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第八章、光电式传感器 一、光电效应 光电元件的物理基础是光电效应。从物理学角度来说，光可以看做是由一连串具有一定能量的粒子（称为光子）所构成；每个光子具有的能量为hf（h为普朗克常数，f为光的频率）。当采用光照射某一物体时，该物体就受到一连串能量为hf的光子所轰击，其内部电子获得能量并释放出来的现象，便称为光电效应。 光电效应可分为二大类： 1、外光电效应 在光照作用下，物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象称为外光电效应。（光电管，光电倍增管） 2、内光电效应 当光照射在物体上时，使物体电导率发生变化，或产生光生电动势的效应叫内光电效应。 a)其中使材料电导率发生变化的现象称为光电导效应。（光敏电阻） b)其中使材料产生一定方向的电动势的现象称为光生伏特效应。（光电池） 1）伏安特性 2）光照特性 3）光谱特性 4）频率特性 5）温度特性 第九章、霍尔传感器 1、霍尔效应 在一半导体两侧面通以控制电流I，在垂直方向加以磁场B，这在半导体另两个侧面会产生一个大小与I*B成比例的电动势UH，这一现象称为霍尔效应，UH称为霍尔电动势，半导体称为霍尔元件 一、关于霍尔效应的几个问题 1、什么是霍尔效应 导体中载流子在磁场中受洛仑兹力作用发生横向漂移的结果 2、 * 电容传感器的一些特殊问题 一、用加云母片的方法提高灵敏度与耐压 二、边缘效应补偿：增加保护环 三、电容传感器的特点和关键问题 应用 1、测压力 2、测料高 3、感应开关  第四章、电感传感器 一、 自感传感器 工作原理 实质上就是一个带铁心的线圈，它是利用机械量变化会引起线圈磁路磁阻的变化，从而导致电感变化这一物理现象。 由此可见，当线圈匝数一定，导磁系数一定， 改变 变化。因此自感传感器又可分为变气隙式和变气隙截面积 变气隙厚度式（输出特性） 设初始电感 1、当衔铁下移： 2、当衔铁上移： 展开得： 可见二次以上高次项是造成非线性主要原因 另外，自感型传感器由于衔铁和电磁铁心之间存在着较大的电磁吸力，这也会给使用带来不便，并可能引入误差。 对于变面积型的，其自感与磁导材料截面积呈线性关系，但灵敏度较低。 注意：自感传感器灵敏度与哪些因素有关？ 如图，列举了可变磁阻式传感器的四个典型结构 为了减小非线性误差，通常做成差动式，且接成电桥形式 如图所示 显然差动形式具有以下优点： 1、灵敏度提高一倍 2、非线性大为减小 1、交流电桥式测量电路 测量电路（差动） 2、变压器式交流电桥 由于U是交流电压，故无法对方向加以分辨。 3、带相敏整流的交流电桥 差动变压器（互感传感器） 差动变压器本身是一个变压器，在其初级线圈加入交流电压后，其次级线圈即感应产生电压信号，当互感有变化时，感应电压也产生相应的变化。由于这种传感器常常做成差动形式，故把它称为差动变压器。 差动变压器的结构形式较多，目前应用最广的是螺管式的差动变压器。 一、工作原理 如图所示，如果两次级线圈输出接成反向串联，这时传感器输出 ，因两次级线圈一样，故当铁心处于中央位置时， ， 当铁心移动时， 随位移 成线性增加，其特性曲线如图所示 其特性成 字形，如测得 ，就可得到与 成比例的线性读数。 测量电路 a) b)电流输出 c) d)电压输出 零点残余电压及其消除 由于次级反向串联，因此铁心位于中央时，输出应为0，但实际上输出电压并不为0，而是零点残余电压。 原因： 1、两次级线圈不对称 2、铁磁材料磁饱和（引起输出电压有高次谐波） 3、励磁电压波形中含高次谐波 措施： 1、提高对称性 2、相敏整流电路 3、采用补偿电路（图） 涡流传感器 涡流传感器的结构形式 频率跟灵敏度之间的关系？ 第五章、热电偶传感器 热电效应 不同性质的两导体A,B组成如图所示闭合回路，两结点分别处于不同温度，回路中会产生热电势，这种现象称作热电效应。两导体的组合称为热电偶。 热电偶产生的热电势由两种电势组成 回路内总热电势 有关热电偶的几点结论 三、 热电偶的冷端补偿 由热电偶测温的原理可知，（只有当热电偶的冷端温度保持不变时，热电动势才是被测温度的单值函数，） （一）、补偿导线（冷端延长线） （二）、冷端温度校正法 实测 修正值 （三）、冰浴法 （四）、热电偶补偿法 （五）、补偿电桥法 热电偶的测温线路 一、测量某点温度的基本电路 二、利用热电偶测量两点之间温度差的连接电路 三、利用热电偶测量设备中的平均温度 [例] 用镍铬-镍硅热电偶测量炉温，热电偶冷端温度为30℃，测得的热电势为33.29mV，试求被测炉子的实际温度 温度（度） 30 300 800 820 830 热电势（毫伏） 1.203 12.207 33.287 33.686 34.502 第七章、压电式传感器 一、压电效应 当某些单晶体或多晶