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典型传感器的介绍
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第二章参量传感器
参量传感器的基本原理是把被测量的变化转换为电参量的变化,然后通过对电参量的测量达到对非电量检测的目的。
参量
传感器
电阻式传感器
电感式传感器
电容式传感器
气动式传感器
电阻应变式传感器、热电阻传感器、电容式传感器和气动式传感器等
自感式传感器、差分变压器式传感器、电涡流式传感器等
第一节电阻应变式传感器
电阻应变式传感器是一种电阻式传感器,主要由弹性敏感元件或试件、电阻应变片和测量转换电路组成。
一、电阻应变式传感器的应用
电阻应变式传感器通常可用来测量应变片以外的物理量,如力、扭矩、加速度、位移、形变和压力。
第一节电阻应变式传感器
二、应变效应
1、导体或半导体材料在外界力作用下产生机械形变,其电阻值发生变化的现象称为应变效应。
R=ρL/A
应用应变片测试时,将应变片粘贴在试件表面,试件受力变形后应变片的电阻丝也随之变形,从而使应变片电阻值发生变化,通过测量转换电路转换成电压或电流的变化。
2、电阻丝应变片特点:
电阻丝应变片具有精度高,测量范围大,能适应各种环境、便于记录和处理,但灵敏度低。
半导体材料的电阻系数很大,故,半导体应变片的灵敏系数比金属应变片约高几十倍。
第一节电阻应变式传感器
三、测量转化电路
常规应变片的电阻变化范围很小,测量转换电路应能精确地测量出这些小的电阻变化,在应变式传感器中,最常用的是桥式电路。
第二节热电阻传感器
热电阻传感器是利用电阻随温度变化的特性制成的传感器。它主要用于对温度或和温度有关的参量进行测量,在工业上被广泛用来测量-200℃~+500 ℃范围内的温度。
热电阻
金属热电阻:通常称为热电阻
半导体热电阻:通常称为热敏电阻
第二节热电阻传感器
一、热电阻
1、热电阻主要是利用电阻随温度变化而变化这一特性来测量温度的。
2、热电阻常用材料
(1)铂:具有电阻温度系数大、线性好、性能稳定、使用温度范围宽、加工容易等特点。采用特殊的结构制成的标准铂电阻温度计,它的适用范围为-200℃~+960 ℃。
(2)铜:铜电阻价廉并且线性好,但温度高时易氧化,故适用于温度较低的环境( -50℃~+150 ℃)中。
第二节热电阻传感器
二、热敏电阻
热敏电阻是近年来出现的一种新型半导体测温元件。
热敏电阻
临界温度系数热敏电阻(CTR)
正温度系数热敏电阻(PTC)
负温度系数热敏电阻(NTC)
R=ρL/A
1
2
3
铂丝
40
60
120
160
0
100
101
102
103
104
105
106
RT/Ω
温度T/ºC
热敏电阻的电阻--温度特性曲线1-NTC;2-CTR; 3- PTC
第二节热电阻传感器
三、热电阻传感器的应用
1、金属热电阻传感器
(1)工业上广泛应用金属热电阻传感器进行温度测量;
(2)热电阻传感器还用于测量流量。如热导式流量计就是根据发热元件消耗热量和流量的关系来实现流量测量的。
2、半导体热电阻传感器(尺寸小、响应速度快和灵敏度高等优点)
(1)温差测量其结构简单。
(2)温度补偿金属一般具有正的温度系数,采用负温度系数热敏电阻进行补偿,可以抵消由于温度变化所产生的误差。
(3)工业控制将开关型的热敏电阻埋设在被测物中,并与继电器串联,给电路加上恒定电压,当周围介质温度升到一定数值时,电路中的电流可以由十分之几毫安突变为几十毫安,引起继电器动作,从而实现温度控制或过热保护等。
第三节气敏、湿敏电阻传感器
气敏和湿敏电阻传感器是检测环境气体成分及浓度、检测环境湿度,并对其进行控制和显示的重要器件,在环境保护、家用电器、消防、农业生产和安全生产等方面得到广泛的应用。
一、气敏电阻传感器
气敏电阻传感器是一种能把某种气体的成分、浓度等参数转换成电阻变化量再转换为电流、电压信号的传感器,它传感器元件是气敏电阻。如CO报警器,煤气报警器。