温度传感器的应用及原理 温度测量应用非常广泛，不仅生产工艺需要温度控制，有些电子产品还需对它们自身的温度进行测量，如计算机要监控CPU的温度，马达控制器要知道功率驱动IC的温度等等，下面介绍几种常用的温度传感器。 温度是实际应用中经常需要测试的参数，从钢铁制造到半导体生产，很多工艺都要依靠温度来实现，温度传感器是应用系统与现实世界之间的桥梁。本文对不同的温度传感器进行简要概述，并介绍与电路系统之间的接口。 热敏电阻器 用来测量温度的传感器种类很多，热敏电阻器就是其中之一。许多热敏电阻具有负温度系数(NTC)，也就是说温度下降时它的电阻值会升高。在所有被动式温度传感器中，热敏电阻的灵敏度(即温度每变化一度时电阻的变化)最高，但热敏电阻的电阻/温度曲线是非线性的。表1是一个典型的NTC热敏电阻器性能参数。 这些数据是对Vishay-Dale热敏电阻进行量测得到的，但它也代表了NTC热敏电阻的总体情况。其中电阻值以一个比率形式给出(R/R25)，该比率表示当前温度下的阻值与25℃时的阻值之比，通常同一系列的热敏电阻器具有类似的特性和相同电阻/温度曲线。以表1中的热敏电阻系列为例，25℃时阻值为10KΩ的电阻，在0℃时电阻为28.1KΩ，60℃时电阻为4.086KΩ；与此类似，25℃时电阻为5KΩ的热敏电阻在0℃时电阻则为 14.050KΩ。 图1是热敏电阻的温度曲线，可以看到电阻/温度曲线是非线性的。
虽然这里的热敏电阻数据以10℃为增量，但有些热敏电阻可以以5℃甚至1℃为增量。如果想要知道两点之间某一温度下的阻值，可以用这个曲线来估计，也可以直接计算出电阻值，计算公式如下： 这里T指开氏绝对温度，A、B、C、D是常数，根据热敏电阻的特性而各有不同，这些参数由热敏电阻的制造商提供。 热敏电阻一般有一个误差范围，用来规定样品之间的一致性。根据使用的材料不同，误差值通常在1%至10%之间。有些热敏电阻设计成应用时可以互换，用于不能进行现场调节的场合，例如一台仪器，用户或现场工程师只能更换热敏电阻而无法进行校准，这种热敏电阻比普通的精度要高很多，也要贵得多。 图2是利用热敏电阻测量温度的典型电路。电阻R1将热敏电阻的电压拉升到参考电压，一般它与ADC的参考电压一致，因此如果ADC的参考电压是5V，Vref 也将是5V。热敏电阻和电阻串联产生分压，其阻值变化使得节点处的电压也产生变化，该电路的精度取决于热敏电阻和电阻的误差以及参考电压的精度。
本特利bently电涡流传感器工作原理 本特利bently电涡流传感器工作原理 一、本特利bently电涡流传感器常用分类 我们常接触到的本特利bently涡流传感器有直径5mm涡流传感器、8mm涡流传感器、11mm涡流传感器、14mm涡流传感器、25mm涡流传感器、50mm差胀传感器、3300耐高温电涡流传感器几种，其中5mm探头和14mm探头不常用。每个传感器系统都由探头、延长线和前置器组成，本特利探头、延长线和前置器具有完全的可互换性，只要部件号一致，各部分可以互换。 二、本特利bently电涡流传感器工作原理 电涡流传感器是以高频电涡流效应为原理的非接触式位移、振动传感器，其基本原理是探头、延伸电缆、前置器以及被测体构成基本工作系统。 前置器中高频振荡电流通过延伸电缆流入探头线圈，在探头头部的线圈中产生交变的磁场。如果在这一交变磁场的有效范围内没有金属材料靠近，则这一磁场能量会全部损失；当有被测金属体靠近这一磁场，则在此金属表面产生感应电流，电磁学上称之为电涡流。与此同时该电涡流场也产生一个方向与头部线圈方向相反的交变磁场，由于其反作用，使头部线圈高频电流的幅度和相位得到改变（线圈的有效阻抗），这一变化与金属体磁导率、电导率、线圈的几何形状、几何尺寸、电流频率以及头部线圈到金属导体表面的距离等参数有关。 通常假定金属导体材质均匀且性能是线性和各项同性，则线圈和金属导体系统的物理性质可由金属导体的电导率б、磁导率ξ、尺寸因子τ、头部体线圈与金属导体表面的距离D、电流强度I和频率ω参数来描述。则线圈特征阻抗可用Z=F(τ, ξ, б, D, I, ω)函数来表示。通常我们能做到控制τ, ξ, б, I, ω这几个参数在一定范围内不变，则线圈的特征阻抗Z就成为距离D的单值函数，虽然它整个函数是一非线性的，其函数特征为S型曲线，但可以选取它近似为线性的一段。于此，通过前置器电子线路的处理，将线圈阻抗Z的变化，即头部
TSI系统调试基本知识 本内容将围绕大多数电厂中广泛使用的美国本特利（BENTLY）公司生产的振动检测系统3500为模版，全面讲述系统安装、组态、调试过程及调试中常见问题的处理。 第一节 TSI系统硬件基本知识 3500系统能提供连续、在线监测功能，适用于机械保护应用，并为早期识别机械故障提供重要的信息。该系统高度模块化的设计主要包括： 见下图： 系统的工作流程是：从现场取得的传感器输入信号提供给3500监测器框架内的监测器和
键相位通道，数据被采集后，与报警点比较并从监测器框架送到一个地方或多个地方处理。 3500框架中模件的共同特征是带电插拔和内部、外部接线端子。任何主模件（安装在3500框架前端）能够在系统供电状态中拆除和更换而不影响不相关模块的工作，如果框架有两个电源，插拔其中一块电源不会影响3500框架的工作。外部端子使用多芯电缆（每个模块一根线）把输入\输出模块与终端连接起来，这些终端设备使得在紧密空间内把多条线与框架连接起来变的非常容易，内部端子则用于把传感器与输入\输出模块直接连接起来。外部端子块一般不能与内部端子输入/输出模块一起使用。 1、3500/05系统框架 3500框架用于安装所有的监测器模块和框架电源。它为3500各个框架之间的互相通讯提
