1第7章

智能傳感器2傳感器在我們的日常生活中隨處可見，在科研生產(chǎn)活動(dòng)中同樣發(fā)揮著重要的作用。那么，什么是傳感器呢？7.1概述

手機(jī)的指紋傳感器、智能手表心率傳感器、吊車的重量傳感器等3傳感器就相當(dāng)于人類的感覺器官光學(xué)傳感器用于采集影像信號(hào)

聲學(xué)傳感器可以采集聲音信號(hào)氣敏傳感器可以采集不同氣體信號(hào)化學(xué)傳感器可以采集不同化合物7.1智能傳感器概述

傳感器技術(shù)概述智能傳感器的定義智能傳感器的特點(diǎn)類似于人的眼睛；類似于人的耳朵類似于人的鼻子；類似于人的舌頭；......圖7-1人體感官系統(tǒng)與傳感器系統(tǒng)對(duì)比4外界信號(hào)：可以分為電信號(hào)：

電壓、電流、電阻、頻率等；

非電信號(hào)：物理信號(hào)（速度、位移、加速度、力等）、

化學(xué)信號(hào)（化學(xué)成分、濃度、PH值等）、

生物信號(hào)（酶、抗體、DNA等）。以目前科技發(fā)展水平，電信號(hào)最容易接收、傳輸和處理。因此，目前的傳感器通常將外界非電信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)進(jìn)行分析。隨著科技的發(fā)展，未來的傳感器將可能發(fā)展處更加高效的方式，例如光信號(hào)、能量信號(hào)等。7.1智能傳感器概述傳感器技術(shù)概述智能傳感器的定義智能傳感器的特點(diǎn)5傳感器定義能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律(數(shù)學(xué)函數(shù)法則)轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。敏感元件：是傳感器中能夠直接感受或響應(yīng)被測(cè)量的部分，轉(zhuǎn)換元件將敏感元件感受或響應(yīng)的被測(cè)量轉(zhuǎn)換成適于傳輸或測(cè)量的信號(hào)。7.1智能傳感器概述傳感器技術(shù)概述智能傳感器的定義智能傳感器的特點(diǎn)圖7-2傳感器基本原理框圖6智能傳感器定義

GB/T7665-2005《傳感器通用術(shù)語》總體上，國內(nèi)外學(xué)者認(rèn)為：7.1智能傳感器概述傳感器技術(shù)概述智能傳感器的定義智能傳感器的特點(diǎn)認(rèn)為智能傳感器（“Smart

Transducer/Sensor”）是“對(duì)傳感器自身狀態(tài)具有一定的自診斷、自補(bǔ)償、自適應(yīng)以及雙向通訊功能的傳感器”。智能傳感器應(yīng)該是“帶有微處理器，兼具信息采集、信息處理、信息記憶和傳輸、邏輯分析與判斷功能，且具有自適性的傳感器”7智能傳感器基本功能如下（1）具有自動(dòng)校零、自動(dòng)標(biāo)定、自動(dòng)校正功能，能夠提高靜態(tài)測(cè)量精度；（2）具有自動(dòng)補(bǔ)償功能，能夠提高系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度、改善動(dòng)態(tài)性能；（3）具有自動(dòng)采集數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和記憶功能；（4）具有自動(dòng)檢驗(yàn)、自選量程、自尋故障功能；（5）具有判斷、決策等信息處理功能；（6）具有雙向通訊、標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)字輸出或者符號(hào)輸出功能，可采用RS-232、RS-485、USB、I2C、SPI、1-Wire等標(biāo)準(zhǔn)總線接口，實(shí)現(xiàn)傳感器和計(jì)算機(jī)之間的雙向通訊。7.1智能傳感器概述傳感器技術(shù)概述智能傳感器的定義智能傳感器的特點(diǎn)8智能傳感器基本功能如下（1）具有自動(dòng)校零、自動(dòng)標(biāo)定、自動(dòng)校正功能，能夠提高靜態(tài)測(cè)量精度；（2）具有自動(dòng)補(bǔ)償功能，能夠提高系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度、改善動(dòng)態(tài)性能；（3）具有自動(dòng)采集數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和記憶功能；（4）具有自動(dòng)檢驗(yàn)、自選量程、自尋故障功能；（5）具有判斷、決策等信息處理功能；（6）具有雙向通訊、標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)字輸出或者符號(hào)輸出功能，可采用RS-232、RS-485、USB、I2C、SPI、1-Wire等標(biāo)準(zhǔn)總線接口，實(shí)現(xiàn)傳感器和計(jì)算機(jī)之間的雙向通訊。