【正文】 可從以下幾個(gè)方面理解： ①傳感器是測(cè)量器件或裝置，能完成檢測(cè)任務(wù)； ②輸入量為位移、壓力、溫度、重量等被測(cè)量，是非電量； ③輸出量通常為 易于傳輸、轉(zhuǎn)換、處理、顯示 的電物理量（如：電壓、電流、頻率、功率等），也可以是氣、光等物理量； ④輸出、輸入有對(duì)應(yīng)關(guān)系，且應(yīng)有一定的精確程度。 33 電容式傳感器 167。 34 電感式傳感器 167。 ? 應(yīng)用 ?工業(yè)自動(dòng)化、全自動(dòng)、半自動(dòng)生產(chǎn)線 （石油、化工、鋼鐵、鐵路、機(jī)械、電力） ?自動(dòng)控制系統(tǒng) （正確的信息檢測(cè) 準(zhǔn)確的控制） 傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域 傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域 ? ?速度、里程、發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度、燃料剩余量 ?安全氣囊系統(tǒng)、防盜裝置、黑匣子 ?發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸壓力（日本豐田汽車） ? ?電子爐灶、洗碗機(jī)、遙控電視、錄像機(jī)、電飯煲 ?微波爐（松下電器采用濕度傳感器） ?電冰箱（溫控器 — 控制壓縮機(jī)的開關(guān)） ?家庭自動(dòng)化（安全監(jiān)視與報(bào)警、空調(diào)與照明控制、家務(wù)勞動(dòng)自動(dòng)化、人身健康管理） 傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域 ? ? 傳統(tǒng)機(jī)器人（臂的位置和角度傳感器） ? 智能機(jī)器人（觸覺(jué)、壓覺(jué)、重量、視覺(jué)等） ? 醫(yī)療及人體醫(yī)學(xué)上 的應(yīng)用 ?應(yīng)用醫(yī)學(xué)傳感器（ B超儀、 CT、核磁共振等） ?醫(yī)療保健產(chǎn)品：電子血壓計(jì)、脈搏計(jì)、電子溫度計(jì)。 ? 按工作機(jī)理：物理型、化學(xué)型、生物型； ? 按構(gòu)成原理：結(jié)構(gòu)型、物性型 ； ?結(jié)構(gòu)型傳感器是利用物理學(xué)中場(chǎng)的定律構(gòu)成的，包括動(dòng)力場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)定律，電磁場(chǎng)的電磁定律等；這類傳感器的特點(diǎn)是傳感器的工作原理是 以傳感器中元件相對(duì)位置變化引起場(chǎng)的變化為基礎(chǔ) ，而不是以材料特性變化為基礎(chǔ)。 ?缺點(diǎn) ：沒(méi)有區(qū)分每種傳感器在轉(zhuǎn)換機(jī)理上有何共性和差異，不便于使用者比較各種傳感器的原理異同點(diǎn)。 32 電阻式傳感器 受位移、壓力、光熱 …… 的作用 R R+△ R ? 電阻式傳感器是利用電阻應(yīng)變效應(yīng)，將被測(cè)物體的變形轉(zhuǎn)換成電阻變化，在經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換電路變成電量輸出的傳感器。 εr= –με 由材料力學(xué)知： 167。通常 KS在 ～ 。 167。 ?? kddRS ??167。所以變阻器式傳感器的分辨力很難優(yōu)于 20μm。 當(dāng)被測(cè)物理量作用在彈性元件上 ， 彈性元件的變形引起應(yīng)變敏感元件的阻值變化 ， 通過(guò)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)變成電量輸出 ， 電量變化的大小反映了被測(cè)物理量的大小 。 ?結(jié)構(gòu)： 回線式 （ a） 和 短接式 （ b） 一般至少用兩個(gè)，一個(gè)做測(cè)量，一個(gè)做溫度補(bǔ)償， 或用四個(gè)，兩個(gè)做測(cè)量，兩個(gè)做溫度補(bǔ)償。 對(duì)引線材料的性能要求：電阻率低 、 電阻溫度系數(shù)小 、 抗氧化性能好 、 易于焊接 。常用的有聚丙烯酸酯、酚醛樹脂、有機(jī)硅樹脂，聚酰亞胺等。 167。 ? 半導(dǎo)體應(yīng)變片的工作原理是基于 半導(dǎo)體材料的 壓阻效應(yīng) 。 當(dāng)金屬絲做成應(yīng)變片后 ， 其電阻 — 應(yīng)變特性 ，與 金屬單絲情況不同 。 ?思考： K與 KS大小的關(guān)系？ 167。 dSC r?? 0?167。 33 電容式傳感器 角位移型 ：當(dāng)動(dòng)板有一轉(zhuǎn)角時(shí) ， 與定板之間 相互覆蓋面積就改變 ， 從而改變電容的輸出 。 動(dòng)板 (圓柱 )與定板(圓柱 )相互覆蓋 ， 其電容量 式中 D——圓筒孔徑； d——圓柱外徑 。 ? 圖中是這種傳感器的典型實(shí)例。 