第6章传感器原理与测量电路1汇编.ppt

主要内容 本章学习要求 6.1 概 述 6.1 概 述 6.1 概 述 6.2 电容式传感器 6.2 电容式传感器 6.2 电容式传感器 6.2 电容式传感器 极距变化型电容传感器 极距变化型电容传感器 极距变化型电容传感器 面积变化型电容传感器 面积变化型电容传感器 面积变化型电容传感器 介电常数变化型电容传感器 介电常数变化型电容传感器 电容式传感器的等效电路 电容式传感器的等效电路 电容式传感器的常用转换电路 电容式传感器的常用转换电路 电容式传感器的常用转换电路 电容式传感器的特点 加速度传感器在汽车中的应用 当被测液体的页面上升时，引起棒状电极与导电液体之间的电容变化。 液位限位传感器与液位变送器的区别在于：它不给出模拟量，而是给出开关量。当液位到达设定值时，它输出低电平。但也可以选择输出为高电平的型号。 电容式键盘 本讲要点总结 1．电容传感器工作原理和类型 2. 电容传感器输出特性和测量电路 3. 电容式传感器的应用 6.3 电感式传感器 变磁阻式电感传感器 变气隙型自感传感器 变气隙型自感传感器 变面积型自感传感器 螺管型自感传感器 差动变压器式传感器 螺线管式差动变压器式传感器 测量转换电路 测量转换电路 电涡流式传感器 高频反射式涡流传感器 低频透射式涡流传感器 6.3 电感式传感器 6.5 压电式传感器 压电效应 某些物质在沿一定方向上施加外力使之变形时，其内部电荷分布将发生变化，使得表面的金属电极产生电荷。在外力除去后，它们又重新回到不带电的状态。这种现象称为正压电效应。 相反，如果把这些物质置于电场中，其几何尺寸也将发生变化，这种由于外电场作用导致物质的机械变形的现象，称为逆压电效应，或称为电致伸缩效应。 压电材料 天然晶体 (如天然石英晶体) ——性能稳定，机械性能好，广泛 应用于振荡器、谐振器等元件材料。 人造晶体(如钛酸钡、锆钛酸钡等) ——灵敏度较高，性能存在缺陷，已 逐渐被取代。 压电陶瓷（锆钛酸铅、氧化锌等） ——现今大多采用的材料。 压电高聚物薄膜（聚偏二氟乙烯） ——压电性强、柔性好，已得到应用。 压电效应 单个晶片的等效电路 晶片串接 测量电路——电荷放大器 压电式传感器 压电式加速度传感器 6.7 霍尔传感器 金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流流过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势，这种物理现象称为霍尔效应。 6.7 霍尔传感器 霍尔元件由霍尔片、四根引线和壳体组成。 6.7 霍尔传感器 测量电路 6.7 霍尔传感器 电流传感器 当电流流过导线时，将在导线周围产生磁场，磁场大小与流过导线的电流大小成正比，这一磁场可以通过软磁材料来聚集，然后用霍尔器件进行检测。 6.7 霍尔传感器 叶片和齿轮位置传感器 6.7 霍尔传感器 汽车速度测量 6.8 光栅传感器 圆光栅 6.8 光栅传感器 辨向原理 6.8 光栅传感器 细分技术 6.8 光栅传感器 6.8 光栅传感器 6.8 光栅传感器 6.9 光纤传感器 光纤结构及其导光示意图 6.9 光纤传感器 数值孔径 6.9 光纤传感器 根据光纤在传感器中的作用，光纤传感器可以分为功能型光纤传感器、非功能型、（传光型）光纤传感器和拾光型光纤传感器三类。 6.9 光纤传感器 功能型传感器 利用光纤本身的某种敏感特性或功能制成的传感 器，它不仅起传输光波的作用，还起着敏感元件 的作用。 6.9 光纤传感器 传光型传感器 光纤仅仅起传光媒介的作用，在光纤中断部的端 面加装其它敏感元件构成传感器。 6.9 光纤传感器 反射式光纤位移传感器原理图 课堂练习 有一圆板电容传感器，直径 ，极板间距离 , 极板间介质为空气，试计算其电容 之值。又若将此电容传感器接至振荡器的调谐回路( 微微法， 微亨)作为调频元件,为使测 量时有较均匀的灵敏度， 要求调频最大偏频在 以内，求电容传感器的 。 可移动极板 7.有一圆板电容传感器，直径 ，极板间距离 , 极板间介质为空气，试计算其电容 之值。又若将此电容传感器接至振荡器的调谐回路( 微微法， 微亨)作为调频元件,为使测 量时有较均匀的灵敏度， 要求调频最大偏频在 以内，求电容传感器的 。 可移动极板 + + + + + + + + + + F F 晶片并接 Ca Ra q ea