7.1智能傳感器概述傳感器技術(shù)概述智能傳感器的定義智能傳感器的特點(diǎn)9與傳統(tǒng)傳感器相比，智能傳感器具有顯著的優(yōu)勢(shì)：（1）具有更高的精度智能傳感器通過自動(dòng)校零、自動(dòng)標(biāo)定等新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)與標(biāo)準(zhǔn)參考基準(zhǔn)的實(shí)時(shí)比對(duì)分析，對(duì)傳感器輸入輸出的非線性誤差、零點(diǎn)誤差以及正反形成誤差等進(jìn)行校正；智能傳感器具有數(shù)據(jù)處理分析能力，通過軟件模塊對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，消除偶然誤差、降低噪聲；從而大大提高傳感精度、分辨率和信噪比。（2）具有更高的可靠度和穩(wěn)定性智能傳感器具有高度集成的特點(diǎn)，一定程度消除了傳統(tǒng)傳感器的某些不可靠因素，提高系統(tǒng)的抗干擾能力；同時(shí)智能傳感器具有自我檢測(cè)、校準(zhǔn)和自尋故障等功能，能夠?qū)Σ杉降臄?shù)據(jù)信息合理性進(jìn)行分析和判斷，給出異常情況預(yù)警或者進(jìn)行緊急處置；保證了智能傳感器具有更高的可靠度和穩(wěn)定性。7.1智能傳感器概述傳感器技術(shù)概述智能傳感器的定義智能傳感器的特點(diǎn)10與傳統(tǒng)傳感器相比，智能傳感器具有顯著的優(yōu)勢(shì)：（3）提高了傳感器的性價(jià)比智能傳感器采用大規(guī)模電路集成技術(shù)，結(jié)合強(qiáng)大的軟件來實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的功能，從而與傳統(tǒng)傳感器相比具有體積小、能耗低、壽命長的特點(diǎn)，顯著提高性價(jià)比。（4）具有復(fù)合敏感功能與傳統(tǒng)傳感器單一功能不同，智能傳感器中集成多種功能模塊，通過計(jì)算機(jī)指令或者電路調(diào)整，可以實(shí)現(xiàn)不同硬件模塊和軟件模塊之間的單獨(dú)或者聯(lián)合使用，可以實(shí)現(xiàn)物理量、化學(xué)量以及生物量多種信號(hào)的同步測(cè)量。7.1智能傳感器概述傳感器技術(shù)概述智能傳感器的定義智能傳感器的特點(diǎn)11智能傳感器的實(shí)現(xiàn)主要有三種方式（1）非集成化方式是在傳統(tǒng)傳感器的基礎(chǔ)上，將信號(hào)調(diào)理電路以及帶數(shù)字總線接口的微處理器進(jìn)行整合而構(gòu)成的。7.1智能傳感器概述傳感器技術(shù)概述智能傳感器的定義智能傳感器的特點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：在于生產(chǎn)廠家原有生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)設(shè)備基本無需改變，額外附加一塊帶數(shù)字總線接口的微處理器插板+智能化軟件，即可實(shí)現(xiàn)智能傳感器功能。圖7-3非集成式智能傳感器基本原理框圖因此，非集成化方法是一種經(jīng)濟(jì)、快速制造智能傳感器的途徑。12智能傳感器的實(shí)現(xiàn)主要有三種方式（2）混合集成方式是將系統(tǒng)各個(gè)集成化環(huán)節(jié)（敏感元件、信號(hào)調(diào)理電路、微處理器、數(shù)字總線口）以不同的組合方式集成在2~3個(gè)芯片上，并封裝在一個(gè)外殼內(nèi)。具有技術(shù)要求低、經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)小的特點(diǎn)7.1智能傳感器概述傳感器技術(shù)概述智能傳感器的定義智能傳感器的特點(diǎn)混合集成模塊有：集成化敏感單元集成信號(hào)調(diào)理電路集成微處理單元敏感元件和變換電器；多路開關(guān)、儀用放大器、基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器（ADC）等；數(shù)字存儲(chǔ)器（EPROM、ROM、RAM）、數(shù)字I/O接口、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器（DAC等）以及微處理器。包括13智能傳感器的實(shí)現(xiàn)主要有三種方式（2）混合集成方式7.1智能傳感器概述傳感器技術(shù)概述智能傳感器的定義智能傳感器的特點(diǎn)圖7-4混合式智能傳感器基本原理框圖圖

