机械工程测试技术第三章 常用传感器与敏感元件（精选）.ppt

第三章常用传感器
概述
电阻传感器
电容传感器
电感传感器
磁电传感器
压电传感器
磁敏传感器
传感器选用原则
概述
1. 传感器(Sensor)定义
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输出信号的器件或装置。通常由敏感元件和转换元件组成(GB766-87)。
狭义上,非电信号→电信号。
在非电量电测系统中的作用:
敏感作用:感受并拾取被测对象的信号
变换作用:被测信号转换成易于检测和处理的电信号
2. 传感器的分类
(1)按被测物理量分类
位移传感器,力传感器,温度传感器等.
(2)按传感器的工作原理分类
机械式,电气式,光学式,流体式等.
(3)按敏感元件与被测对象之间的能量关系
能量转换型:直接由被测对象输入能量使其工作.
例如:热电偶温度计,压电式加速度计.
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.
例如:电阻应变片.
工作范围或量程应足够大,具有一定的过载能力
与检测系统匹配性好,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
(4)按信号变换特征分类
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.
如:水银温度计.
结构型:依靠传感器结构参数的变化实现信号转变.
例如:电容式和电感式传感器.
3. 传感器的性能要求
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4. 常见的被测物理量
机械量: 长度,厚度,位移,速度,加速度,旋转角,转数, 质量,重量,力,压力,真空度,力矩,流速,流量;
声: 声压,噪声;
磁: 磁通,磁场;
温度: 温度,热量,比热;
光: 亮度,色彩
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:
♠变阻器式
♠电阻应变式
♠热敏式
♠光敏式
♠湿敏式
电阻式传感器
R—总电阻;
Rx —电刷电阻;
1. 变阻器式传感器

丝式应变片
箔式应变片
半导体应变片
金属应变片
丝式、箔式
半导体应变片
比例关系
应变片受力
应变
比例关系
应变片电阻的变化
(1)应变效应
导体或半导体在外力作用下产生机械变形而引起导体或半导体的电阻值发生变化的物理现象称为应变效应。
传感元件:电阻应变片,它是一种把被测试件的应变量转换成电阻变化量的传感元件。
(2)工作原理
式中,r —导线的电阻率,又称为电阻系数
金属导线的应变电阻效应: 
当金属丝由于受到轴向力P而伸长时,长度增长,截面积减小,其电阻值就增大;反之,如细丝因受压力而缩短,即长度变短,截面积变粗时,则电阻就减小。