【正文】 。為提高傳感器的靈敏度，極板間可采用高介電常數(shù)的材料作介質，如云母，塑料膜等。為了提高靈敏度，減小非線性誤差，大都采用差動式結構。 ? 優(yōu)點：結構簡單，工作可靠，測量精度高，輸出功率大；能實現(xiàn)信息的遠距離傳輸。 ? lδ 的變化，由于銜鐵與其同步移動，將引起磁路中氣隙磁阻發(fā)生相應的變化，從而導致線圈電感的變化。當 lδ ＝ 0時， L為 ∞ ，考慮導磁體的磁阻，當 lδ ＝ 0時，并不等于 ∞ ，而具有一定的數(shù)值，在 lδ較小時其特性曲線如圖中虛線所示。 ? 工作原理如下： 167。當用恒流源激勵時，則線圈的輸出電壓與鐵芯的位移量有關。 這種差動螺管式自感傳感器的測量范圍為 (5～ 50)mm,非線性誤差在 ％ 左右 。 167。 34 電感式傳感器 ?應用 測量振動 、 厚度 、 應變 、 壓力 、 加速度等各種物理量 。 36 壓電式傳感器 第六節(jié) 壓電式傳感器 ? 壓電傳感器是典型的 有源傳感器 。 36 壓電式傳感器 167。 361 壓電效應 ?縱向壓電效應 ?橫向壓電效應 ：在 Y－ Y方向受力產(chǎn)生的壓電效應，其電荷分布與 X－ X方向受力所產(chǎn)生的壓電效應情況相反；當 Y方向受壓時（ FY0）， X正半軸方向產(chǎn)生負電荷， X負半軸方向產(chǎn)生正電荷 。 ? 在自然界中大多數(shù)晶體具有壓電效應，但壓電效應十分微弱，隨著對材料的深入研究，發(fā)現(xiàn) 石英晶體、鈦酸鋇、鋯鈦酸鉛 等材料是性能優(yōu)良的壓電材料。 ?在壓電傳感器中多采用 鈦酸鋇 及 鋯鈦酸鉛 壓電陶瓷作為壓電元件。 ? 為了提高靈敏度，常把幾片同型號的壓電元件組合使用： 并聯(lián)和串聯(lián) 。 363 壓電式傳感器及等效電路 )()(1222很大時???icamicamimCCCdFCCCRRdFU???????167。 365 壓電式傳感器的應用 。 ? 壓電傳感器的輸出可以是電壓信號，也可以是電荷信號，因此前置放大器也有兩種形式：電壓放大器和電荷放大器。 167。材料內部的晶粒有許多自發(fā)極化的電疇，在無電場作用時，電疇在晶體中雜亂分布，它們的極化效應被相互抵消，因此原始的壓電陶瓷呈中性，不具有壓電性質。 361 壓電效應 167。 361 壓電效應 Z X Y (a) (b) 石英晶體 (a)理想石英晶體的外形 (b)坐標系 Z Y X ?晶體 縱向壓電效應 :通常把沿電軸 X－ X方向的力作用下產(chǎn)生電荷的壓電效應稱為 “ 縱向壓電效應 ” ； 橫向壓電效應 :而把沿機 械軸 Y－ Y方向的力作用 下產(chǎn)生電荷的壓電效應 稱為 “ 橫向壓電效應； 沿光軸 Z－ Z方向受力則 不產(chǎn)生壓電效應。 ? 應用： ?拾音器、壓電引信、燃氣點火具。 167。 在次級線圈中感應出電壓 e21和 e22，其值分別為 初級線圈對兩次級線圈的互感系數(shù)： 167。 ? 結構：變隙式、變面積式和螺管式。 167。 ? 單線圈螺管型傳感器的主要元件為一只螺管線圈和一根圓柱形鐵芯。 ? 由于以上特點，為了減小非線性誤差，則要限定 lδ的范圍，因此 變間隙式傳感器只能用于微小位移的測量。 167。 圖中點劃線表示磁路，磁路中空氣隙總長度為 lδ 。 33 電容式傳感器 ? 差動式電容傳感器的優(yōu)點： 提高了靈敏度 降低了非線性誤差 抑制了溫漂，降低了誤差 167。 33 電容式傳感器 傳感器的相對非線性誤差 ?為 ： 結論：要提高靈敏度，應減小起始間隙 d0，但非線性誤差卻隨著 d0的減小而增大。 33 電容式傳感器 結論 ：當 ?d/d01時，電容輸出可簡化為： 此時， C與 ?d呈線性關系，同時，減小 d0可提高傳感器的靈敏度。 33 電容式傳感器 另一種結構： d0 d1 ε1 ε0 ?