7-4混合式智能傳感器基本原理框圖14智能傳感器的實(shí)現(xiàn)主要有三種方式（3）集成化方式集成式智能傳感器采用微機(jī)械借工技術(shù)和大規(guī)模集成電路工藝技術(shù)，以硅材料為基礎(chǔ)，制作敏感元件、信號(hào)調(diào)理電路以及微處理器單元，并將各構(gòu)成單元集成在一塊芯片上。7.1智能傳感器概述傳感器技術(shù)概述智能傳感器的定義智能傳感器的特點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：隨著微電子技術(shù)的高速發(fā)展以及納米技術(shù)的應(yīng)用，集成式智能傳感器實(shí)現(xiàn)了微型化和結(jié)構(gòu)一體化，從而具有：精度高、穩(wěn)定性強(qiáng)、多功能集成、陣列排布、低能耗等特點(diǎn)。圖

7-5集成式智能傳感器基本原理框圖15智能傳感器的實(shí)現(xiàn)主要有三種方式（2）混合集成方式是將系統(tǒng)各個(gè)集成化環(huán)節(jié)（敏感元件、信號(hào)調(diào)理電路、微處理器、數(shù)字總線口）以不同的組合方式集成在2~3個(gè)芯片上，并封裝在一個(gè)外殼內(nèi)。具有技術(shù)要求低、經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)小的特點(diǎn)7.1智能傳感器概述傳感器技術(shù)概述智能傳感器的定義智能傳感器的特點(diǎn)混合集成模塊有：集成化敏感單元集成信號(hào)調(diào)理電路集成微處理單元敏感元件和變換電器；多路開關(guān)、儀用放大器、基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器（ADC）等；數(shù)字存儲(chǔ)器（EPROM、ROM、RAM）、數(shù)字I/O接口、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器（DAC等）以及微處理器。包括16①電阻應(yīng)變式傳感器②電容式傳感器③電感式傳感器④磁電與磁敏式傳感器7.2傳感器類型和基本原理智能傳感器的發(fā)展依托于傳統(tǒng)傳感器；智能傳感器中的集成敏感元件（包括敏感元件和變化電路）的工作原理與傳統(tǒng)傳感器是完全相同的。所以需要對(duì)傳統(tǒng)傳感器的工作原理有所了解。傳感器類型⑤壓電式傳感器⑥光電效應(yīng)和光電式傳感器⑦波與輻射式傳感器⑧熱電式傳感器⑨半導(dǎo)體式化學(xué)傳感器177.2傳感器類型和基本原理①電阻應(yīng)變式傳感器用途：用于應(yīng)變、力、力矩、加速度等物理量的測(cè)量。類型：包含應(yīng)用金屬絲電阻應(yīng)變效應(yīng)以及半導(dǎo)體材料壓阻效應(yīng)制備敏感元件兩種類型。金屬絲電阻應(yīng)變片導(dǎo)體材料在收到外界拉力或者壓力作用時(shí)會(huì)產(chǎn)生機(jī)械變形，同時(shí)機(jī)械變形會(huì)引起導(dǎo)體電阻值的變化，這種因?qū)w材料變形而引起的電阻值發(fā)生變化的現(xiàn)象叫做電阻應(yīng)變效應(yīng)。半導(dǎo)體電阻應(yīng)變片半導(dǎo)體電阻應(yīng)變片的工作原理是基于半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)，即在外力作用下，半導(dǎo)體材料載流子遷移率發(fā)生變化，使其電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象，可由壓阻系數(shù)π表示。187.2傳感器類型和基本原理①電阻應(yīng)變式傳感器金屬絲電阻應(yīng)變片結(jié)構(gòu)（1）基片—絕緣材料；（2）網(wǎng)狀敏感柵—高阻金屬絲或金屬箔；（3）黏合劑—化學(xué)黏結(jié)試劑；（4）覆蓋層—保護(hù)層；（5）引線—金屬引線，一端與網(wǎng)狀敏感柵連接，一端外接儀器。金屬絲電阻應(yīng)變片基本結(jié)構(gòu)197.2傳感器類型和基本原理①電阻應(yīng)變式傳感器金屬絲電阻應(yīng)變片中種類金屬絲電阻應(yīng)變片通常分為絲式和箔式兩種。對(duì)于金屬式電阻應(yīng)變片，包括體型（絲式和箔式）、薄膜型。按結(jié)構(gòu)可分為：?jiǎn)纹?、雙片式和特殊形狀。按照使用環(huán)境可分為高溫、低溫、磁場(chǎng)、水下。按照制作工藝可分為：金屬絲式、金屬箔式、金屬薄膜式（a）金屬絲式（b）金屬箔式（c）金屬箔式207.2傳感器類型和基本原理①電阻應(yīng)變式傳感器金屬絲電阻應(yīng)變片的工作原理工作原理是基于電阻應(yīng)變效應(yīng)，即金屬絲在外力作用下發(fā)生機(jī)械變形（伸長或縮短），其阻值也隨之發(fā)生變化（增大或減小）。我們已經(jīng)知道，導(dǎo)體材料的電阻值可表示為公式（7.1）。當(dāng)外力作用時(shí)，金屬絲電阻率ρ、長度l、橫截面積S均發(fā)生變化，因此金屬絲電阻發(fā)生變化。通過測(cè)量電阻值的變化，可以得到外力的大小。按結(jié)構(gòu)可分為：?jiǎn)纹?、雙片式和特殊形狀。按照使用環(huán)境可分為高溫、低溫、磁場(chǎng)、水下。按照制作工藝可分為：金屬絲式、金屬箔式、金屬薄膜式

