传感器第三章课件

1、第三章 被测量的获取-汽车常用传感器,获取被测量主要有两种方式，其一是将被测量或与被测量有确定函数关系的其它量与标准量或事先经标准量校正过的校准量进行比对；其二是利用传感器感知被测量的大小和变化。其中，汽车试验中被测量的获取，绝大多数都要利用到传感器。传感器是一种将被测量（包括物理量、化学量、生物量等）转换为电量的装置，其功用是：（1）感知被测量的变化，即敏感作用；（2）将非电量转换为便于传输、调理、处理和显示的电量，即转换作用。由于被测量的范围很广，且种类繁多，因此传感器的种类和规格亦十分繁杂。为。

2、第三章 电阻应变式传感器,本章学习要求：,1.了解传感器的分类 2.掌握金属应变片传感器的机构原理及特性 3.对电阻应变片测量电桥的分析,掌握电桥的结构、形式、特点及相关的计算。,机电工程测量,第三章、电阻应变片式传感器,3.1 概述,1. 传感器定义,传感器是借助检测元件将一种形式的信息转换成另一种信息的装置。,目前，传感器转换后的信号大多为电信号。因而从狭义上讲，传感器是把外界输入的非电信号转换成电信号的装置。,2. 传感器的构成,传感器由敏感器件与辅助器件组成。敏感器件的作用是感受被测物理量，并对信号进行转换输出。辅助。

3、第四节 电感式传感器,简述,一自感型：,（一）可变磁阻式,基本组成：,线圈,铁心,衔铁,基本工作原理,空气磁导率uo,铁心磁导率u,铁心导磁面积 A,空气隙导磁面积Ao,铁心导磁长度 l,线圈自感量 L,类型,单线圈变气隙型,差动变气隙型,a.结构特点：,两个完全相同的单线圈电感传感器共用一个活动衔铁。（电气参数，几何尺寸均相同）,b.与单线圈相比，有下列优点：,线性得到改善；,灵敏度提高一倍；,抑制“共模”干扰。,灵敏度,*变截面型,* 差动螺管型,差压传感器,DC-DC VIP短路环棒式电感位移计,LVP推杆插入式电感位移计,垂直轴线上下微移动,（二）。

4、* 1第 3章 电感式传感器* 2电感式传感器n 电感式传感器可用来测量位移、压力、流量、振动等非电量，其主要特点是结构简单、工作可靠、灵敏度高；测量精度高、输出功率较大；可实现信息的远距离传输、记录、显示和控制，在工业自动控制系统中被广泛应用。但其灵敏度、线性度和测量范围相互制约；传感器自身频率响应低，不适用于快速动态测量。n 电感式传感器是建立在电磁感应的基础上，利用线圈自感或互感来实现非电量的检测。 本章主要介绍：n 自感式传感器（利用自感原理）；n 差动变压器式传感器（利用互感原理）；n 电涡流式传感器（利。

5、2018/9/16,1,第3章 电感式传感器,2018/9/16,2,电感式传感器,电感式传感器可用来测量位移、压力、流量、振动等非电量，其主要特点是结构简单、工作可靠、灵敏度高；测量精度高、输出功率较大；可实现信息的远距离传输、记录、显示和控制，在工业自动控制系统中被广泛应用。但其灵敏度、线性度和测量范围相互制约；传感器自身频率响应低，不适用于快速动态测量。 电感式传感器是建立在电磁感应的基础上，利用线圈自感或互感来实现非电量的检测。 本章主要介绍： 自感式传感器（利用自感原理）； 差动变压器式传感器（利用互感原理）； 电涡。

6、,3.4 电涡流式传感器,当导体置于交变磁场或在固定磁场中运动时，导体内引起感应电流，此电流在导体内闭合,称为涡流。,3.5.1 工作原理,线圈置于金属导体附近：线圈中通以交变电流 i1i1产生正弦交变磁场 H1金属导体内就会产生涡流i2涡流i2产生反向电磁场H2反作用于线圈 ,导致线圈的电感 、阻抗和品质因数变化,电涡流效应演示,当电涡流线圈与金属板的距离x 减小时，电涡流线圈的等效电感L 及感抗XL减小，但等效电阻R 增大。由于感抗XL 的变化比 R 的变化 大 得 多，因此，流过线圈的电流 i1 增大。,线圈的电感 、阻抗和品质因数的变化程度取。

7、本章学习自感式电感传感器和差动变压器（互感）式电感传感器，介绍他们的结构、工作原理、测量电路以及应用。,第三章 电感式传感器,电感式传感器：利用电磁感应原理将被测非电量（位移、压力、流量、振动等）转换成线圈自感量L或互感量M的变化, 再由测量电路转换为电量（电压、电流）的变化量输出的装置。优点：结构简单，工作可靠，测量精度高(1m)，零点稳定，输出功率较大。缺点：灵敏度、线性度和测量范围相互制约，传感器自身频率响应低，不适用于快速动态测量。,第一节 自感式传感器,观看一个小实验,准备工作,2019/9/4,4,电感传感器。

8、传感器原理及应用 第3章 电阻式传感器,概述,电阻式应变传感器作为测力的主要传感器，测力范围小到肌肉纤维，大到登月火箭，精确度可到 0.010.1%。有拉压式（柱、筒、环元件）、弯曲式、剪切式。应变式传感器特征： 不同材料类型:金属应变片、半导体应变片 应用范围:应变力、压力、转矩、位移、加速度； 主要优点:使用简单、精度高、范围大、体积小。,广泛应用于各种电子秤,高精度电子汽车衡,动态电子秤,电子天平,机械秤包装机,吊秤,德国公司 应变称重传感器,BLC “梁”式 - 量程：550 kg，1.1，1.76 T； - 精度：D1，C3 OIML； - 用途: 平。

