【正文】 信號(hào) ， 用解調(diào)器和低通濾波器來得到正比與 x的電壓信號(hào) 。 2） 變頻電路 ?C被接入 Hartley振蕩器回路， 信號(hào)頻率為 : ?位移輸入被轉(zhuǎn)換成信號(hào)頻率的改變 ， 通過測量 f來了解位移量 。 工作原理 0 r SSCdd????? S —— 極板相對(duì)覆蓋面積； d —— 極板間距離； εr—— 相對(duì)介電常數(shù)； ε0—— 真空介電常數(shù)，； ε —— 電容極板間介質(zhì)的介電常數(shù)。 基本形式是平板電容器 ， 電容量為 C=?0?rS/x ? 常 通過極距 x來實(shí)現(xiàn)測量 ， 也可以改變介電常數(shù) ?r和極板面積 S。 頻率上限為 10Hz。 側(cè)視圖 上視圖 －橡膠管應(yīng)變儀傳感器 ?在一個(gè)可伸縮的橡膠管中充滿導(dǎo)電液體 （ 如 KCl， 水銀 ） ， 也可以是導(dǎo)電碳粒 ， 可測量心臟 ， 血管 ， 手足 ，胸腔尺寸變化 。 －脈象傳感器 ?脈搏波經(jīng)傳感頂子作用于等強(qiáng)度懸臂梁的自由端，使之彎曲變形。 ?實(shí)際應(yīng)用時(shí)還在輸入回路中加接小的銅電阻 ， 或者在受感臂中串接熱敏電阻等 ， 來實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償 。 變壓器電橋電路 ?電感式傳感器和電容式傳感器的轉(zhuǎn)換電路還常采用變壓器電橋 ?它的平衡臂為變壓器的兩個(gè)二次側(cè)繞組，差動(dòng)傳感器的兩差動(dòng)電容或差動(dòng)電感分別接在另兩個(gè)臂 設(shè)其阻抗分別為 Z1和 Z2， (由于被測量使傳感器的阻抗發(fā)生變化 ) ZZZ ???1ZZZ ???2電橋的輸出電壓為： ZZUUZZZUUZIU ?????????????222 2212o?實(shí)際測量中 ， 4個(gè)阻抗難于達(dá)到真正平衡 ， 為此常采用下面的 電橋平衡電路 進(jìn)行調(diào)整 。 1R?2R?設(shè) Z Z2為傳感器阻抗， RRR ????? 21 CCC ?? 21且 CRZZZ ?j121 ?????有 RRR ?? 21 由于電橋是雙臂工作，所以接入的是差動(dòng)電容式傳感器的兩差動(dòng)電容， ZZZ ???1ZZZ ???2電橋的輸出電壓為： ? ?? ? ZZUURZZZZRRZURRRUZZZU ?????????????????22221211211211o當(dāng) ωC＞＞ R39。 時(shí)， 上式可近似為： LLUU ????2o交流電橋的輸出電壓與傳感器線圈的電感相對(duì)變化量成正比。 電感電橋 兩相鄰橋臂為電感 L1和 L2，另兩臂為純電阻 R1和 R2，其中 和 為電感線圈的有功電阻。 ?為適應(yīng)電感、電容式傳感器的需要 ?交流電橋通常采用正弦交流電壓供電，在頻率較高的情況下需要考慮分布電感和分布電容的影響。00 ?????????????????? ?????? ?單臂電橋： 即 R1橋臂變化 ΔR 半橋差動(dòng)電橋 R1 R2 F ][4332211110 RRRRRRRRRUU??????????U0 R1＋ ⊿ R1 R4 R3 U R2－ ⊿ R2 RRUU?20＝R1＝ R2＝ R3＝ R4=R， ΔR1＝ ΔR2=ΔR 嚴(yán)格的線性關(guān)系 電橋靈敏度比單臂時(shí)提高一倍 溫度補(bǔ)償作用 輸出電壓為： RRUU??0U0 R1＋ ⊿ R1 U R2－ ⊿ R2 R4＋ ⊿ R4 R3－ ⊿ R3 全橋差動(dòng)電路 恒流源供電電橋 假設(shè) ΔRT為溫度引起的電阻變化 III A D CA B C 21??