（1）（2）217.2傳感器類型和基本原理②電容式傳感器用于力、位移、加速度等物理量的測(cè)量，用于液面位置、成分含量以及物質(zhì)含水率等的測(cè)量。優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)電容式傳感器的電容量通常與極板采用的材料無關(guān)，因此可以選擇溫度系數(shù)較低的極板材料，本身發(fā)熱小，穩(wěn)定性好。電容式傳感器輸出阻抗高、負(fù)載能力差。電容式傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、適應(yīng)性強(qiáng)。電容式傳感器輸出非線性。電容式傳感器靈敏度高，可進(jìn)行非接觸測(cè)量。具有較高的固有頻率，動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間短，動(dòng)態(tài)響應(yīng)特征好。式中：—金屬極板間介質(zhì)的介電常數(shù)；—，是相對(duì)介電常數(shù)，對(duì)于空氣取1，真空狀態(tài)時(shí)。S—極板面積；—極板之間的間距。227.2傳感器類型和基本原理②電容式傳感器工作原理電容式傳感器以電容器作為敏感元件，將被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換成為電容變化量，本質(zhì)上是一個(gè)具有可變參數(shù)的電容器。為一個(gè)以空氣為介質(zhì)，兩個(gè)平行金屬板為極板的電容器，其電容量按照公式（7.14）計(jì)算：（7.14）式中：?—金屬極板間介質(zhì)的介電常數(shù)；?r-?r=?/?0,是相對(duì)介電常數(shù)，對(duì)于空氣取1，真空狀態(tài)時(shí)?=?0=8.83x10-2F/m；S—極板面積；δ—極板之間的間距。237.2傳感器類型和基本原理②電容式傳感器電容式傳感器結(jié)構(gòu)類型電容式傳感器的電容量與介質(zhì)種類（?）、極板面積（S）以及基板間距（δ）有關(guān)。保持三個(gè)參數(shù)中的兩個(gè)參數(shù)不變，使另一參數(shù)可變，就形成了電容式傳感器的三種基本類型。（1）變面積型電容式傳感器（2）變極距型電容式傳感器（3）變介電常數(shù)型電容式傳感器247.2傳感器類型和基本原理②電容式傳感器（1）變面積型電容式傳感器由公式可知：電容量與兩極板相交面積成正比，因此變面積型電容式傳感器的電容量變化與兩個(gè)極板相對(duì)位移變化呈線性關(guān)系，適用于測(cè)量較大位移。平板變面積型電容式傳感器的靈敏度可用單位位移引起的電容量變化來表示，公式（7.15），可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)電容幾何尺寸（極板尺寸、基板間距）確定時(shí)，靈敏度系數(shù)為常數(shù)257.2傳感器類型和基本原理②電容式傳感器（2）變極距型電容式傳感器由公式（7.16）可以看出，電容量與兩極板間距成反比，電容量的變化與兩極板間距變化呈非線性關(guān)系。因此，為了實(shí)現(xiàn)變極距型電容式傳感器能夠近似線性工作，需要將可動(dòng)極板的移動(dòng)范圍限制在一個(gè)較小范圍內(nèi)。變極距型電容式傳感器的靈敏度表示為單位位移引起的電容量相對(duì)變化量。267.2傳感器類型和基本原理②電容式傳感器（2）變極距型電容式傳感器特點(diǎn)1）為保證近似線性輸出，需要控制極板之間的相對(duì)位移的大??；2）提高變極距型電容式傳感器靈敏度和線性度，需要減小極板初始間距，但是間距過小時(shí)存在擊穿風(fēng)險(xiǎn)。因此變極距型電容式傳感器只適用于小位移測(cè)量。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，為了避免電容擊穿，常采用極板之間放置具有高介電常數(shù)的材料（云母片、塑料薄膜等）作為介質(zhì)的方法。3）除了減小極板初始間距，采用差動(dòng)結(jié)構(gòu)，包含一個(gè)動(dòng)片和兩個(gè)固定片，當(dāng)一個(gè)電容增加時(shí)，另一個(gè)電容減小，靈敏度可以提高一倍。277.2傳感器類型和基本原理②電容式傳感器（3）變介電常數(shù)型電容式傳感器通過改變極板之間介質(zhì)的幾何尺寸、材料類型、成分等，可以改變變介電常數(shù)型電容式傳感器的電容量，電容量與介電參數(shù)之間的關(guān)系可表示為公式（7.17）。因此，變介電常數(shù)型電容式傳感器可以用于測(cè)量：介質(zhì)厚度、位移、液面位置、介質(zhì)材料類型、濕度等。變介電常數(shù)型電容式傳感器287.2傳感器類型和基本原理③電感式傳感器電感式傳感器是利用線圈自感或互感系數(shù)的變化來實(shí)現(xiàn)非電量電測(cè)的一種裝置，可以用于位移、壓力、振動(dòng)、應(yīng)變、流量等的測(cè)量。變磁阻式傳感器（自感式）差動(dòng)變壓器式傳感器（互感式）電渦流式傳感器297.2傳感器類型和基本原理③電感式傳感器（1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠，測(cè)量精度和靈敏度高。分辨率可達(dá)0.1μm，輸出線性度可達(dá)±0.1%；（2）輸出功率大，輸出阻抗小，抗干擾能力強(qiáng)，在某些情況下甚至可不經(jīng)放大，直接接入二次儀表；電感式傳感器具有以下優(yōu)缺點(diǎn)：（1）頻率響應(yīng)不高，不適于頻率較高的動(dòng)態(tài)測(cè)量；（2）需要頻率和幅值穩(wěn)定性較高的激磁電源；（3）分辨力受測(cè)量范圍影響，測(cè)量范圍大則分辨力低。優(yōu)缺307.2傳感器類型和基本原理③電感式傳感器（1）定義是利用被測(cè)量的變化改變磁路的磁阻，從而改變線圈的電感量，將非電信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)?；窘Y(jié)構(gòu)由線圈、鐵芯和銜鐵三部分組成。工作原理在鐵芯與銜鐵之間存在氣體間隙，間隙寬度為δ。傳感器的運(yùn)動(dòng)部件與銜鐵連接，隨著運(yùn)動(dòng)部件發(fā)生位移，氣隙寬度發(fā)生變化（Δδ），磁路磁阻Rm發(fā)生變化，從而線圈的電感量發(fā)生變化。變磁阻式傳感器基本結(jié)構(gòu)變磁阻式傳感器（自感式）差動(dòng)變壓器式傳感器（互感式）電渦流式傳感器317.2傳感器類型和基本原理③電感式傳感器（1）變磁阻式傳感器（自感式）特征（1）電感變化量與氣隙間距變化量為非線性關(guān)系，為了實(shí)現(xiàn)近似線性輸出，需要控制氣隙間距的變化幅值；（2）變間隙式磁阻傳感器適用于小位移的精確測(cè)量，通常測(cè)量范圍在0.1~0.2mm較為合適。（3）為了提高傳感器的靈敏度、減小非線性誤差，實(shí)際應(yīng)用時(shí)多采用差動(dòng)結(jié)構(gòu)（圖7-12），包含一個(gè)銜鐵、兩個(gè)鐵芯和線圈。與單線圈傳感器相比，靈敏度提高一倍、線性度顯著提高、降低溫度和噪聲的干擾327.2傳感器類型和基本原理③電感式傳感器（2）差動(dòng)變壓器式傳感器（互感式）利用變壓器原理，將非電信號(hào)轉(zhuǎn)化為線圈互感量的變化，有初級(jí)繞組和次級(jí)繞組，其中二次繞組采用差動(dòng)方式連接，因此叫做差動(dòng)變壓器式傳感器。與普通變壓器不同，差動(dòng)變壓器中初級(jí)繞組和次級(jí)繞組的耦合隨銜鐵的移動(dòng)而發(fā)生變化。