第三章 常用传感器3.ppt

 电荷放大器电路 Ca Ra q Cc Ri Ci -A ui uy Cf 输出电压与传感器的电荷量近似正比，且只与反馈电容有关，与电缆电容Cc值无关。 5.压电传感器应用 应用领域 常用来测量力、压力、振动的加速度，也用于声学(包括超声)和声发射等测量 压电传感器类型 压电式力传感器：10-3N到104 kN，动态范围一般为60dB；测量方向有单方向的，也有多方向的。 压电式压力传感器：1）利用膜片式弹性元件；2)利用活塞 压电式加速度传感器：系列产品（不同灵敏度、不同量程、不同大小），灵敏阈达10-6 gn 产品 加速度计 力传感器 3.4.2 压电式传感器  三、热电式传感器 将被测量（温度）转换为电量的传感器 热电势效应原理 可分为热电偶和热电阻 1.热电偶工作原理：热电偶是基于热电势效应原理的测温用传感器，把两种不同的导体或半导体连接如图，若1、2点温度不同，回路中有电流产生，称之为热电势。对于某个确定的热电偶，当某一端温度T0恒定时，热电势仅与测量端温度T有关，故可测温度T。热电势由两部分组成：①接触电势；②温差电势。  ① 接触电势：A、B两导体接触后，由于电子浓度不同，在截面附近产生接触电势： ② 温差电势：当一块导体两端温度不同时，在导体两端形成温差电势。 显然，当AB材料已定时，接触电势与温度T（绝对温度）有关。所以，当两种材料AB组成一个闭合回路时，设Ｔ＞Ｔ0时，回路中总电势为 由于接触电势大于温差电势，若忽略温差电势的影响。 热电偶的材料有许多种，一般金属有镍铬—镍铝硅、铜、康铜，贵重金属有铂铑—铂、铂铑3，铂铑6以及钨、钼等。热电偶的种类也比较多，构成基本相同：由热电极材料、绝缘材料、保护材料和引线装置等组成。 热电偶是一种发电型传感器，其输出信号可直接接入记录仪器。利用热电偶还可测量两点温差及温度场中多点的平均温度，有关方面知识还可参考其它专著。 温度T0恒定  2、热电阻 金属热电阻（热电阻）与半导体热电阻（热敏电阻）两类 它具有负的电阻温度系数,随温度的上升而阻值下降。 （1）铂电阻 （2）铜电阻 金属热电阻 原理：热能 ? 热电阻 ? 电阻值 温度? ? 热电阻 阻值? 半导体热电阻 R T  第五节 光电传感器 首先把被测量的变化转换成光信号的变化，光电传感器是将光量转换为电量。光电器件的物理基础是光电效应。 一、光电测量原理 1. 外光电效应 在光线作用下，物质内的电子逸出物体表面向外发射的现象，称为外光电效应。如光电管、光电倍增管。 2. 内光电效应 受光照物体(通常为半导体材料)电导率发生变化或产生光电动势的效应称为内光电效应。如光敏电阻等。 3.光生伏特效应 在光线作用下使物体产生一定方向电动势的现象；如光电池、光敏晶体管等。  光通量是随被测量而变,光电流就成为被测量的函数,故又称为光电传感器的函数运用状态光电传感器。这一类光电传感器有如下几种工作方式。 被测物体位于恒定光源与光电元件之间,根据被测物对光的吸收程度或对其谱线的选择来测定被测参数。如测量液体、气体的透明度、混浊度,对气体进行成分分析,测定液体中某种物质的含量等。 恒定光源发出的光投射到被测物体上,被测物体把部分光通量反射到光电元件上,根据反射的光通量多少测定被测物表面状态和性质。例如测量零件的表面粗糙度、表面缺陷、表面位移等。  被测物体位于恒定光源与光电元件之间,光源发出的光通量经被测物遮去其一部分,使作用在光电元件上的光通量减弱,减弱的程度与被测物在光学通路中的位置有关。利用这一原理可以测量长度、厚度、线位移、角位移、振动等。 被测物体本身就是辐射源，它可以直接照射在光电元件上，也可以经过一定的光路后作用在光电元件上。光电高温计、比色高温计、红外侦察和红外遥感等均属于这一类。这种方式也可以用于防火报警和构成光照度计 脉冲式光电传感器的作用方式是光电元件的输出仅有两种稳定状态,也就是“通”、“断”的开关状态,所以也称为光电元件的开关运用状态。  第六节 光纤传感器 光纤传感器以光信号为变换和传输的载体，利用光导纤维传输光信号。 光纤传感器通过将被测量变换为光波的强度、频率、相位或偏振态四个参数之一的变化进行测量。通常将光波随被测量的变化而变化称为对光波进行调制。相应地，光纤传感器可分为：强度调制型、频率调制型、相位调制型及偏振态调制型。 光的电矢量的振动 偏振态（矢量A的方向)  光纤传感器可分为：功能型、传光型。 功能型：是利用光纤将输入物理量变换为调制的光信号。其工作原理基于光纤的光调制效应，即光纤在外界环境因素，如温度、压力、电场、磁场等等改变时，其传光