安全检测技术章常用传感器详解.ppt

第二章 安全检测常用传感器 第一节 传感器的作用及分类 第二节 结构型传感器 第三节 物性传感器 第四节 其他类型传感器 第五节 传感器的选用原则 第一节 传感器的作用及分类 1.1、传感器的基本概念 1.2、传感器的作用 1.3、传感器的分类 1.1、传感器的基本概念 1、敏感原件 定义：能够灵敏地感受被测变量并做出响应的元件。 例如：铂电阻： 温度敏感元件 弹性膜盒： 压力敏感元件 注意：减少敏感元件受环境因素的影响 1.1、传感器的基本概念 2、传感器 从广义上讲，传感器是将被测物理量按一定规律转换为与其对应的另一种(或同种)物理量输出的装置 通常的定义，传感器是将被测非电物理量(如力、压力、重力、力矩、应力、应变、位移、速度、加速度、流量、振动、噪声等)转换成与之对应的并易于精确处理的电量或电参量(如电流、电压、电阻、电感、电容、电荷、频率、阻抗等)输出的一种检测装置。 1.1、传感器的基本概念 3、变送器 凡输出标准信号的传感器就称为变送器。 标准信号是物理量的形式和数值范围都符合国际标准的信号。 例如：直流电压 0~10v 优点：便于把各种变送器和其他仪表组成监测系统 1.1、传感器的基本概念 4、信号转换器 是指将一种信号转换成另一种信号的装置。信号是信息存在的形式或载体。在自动化仪表设备和自动控制系统中，常将一种信号转换成另一种与标准量或参考量比较后的信号，以便将两类仪表联接起来，因此，转换器常常是两个仪表（或装置）间的中间环节。 1.2、传感器的作用 传感器是获得信息的正确与否，关系到整个检测与控制系统的精度。如果传感器的误差很大，后面的测量电路、放大器、指示仪等的精度再高也将难以提高整个检测系统的精度。 1.４传感器的分类 1．按输入量（被测对象)分类 输入量即被测对象，按此方法分类，传感器可分为物理量传感器、化学量传感器和生物量传感器三大类。 其中，物理量传感器又可分为温度传感器、压力传感器、位移传感器等等。这种分类方法给使用考提供了方便，容易根据被测对象选择所需要的传感器。 1.４传感器的分类 2．按转换原理分类 从传感器的转换原理来说，通常分为结构型、物性型两大类。 结构型：结构型传感器是利用机械构件(如金属膜片等)在动力场或电磁场的作用下产生变形或位移，将外界被测参数转换成相应的电阻、电感、电容等物理量，它是利用物理学运动定律或电磁定律实现转换的。 物性型传感器是利用材料的固态物理特性及其各种物理、化学效应(即物质定律，如虎克定律、欧姆定律等)实现非电量的转换。它是以半导体、电介质、铁电体等作为敏感材料的固态器件。 1.４传感器的分类 3．按能量转换的方式分类 按转换元件的能量转换方式，传感器可分为有源型和无源型两类。有源型也称能量转换型或发电型，它把非电量直接变成电压量、电流量、电荷量等(如磁电式、压电式、光电池、热电偶等)。 无源型也称能量控制型或参数型，它把非电量变成电阻、电容、电感等量。凡是不利用电路自身电流(电压)而受感自身能产生自感式电位信号的传感器均是无源传感器。 1.４传感器的分类 4．按输出信号的形式分类 按输出信号的形式，传感器可分为开关式、模拟式和数字式。 5．按输入和输出的特性分类 按输入、输出特性，传感器可分为线性和非线性两类。 第二节 结构型传感器 2.1 电阻式传感器 2.2 电容式传感器 2.3 电感式传感器 2.4 磁电式传感器 2.1 电阻式传感器 电阻式传感器是将非电量(如力、位移、形变、速度、加速度和扭矩等参数)转换为电阻变化的传感器。其核心转换元件是电阻元件，将非电量的变化转换成相应的电阻值的变化，通过电测技术对电阻值进行测量，以达到对上述非电量测量的目的。 2.1 电阻式传感器 1．电阻式传感器原理 从上式可见，若导体的三个参数(电阻率、长度和截面积)中的一个或数个发生变化，则电阻值随着变化，因此可利用此原理来构成传感器。例如，若改变长度L，则可形成电位器式传感器，改变L 、A和ρ则可做成电阻应变片；改变ρ则可形成热敏电阻、光导性光检测器等。下面介绍两种最常用的电阻式传感器：电位器式传感器和应变片式传感器。 2.1 电阻式传感器 2．电位器式传感器 电位器式传感器通过滑动触点把位移转换为电阻丝的长度变化，从而改变电阻值大小，进而再将这种变化值转换成电压或电流的变化值。 电位器式传感器分为线绕式和非线绕式两大类。线绕电位器是最基本的电位器式传感器；非线绕式电阻传感器则是在线绕电位器的基础上，在电阻元件的形式和工作方式上有所发展，包括薄膜电位器、导电塑料电位器和光电电位器等。 线绕电位器式传感器的核心，即转换元件是精密电位器。 2.1 电阻式传感器 线绕电位器式传感器原理图 2.