供背板通讯，并为每个模块提供所要求的电源。 3500框架有两种尺寸： 1 全尺寸框架——19英寸EIA框架，有14个可用模块插槽 2 迷你型框架——12英寸框架，有7个可用模块插槽 电源和框架接口模块必须安装于最左边的两个插槽中。其余14个框架位置（对与迷你型框架来说是其余7个位置）可以安装任何模 块。 2、3500/15电源模块 3500 电源是半高度模块，必须安装在框架左边特殊设计的槽口内。3500 框架可装有一个或两个电源(交流或直流的任意组合)。其中任何一个电源都可给整个框架供电。如果安装两个电源，第二个电源可做为第一个电源的备份。当安装两个电源时，上边的电源作为主电源，下边的电源作为备用电源，只要装有一个电源，拆除或安装第二个电源模块将不影响框架的运行。3500 电源能接受大范围的输入电压，并可把该输入电压转换成其它3500 模块能接受的电压。对于3500 机械保护系统，有以下三种电源： 1.交流电源 2.高压直流电源 3.低压直流电源 输入电源选项: 175 到 264 Vac rms: (247 到 373 Vac, pk)，47 到 63 Hz。该选项使用交流电源且为高电压(通常220V)交流电源输入模块(PIM)。安装版本R 以前的交流电源输入模块(PIM)和/或版本M 以前的电源模块要求电压输入：175 到250 Vac rms。 85 到 132 Vac rms: (120 到 188 Vac, pk), 47 到 63 Hz。该选项使用交流电源并且是低电压(通 常110V)交流电源输入模块(PIM)。安装版本R 以前的交流电源输入模块(PIM)和/或版本M 以前的电源模块要求电压输入：85 到125 Vac rms。 88 到 140 Vdc: 该选项使用直流电源，并且是高电压直流电源输入模块(PIM)。 20 到 30 Vdc: 该选项是低压直流供电，是低压直流供电模块(PIM)。
《传感器原理与应用》作业参考答案 作业一 1.传感器有哪些组成部分在检测过程中各起什么作用 答：传感器通常由敏感元件、传感元件及测量转换电路三部分组成。 各部分在检测过程中所起作用是：敏感元件是在传感器中直接感受被测量，并输出与被测量成一定联系的另一物理量的元件，如电阻式传感器中的弹性敏感元件可将力转换为位移。传感元件是能将敏感元件的输出量转换为适于传输和测量的电参量的元件，如应变片可将应变转换为电阻量。测量转换电路可将传感元件输出的电参量转换成易于处理的电量信号。 2.传感器有哪些分类方法各有哪些传感器 答：按工作原理分有参量传感器、发电传感器、数字传感器和特殊传感器；按被测量性质分有机械量传感器、热工量传感器、成分量传感器、状态量传感器、探伤传感器等；按输出量形类分有模拟式、数字式和开关式；按传感器的结构分有直接式传感器、差分式传感器和补偿式传感器。 3.测量误差是如何分类的 答：按表示方法分有绝对误差和相对误差；按误差出现的规律分有系统误差、随机误差和粗大误差按误差来源分有工具误差和方法误差按被测量随时间变化的速度分有静态误差和动态误差按使用条件分有基本误差和附加误差按误差与被测量的关系分有定值误差和积累误差。 4.弹性敏感元件在传感器中起什么作用 答：弹性敏感元件在传感器技术中占有很重要的地位，是检测系统的基本元件，它能直接感受被测物理量（如力、位移、速度、压力等）的变化，进而将其转化为本身的应变或位移，然后再由各种不同形式的传感元件将这些量变换成电量。 5.弹性敏感元件有哪几种基本形式各有什么用途和特点 答：弹性敏感元件形式上基本分成两大类，即将力变换成应变或位移的变换力的弹性敏感元件和将压力变换成应变或位移的变换压力的弹性敏感元件。 变换力的弹性敏感元件通常有等截面轴、环状弹性敏感元件、悬臂梁和扭转轴等。实心等截面轴在力的作用下其位移很小，因此常用它的应变作为输出量。它的主要优点是结构简单、加工方便、测量范围宽、可承受极大的载荷、缺点是灵敏度低。空心圆柱体的灵敏度相对实心轴要高许多，在同样的截面积下，轴的直径可加大数倍，这样可提高轴的抗弯能力，但其过载能力相对弱，载荷较大时会产生较明显的桶形形变，使输出应变复杂而影响精度。环状敏感元件一般为等截面圆环结构，圆环受力后容易变形，所以它的灵敏度较高，多用于测量较小的力，缺点是圆环加工困难，环的各个部位的应变及应力都不相等。悬臂梁的特点是结构简单，易于加工，输出位移(或应变)大，灵敏度高，所以常用于较小力的测量。扭转轴式弹性敏感元件用于测量力矩和转矩。 变换压力的弹性敏感元件通常有弹簧管、波纹管、等截面薄板、波纹膜片和膜盒、薄壁圆筒和薄壁半球等。弹簧管可以把压力变换成位移，且弹簧管的自由端的位移量、中心角的变化量与压力p成正比，其刚度较大，灵敏度较小，但过载能力强，常用于测量较大压力。波纹管的线性特性易被破坏，因此它主要用于测量较小压力或压差测量中。 作业二 1.何谓电阻式传感器它主要分成哪几种 答：电阻式传感器是将被测量转换成电阻值，再经相应测量电路处理后，在显示器记录仪上显示或记
