传感技术课件 (4).ppt

——第三章传感器构成论
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本章内容
传感器的构成方法
传感器与被测对象的关联
传感器对信号的选择
传感器的性能指标
双向传感器统一理论
传感器敏感元件的加工新技术
传感器的性能指标
现代传感器技术 <*/78>
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传感器的构成方法
传感器的定义:传感器是以一定的精确度把被测量(物理量、生物量、化学量)转换为与之有确定关系的便于处理应用的某种物理量(如电量、光学量)的测量部件或装置。通常由敏感元件和转换元件、转换电路组成
现代传感器技术 <*/79>
1
敏感元件
2
转换元件
3
转换电路
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1、敏感元件:直接感受被测量,以确定的关系输出某一物
理量(包括电学量)。
2、转换元件:将敏感元件输出的非电量物理量转换为电学
量(包括电路参数量)。
3、转换电路:将电路参数(如电阻、电容、电感)量转换
成便于测量的电学量(如电压、电流、频率
等)。
传感器的构成方法
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但有些传感器,三部分不一定齐全,如:
热电偶、差动变压式位移传感器由敏感元件组成
电容式位移传感器、压阻式传感器由敏感元件、转换电路组成;
压电式加速度传感器、差动变压式力传感器由敏感元件、转换元件组成;
电阻应变式力传感器由敏感元件、转换元件、转换电路组成。
根据结构组成可将传感器按其构成方法分为以下几类:
、、、。
每一类型,根据能量变换,一般都可分为:
能量变换型
能量控制型
传感器的构成方法
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根据组成可分为:能量变换基本型、能量控制基本型、能量变换特殊型(辅助能源型)、电路参数型和多级变换型。
(1)能量变换基本型
敏感元件
物理、化
学、生物
输入
电量
输出
输入量为被测非电量,输出是电流、电压。
传感器的构成方法
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典型例子:
热电偶(塞贝克效应)
光电池(光生伏特效应)
压电式传感器
压电式超声波探头
特点:
(1)只由敏感元件构成。
(2)不需外加电源,敏感元件就是能量变换元件,能量从被测对象获得,输出能量较弱。
(3)利用热平衡现象或传输现象中的一次效应制成是可逆的
(4)对被测对象有负荷效应(因输出逆效应而影响输入)。
(5)输出能量不可能大于被测对象的能量。
传感器的构成方法
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(2)能量控制基本
典型例子:变压式位移传感器、感应同步器
特点:
也由敏感元件组成,但需外加电源才能将被测非电量转换成电量输出。
输出能量可大于被测对象具有的能量。
无需变换电路即可有较大的电量输出。
输出
输入
敏感元件
电源
传感器的构成方法
差动变压式
位移传感器
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(3)能量变换特殊型(辅助能源型)
典型例子:
光电管、D、磁电感应式传感器、霍尔式传感器(霍尔型较特殊,可以看作上面的混合型)
特点:
只由敏感元件构成。
能量从被测对象获得,属能量变换型。
辅助能源是为了增加抗干扰能力或提高稳定性,或取出信号,或为原理所需要而使用固定磁场。
输出
输入
敏感元件
辅助能源
传感器的构成方法
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(4)电路参数型
由敏感元件以及包含敏感元件在内的转换电路和电源组成
典型例子:
电阻应变式、电感式、电容式、电涡流式、气敏电阻、湿敏电阻、光敏电阻、热敏电阻等。
特点:
敏感元件对输入非电信号进行阻抗变换。
转换电路含有该敏感元件。
电源向转换电路提供能量从而输出电量,属于能量控制型。
输出能量远大于输入能量。
输出
输入
转换电路
敏感元件
电源
传感器的构成方法
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