變隙式變面積式螺管式（應(yīng)用較多）變磁阻式傳感器（自感式）差動(dòng)變壓器式傳感器（互感式）電渦流式傳感器337.2傳感器類型和基本原理螺管式差動(dòng)變壓器基本構(gòu)成基本構(gòu)成包括初級(jí)線圈、次級(jí)線圈、銜鐵以及線圈骨架，初級(jí)線圈作為差動(dòng)變壓器激勵(lì)用，根據(jù)初級(jí)繞組和次級(jí)繞組排列形式的不同，有二節(jié)式、三節(jié)式、四節(jié)式、五節(jié)式等形式以三節(jié)式螺管式差動(dòng)變壓器為例，理想狀態(tài)下等效電路圖如圖所示，兩組次級(jí)線圈匝數(shù)相同且反向串接（同名端相接），以保證差動(dòng)形式。螺管式差動(dòng)變壓器結(jié)構(gòu)及不同繞組排列形式三節(jié)式差動(dòng)變壓器等效電路347.2傳感器類型和基本原理螺管式差動(dòng)變壓器工作原理當(dāng)銜鐵處于中間位置時(shí)，兩個(gè)次級(jí)線圈電感相等（M1=M2），則兩個(gè)線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等（E21=E22），則此時(shí)差動(dòng)電壓為0，在理想狀態(tài)時(shí)，當(dāng)銜鐵位于中間位置時(shí)，輸出電壓為0。然而，實(shí)際的差動(dòng)變壓器傳感器當(dāng)銜鐵處于中間位置時(shí)，輸出電壓并不為0，理想狀態(tài)和實(shí)際狀態(tài)的輸出電壓特征曲線如圖7-15所示。在位移0點(diǎn)位置，存在最小輸出電壓ΔU0，將此電壓稱為零點(diǎn)殘余電壓。螺管式差動(dòng)變壓器結(jié)構(gòu)及不同繞組排列形式三節(jié)式差動(dòng)變壓器等效電路357.2傳感器類型和基本原理③電感式傳感器（3）電渦流式傳感器基于電渦流效應(yīng)制作?？梢杂糜诜墙佑|測(cè)量，對(duì)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)測(cè)量均具有高線性度和高分辨率，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏度高頻響范圍寬、不受油水影響的特點(diǎn)。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)原理：塊狀金屬導(dǎo)體置于變化的磁場(chǎng)中或在磁場(chǎng)中作切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí)（切割不變化的磁場(chǎng)時(shí)無渦流），導(dǎo)體內(nèi)將產(chǎn)生閉合的渦旋狀感應(yīng)電流，叫做電渦流，這種現(xiàn)象稱為電渦流效應(yīng)。變磁阻式傳感器（自感式）差動(dòng)變壓器式傳感器（互感式）電渦流式傳感器367.2傳感器類型和基本原理③電感式傳感器（3）電渦流式傳感器工作原理當(dāng)線圈中通以交變電流I1時(shí)，線圈周圍產(chǎn)生交變磁場(chǎng)H1。若此時(shí)被測(cè)導(dǎo)體處于交變磁場(chǎng)H1范圍內(nèi)，則導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生電渦流I2，I2將產(chǎn)生交變磁場(chǎng)H2。以上參數(shù)的變化受到線圈的幾何尺寸、電流頻率、線圈到被測(cè)導(dǎo)體的距離以及導(dǎo)體的幾何尺寸、電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率的影響。因此，如果控制以上參數(shù)中某一個(gè)參數(shù)改變而其他參數(shù)固定不變，則形成用于該參數(shù)測(cè)量的傳感器。變磁阻式傳感器（自感式）差動(dòng)變壓器式傳感器（互感式）電渦流式傳感器電渦流式傳感器原理377.2傳感器類型和基本原理④磁電與磁敏式傳感器工作原理是利用電磁感應(yīng)原理，將位移、速度轉(zhuǎn)換為線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)輸出。是一種典型的有源傳感器，其在工作時(shí)不需要外加輔助電源，可以直接將被測(cè)物體運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電量輸出。（1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、輸出功率大、輸出阻抗小，通常不需要高增益放大器，可有效簡(jiǎn)化二次儀表；（2）頻率響應(yīng)范圍一般為10~500Hz，可用于振動(dòng)、位移、轉(zhuǎn)速和扭矩等參數(shù)的測(cè)量；（3）傳感器尺寸和質(zhì)量較大，頻率響應(yīng)低。磁電感應(yīng)式傳感器（電動(dòng)式）霍爾傳感器其他磁敏元件387.2傳感器類型和基本原理④磁電與磁敏式傳感器工作原理磁電感應(yīng)式傳感器可以分為恒磁通式和變磁通式兩種結(jié)構(gòu)類型。（1）恒磁通式式中：B—磁感應(yīng)強(qiáng)度；l—線圈內(nèi)每匝線圈長度；N—線圈匝數(shù)；v—線圈切割磁力線速度成線性關(guān)系當(dāng)傳感器外殼與永久磁鐵固定，線圈可以運(yùn)動(dòng)時(shí)，稱為動(dòng)圈式；當(dāng)傳感器外殼和線圈固定，永久磁鐵可以運(yùn)動(dòng)時(shí)，稱為動(dòng)鋼式。由永久磁鐵產(chǎn)生恒定磁場(chǎng)，線圈與永久磁鐵發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)切割磁力線在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。磁電感應(yīng)式傳感器（電動(dòng)式）397.2傳感器類型和基本原理④磁電與磁敏式傳感器工作原理磁電感應(yīng)式傳感器可以分為恒磁通式和變磁通式兩種結(jié)構(gòu)類型。（2）變磁通式線圈和永久磁鐵均固定不動(dòng)，由導(dǎo)磁材料制構(gòu)成的被測(cè)物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過線圈的磁通量發(fā)生變化，從而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，因此這種傳感器也被稱為變磁阻式。包括開磁路（a）和閉磁路（b）兩種類型：（a）開磁路（b）閉磁路磁電感應(yīng)式傳感器（電動(dòng)式）407.2傳感器類型和基本原理④磁電與磁敏式傳感器工作原理磁電感應(yīng)式傳感器可以分為恒磁通式和變磁通式兩種結(jié)構(gòu)類型。（2）變磁通式線圈和永久磁鐵均固定不動(dòng)，由導(dǎo)磁材料制構(gòu)成的被測(cè)物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過線圈的磁通量發(fā)生變化，從而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，因此這種傳感器也被稱為變磁阻式。包括開磁路（a）和閉磁路（b）兩種類型：（a）開磁路（b）閉磁路磁電感應(yīng)式傳感器（電動(dòng)式）7.2傳感器類型和基本原理④磁電與磁敏式傳感器工作原理理論上：磁電感應(yīng)式傳感器的靈敏度特征曲線為一條直線。實(shí)際上：其靈敏度特征是非線性的。當(dāng)運(yùn)動(dòng)速度v＜v0時(shí)，運(yùn)動(dòng)速度過小不能夠克服各組件之間的靜摩擦力，無相對(duì)運(yùn)動(dòng)，此時(shí)沒有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；當(dāng)v＞v0時(shí)，靜摩擦力被克服發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；靈敏度特征曲線③