本特利3500系统介绍及探头安装、调试 【摘要】本文介绍本特利3500系统软硬件结构，以及各传感器的测量原理，同事根据笔者多年工作经验对传感器探头的安装与调试进行说明，供大家参考与学习。 【关键词】本特利3500；轴振；轴向位移；电涡流传感器 随着机组容量的增大，汽轮机安全监视与保护，已成为汽轮机的重要组成部分；同时，对汽轮机的各种安全装置的动作的准确性和可靠性提出了更高的要求。汽轮机的安全检测系统是对汽机的转速、轴承振动、轴向位移、高低压缸差胀、盖振、偏心、绝对膨胀进行时实监测，并当某一参数越限时，监测系统及时的发出报警或跳机信号，保护汽轮机设备运行安全。耒阳电厂汽轮机安全监测系统使用了本特利3500型监测系统，其方便的软件组态形式和可靠硬件质量，将为电厂的安全运行提供了有力保障，本人根据多年工作经验跟大家分享一下本特利3500系统结构以及传感器的安装与调试。 一、系统结构 1.1仪表框架部分 仪表框架部分包括：电源输入模块1个，框架接口模块模块1个，两通道键相监测模块1个，四通道电涡流位移传感器或速度加速度传感器监测模块4个、四通道差胀或轴向位移监测模块2个，两通道的转速监测模块1个。四通道的继电器模块2个。 1.2现场传感器部分 传感器部分主要有：各种涡流监测探头和速度式探头、延长电缆和前置器及信号线。 1.3计算机及软件 3500软件包包括：框架配置软件；数据采集/服务器软件；操作员显示软件。各种监测模块的内部设置，可以通过连接装有框架组态软件的计算机的RS232接口和框架接口模块的组态专用接口，在计算机上设置好各模块的参数，下装到各模块，及完成对各监测器的量程、报警点、探头类型和继电器输出的设置。 1.4电涡流传感器监测原理 电涡流传感器是根据涡流效应原理工作的，涡流传感器的线圈L与一个电容C并联，构成一个并联谐振电路。由前置器内的晶体振荡器供给稳定的高频电流来激励，在线圈周围产生高频交变磁场俑，当被测主轴靠近次交流磁场φ用范围时，在被测主轴表面产生电涡流，而此电涡流又产生一个新交变磁场来阻碍主磁场的变化，这一过程将消耗能量，因而使线圈的Q值发生变化。在被测主轴与传感器之间的间隙d改变时，传感器线圈的Q值也随之变化。 在电路中线圈Q值与线圈是电感量之间的关系为： Q=XL/R 式中L——线圈是电感量；R——电路中的祸合电阻。 上式说明，线圈的电感量随Q值变化而变化，亦即随间隙d的变化而变化。而线圈电感量的变化，使线圈的输出电压U发生变化。这样涡流传感器便将间隙d的变化转变成电压的变化。信号经前置器放大以后为0—24VDC信号进仪表框架。 二、TSI探头的安装与调试
一：填空题（每空1分） 1.依据传感器的工作原理，传感器分敏感元件，转换元件， 测量电路三个部分组成。 2.半导体应变计应用较普遍的有体型、薄膜型、扩散型、外延型等。 3.光电式传感器是将光信号转换为电信号的光敏元件，根据光电效应可以分为 外光电效应，光电效应，热释电效应三种。 4.亮电流与暗电流之差称为光电流。 5.光电管的工作点应选在光电流与阳极电压无关的饱和区域。 6.金属丝应变传感器设计过程中为了减少横向效应，可采用直线栅式应变计 和箔式应变计结构。 7.反射式光纤位移传感器在位移-输出曲线的前坡区呈线性关系，在后坡区与 距离的平方成反比关系。 8.根据热敏电阻的三种类型，其中临界温度系数型最适合开关型温度传感 器。 9.画出达林顿光电三极管部接线方式： U CE 10.灵敏度是描述传感器的输出量对输入量敏感程度的特性参数。其定义为：传 感器输出量的变化值与相应的被测量的变化值之比，用公式表示k（x）=Δy/Δx 。 11.线性度是指传感器的输出量与输入量之间是否保持理想线性特性的一 种度量。按照所依据的基准之线的不同，线性度分为理论线性度、端基线性度、独立线性度、最小二乘法线性度等。最常用的是最
小二乘法线性度。 12.根据敏感元件材料的不同，将应变计分为金属式和半导体式两大 类。 13.利用热效应的光电传感器包含光---热、热---电两个阶段的信息变换过程。 14.应变传感器设计过程中，通常需要考虑温度补偿，温度补偿的方法电桥补偿 法、计算机补偿法、应变计补偿法、热敏电阻补偿法。 15.应变式传感器一般是由电阻应变片和测量电路两部分组成。 16.传感器的静态特性有灵敏度、线性度、灵敏度界限、迟滞差和稳定性。 17.在光照射下，电子逸出物体表面向外发射的现象称为外光电效应，入 射光强改变物质导电率的物理现象称为光电效应。 18.光电管是一个装有光电阴极和阳极的真空玻璃管。 19.光电管的频率响应是指一定频率的调制光照射时光电输出的电流随频率变 化的关系，与其物理结构、工作状态、负载以及入射光波长等因素有关。多数光电器件灵敏度与调制频率的关系为Sr（f）=Sr。/(1+4π2f2τ2) 20.光电效应可分为光电导效应和光生伏特效应。 21.国家标准GB 7665--87对传感器下的定义是：能够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。 22.传感器按输出量是模拟量还是数字量，可分为模拟量传感器和数字量传感器 23.传感器静态特性的灵敏度用公式表示为：k(x)=输出量的变化值/输入量的变 化值=△y/△x 24.应变计的粘贴对粘贴剂的要求主要有：有一定的粘贴强度；能准确传递应变；
