昆明理工大学《工程测试技术》课件 第三章 常用传感器与敏感元件.pdf

主讲 贺玮 工程测试技术 引言 传感器是直接作用于被测量、能按一定方式将其转换成同种或 别种量值输出的器件。直接受被测量作用的元件称为敏感元件。 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。 如果电信号随时间的变化规律与被测量随时间变化的规律相 同，即波形不失真，那么，对电信号的分析处理就等同于对原 工程信号的分析处理。 传感器处于测试装置的输入端，对测量的精确度至关重要，其 性能直接影响着整个测试装置的工作质量。 第三章 常用传感器与敏感元件 常用传感器的分类 电阻应变式传感器及其应用 电容式传感器 电感式传感器 磁电式传感器 压电式传感器 其它类型传感器 传感器的选用原则 常用传感器的分类 按被测量分类 位移传感器、力传感器、温度传感器等。 按工作原理分类 机械式、电气式、光学式、流体式等。 按信号变换特征分类 物性型和结构型。 按敏感元件与被测对象之间的能量关系分类 能量转换型与能量控制型。 按输出信号分类 模拟式和数字式。 第三章 常用传感器与敏感元件 常用传感器的分类 电阻应变式传感器及其应用 电容式传感器 电感式传感器 磁电式传感器 压电式传感器 其它类型传感器 传感器的选用原则 电阻应变式传感器 电阻应变式传感器是利用电阻应变片将机械应变转换为应变片 电阻值的变化。 将电阻应变片粘贴在弹性元件上，当弹性元件在外力作用下发 生机械变形（伸长或缩短）时，引起应变片电阻值的变化，通 过转换电路变成电量输出，则电量变化的大小反映了被测量的 大小。 电阻应变式传感器可分为两类： 金属电阻应变片 半导体应变片 电阻应变式传感器的结构 丝式 敏感栅：应变片的转换元件、核心。 箔式 基底和盖片：用于保护敏感栅，并且保持敏感栅和引线 的几何形状和相对位置。 基底厚度一般为 0.02 ～ 0.04 mm； 常用的基底材料料有纸基、布基和玻璃纤维布基等。 引线：应变片敏感栅与后接测量电路连接的细金属线。 多由直径 0.1 ～ 0.15 mm 的镀锡铜线或扁带形的其它金属 材料制成。电阻率低，抗氧化性能好，易于焊接。 电阻应变片的工作原理 由欧姆定律知，对于长度为l 、截面积为A 、电阻率 为ρ 的金属导体，其电阻： l R ρ( ) Ω A 在外力作用下，金属导体的L 、A 和ρ均会发生变化， 从而导致电阻值的变化；金属导体的电阻变化量与L 、 A 及ρ之间的关系可用上式的全微分方法求出（设金属 导体为半径为r 的圆截面导体，则A=πr2 ）： ρ ρ ∂R ∂R ∂R l