(guān)量模擬型傳感器：輸出模擬量數(shù)字型傳感器：輸出為脈沖或代碼的。4)按信號(hào)變換特征:物性型和結(jié)構(gòu)型5)按敏感元件與被測(cè)對(duì)象之間的能量關(guān)

3、系:能量轉(zhuǎn)換型和能量控制型第二節(jié) 機(jī)械式傳感器及儀器（一）電阻式傳感器是把被測(cè)量轉(zhuǎn)換為電阻變化的一種傳感器,按工作的原理可分為:變阻器式、電阻應(yīng)變式.一、 變阻器式傳感器1、等效電路分析:xp-變阻器總長(zhǎng);x-電刷移動(dòng)量.R-總電阻; Rx電刷電阻;xxp輸入輸出關(guān)系：Rx=k*xxxp=RxRp=UoUeUo= (Ue /xp )*xUeUo分壓電路（開(kāi)路）開(kāi)路時(shí)，被測(cè)位移x與輸出電壓Uo的關(guān)系：Uo=(Ue / xp)*x0 xpUeUox= S*x負(fù)載效應(yīng)UeUoIRLRxRp-Rx1UeUo=xxpRLRp+xpx()-當(dāng)有負(fù)載接入時(shí)，由于前后裝置之間發(fā)生能量交換，使前置裝置的輸出發(fā)生

4、變化，實(shí)際使用實(shí)際輸出電壓當(dāng)Rp/RL0.1時(shí)，相對(duì)線(xiàn)性誤差1.5%1UeUo=xxpRLRp+xpx()-0 xUo減小負(fù)載效應(yīng)的措施，提高后置設(shè)備的輸入阻抗RL2、變阻器式傳感器產(chǎn)品二、電阻應(yīng)變式傳感器-應(yīng)變片工作原理：基于金屬導(dǎo)體的應(yīng)變效應(yīng)，應(yīng)變電阻變化1、 工作原理金屬材料的電阻值：電阻的變化率：應(yīng)變電阻變化發(fā)生形變時(shí)軸向和橫向應(yīng)變：金屬材料的電阻值：金屬材料，忽略導(dǎo)電率變化金屬應(yīng)變片，靈敏度Sg值多在1.73.6之間，見(jiàn)表32對(duì)于半導(dǎo)體材料，形變引起的電導(dǎo)率變化大半導(dǎo)體壓阻材料的靈敏度比金屬應(yīng)變片大5070倍，見(jiàn)表332、 應(yīng)變片的主要參數(shù)(1）幾何參數(shù)：敏感柵尺寸、基底尺寸，制。(

5、2）電阻值：應(yīng)變計(jì)的原始電阻值。(3）靈敏系數(shù)：表示應(yīng)變計(jì)變換性能的重要參數(shù)。 BE120-2FB型，箔式電阻，酚醛基底標(biāo)稱(chēng)電阻：120歐敏感柵：2.0X2.0，基底：5.2X5.6BE120-2AA型，敏感柵： 2.0X1.7，基底： 5.4X3.2課堂練習(xí)3-4 有一電阻應(yīng)變片，其靈敏度Sg=2， R=120，設(shè)工作時(shí)其應(yīng)變?yōu)?000(103*10-6)，問(wèn)：R=?設(shè)將此應(yīng)變片接成圖中所示的電路，試求：1）無(wú)應(yīng)變時(shí)電流表示值 I2）有應(yīng)變時(shí)電流表示值 I + I3）電流表示值相對(duì)變化量 4）分析這個(gè)變量 I能否從表中讀出？R/R=Sg*=0.002, R=0.002*120=0.24 ,

6、I=U/R=1.5/120=0.0125A =12.5mA, I=-I* ( R/R)=-12.5*0.002 =-0.025mA3、應(yīng)變片測(cè)量電路電橋VER3R2R4R1由于電阻的變化率R/R非常小，需要電橋電路將這一變化輸出。直流電橋的輸出電壓電橋平衡條件：R1R3=R2R4R1R2R4R3ueuoadRLbc對(duì)于單臂電橋,令：R2 =R， R3 =R ， R4 =R ，R1 =R+dRVUeR3R2R4R1金屬絲應(yīng)變片：Uo與應(yīng)變成線(xiàn)形關(guān)系，可以用電橋輸出電壓測(cè)量應(yīng)變電阻應(yīng)變片Sg電橋SuuoR/R應(yīng)變片的靈敏度Sg取決于材料電橋的靈敏度Su取決于電橋的接法電橋的接法半橋單臂半橋雙臂全橋R1單臂 R1R2F半橋R1R2FR3R4全橋電橋的靈敏度雙臂電橋：全橋單臂電橋：電阻應(yīng)變片的選擇、粘貼技術(shù) 2.用數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)量應(yīng)變片電阻值大小。同一電橋中各應(yīng)變片之間阻值相差不得大于0.5歐姆.3.試件表面處理：貼片處置用細(xì)紗紙打磨干凈，用酒精棉球反復(fù)擦洗貼處，直到棉球無(wú)黑跡為止。4.應(yīng)變片粘貼:在應(yīng)變片基底上擠一小滴502膠水， 輕輕涂抹均勻，立即放在應(yīng)變貼片位置。5.焊線(xiàn):用電烙鐵