本特利探头的安装调试 摘要：简明的介绍了大型转动设备轴系监测的3500系统的原理，详细说明了其在实际应用中的注意事项及调试方法。 关键词：电涡流传感器轴系监测安装调试 概述：当今化工领域，工艺过程的长周期运行依赖于大型旋转设备不停息的运转，其一旦发生故障不仅影响生产效益，更有可能造成灾难性后果。为确保这些大型旋转设备安全平稳运行，必须对其状态进行实时监测，本特利3500系统是监测其运行参数的有效工具，而探头的安装质量直接影响其长周期运行，是其最基本也最关键一环。 1基本原理：本特利3500系统由电涡流传感器探头、延伸电缆、前置器所组成的传感器系统以及3500检测模块组成。探头安装于现场，检测轴承的振动、位移、转速等；延伸电缆用来连接探头与前置器，传输探头检测到的信号；前置器接收由探头和延伸电缆传输的信号，并将其转换为3500检测模块接收的电压信号。至此，电涡流传感器系统，将被测轴承表面与探头顶端的距离转变为容易采集识别的直流或者交流电压信号分别用以分析轴承的位移或者震动。 2探头的安装 探头安装之前务必确保所用探头选型正确且检验合格，探头的线性范围与其探头直径有着确定的关系，且探头直径越大其线性范围越宽，所以根据设备的极限动距离即可选定探头直径。为了直观简洁，下面均已8mm系统为例说明。8mm 探头的线性范围约从0.25到 2.3mm处对应电压-1到-17vdc，对应关系为7.87v/mm。根据现场安装条件选定合适的延伸电缆长度以及与之匹配的前置器型号，现场安装时切记混搭以免影响传感器系统线性造成测量失真。 2.1探头安装应注意以下问题：①安装面的大小以及探头与安装面之间的距离；②安装支架的选择；③探头与探头之间的距离；④探头锥孔的清洁以及安装间隙的确定；⑤探头电缆外观检查以及走线固定；⑥探头转接头的密封与绝缘。其中①②③应有设备供应商完成，且在设备第一次空负荷试车时检验，仪表工作人员通常只需做好④⑤⑥。在探头安装前应检查探头外观是否完好，线缆有无破损，探头阻值是否在正常范围内，如无异常则可以安装调试。在安装或存储过程中应对探头及接头做好防护，防止探头受损接头受污染等情况出现，接头可先用四氟带缠绕后加自黏胶带包裹的方法防污染，切记用电工胶带直接包裹，否则很容易污染接头。 探头间隙的确定以位移最为复杂，重点以其为例加以说明。首先本特利厂商对位移零点电压缺省设置为-9.75V，那么在位移安装时相应可以采用现场测电压或者室内看位移两种方法来安装位移探头。机组的轴窜量应由钳工予以确定，在钳工拨轴之前可以初步紧固一个探头至间隙电压-10v左右，假如钳工确定窜量0.4mm，间隙电压变化3.15v左右，因为将轴拨至中点较为困难，可在两端调整
本特利3500故障诊断（上） 原创：工业透平室-徐杰上汽自控中心2016-02-22 本文介绍本特利3500监测系统和电涡流传感器系统问题的排查和修复的策略。 当电子设备的任何部位发生故障时，主要目标都是排查和修复故障，以使设备尽快恢复工作。如果这个设备属于机械监测系统中的一个环节，这个目标将变得更加重要。 如图1，此诊断步骤将3500监控系统分为三个部分： 一、现场接线和前置器 二、延伸电缆和探头 三、框架 图1 检查步骤如下： 1、测量监视器上I/O模块的PWR和COM端子之间的传感器供电电压（-VT），其值应为-23.7±0.5VDC。 如果-VT在允许范围外，问题发生在监视器或者I/O模块中，这是因为-VT电压调节器在这两个部件中有。拆除PWR端子信号线，用一个兼容的部件替换监视器或I/O模块，测量PWR 和COM之间的电压，以诊断故障部件。 如果-VT在允许范围内，监视器或者I/O模块正常工作，则进行下一步监测。 2、测量前置器上端子之间的电压，前置器电源电压-VT应为-23.7±0.5VDC。 如果-VT在允许范围外，现场信号线有故障，断开电涡流传感器的VT线，测量线端电压-VT，如果-VT还是在允许范围外，现场接线有问题，如果-VT在允许范围内，用兼容的备件替换电涡流传感器； 如果-VT在允许范围内，则进行下一步监测。 3、断开OUT端子的信号线，测量COM和OUT之间的直流间隙电压，该电压值应该在电涡流传感器的OK电压范围内。 如果OK电压超出范围，检查传感器的延长线，则断开I/O模块上SIG/A端子上的信号线，测量COM和SIG/A之间的直流间隙电压。电压应该在涡流传感器的OK范围之内。如果OK 电压超出范围，更换现场电缆，如果OK电压在范围之内，重新连接SIG/A端子信号线，用一个兼容的设备替换监视器。 如果OK电压在范围之内，重新连接OUT端子的信号线，进行下一步监测。 4、测试探头和延伸电缆 重新连接前置器OUT端子上的现场信号线，移除前置器上同轴延伸电缆接头，确认前置器上的同轴插座和延伸电缆上的插头是清洁的，测量延伸电缆外导体和内导体之间的电阻，正常阻值应在7-11欧姆之间，取决于传感器系统电气长度。 如果电阻超出限值，断开探头和延长电缆之间的同轴插头，确保延伸电缆上的同轴插座和探头上的同轴插头是干净的。测量探头外导体和内导体之间的电阻，如果电阻超出限值，使用兼容的备件更换探头，如果电阻没有超出限值，用兼容的备件替换延伸电缆。 如果电阻是在正常范围内，探头和延伸电缆无故障。 本特利3500故障诊断（下） 工业透平室徐杰上汽自控中心2016-02-29 关于3500框架故障诊断，检查步骤如下： 1、检查LED状态