若 d0,d1已知時，此結構可用來 測未知材料的介電常數(shù) ?若 ε 1已知時，此結構可用來測某介電材料的厚度（如紙張、塑料薄膜等） )(0011110011001010???????????ddsdsdsdsdsCCCCC????????167。 167。 其電容量 C 式中 b—極板寬度 。在實際中，極距變化型與面積變化型的應用較為廣泛。 167。 即： K為金屬應變片的靈敏系數(shù)。 ? 做一批應變片 ， 各不相同； ? 同一批應變片在不同條件下 ， 變化很大 。 ? 用得較少，自學了解。金屬箔柵系用光刻技術制造 ， 適于大批量生產(chǎn) 。使用金屬應變片時，也需用粘結劑將應變片基底粘貼在構件表面某個方向和位置上。 167。這些部分所選用的材料將直接影響應變片的性能。 167。 ? ? ?? drR xx ?? 0? ?xSzR x ?167。 這時傳感器的輸出 (電阻 )與輸入 (位移 )成線性關系 。 根據(jù)下式 式中 : ρ—電阻率； l—電阻絲長度； A— 電阻絲截面積 。 321 導電材料的電阻效應 物理意義：單位應變引起的電阻相對變化 。 SlR ??SlR lnlnlnln ??? ?SdSldldRdR ?????設有一根長度為 l、截面積為 S、電阻率為 ρ的金屬絲，其電阻 R為 兩邊取對數(shù)，得 等式兩邊取微分， l △ l 167。 五、對傳感器的性能要求 ? 可靠性：指傳感器在規(guī)定的使用條件和期限內保持其準確計量性能的能力。因此，物性型傳感器的性能隨 材料的不同而異。 傳感器的組成 ? 敏感元件（預變換器） :它是直接感受被測量，并輸出與被測量成確定關系的某一物理量的元件。 167。第三章 傳感器 167。 ? 傳感器是將感知到的各種信號轉換成易測量的信號，把相應的信號輸入計算機，計算機發(fā)出指令，控制各執(zhí)行機構。 二、傳感器的組成 二、傳感器的組成 ? 一般的，傳感器由敏感元件、二次變換部分、輔助部分組成。這些常數(shù)的大小，決定了傳感器的主要性能。 四、傳感器的命名法 ? 由 主題詞 加 四級修飾語 構成 傳感器 被測量 轉換原理 特征描述 主要技術指標 （量程、靈敏度、準確度等） ? 例：傳感器 位移 應變式 100㎜ 習慣上用反序法，也可用簡稱。 一、導電材料的電阻效應 當金屬絲在外力作用下發(fā)生機械變形時 ， 其電阻值將發(fā)生變化 ， 這種現(xiàn)象稱為金屬的電阻應變效應 。 變形 變性 167。 322 電位計式傳感器 二 、 電位計式傳感器 電位計式傳感器也稱為變阻器式傳感器 ， 它通過改變電位器觸頭位置 ， 把位移轉換為電阻的變化 。 當導線分布均勻時 ， ki為一常數(shù) 。 設 r(x)為電位器任意瞬時位置 （ 微小區(qū)間 Δ x）內的電阻 ， 則電阻位移為 x時總電阻值為： 如果被測量為 z(x)， 它是位移 x的函數(shù) ， 若要得到線性輸出 ， 應滿足 在已知 z(x)的情況下 ， 可以求得 r(x) 和 Rx, r(x)可以用來確定電位器的骨架形狀 。 ? 變阻器式傳感器被用于線位移 、 角位移測量 ，在測量儀器中用于伺服記錄儀器或電子電位差計等 。 323 電阻應變片 絲式應變片 由敏感柵 基底 蓋片 引線 4和粘結劑等組成。 對應變片要求必須根據(jù)實際使用情況，合理選擇。 323 電阻應變片 （ 4） 粘結劑 用于將敏感柵固定于基底上，并將蓋片與基底粘貼在一起。 323 電阻應變片 箔式應變片 金屬箔式應變片則是用柵狀金屬箔片代替柵狀金屬絲 。 ? 靈敏度系數(shù)高，易于規(guī)模生產(chǎn)，是一種很有前途的新型應變片。 ? 優(yōu)點：靈敏度高； ? 缺點：穩(wěn)定性差 ， 非線性嚴重 。 323 電阻應變片 實驗表明 ， 金屬應變片的電阻相對變化與應