當(dāng)v進(jìn)一步增大到vc時(shí)，慣性過大，超出傳感器的彈性工作范圍，輸出曲線明顯彎曲。因此，磁電感應(yīng)式傳感器應(yīng)在（v0，vc）之間工作時(shí)，才能保證具有足夠的線性范圍。磁電感應(yīng)式傳感器（電動(dòng)式）7.2傳感器類型和基本原理④磁電與磁敏式傳感器工作原理霍爾傳感器屬于磁敏元件，由基于霍爾效應(yīng)的霍爾元件和測(cè)量電路構(gòu)成，能夠?qū)⒋艑W(xué)物理量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于測(cè)量領(lǐng)域、通訊領(lǐng)域、自動(dòng)化領(lǐng)域和生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。磁電感應(yīng)式傳感器（電動(dòng)式）霍爾傳感器其他磁敏元件一個(gè)通電的導(dǎo)體或者半導(dǎo)體，放置在一個(gè)與電流方向垂直的磁場(chǎng)中，那么在導(dǎo)體（半導(dǎo)體）的另外兩端將會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)?；魻栃?yīng)原理圖霍爾元件靈敏度系數(shù)7.2傳感器類型和基本原理④磁電與磁敏式傳感器工作原理霍爾傳感器為提高霍爾傳感器靈敏度，就需要減小薄片厚度，因此霍爾元件的厚度做的很薄（約0.1μm），因此霍爾元件的擊穿電壓較低。RH是由材料性質(zhì)決定的常數(shù)，任何一種材料在滿足一定條件是均能產(chǎn)生霍爾電勢(shì)，但是并不是所有材料都適宜制作霍爾元件。例如：絕緣材料：電阻率極高，但是電子遷移率很??；金屬材料：電子濃度很高，但電阻率很小，因此霍爾電勢(shì)很??；半導(dǎo)體材料：電子遷移率和載流子濃度適中，且一般電子遷移率大于空穴的遷移率，因此霍爾元件多采用N型半導(dǎo)體制作?；魻栐`敏度系數(shù)：對(duì)于N型半導(dǎo)體，電子遷移率、電阻率公式：霍爾常數(shù)：7.2傳感器類型和基本原理④磁電與磁敏式傳感器工作原理（1）磁敏電阻磁敏電阻基于磁阻效應(yīng)制造，是一種純電阻性的兩端元件。當(dāng)載流導(dǎo)體置于磁場(chǎng)中時(shí)，除了發(fā)生霍爾效應(yīng)，導(dǎo)體中的載流子在洛侖茲力作用下運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)，從而使電子流動(dòng)的路徑發(fā)生改變，增大了電阻，且磁場(chǎng)越強(qiáng)，載流子偏轉(zhuǎn)越大，電阻越大。這種導(dǎo)體（半導(dǎo)體）電阻隨著外加磁場(chǎng)強(qiáng)度增大而增大的現(xiàn)象，叫做磁阻效應(yīng)。通常金屬材料的磁阻效應(yīng)較弱，半導(dǎo)體材料的磁阻效應(yīng)更加顯著。磁電感應(yīng)式傳感器（電動(dòng)式）霍爾傳感器其他磁敏元件7.2傳感器類型和基本原理④磁電與磁敏式傳感器工作原理（2）磁敏晶體管與霍爾元件相比，磁敏晶體管具有極高的靈敏度，靈敏度量級(jí)可達(dá)霍爾元件的數(shù)百倍甚至數(shù)千倍，因此可在較弱的磁場(chǎng)下具有較大的輸出，具有霍爾元件和磁敏電阻難以達(dá)到的性能。同時(shí)，磁敏晶體管不僅能夠測(cè)量磁場(chǎng)的大小，還能夠測(cè)量磁場(chǎng)的方向，在磁檢測(cè)、無觸點(diǎn)開關(guān)和近接開關(guān)等方面均有應(yīng)用。磁電感應(yīng)式傳感器（電動(dòng)式）霍爾傳感器其他磁敏元件467.2傳感器類型和基本原理⑤壓電式傳感器壓電式傳感器基于電介質(zhì)的壓電效應(yīng)制制造，是一種典型的發(fā)電式傳感器和機(jī)電轉(zhuǎn)換式傳感器，屬于有源傳感器。具有以下優(yōu)缺點(diǎn)：（1）體積小、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定可靠；（2）頻帶寬、靈敏度高、信噪比高，適用于測(cè)量動(dòng)態(tài)量，不適用于測(cè)量頻率較小的物理量，不能夠用于測(cè)量靜態(tài)量；（3）某些壓電材料需要防潮處理、輸出信號(hào)直流相應(yīng)差。因此，壓電式傳感器多用于加速度、振動(dòng)壓力等物理量的測(cè)量，廣泛應(yīng)用在超聲、通訊、雷達(dá)、點(diǎn)火裝置等領(lǐng)域，與激光、紅外、微波等技術(shù)相結(jié)合，將成為未來智能化測(cè)量的重要器件。壓電效應(yīng)壓電材料477.2傳感器類型和基本原理⑤壓電式傳感器（1）正壓電效應(yīng)從物理學(xué)可知，對(duì)于某些電介質(zhì)（晶體），在一定方向上施加力產(chǎn)生變形時(shí)，內(nèi)部正負(fù)電荷中心發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)移，產(chǎn)生極化現(xiàn)象；當(dāng)外力消失后，又恢復(fù)到不帶電的狀態(tài)，當(dāng)外力改變方向時(shí)，電荷極性也隨之改變。這種現(xiàn)象叫做正壓電效應(yīng)，簡(jiǎn)稱壓電效應(yīng)。對(duì)于中心對(duì)稱晶體，其正負(fù)電荷中心無論如何施加外力都始終重合，因此極化強(qiáng)度為零；對(duì)于非對(duì)稱晶體，在無外力作用時(shí)正負(fù)電荷中心重合，在有外力作用時(shí)，正負(fù)電荷中心分離，表現(xiàn)出極性。因此，壓電現(xiàn)象是晶體缺乏中心對(duì)稱引起的。壓電效應(yīng)壓電材料487.2傳感器類型和基本原理⑤壓電式傳感器（2）逆壓電效應(yīng)壓電效應(yīng)具有可逆性，在電介質(zhì)極化的方向施加電場(chǎng)，同樣會(huì)引起內(nèi)部正負(fù)電荷中心的相對(duì)位移，電介質(zhì)發(fā)生變形，這種現(xiàn)象叫做逆壓電效應(yīng)，也叫做電致伸縮。如圖7-21（b）所示，壓電效應(yīng)的相互轉(zhuǎn)換即可以將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，也能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)換為機(jī)械能。壓電效應(yīng)壓電材料（a）正壓電效應(yīng)