:填空题（每空1分） 1.依据传感器的工作原理，传感器分敏感元件，转换元件 测量电路三个部分组成。 2.金属丝应变传感器设计过程中为了减少横向效应，可米用直线栅式应变计 和箔式应变计结构。 3. 根据热敏电阻的三种类型，其中临界温度系数型最适合开关型温度传感器 4. 灵敏度是描述传感器的输出量对输入量敏感程度的特性参数。其定义为：传 感器输出量的变化值与相应的被测量的变化值之比，用公式表示 k （x）=△ y△ x。 5. 线性度是指传感器的输出量与输入量之间是否保持理想线性特性的一 种度量。按照所依据的基准之线的不同，线性度分为理论线性度、端 基线性度、独立线性度、最小二乘法线性度等。最常用的是最小二乘法线性 度。 6. 根据敏感元件材料的不同，将应变计分为金属式和半导体式两大类。 7. 应变传感器设计过程中，通常需要考虑温度补偿，温度补偿的方法电桥补偿法、 计算机补偿法、应变计补偿法、热敏电阻补偿法。 8. 应变式传感器一般是由电阻应变片和测量电路两部分组成。 9. 传感器的静态特性有灵敏度、线性度、灵敏度界限、迟滞差和稳定性。 10. 国家标准GB7665--87对传感器下的定义是：能够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。11. 传感器按输出量是模拟量还是数字量， 可分为模拟量传感器和数字量传感器12. 传感器静态特性的灵敏度用公式表示为：心）=输出量的变化值/输入量的变化 值=△ y/ △ x 13. 应变计的粘贴对粘贴剂的要求主要有：有一定的粘贴强度；能准确传递应变；蠕 变小；机械滞后小；耐疲劳性好；具有足够的稳定性能：对弹性元件和应变计不产生化学腐蚀作用；有适当的储存期；应有较大的温度适用范围。 14. 根据传感器感知外界信息所依据的基本校园，可以将传感器分成三大类：物理传 感器，化学传感器，生物传感器。
本文档根据老师最后一次课上课时所说的相关内容并根据我自己的个人情况简要整理，相对简洁，和大家分享一下。考虑到老师说的内容和考试内容相比，可能不够完整；而且个人水平有限，不可能把握的很准确，所以只是参考而已。。。建议大家根据自己的理解补充完善~ 第一章：传感器概论 1、传感器的定义：传感器（或敏感元件）基于一定的变换原理/规律将被测量（主要是非电量的测量，可采用非电量电测技术）转换成电量信号。变换原理/规律涉及到物理、化学、生物学、材料学等学科。 2、传感器的组成：传感器一般由敏感元件（将非电量变成某一中间量）、转换元件（将中间量转换成电量）、测量电路（将转换元件输出的电量变换成可直接利用的电信号）三部分组成，有的传感器还需加上辅助电源。 3、传感器的分类 按变换原理分类——>利用不同的效应构成物理型、化学型、生物型等传感器。 按构成原理分类： 结构型：依靠机械结构参数变化来实现变换。 物性型：利用材料本身的物理性质来实现变换。 按输入量的不同分类——>温度、压力、位移、流量、速度等传感器 按变换工作原理分类: 电路参数型:电阻型、电容型、电感型传感器 按参电量如：Q（电量）、I、U、E 等分类:磁电型、热电型、压电型、霍尔型、光电式传感器 4、传感器技术的发展动向： 教材表述：发现新现象、开发新材料、采用微细加工技术、研制多功能集成传感器、智能化传感器、新一代航天传感器、仿生传感器 老师表述：微型化、集成化、廉价。 第二章：传感器的一般特性 1、静态特性 检测系统的四种典型静态特性 线性度：传感器的输出与输入之间的线性程度。传感器的理想输出-输入特性是线性的。 灵敏度：系统在静态工作的条件下，其单位输入所产生的输出，实为拟合曲线上某点的斜率。 即S N=输入量的变化/输出量的变化=dy/dx 迟滞性：特性表明传感器在正（输入量增大）反（输入量减小）行程期间输出-输入特性曲线不重合的程度。 （产生的原因：传感器机械部分存在的不可避免的缺陷。） 重复性：重复性表示传感器在输入量按同一方向作全量程多次测量时所得特性曲线不一致程度。曲线的重复性好，误差也小。产生的原因与迟滞性类似。 精确度. 测量范围和量程. 零漂和温漂. 2、动态特性：（传感器对激励（输入）的响应（输出）特性） 动态误差：输出信号不与输入信号具有完全相同的时间函数，它们之间的差异。包括：稳态动态误差、暂态动态误差
《传感器原理及应用》 实 验 指 导 书 测控技术实验室
实验一金属箔式应变片----单臂、半臂、全桥性能实验 一、实验目的：了解金属箔式应变片的应变效应，单臂、半臂、全电桥工 作原理和性能。 二、基本原理：电阻丝在外力作用下发生机械变形时,其电阻值发生变化, 这就是电阻应变效应,描述电阻应变效应的关系式为:ΔR/R=Kε式中:ΔR/R 为:ΔR/R电阻丝电阻相对变化, K为应变灵敏系数, ε=ΔL/L为电阻丝长度相对变化, 金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，通过它转换被测部件受力状态变化、电桥的作用完成电阻到电压的比例变化，电桥的输出电压反映了相应的受力状态。对单臂电桥输出电压Uο1=Ek?/4。在半桥性能实验中，不同受力方向的两只应变片接入电桥作为邻边，电桥输出灵敏度提高，非线性得到改善。当应变片阻值和应变量相同时，其桥路输出电压Uο2=Ek?/2。在全桥测量电路中，将受力性质相同的两应变片接入电桥对边，不同的接入邻边，当应变片初始阻力值：R1=R2=R3=R4，其变化值ΔR1=ΔR2=ΔR3=ΔR4时，其桥路输出电压Uο3=Ek?。其输出灵敏度比半桥又提高了一倍，非线性误差和温度误差均得到改善。 三、实验设备：应变式传感器实验模板、应变式传感器、砝码、数显表、 ±15V、±4V直流电源、万用表。 四、实验方法和要求： 1、根据电子电路知识，实验前设计出实验电路连线图。 2、独力完成实验电路连线。 3、找出这三种电桥输出电压与加负载重量之间的关系，并作出V o=F(m) 的关系曲线。
