传感器总结
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传感器总结
一、传感器由敏感元件、转换元件、转换电路组成(填,简)
敏感元件:能够灵敏地感受被测变量并做出响应的元件
转换元件:传感器中能将敏感元件输出转换为适于传输和测
量的电信号部分
转换电路:将转换元件输出的电量变换成便于显示,记录,控制和处理的
有用电信号的电路。
传感器的功能:非电量—二“电信号(选)
传感器的静态特性:(8个)课本P5—7 (选,填,简)
1 、灵敏度:灵敏度K是指达到稳定状态时,输出增量与输入增量
的比值:K=y/x (K指静态特性的斜率)
2、线性度:指传感器输出量与输入量之间的实际关系曲线偏离的程度
(实际曲线与理想不一致的程度)看课本P5图
3 、重复性:传感器在输入量按同一方向作全量程连续多次变动时
所得到的特性曲线的不一致程度。
4、迟滞:传感器在正向行程(输入量增大)和反向行程(输入量减小)
期间输出——输入曲线不重合的程度。
(对应同一大小的输入信号,传感器正、反行程的输出信号大小不相等)
5、精确度:传感器的输出指示值与被测量约定真值的一致程度,
反映了传感器测量结果的可靠程度。
6、分辨率:在规定测量范围内所能检测的输入量的能力
(当被测量的变化值小于分辨力时,传感器对输入量的变化无任何反应)
7、稳定性:指在室温条件下经过一定的时间间隔,传感器的输出与
起始标定时的输出之间的差异
8 、漂移:在外界的干扰下,输出量发生与输入量无关的不需要的变
化。
二、力敏传感器
1 、电阻应变式原理:R . ■ - U——
(将材料应变转变为电阻的变化,从而实现力值的测量)
2、应变效应:金属导体在受外力作用是,会产生相应的应变,其阻
值也发生变化。(课P8)
电阻丝的电阻R与电阻丝的电阻率p,导体长度I及截面积S存
在关系:R=p l/s
当电阻丝受到拉力作用是,长度伸长-L,横截面收缩■ ■ S,电阻率也将变
化为p o
电阻式传感器主要应用于测量压力等非电信号(如;电子称)
3、电阻应变片传感器基本应用电路(电桥)(课P10)
当R i换成电阻应变片时,即组成半桥,随构件产生应变造成传感器变
三、电感式传感器
电感式传感器的原理: £ - ' U —
(以电和磁为媒介,利用磁场变换引起线圈的自感量或
互感量的变化,把非电量转换为电量的装置。)
电感式传感器的应用:
电感式滚柱直径分选装置、不圆度计、电感式轮廓仪
变压式传感器:将非电量转换为线圈互感的一种磁电动机构。
(应用:
电子秤,偏心测量仪)
二次绕阻的接线是同名端反向串联 四、压电式传感器
压电式传感器的原理:F (f )「Q= dF 二dmkU= Q/C
( 把测量的力转换为电荷量的大小,再转换成电压 )
压电效应:某些晶体或有机薄膜,当沿着一定方向受到外力作用时,
化 R 。
半桥单臂:
U = R E/ 4R 半桥双臂:
U = R E/ 2R 全桥 : U = R E/R U 全=2U 半=4U 单 灵敏度:S 全=2S 半=4S
内部极化,某两个面产生符号相反地电荷,当外力去掉后,又恢复到
不带电状态,当作用力方向改变时,电荷的极性也改变,晶体受力所
产生的电量与外力的大小成正比。即Q=dF (压电效应只能用于动测
量)
压电元件的串联:U=nU侈个电压串联的电压源)
C=c/n T=RC (时间小,可测量快信号)
Q'=Q[适合以电压输出的量,快信号)
压电元件的并联:U'=U C'=nC(可测量变化的慢信号)Q'二nQ (适合
以电荷量输出的量,慢信号)
前置放大器有两个作用:电压放大、电荷放大
压电式传感器:可测量力,压力,位移,速度,加速度,是无源传感
器
五、湿度传感器
工作原理:湿度变化一阻性变化一电信号
(物理吸附和化学吸附)
利用物质吸收水分而导电率增加的性质,来检测湿度的
湿度的表示方法:绝对湿度,相对湿度,露点
1、绝对湿度:Ha=Mv/V (Mv:待测气体中水蒸气的质量)
2、相对湿度:Rh=Pv/Pw(Pv :某温度下待测气体的水蒸气气压)
(Pw与待测气体温度相同时水的饱和水蒸气压)
3、露点:空气中水蒸气压越小,露点温度就越低,因而可用露点
温度表示空气中的湿度大小。
湿度传感器的主要特征:
1、感湿特性:电阻值与湿度的变化关系。
2、湿度量程:可以精确测量相对湿度的最大范围
3、灵敏度
4、响应时间:吸湿与脱湿的过程
5、感湿温度系数
6、湿滞特性:在吸湿和脱湿时,两种感湿特性曲线形成一个环
形线
7、老化特性
& 互感特性
结露型传感器(特殊的湿度传感器)
具有感湿特征量,具有开关式变化特性
结露传感器一般不用于测湿,而作为提供开关信号(结露信号器用于自动控制式报警)
电容式传感器(有源传感器)
工作原理:^x —C U—、丨、F (可用电量)
S表示两极板相互遮盖的面积)
C = e S/ 8
(8表示两极板间的距离)
(£表示两极板间介质的介电常数)电容传感器的三种类型:1、变介电常数(£ )型