電橋的輸出為 RIRRRIRRRIUUTTBD?????????????)(21)(210電橋的輸出電壓與電阻變化成正比，與恒流源電流成正比， 但與溫度無關(guān)，因此測量不受溫度的影響。 略去分母中的 ΔR1/R1項(xiàng) ,假設(shè) ΔR1/R11 理想的線性關(guān)系： 實(shí)際輸出電壓： RRUU ???439。 但是 ， 當(dāng)U大時(shí) ， 電阻應(yīng)變片通過的電流也大 ， 若超過電阻應(yīng)變片所允許通過的最大工作電流 ， 傳感器就會(huì)出現(xiàn)蠕變和零漂 。 ③ 若相對(duì)兩橋臂應(yīng)變的極性一致 ， 輸出電壓為兩者之和；反之則為兩者之差 。此時(shí)有： )2)(2()(4321324143210 RRRRRRRRRRRRRRRUU??????????????????????當(dāng) ΔRi R ( i=1,2,3,4) 時(shí)，略去上式中的高階微量，則 ?????? ????????RRRRRRRRUU 43210 4? ?432104???? ???? UKU① ΔRi R時(shí) ， 電橋的輸出電壓與應(yīng)變成線性關(guān)系 。在傳感器的應(yīng)用中主要是不平衡電橋。 電橋電路又叫 惠斯登電橋 ，它是將電阻、電容、電感等參數(shù)的變化轉(zhuǎn)換為電壓或電流輸出的一種測量電路。 ?有 絲繞式，短接式，泊式，半導(dǎo)體 ，還可用硅條做成產(chǎn)品。 ?電位器式傳感器一般采用電阻分壓電路 ， 將電參量 R 轉(zhuǎn)換為電壓輸出給后續(xù)電路 ， 如圖所示 。 ?通過滑動(dòng)觸點(diǎn)把位移轉(zhuǎn)換為電阻絲的長度變化 ，從而改變電阻值大小 ， 進(jìn)而再將這種變化值轉(zhuǎn)換成電壓或電流的變化值 。 1%), ?重量輕 ， 量程大 ， 尺寸小 ， 價(jià)格低 ， 可用來測動(dòng)態(tài)和靜態(tài)量 。LOGO 幾種常見傳感器原理 LOGO RLC傳感器 一、電阻應(yīng)變式傳感器 ?位移或應(yīng)變能夠引起某些材料的電阻值變化 ， 因此可用它們構(gòu)成電阻應(yīng)變式傳感器 。 ?特點(diǎn)： 分辨率高 (1?m)， 誤差小 (177。 工作原理 ?電阻式傳感器 測量原理 : 被測的非電量 Δ R 電量輸出 ?其 基本 原理為： 設(shè)有一根長度為 L， 截面積為 A，電阻率為 ρ 的金屬絲 ， 則它的電阻值 R可用下式表示： AlR ?? ALR ?? 三個(gè)參數(shù)：長度 L，截面積 A，電阻率 ρ ，如果發(fā)生變化，則它的電阻值 R隨之發(fā)生變化，構(gòu)成不同電阻傳感器： 長度 L發(fā)生變化 —— 電位器式傳感器； 截面積 A、 長度 L發(fā)生變化 —— 電阻應(yīng)變片傳感器； 電阻率 ρ 發(fā)生變化 —— 熱敏電阻、光導(dǎo)性光檢測器等。 ?電位器式傳感器分為 直線位移型 、角位移型 和 非線性型 等，如圖所示。當(dāng)觸頭移動(dòng)時(shí) ， 輸出電壓為： ?????? ???LxRRxLuu1Lio 應(yīng)變片 ?片狀電阻元件貼在構(gòu)件上構(gòu)成。 典型結(jié)構(gòu) ?康銅應(yīng)用最廣； ?半導(dǎo)體電阻溫度系數(shù)大，要進(jìn)行溫度補(bǔ)償； ?