（b）逆壓電效應(yīng)497.2傳感器類型和基本原理⑤壓電式傳感器許多晶體都具有壓電效應(yīng)，但是大部分都十分微弱，相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)石英晶體、鈦酸鋇和鋯鈦酸鉛具有顯著的壓電效應(yīng)。1）壓電常數(shù)：用于衡量材料將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芑螂娔苻D(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的能力，直接影響壓電輸出的靈敏度；2）彈性常數(shù)：決定了壓電元件的固有頻率和動(dòng)態(tài)特征；3）介電常數(shù)：是反映壓電材料電介質(zhì)在靜電場(chǎng)作用下介電性質(zhì)或極化性質(zhì)的重要參數(shù)，當(dāng)壓電材料的形狀、尺寸一定時(shí)，其固有電容與介電常數(shù)有關(guān)，固有電容影響壓電傳感器的頻率下限；壓電效應(yīng)壓電材料507.2傳感器類型和基本原理⑤壓電式傳感器4）機(jī)電耦合系數(shù)：是描述機(jī)電耦合程度的重要參數(shù)，它反映了壓電材料機(jī)械能-電能轉(zhuǎn)化效率，等于輸出能量與輸入能量比值的平方根；5）電阻：壓電材料的電阻能夠減少電荷的泄露，改善壓電傳感器低頻特征；6）居里點(diǎn)：壓電材料喪失壓電特性的溫度。目前，壓電材料的分類包括：1）壓電晶體（單晶），壓電石英晶體等；2）壓電陶瓷（多晶半導(dǎo)瓷）；3）壓電半導(dǎo)體；4）高分子乙烯等有機(jī)高分子壓電材料。壓電效應(yīng)壓電材料517.2傳感器類型和基本原理⑤壓電式傳感器壓電材料—石英晶體壓電石英具有以下特點(diǎn)：1）壓電常數(shù)和介電常數(shù)溫度穩(wěn)定性極好，壓電系數(shù)在常溫范圍內(nèi)幾乎不隨溫度發(fā)生變化，在20℃~200℃之間，溫度每升高1℃，壓電系數(shù)僅減少0.016%；2）機(jī)械強(qiáng)度高，其許用應(yīng)力可達(dá)68~98MPa，剛度大（α石英晶體彈性模量可以達(dá)到7.3×104MPa），固有頻率高，動(dòng)態(tài)性能好；3）居里點(diǎn)為573℃，沒有熱釋電效應(yīng)，不具有鐵電性，絕緣性和重復(fù)性好。（a）天然石英晶體（b）石英橫向切片(c）按特定方向切片52⑤壓電式傳感器壓電材料—壓電陶瓷壓電陶瓷具有以下特點(diǎn)：1）縱向壓電常數(shù)大，制作的傳感器靈敏度高；2）制作工藝成熟，成型工藝好，性能穩(wěn)定，成本低廉；3）具有熱釋電效應(yīng)，可制作熱電傳感器，用于紅外探測(cè)設(shè)備；3）作為壓電傳感器應(yīng)用時(shí)，熱釋電效應(yīng)會(huì)產(chǎn)生熱干擾，穩(wěn)定性降低，在高穩(wěn)定性傳感器中應(yīng)用受到限制；4）極化后的壓電陶瓷受到溫度影響，壓電效應(yīng)會(huì)減弱；5）剛極化后的壓電陶瓷縱向（x向）壓電常數(shù)需經(jīng)過2~3個(gè)月才能夠逐漸趨于常數(shù)，但是經(jīng)過兩年后，縱向壓電常數(shù)會(huì)開始下降，因此需要定期標(biāo)定。（a）極化前（b）極化中（c）極化后（d）電荷537.2傳感器類型和基本原理⑤壓電式傳感器（3）壓電半導(dǎo)體許多晶體既具有半導(dǎo)體特性，也具有壓電性：氧化鋅（ZnO）、硫化鈣（CaS）、硫化鋅（ZnS）、碲化鎘（CdTe）、砷化鎵（GaAs）等。（4）有機(jī)高分子壓電材料聚氟乙烯（PVF）、聚氯乙烯（PVC）、聚偏二氟乙烯（PVF2）、聚r甲基-L谷氨酸酯（PMG）等高分子聚合物材料壓電材料同時(shí)具有壓電性和半導(dǎo)體的特性既可以單獨(dú)利用其某一性能制備電子元件；也可以同時(shí)利用其兩個(gè)特性將元件與電路集成于一體。具有質(zhì)量輕、柔性好、抗拉強(qiáng)度高、熱釋電性和熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，可用于制作小型輕柔壓電式傳感器、大面積陣列式傳感器等。547.2傳感器類型和基本原理⑥光電效應(yīng)和光電式傳感器光電效應(yīng)制造，能夠?qū)⒈粶y(cè)量的變化以光信號(hào)（強(qiáng)度、頻率等）變化的形式轉(zhuǎn)換為電信號(hào)變化，類似于人的眼睛。用途：除了測(cè)量光的強(qiáng)度、頻率等，還可以利用光的折射、投射、反射、干涉、遮擋等性質(zhì)測(cè)量尺寸、位移、速度、溫度等物理量。被廣泛的應(yīng)用于智能設(shè)備、導(dǎo)航系統(tǒng)、自動(dòng)化控制等領(lǐng)域。光電式傳感器的基本組成557.2傳感器類型和基本原理⑥光電效應(yīng)和光電式傳感器光電式傳感器具有以下優(yōu)缺點(diǎn)：（1）可以進(jìn)行無接觸測(cè)量，光的動(dòng)質(zhì)量質(zhì)量近似為零，因此在不會(huì)給被測(cè)對(duì)象施加荷載，也不存在摩擦力；（2）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、響應(yīng)速度快、性能穩(wěn)定可靠；（3）半導(dǎo)體光敏傳感器體積小、質(zhì)量輕、靈敏度高，易于集成，適應(yīng)智能傳感技術(shù)的需求；（4）價(jià)格相對(duì)較高、對(duì)測(cè)量環(huán)境具有較高的要求。光電效應(yīng)光電式傳感器567.2傳感器類型和基本原理⑥光電效應(yīng)和光電式傳感器當(dāng)光照射在某些物質(zhì)上，該物質(zhì)吸收光能后，能夠?qū)⒐饽苻D(zhuǎn)化為該物質(zhì)中某些電子的能量從而產(chǎn)生電效應(yīng)，這種現(xiàn)象叫做光電效應(yīng)。光電效應(yīng)分分類：光電效應(yīng)光電式傳感器外光電效應(yīng)內(nèi)光電效應(yīng)光電導(dǎo)效應(yīng)光生伏特（光伏）效應(yīng)577.2傳感器類型和基本原理⑥光電效應(yīng)和光電式傳感器（1）外光電效應(yīng)：外光電效應(yīng)是在光線照射時(shí)，物體內(nèi)的電子逸出物體表面并產(chǎn)生光電子發(fā)射的現(xiàn)象。（2）外光電效應(yīng)器件基于外光電效應(yīng)的光電器件有光電管和光電倍增管。光電管結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，靈敏度高，但是體積較大，工作電壓高達(dá)幾百到數(shù)千伏，玻璃殼易損壞.光電倍增管電流大、靈敏度高，倍增率（N）與單個(gè)倍增極倍增率（δ）和倍增基數(shù)（n，通常為12~14級(jí)，多者可達(dá)30級(jí)），N=δn。光電效應(yīng)光電式傳感器（a）光電管（b）光電倍增管