4、分析、计算三种不同桥路的系统灵敏度S=ΔU/ΔW（ΔU输出电压变化 量，ΔW重量变化量）和非线性误差：δf1=Δm/yF·s×100%式中Δm为 输出值（多次测量时为平均值）与拟合直线的最大偏差：yF·s满量程 输出平均值，此处为200g。 五、思考题 1、单臂电桥时，作为桥臂电阻应变片应选用：（1）正（受拉）应变片（2） 负（受压）应变片（3）正、负应变片均可以。 2、半桥测量时两片不同受力状态的电阻应变片接入电桥时，应放在：（1） 对边（2）邻边。 3、全桥测量中，当两组对边（R1、R3为对边）电阻值R相同时，即R1=R3， R2=R4，而R1≠R2时，是否可以组成全桥：（1）可以（2）不可以。
本特利探头及卡件介绍 本特利内华达的电涡流传感器。用于大多数涡流机械的永久监测，它们测量实际的轴运动，这是反映机器受力的可靠指标。 3300 XL 8 mm 电涡流传感器系统：这种电涡流传感器系统提供最大80 mils (2 mm)线性范围和200 mV/mil的输出。它在大多数机械监测应用中用于径向振动、轴向（侧向）位移、转速和相位(Keyphasor? )测量，并符合美国石油协会标准670第4版的要求。有多种螺纹尺寸、探头配置和安装附件可供选择。 3300 XL 11 mm 电涡流传感器系统：这种电涡流传感器系统专门用于当我们8 mm传感器的80 mil (2 mm)线性范围不能满足要求时的场合。 11 mm 电涡流传感器系统提供最大180 mils (4 mm)的线性范围和100 mV/mil的输出，主要用于要求大线性范围的轴向（测向）位移、转速、差胀以及往复式压缩机活塞杆位置（下落）测量。有多种螺纹尺寸、探头配置和安装附件可供选择。 3300 5 mm / 8 mm 电涡流传感器系统：这种电涡流传感器系统是我们的3300 XL 8 mm 系统的前一代产品，我们推荐在所有新的和备件应用中使用3300 XL 8 mm系统。 8 mm XL 探头、电缆和前置器和旧的 3300 系列产品具有互换性。当8 mm探头的端部直径和相应的螺纹尺寸不适用时，也可以使用5 mm探头。有多种螺纹尺寸、探头配置和安装附件可供选择。 3300 XL NSv? 电涡流传感器系统：这种电涡流传感器系统具有5mm端部直
径和60 mils (1.5 mm)的更短线性范围，适用于被测靶面区域小、侧视或沉孔 间隙减小以及其它限制使用我们标准的 5 mm / 8 mm 电涡流传感器的情况。 3300 16 mm 高温电涡流传感器系统：这种电涡流传感器系统用于最高350℃ (662°F)的高温环境，如温度超过我们标准电涡流探头和电缆能够承受的极限的 某些燃气和蒸汽轮机应用。高温传感器系统探头端部直径为16 mm，提供最大160 mils (4 mm)的线性范围。 3300 REBAM? 传感器系统：这种高增益的电涡流传感器系统用于测量滚动 轴承外圈微英寸级的变形。与壳体安装的地震式传感器，如加速度计相比，它提 供更直接的轴承状态测量，灵敏度和信噪比更高。系统具有两种线性范围可选：16 mils (400 μm) 及 40 V/mm 输出，或8 mils (200 μm) 及 20 V/mm 输出。 3300 XL 25 mm 差胀传感器系统：差胀(DE) 为主要用于发电行业的大中型 蒸汽透平提供转子与壳体之间的相对膨胀/收缩测量。这种传感器系统专门用于 满足用户在恶劣的蒸汽和温度环境中对差胀进行测量的需要。它采用了我们所提 供的差胀传感器系统中最坚固耐用的技术，推荐用于所有新的和改造安装代替我 们旧的 25 mm 一体化和7200 系列 35 mm 传感器系统。 3300 XL 50 mm 差胀传感器：这种大范围的传感器专门用于要求最大范围 28 mm (1.1 inches)的差胀测量。它是所有标准的电涡流传感器系统中线性范围 最大的一种。 PROXPAC? 电涡流传感器系统组件，这套组件不需要单独的 Proximitor? 防护箱和延伸电缆，降低了安装成本。这种设计采用了标准的31000系列防护箱 组件，但在防护箱中安装了特殊的 3300系列前置器，允许3300系列 8 mm 或 5 mm 电涡流探头直接与前置器连接，不再需要延伸电缆。到监测器系统的现场连 线可以直接连接到防护箱组件。注：这种系统不设计用于API 670 应用。 26530 复合探头传感器系统：这一系统将3300 XL 8 mm 电涡流探头和Velomitor? 速度传感器包含到一个防护箱中，当连接到合适的监测器或故障诊 断仪表时，可以提供轴相对振动、壳体绝对振动以及轴绝对振动测量。它主要用 于壳体条件允许的大型蒸汽或燃气透平。
本特利内华达的电涡流传感器。用于大多数涡流机械的永久监测，它们测量实际的轴运动，这是反映机器受力的可靠指标。 3300 XL 8 mm 电涡流传感器系统：这种电涡流传感器系统提供最大80 mils (2 mm)线性范围和200 mV/mil的输出。它在大多数机械监测应用中用于径向振动、轴向（侧向）位移、转速和相位(Keyphasor? )测量，并符合美国石油协会标准670第4版的要求。有多种螺纹尺寸、探头配置和安装附件可供选择。 3300 XL 11 mm 电涡流传感器系统：这种电涡流传感器系统专门用于当我们8 mm传感器的80 mil (2 mm)线性范围不能满足要求时的场合。 11 mm 电涡流传感器系统提供最大180 mils (4 mm)的线性范围和100 mV/mil的输出，主要用于要求大线性范围的轴向（测向）位移、转速、差胀以及往复式压缩机活塞杆位置（下落）测量。有多种螺纹尺寸、探头配置和安装附件可供选择。 