顯然 ， 由于靈敏度隨極距而變化 ， 這將引起線性誤差 。m的范圍內(nèi)。 33 電容式傳感器 差動(dòng)平板式電容傳感器結(jié)構(gòu)圖 當(dāng)中間的動(dòng)極板上移 ?d時(shí)，電容器 C1的間隙 d1變?yōu)?d0?d,電容器 C2的間隙 d2變?yōu)?d0+?d, 167。 167。 mRNL 2?SlSlSlRm0222111???????由磁路基本知識(shí)知，線圈自感為 : 線圈匝數(shù) 磁路總磁阻 (鐵芯與銜鐵磁阻和空氣隙磁阻 ) 磁路總磁阻為 : 167。 Δ L Δ lδ 自感變化靈敏度為： ? ?rL lllLlLK???? ???????11? ?rllll?? ????????11線性度 lδ L ΔL1 ΔL2 L0 lδ0 結(jié)論： ① 當(dāng)氣隙 lδ 發(fā)生變化時(shí) ， 自感的變化與氣隙變 化均呈非線性關(guān)系 ， 其非線性程度隨氣隙相對(duì)變化Δ lδ /lδ 的增大而增加； ②氣隙減少 Δ lδ 所引起的自感變化 Δ L1與氣隙增加同樣 Δ lδ 所引起的自感變化 Δ L2并不相等，即 Δ L1＞ Δ L2，其差值隨 Δ lδ /lδ 的增加而增大。當(dāng)銜鐵 3移動(dòng)時(shí)，一個(gè)線圈的自感增加，另一個(gè)線圈的自感減少，形成差動(dòng)形式。 34 電感式傳感器 ? 線圈電感： l——線圈長(zhǎng)度 rc——銜鐵半徑 r——平均半徑 μr——鐵心的有效磁導(dǎo)率 N——匝數(shù) lc——銜鐵進(jìn)入線圈的長(zhǎng)度 ? ?ccr rllrlNL )1(4 2222??? ???若被測(cè)量與 Δ lc成正比，則 Δ L與被測(cè)量也成正比。 34 電感式傳感器 167。 34 電感式傳感器 ? 等效電路 ～ ～ e2 R21 R22 e21 e22 e1 R1 M1 M2 L21 L22 L1 I1 ～ 在理想情況下 (忽略線圈寄生電容及銜鐵損耗 )， 差動(dòng)變壓器的等效電路如圖 。 可測(cè)量的振幅為(～ 5)mm， 振動(dòng)頻率為 (0～ 150)Hz。 ? 壓電傳感器的 工作原理 是基于某些晶體受力后在其表面產(chǎn)生電荷的 壓電效應(yīng) 。 ? 晶體受作用力產(chǎn)生的電荷量與外力的大小成正比，這種機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的現(xiàn)象稱為 正壓電效應(yīng)。 167。 ? 石英晶體（ SiO2） ?優(yōu)點(diǎn) ： ?絕緣性能好，機(jī)械強(qiáng)度高； ?壓電溫度系數(shù)小，居里溫度點(diǎn)高； ?缺點(diǎn) ： ?資源少，價(jià)格較貴； ?壓電系數(shù)低。 362 壓電材料 ? 鈦酸鋇的 壓電系數(shù)是石英的 50倍 ，但居里溫度點(diǎn)只有 115℃ ，使用溫度不超過(guò)70℃ ，溫度穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度都不如石英。 363 壓電式傳感器及等效電路 ? 壓電式傳感器的等效電路 ?由壓電元件的工作原理可知，壓電傳感器可以看作一個(gè) 電荷發(fā)生器 。 167。 365 壓電式傳感器的應(yīng)用 金屬加工切削力的測(cè)量 167。 363 壓電式傳感器及等效電路 壓電元件的 等效電路 dSFdCqUraa ??011??167。 167。 167。 361 壓電效應(yīng) 石英晶體的壓電效應(yīng)可以概括為： ①無(wú)論是正或逆壓電效應(yīng)，其作用力（或應(yīng)變）與電荷（或電場(chǎng)強(qiáng)度）之間呈線性關(guān)系； ②晶體在哪個(gè)方向上有正壓電效應(yīng)，則在此方向上一定存在逆壓電效應(yīng)； ③石英晶體不是在任何方向都存在壓電效應(yīng)的。 ? 壓電效應(yīng)具有可逆性。 ?目前多用于加速度和動(dòng)態(tài)力學(xué)或壓力的測(cè)量。 34 電感式傳感器 2. 微壓力變送器 將差動(dòng)變壓器和彈性敏感元件 （ 膜片 、 膜盒和彈簧管等 ） 相結(jié)合 ，可以組成各種形式的壓力傳感器 。 34 電感式傳感器 ?????????12221121IMjeIMje????11212121 mRNNINM ??? ?21212222 mRNNINM ??? ?N2為次級(jí)線圈匝數(shù)。 二、互感式傳感器 ? 把被測(cè)的非電量變化轉(zhuǎn)換為線圈互感變化的傳感器稱為 互感式傳感器 。 螺管線圈內(nèi)磁場(chǎng)分布曲線 r x l H（ ） IN l x（ l） 鐵芯在開始插入（ x=0）或幾乎離開線圈時(shí)的靈敏度，比鐵芯插入線圈的 1/2長(zhǎng)度時(shí)的靈敏度小得多。2)(11?????????????rllll?? ???靈敏度： 線性度： 167。 34 電感式傳感器 167。 ???????? ????SlSlSlNRNLm 022211122????167。 34 電感式傳感器 電渦流式 按轉(zhuǎn)換原理分：自感式和互感式 ? 種類