《同济大学土木工程课件2传感器》课件.ppt

土木工程 The end... Thanks ! * * 概念：把被测量转化为电阻变化的一种传感器。 按工作原理分类： 电阻应变式（核心为：电阻应变片） 电位计式 压阻式 §2-2 电阻式传感器 △X △ρ △ L △ A △ R 基本原理 §2-2 电阻式传感器 1 电阻应变式传感器：应变片＋弹性元件＋附件 工作原理：基于电阻应变效应 2? 电位计：精度0.05～0.025mm 电位计的使用－变阻器与分压器 Rx x U A B U Ux x U A B §2-2 电阻式传感器 3、压阻式传感器 △ F→△ R 压阻效应：单晶半导体材料在沿某一轴向受外力作用时，其电阻率发生很大变化的现象 §2-2 电阻式传感器 电感式传感器是基于电磁感应原理，它是把被测量转化为电感量的一种装置。 分类: 电感式传感器 自感型 可变磁阻型 涡流式 互感型 §2-3 电感式传感器 1 自感型--可变磁阻式 可变导磁面积型 原理:电磁感应 §2-3 电感式传感器 1 自感型： （2）涡流式 金属板置于变化磁场中或在磁场中运动时，在金属板种产生感应电流 高频反射式涡流传感器 低频透射式涡流传感器 §2-3 电感式传感器 2 互感型--差动变压器 W W1 W2 Es x -x 工作原理:互感现象. Ew Eout §2-3 电感式传感器 1 工作原理 传感器可等效成一个两端固定绷紧的均匀弦。 钢弦内应力的变化转变为钢弦振动频率的变化。 §2-4 钢弦式传感器 基本原理 发出脉冲信号输入压力盒的电磁线路，激励钢弦产生振动，钢弦的振动在电磁线路内产生交变电动势，输入频率仪放大器后，示波，得到频率。 §2-5 电容式、压电式、压磁式传感器 1 电容式传感器：将被测量（尺寸、压力等）的变化转换成电容量变化的传感器。 工作原理 + + + ? A ? δ、A或ε发生变化时，都会引起电容的变化。 2 压电式传感器 基本原理： 压电效应（外力作用下激起晶体表面荷电的现象，逆压电效应） 压电材料：压电单晶体（石英）、多晶体压电陶瓷（钛酸钡） 常用结构形式 ＋ 串联 ＋ 并联 F + q=DF §2-5 电容式、压电式、压磁式传感器 并联时间常数大，适宜用在测量慢变信号； 串联适于电路输入阻抗很高的时候。 2 压电式传感器 （1）加速度传感器 （2）测力传感器 §2-5 电容式、压电式、压磁式传感器 3 压磁式传感器 基本原理： 压磁效应（铁磁材料受机械力作用，内部产生机械效应力，从而引起导磁系数发生变化） §2-5 电容式、压电式、压磁式传感器 3 压磁式传感器 基本元件： 应用举例 §2-5 电容式、压电式、压磁式传感器 §2-7 其它传感器 1 磁电式传感器 基本原理：电磁感应，产生感应电动势 §2-6 其它传感器 1 磁电式传感器 （2）霍尔传感器 基本原理：霍尔元件基于霍尔效应，产生感应电动势 金属或半导体材料置于磁场中，通过电流时， 垂直于电流和磁场方向，产生感应电动势 §2-6 其它传感器 1 磁电式传感器 （2）霍尔传感器 应用举例 位移传感器 霍尔乘法器 §2-6 其它传感器 1 磁电式传感器 （3）磁阻效应传感器 基本原理：磁阻效应 沿电流方向电阻的变化 §2-6 其它传感器 2 光电式传感器 （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） （2）内光电效应 （受光照物体电导率发生变化或产生光电动势的效应） §2-7 其它传感器 2 光电式传感器 主要形式 §2-7 其它传感器 3 气敏传感器 基本原理 半导体气敏元件同气体 接触后，造成半导体性 质发生变化， 测量特定气体的成分或者浓度 将成分和浓度转变为电信号，进行监测和报警。 例：二氧化锡气敏元件测酒精含量 §2-7 其它传感器 4 湿度传感器 基本原理 利用湿敏元件进行湿度测量和控制。 湿敏元件 利用湿敏材料吸收空气中的水分而导致本身电阻值发生变化。 §2-7 其它传感器 5 水分传感器 基本原理 将水分含量转换成电信号进行测定和表示 高分子物质的电阻与含水率有关 §2-7 其它传感器 6 光纤传感器 基本原理 外界因素（温度、压力、电场、磁场等）变化时，传光特性（相位和光强）会发生变化。 §2-8 传感器的选择和标定 1 传感器的选择 输入输出线性好，灵敏度高 滞后、偏移误差小 动态特性好 功耗小 对测试对象影响小 抗干扰能力强 重复性好，有互换性 抗腐蚀性好，能长期使用 易维修和校准 §2-7 传感器的选择和标定 2 压力盒的选择和埋设要求 静力匹配 弹性模量 泊松比 密度 §2-