（a）光電管

（

b）光電倍增管587.2傳感器類型和基本原理⑥光電效應(yīng)和光電式傳感器（3）內(nèi)光電效應(yīng)內(nèi)光電效應(yīng)是指當(dāng)光照射到半導(dǎo)體材料上時(shí)，物體內(nèi)部的受束縛電子受到激發(fā)，從而使物體的電導(dǎo)率發(fā)生變化或者產(chǎn)生光生電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象。（4）內(nèi)光電效應(yīng)器件光電效應(yīng)光電式傳感器光敏電阻光敏二級(jí)管光敏三級(jí)管光電池其他光電器件597.2傳感器類型和基本原理⑥光電效應(yīng)和光電式傳感器（1）圖像傳感器（2）光纖傳感器（3）光柵式傳感器內(nèi)光電效應(yīng)是指當(dāng)光照射到半導(dǎo)體材料上時(shí)，物體內(nèi)部的受束縛電子受到激發(fā)，從而使物體的電導(dǎo)率發(fā)生變化或者產(chǎn)生光生電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象。光電效應(yīng)光電式傳感器607.2傳感器類型和基本原理⑦波與輻射式傳感器超聲波傳感器是壓電傳感器的一種典型應(yīng)用，通過壓電元件產(chǎn)生和接收超聲波。因此，超聲波傳感器的性能指標(biāo)取決于采用的壓電元件的性能指標(biāo)。①工作頻率

②工作溫度

③靈敏度（1）超聲波物理性質(zhì)超聲波具有波長短、頻率高、方向性好、能量集中、透射性強(qiáng)、繞射現(xiàn)象小、遇到雜志或分界面具有顯著的反射等特點(diǎn)，（3）應(yīng)用領(lǐng)域測(cè)距、測(cè)厚、測(cè)流量、探傷等領(lǐng)域。（2）超聲波傳感器結(jié)構(gòu)原理超聲波傳感器微波傳感器紅外傳感器617.2傳感器類型和基本原理⑦波與輻射式傳感器微波：頻率范圍是300MHz~300GHz，波長介于1mm~1m之間，介于無線電波和紅外線之間，屬于電磁波領(lǐng)域，（1）超聲波物理性質(zhì)超聲波傳感器微波傳感器超聲波具有波長短、頻率高、方向性好、能量集中、透射性強(qiáng)、繞射現(xiàn)象小、遇到雜志或分界面具有顯著的反射等特點(diǎn)，（3）應(yīng)用領(lǐng)域測(cè)距、測(cè)厚、測(cè)流量、探傷等領(lǐng)域。（2）超聲波結(jié)構(gòu)原理紅外傳感器627.2傳感器類型和基本原理⑦波與輻射式傳感器微波：頻率范圍是300MHz~300GHz，波長介于1mm~1m之間，介于無線電波和紅外線之間，屬于電磁波領(lǐng)域，（1）超聲波物理性質(zhì)超聲波傳感器微波傳感器超聲波具有波長短、頻率高、方向性好、能量集中、透射性強(qiáng)、繞射現(xiàn)象小、遇到雜志或分界面具有顯著的反射等特點(diǎn)，（3）應(yīng)用領(lǐng)域測(cè)距、測(cè)厚、測(cè)流量、探傷等領(lǐng)域。（2）超聲波結(jié)構(gòu)原理紅外傳感器637.2傳感器類型和基本原理⑦波與輻射式傳感器微波傳感器通常由微波發(fā)生器（微波振蕩器，用于產(chǎn)生微波），天線（用于發(fā)射和接收微波信號(hào)），微波檢測(cè)器（將微波信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)）。與超聲傳感器類似，根據(jù)工作原理微波傳感器也分為兩個(gè)類型：超聲波傳感器微波傳感器紅外傳感器1）利用微波反射的反射式微波傳感器，可用于測(cè)量物體的物位、厚度等；2）遮斷式微波傳感器，發(fā)射器和接收器在被測(cè)物體兩側(cè)，能夠測(cè)量是否存在物體、物體的厚度以及含水率等。647.2傳感器類型和基本原理⑦波與輻射式傳感器紅外傳感器應(yīng)用紅外傳感器能夠?qū)⒓t外輻射利用熱電效應(yīng)或者光電效應(yīng)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，是紅外特側(cè)信通的核心部件，也稱為紅外探測(cè)器。紅外傳感器可以分為兩類：1）熱探測(cè)器：利用熱電效應(yīng)，當(dāng)傳感器吸收紅外輻射能量溫度升高時(shí)，因此材料參數(shù)的變化，從而感知輻射的強(qiáng)弱，包括熱釋電、熱敏電阻、熱電偶等。2）光子探測(cè)器：能夠?qū)鞲衅鹘邮盏降墓庑盘?hào)直接轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，是一種光敏器件。利用了材料的光電效應(yīng)，其原理與上節(jié)中普通的內(nèi)光電效應(yīng)器件相同，包括光敏電阻、光敏晶體管等。超聲波傳感器微波傳感器紅外傳感器657.2傳感器類型和基本原理⑧熱電式傳感器熱電式傳感器是一種利用溫度敏感元件的電磁參量隨溫度的變化的特征，將溫度變化轉(zhuǎn)化為電信號(hào)變化的裝置。根據(jù)溫度敏感元件的工作原理不同，溫度傳感器包括熱電阻傳感器、熱電偶傳感器、熱敏電阻傳感器、集成溫度傳感器以及紅外溫度傳感器等。超聲波傳感器微波傳感器紅