半導(dǎo)體有很高的壓阻效應(yīng)，靈敏度是康銅的 70－90倍，但非線性也比較大。 電橋電路按其所采用的激 勵(lì)電源類型 直流電橋 交流電橋 工作方式有兩種： 平衡電橋（零檢測器）和不平衡電橋 。 3 傳感器測量電路 直流電橋 直流電橋 橋路輸出 )()())((214343214321L3241L RRRRRRRRRRRRRRRRRUI???????（ 1）平衡電橋： IL=0時(shí) 平衡條件 : R1R4=R2R3 R1/R2=R3/R4 R1+⊿ R1 R2 R4 R3 U IL RL （ 2）不平衡直流電橋 當(dāng)電橋后面接放大器時(shí) , 電橋輸出端看成開路 .電橋的輸出式為： URRRR RRRRU ))((432132410 ????應(yīng)變片工作時(shí)，其電阻變化 ΔR ))(())(())((44332211332244110 RRRRRRRRRRRRRRRRUU????????????????????采用等臂電橋，即 R1= R2= R3=R4=R 。 ② 若相鄰兩橋臂的應(yīng)變極性一致 ， 即同為拉應(yīng)變或壓應(yīng)變時(shí) ， 輸出電壓為兩者之差；若相鄰兩橋臂的應(yīng)變極性不同 ， 則輸出電壓為兩者之和 。 ④ 電橋供電電壓 U越高 ， 輸出電壓 U0越大 。 ⑤ 增大電阻應(yīng)變片的靈敏系數(shù) K， 可提高電橋的輸出電壓 。010 211424??????? ?????????? R RR RURR RUU電橋的相對(duì)非線性誤差： ?? KR RR RR RUU 2121121112111139。 交流電橋 如果電橋的供電電源為交流電壓時(shí)，這種電橋稱為交流電橋。 （ 1）交流電橋的平衡條件 交流電橋的四臂可以為：電阻、電容、電感或變壓器的兩個(gè)次級(jí)線圈 交流電橋的四個(gè)橋臂分別用阻抗 、 、 、 表示 1Z 2Z 3Z 4Z交流電橋的平衡條件為： 3241 ZZZZ ? 電阻交流電橋 電感電橋 電容電橋 變壓器電橋電路 電阻交流電橋 單臂電阻； 等臂差動(dòng)電橋 ； 全橋交流電橋。 1R? 2R? 若設(shè) Z Z2為傳感器阻抗 RRR ????? 21且 LLL ?? 21LRZZZ ?j21 ?????則有 RRR ?? 21另有 由于電橋是雙臂工作，所以接入的是差動(dòng)電感式傳感器的兩差動(dòng)電感，工作時(shí)： ZZZ ???1ZZZ ???2電橋的輸出電壓為： ? ?? ? ZZUURZZZZRRZURRRUZZZU ?????????????????22221211211211o當(dāng) ωL＞＞ R39。 電容電橋 兩相鄰橋臂為電容 C1和 C2，另兩臂為純電阻 R1和 R2，其中 和 為電容介質(zhì)損耗電阻。 時(shí)， 上式可近似為： CCUU ????2o交流電橋的輸出電壓與傳感器的電容相對(duì)變化量成正比 。 各電位器值 10R， r?25R。 －血管外血壓傳感器 ?由插管技術(shù)將血液壓力傳到圓帽 ， 膜片產(chǎn)生位移 ， 帶動(dòng)活動(dòng)元件移動(dòng) ， 使 R1， R4以及 R2, R3發(fā)生反方向應(yīng)變 ，使連接它們的全橋失去平衡 ， 產(chǎn)生輸出 。貼在梁上下面的應(yīng)變片接入全橋或半橋，輸出的電壓即反應(yīng)脈動(dòng)規(guī)律。 可測的應(yīng)變較小 ， 保證電阻變化與應(yīng)變成線性關(guān)系 。 二、電容式傳感器