3300 5 mm / 8 mm 电涡流传感器系统：这种电涡流传感器系统是我们的3300 XL 8 mm 系统的前一代产品，我们推荐在所有新的和备件应用中使用3300 XL 8 mm系统。 8 mm XL 探头、电缆和前置器和旧的 3300 系列产品具有互换性。当8 mm探头的端部直径和相应的螺纹尺寸不适用时，也可以使用5 mm探头。有多种螺纹尺寸、探头配置和安装附件可供选择。 3300 XL NSv?电涡流传感器系统：这种电涡流传感器系统具有5mm端部直径和60 mils (1.5 mm)的更短线性范围，适用于被测靶面区域小、侧视或沉孔间隙减小以及其它限制使用我们标准的 5 mm / 8 mm 电涡流传感器的情况。 3300 16 mm 高温电涡流传感器系统：这种电涡流传感器系统用于最高350℃ (662°F)的高温环境，如温度超过我们标准电涡流探头和电缆能够承受的极限的某些燃气和蒸汽轮机应用。高温传感器系统探头端部直径为16 mm，提供最大160 mils (4 mm)的线性范围。 3300 REBAM? 传感器系统：这种高增益的电涡流传感器系统用于测量滚动轴承外圈微英寸级的变形。与壳体安装的地震式传感器，如加速度计相比，它提供更直接的轴承状态测量，灵敏度和信噪比更高。系统具有两种线性范围可选：16 mils (400 μm) 及 40 V/mm 输出，或8 mils (200 μm) 及 20 V/mm 输出。 3300 XL 25 mm 差胀传感器系统：差胀(DE) 为主要用于发电行业的大中型蒸汽透平提供转子与壳体之间的相对膨胀/收缩测量。这种传感器系统专门用于满足用户在恶劣的蒸汽和温度环境中对差胀进行测量的需要。它采用了我们所提供的差胀传感器系统中最坚固耐用的技术，推荐用于所有新的和改造安装代替我们旧的 25 mm 一体化和7200 系列 35 mm 传感器系统。 3300 XL 50 mm 差胀传感器：这种大范围的传感器专门用于要求最大范围28 mm (1.1
《传感器原理与应用》课程论文 学院：__ 信息工程学院__ ______ 专业：____电子信息工程_________ 班级：____14级电子3班_________ 学生姓名：______李帅杰_____________ 学号：____1405160223___________ 指导教师：祝开艳___________ 2016年10月26日
常见传感器在智能手机中的应用 摘要: 随着科技的发展，智能手机已逐渐取代老式手机，成为一种集各种功能于一体的便携式电子设备。本文对智能手机中的几种常用传感器的工作原理及应用进行了分析，主要有重力传感器、红外线传感器、温度传感器、距离传感器、......等。 关键词：智能手机，距离传感器，重力传感器，移动互联网（3~5个关键词） 1. 引言 介绍背景知识和研究现状 智能手机近年来占据了人类越来越多的生活领域，随着技术的发展，智能手机所能提供给我们的功能越来越强大。从硬件角度来说，手机中传感器技术的大量应用对于手机功能的爆发式成长功不可没。 传感器在手机中的应用并非智能机时代的新鲜事物，从手机诞生之日起，它就是一个将声音信号和无线电信号相互转化的传感设备，在功能机时代手机最重要的配置：摄像头，也算是一个传感设备。到了智能机时代，为了适应软件应用的需求，越来越多的传感器被镶嵌在手机当中，手机的功能也越来越强大。 2. 距离传感器的原理及应用 结合图（原理框图、实物图或电路图等）进行说明。 距离传感器又叫位移传感器，距离传感器一般都在手机听筒的两侧或者是在手机听筒凹槽中，这样便于它的工作。当用户在接听或拨打电话时，将手机靠近头部，距离传感器可以测出之间的距离到了一定程度后便通知屏幕背景灯熄灭，拿开时再度点亮背景灯，这样更方便用户操作也更为节省电量。 原理：利用各种元件检测对象物的物理变化量，通过将该变化量换算为距离，来测量从传感器到对象物的距离位移的机器。根据使用元件不同，分为光学式位
《传感器原理及应用》三级项目报告书 基于PLC的物料分拣系统设计 学院：机械工程学院 班级：13-1机械电子工程（卓越） 组员：响夏中岩轩赫 贡献率：响程序设计，优化 40% 夏中岩资料整理，编辑 30% 轩赫 PPT设计编写 30% 指导教师：边辉 完成日期：2016.05
目录 摘要.................................................................. - 2 - 1 物料分拣系统简述.................................................... - 3 - 2 物料分拣系统中的传感器.............................................. - 3 - 2.1 电机起停控制传感器............................................ - 3 - 2.2 物料计数用传感器.............................................. - 5 - 2.3 定位及速度控制传感器.......................................... - 5 - 2.3.1 增量编码器.............................................. - 5 - 2.3.2 固态继电器.............................................. - 6 - 2.4 物料分类用传感器.............................................. - 6 - 2.4.1色标传感器............................................... - 6 - 2.4.2 电涡流式传感器.......................................... - 7 - 2.4.3 磁簧管.................................................. - 7 - 3 控制系统设计....................................................... - 7 - 3.1 硬件连接..................................................... - 8 - 3.2 程序编译...................................................... - 8 - 4 传感器前景展望..................................................... - 12 - 4.1 传感器在科技发展中的重要性................................... - 12 - 4.2 先进传感器的发展趋势......................................... - 12 - 5 反思与收获......................................................... - 12 -参考文献............................................................. - 13 -
2-4、现有栅长为3mm 和5mm 两种丝式应变计，其横向效应系数分别为5%和3%，欲用来测量泊松比μ=0.33的铝合金构件在单向应力状态下的应力分布(其应力分布梯度较大)。试问：应选用哪一种应变计?为什么? 答：应选用栅长为5mm 的应变计。由公式ρ ρεμd R dR x ++=)21(和[]x m x K C R dR εεμμ=-++=)21()21(知应力大小是通过测量应变片电阻的变化率来实现的。电阻的变化率主要由受力后金属丝几何尺寸变化所致部分（相对较大）加上电阻率随应变而变的部分（相对较小）。一般金属μ≈0.3，因此(1+2μ)≈1.6；后部分为电阻率随应变而变的部分。以康铜为例，C ≈1，C(1-2μ)≈0.4，所以此时K0=Km ≈2.0。显然，金属丝材的应变电阻效应以结构尺寸变化为主。从结构尺寸看，栅长为5mm 的丝式应变计比栅长为3mm 的应变计在相同力的作用下，引起的电阻变化大。 2-5、现选用丝栅长10mm 的应变计检测弹性模量E=2×1011N/m 2、密度ρ=7.8g/cm 3的钢构件承受 谐振力作用下的应变，要求测量精度不低于0.5%。试确定构件的最大应变频率限。 答：机械应变波是以相同于声波的形式和速度在材料中传播的。当它依次通过一定厚度的基底、 胶层(两者都很薄，可忽略不计)和栅长l 而为应变计所响应时，就会有时间的迟后。应变计的这种响应 迟后对动态(高频)应变测量，尤会产生误差。由][]e l v f e l l 66max max ππλ<= <或式中v 为声波在钢构件中传播的速度； 又知道声波在该钢构件中的传播速度为： kg m m N E 33 6211108.710/102--????==ρν; s m kg s m Kg /10585.18.7/8.910242 28?=???=； 可算得kHz m s m e l v f 112%5.061010/10585.1||63 4max =???==-π。 2-6、为什么常用等强度悬臂梁作为应变式传感器的力敏元件? 现用一等强度梁：有效长l =150mm ， 固支处宽b=18mm ，厚h=5mm ，弹性模量E=2×105N/mm 2，贴上4片等阻值、K=2的电阻应变计， 并接入四等臂差动电桥构成称重传感器。试问： 1)悬臂梁上如何布片?又如何接桥?为什么? 2)当输入电压为3V ，有输出电压为2mV 时的称重量为多少? 答：当力F 作用在弹性臂梁自由端时，悬臂梁产生变形，在梁的上、下表面对称位置上应变大小 相当，极性相反，若分别粘贴应变片R 1 、R 4 和R 2 、R 3 ，并接成差动电桥，则电桥输出电压U o 与力F 成正比。等强度悬臂梁的应变 E h b Fl x 206=ε不随应变片粘贴位置变化。 1）、悬臂梁上布片如图2-20a 所示。接桥方式如图2-20b 所示。这样当梁上受力时，R1、R4受拉 伸力作用，阻值增大，R2、R3受压，阻值减小，使差动输出电压成倍变化。可提高灵敏度。 2）、当输入电压为3V ，有输出电压为2mV 时的称重量为： 计算如下： 由公式：o i i x i o U KlU E bh F E h b Fl K U K U U 66220=?==ε代入各参数算 F =33.3N ； 1牛顿=0.102千克力；所以，F=3.4Kg 。此处注意：F=m*g ；即力=质量*重力加速度；1N=1Kg*9.8m/s 2. 力的单位是牛顿（N ）和质量的单位是Kg ；所以称得的重量应该是3.4Kg 。