传感器工作 原理.ppt

3.悬臂梁式传感器 悬臂梁式传感器是一种低外形、高精度、抗偏、抗侧性能优越的称重测力传感器。采用弹性梁及电阻应变计作敏感转换元件，组成全桥电路。当垂直正压力或拉力作用在弹性梁上时，电阻应变计随金属弹性梁一起变形，其应变使应变电阻计的阻值变化而应变电桥输出与拉力（或压力）成正比的电压信号。配以相应的应变仪、数字电压表或其它二次仪表，即可显示或记录重量（或力）。 4.环式传感器 其结构如右图 第一章 传感器的发展和作用 人类为了从外界获取信息，必须借助于感觉器官。人类依靠这些器官接收来自外界的刺激，再通过大脑进行分析判断，发出命令而动作。随着科学技术发展和人类社会的进步，人类为了进一步认识自然和改造自然，只靠这些感觉器官就显得很不够了。于是，一系列代替、补充、延伸人的感觉器官功能的各种手段就应用而生，从而出现了各种用途的传感器。 1.2 什么是传感器 传感器是与人的感觉器官相对应的元件 国家标准GB 7665-87对传感器下的定义是：“能够感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。” 敏感元件——传感器中能直接感受或响应被测量（输入量）的部分； 转换元件——传感器中能将敏感元件感受的或响应的被测量转换成适于传输和（或）测量的电信号的部分。 下图为传感器组成方框图此图也说明了传感器的基本组成和工作原理。 实际上有些传感器并不能明显区分敏感元件和转换元件两个部分而是二者合为一体。例如：压电传感器、热电偶等，没有中间环节，直接将被测量转换成电信号。 传感器种类繁多，功能各异。由于同一被测量可用不同转换原理实现探测，利用同一种物理法则、化学反应或生物效应可制作出检测不同被测量的传感器，功能大同小异的同一类传感器可用于不同的技术领域，故传感器有不同的分类法。 1.3. 传感器的分类 基于物理效应如声、光、电、磁、热等效应进行工作的物理传感器； 基于化学反应如化学吸附、选择性化学反应等进行工作的化学传感器； 基于酶、抗体、激素等分子识别功能的生物传感器。 1）.根据传感感知外界信息所依据的基本效应分为： 2）.按工作原理分类 应变式 电容式 电感式 电磁式 压电式 热电式；等等 3）.根据传感器使用的敏感材料： 半导体传感器 光纤传感器 陶瓷传感器 金属传感器 高分子材料传感器 复合材料传感器；等等 4）.按照被测量： 力学量传感器 热量传感器 磁传感器 光传感器 放射线传感器 气体成分传感器 液体成分传感器 离子传感器 真空传感器；等等 5）.按能量关系可分为两大类： 能量控制型，其变换的能量是由外部电源供给，而外界的变化（即传感器输入量的变化）只能起到控制作用。如电桥测量电阻温度变化时，温度变化改变了热敏电阻的阻值，热敏电阻阻值的变化使电桥输出发生变化（注意电桥的输出是由电源供给的） 能量转换型，由传感器输入量变化直接引起能量变化。如热效应中的热电偶，当温度变化时，直接引起输出电势变化。再如传声器直接将声信号转化成电信号输出。 6）.按传感器利用场的定律还是利用物质的定律可分为： 结构型传感器 物型传感器 复合型传感器 场的定律是关于物质作用的定律，例如动力场的运动定律、电磁场的感应定律、光的干涉现象等。利用场的定律做成的传感器，如电动式、电容式、激光检测器等。 物质的定律是指物质本身内在性质的规律。如弹性尊从虎克定律、晶体的压电性、半导体材料的压阻、热阻、光阻、湿阻、霍尔效应等。利用物质的定律做成的传感器，如压电式传感器、热敏电阻、光敏电阻、光电管等 7）.按依靠还是不依靠外加电源工作可分为： 有源传感器（需外加电源才能工作） 无源传感器（不需外加电源） 8）.按输出量可分为： 数字量传感器 模拟量传感器 分类方法 传感器的种类 说明 按依据的效应分类 物理传感器 化学传感器 生物传感器 基于物理效应（光、电、声、磁、热） 化学传感器 生物传感器 按输入量分类 位移、速度、温度、气体成分、浓度等传感器 传感器以被测量命名 按工作原理分类 应变式、电容式、电感式、电磁式、压电式、热电式、传感器等 传感器以工作原理命名 按输出信号分类 模拟式传感器 数字式传感器 输出为模拟量 输出为数字量 按能量关系分类 能量转换型传感器 能量控制型传感器 直接将被测量转换为输出量的能量 由外部供给传感器能量，而由被测量控制输出量能量 按是利用场的定律还是利用物质的定律分类 结构型传感器 物型传感器 通过敏感元件几何结构参数变化实现信息转换 通过敏感元件材料物理性质变化实现信息转换 按是否依靠外加电源分类 有源传感器 无源传感器 传感器工作需外加电源 传感器工作无需外加电源 按使用敏感材料分类 半导体传感器、光纤传感器、陶瓷传感器、金属传感器、高分子材料传感器、复合材料传感器 传感器以使