9、第3章 电容式传感器,电容测量技术近年不但广泛用于位移、厚度振动、角度、加速度等机械量的精密测量，而且，还逐步扩大应用于压力、差压、液面、料面以及成分含量、流量、湿度等方面的测量。由于电容式传感器具有一系列突出的优点：如结构简单，体积小，分辨率高可非接触测量等，而它存在的分布电容、非线性等缺点又将不断地得到克服，因此电容式传感器在非电测量和自动检测中得到了广泛的应用。,前言:,本章主要内容及要求,掌握电容式传感器的工作原理和结构 理解电容式传感器的灵敏度和非线性 了解电容式传感器的等效电路 理解电容式传感。

10、第三章 常用的传感器,3.1 概述,3.2 机械式传感器,3.3 电阻式传感器,3.4 电感式传感器,3.5 电容式传感器,3.6 压电式传感器,3.7 其他传感器,3.9 传动器的选用原则,返 回,3.1 概 述,一 传感器的作用,二 传感器的分类,下一节,回首页,可转换的信号,机械信号,电信号,辐射信号（光波超声波红外波）,流体信号,传感器的作用,返回,按被测对象,按工作原理,机械式,电子式,光学式,流体式,按能量变换关系,能量转换型,能量控制型,物性型,结构型,集成化传感器,多环节集成,多参量集成,模拟式,数字式,返回,3.2 机械式传感器,一 工作原理 p58 图 3-3,二 特点。

11、1,第3章,传感器网络的通信与组网技术,2,目视千里、耳听八方是人类长久的梦想，现代卫星技术的出现使人们离这一目标前进了很多，但卫星高高在上，洞察全局在行，明察细微就勉为其难了。将大量传感器节点遍撒指定区域，数据通过无线电传回监控中心，监控区域内信息尽收观察者的眼中。这是无线传感器网络技术应用的目标，其实现依赖于优秀的数据传输方法，需要新型的网络通信技术。,3,通常传感器节点的通信覆盖范围只有几十米到几百米，人们要考虑如何在有限的通信能力条件下，完成探测数据的传输。无线通信是传感器网络的关键技术之一。,4,。

12、第三章 传感器技术,3-1 基础知识 一、定义：传感器是一种能把特定的被测信息（物理、化学、生物量）按一定规律转换成某种可用信号输出的器件和装置。 传感器技术 原理 器件设计 开发和应用的综合技术工程学：多学科（敏感材料学、微细加工、传感器技术）交叉渗透。,传感器结构及分类,1、构成 被测量 有用非电量 有用电量 结构特性： 有源自源型（热电偶、压电器件） 无源激励源 外加辅助能源。电、磁、光、核等。磁电、霍尔、红外测距等。 无源外源型 变换电路（俗称信号调理与转换）电桥、放大器、调制器等。,4类结构 补偿型 用于排除环。

13、第三章 电阻传感器,电阻式传感器的基本原理是将被测量的变化转换成传感元件电阻值的变化，再经过转换电路变成电信号输出。,第三章 电阻式传感器,按工作的原理可分为:电阻应变式、变阻器式、热敏式、光敏式、电敏式等。,电阻传感器常用来测量位移、力、压力、应变、扭矩和加速度等非电量。,第三章 电阻式传感器,金属丝受拉时，l、r 和 R 将如何变化？,提出问题,第三章 电阻式传感器,结论：金属丝受拉时，l变长、r变小，导致R变大 。,第三章 电阻式传感器,设一根长为l，截面积为S，电阻系数为的电阻丝，其电阻值R为：,导线两端受到力F作用时。

14、目录,先认识电容式传感器 本章主要内容 3.1 电容式传感器工作原理和类型 (1)变极矩式（2）变面积式（3）变介电常数式 3.2 电容式传感器主要特性 (1)变极矩型（2）变面积式（3）变介电常数式 3.3 电容式传感器的等效电路 3.4 电容式传感器的测量电路 （1）交流电桥（2）变压器电桥（3）二极管双T型电路 （4）差动脉冲调宽电路（5）运算放大器式电路 3.5 主要性能和设计要点 （1）主要性能（2）设计要点 3.6 电容式传感器的应用举例 （1）电容式料位计（2）电容式压力传感器（3）电容测厚仪 （4）电容测位移 （5）智能型电容传感器（6）电容。

15、CHAPTER 3AMPLIFIERS FOR SIGNAL CONDITIONING,1. INTRODUCTIONThis section examines the critical parameters of amplifiers for use in precision signal conditioning applications. Offset voltages for precision IC op amps can be low as 10uV with corresponding temperature drifts of 0.1uV/oC. Open loop gains greater than 1 million are common, along with common mode and power supply rejection ratios of the same magnitude. Applying these precision amplifiers while maintaining the amplifier performance can 。

16、第3章 电感式传感器及其信号调理,3.1 自感式传感器,3.2 差动变压器,3.3 电涡流传感器,3.4 压磁式传感器,3.5 电感式传感器的信号调理,电感式传感器是利用非电量的变化引起传感元件线圈自感和互感的变化，从而实现非电量电测量的一种装置。 电感传感器可分为自感式、互感式和涡流式三种类型。,3.1 自感式传感器 3.1.1 单线圈自感传感器自感式传感器亦称变隙式自感传感器或变磁阻式自感传感器，根据铁芯线圈磁路气隙的改变，引起磁路磁阻的改变，从而改变线圈自感的大小。气隙参数的改变可通过改变气隙长度和改变气隙截面积两种方式实现。传。