第7章 电能量型传感器.doc

第7章 电能量型传感器 7.1 压电式传感器 压电式传感器是利用压电效应实现力与电荷的双向转换。 压电式传感器的工作原理 压电效应（正、逆压电效应）： 压电式传感器的等效电路和连接方式 1.压电式传感器的等效电路 压电元件两极之间的压电陶瓷或者石英晶体为绝缘体，构成一个电容器，其电容为： 产生的电压与电荷的关系： 在测量频率比较低时，必须保证负载RL很大，以提高时间常数，不至于造成较大的误差，一般达几兆欧。 ◆石英晶体 石英晶体具有正、 逆压电效应。  为了得到好的谐振效果， 石英晶体谐振器都是把晶体做成片状。 晶体片的切型与等效电路。 C0 –几个pF;Cq-10-2-10-4pF; R0-100欧姆左右；Lq-毫亨。 石英晶体谐振器的压电效应可以用图8.1.6(a)所示的等效电路来表示。等效电路中的C0为晶体片与金属电极板构成的装架电容； Lq与Cq为压电谐振的等效参数；Rq为振动时摩擦损耗的等效电阻。 图8.1.6 (b) 是等效电路(见图8.1.6 (a))的电抗-频率特性。 2. 压电式传感器的连接电路 ③压电式传感器的应用 1.应用特点：（P66） 2.设计时必须考虑的问题： ZA-YD系列压电式低频振动传感器 （ 可以测量振动速度、位移） 7.2 磁电式传感器 ①磁电式传感器的工作原理与结构形式 磁电式传感器是利用电磁感应定律，将输入运动速度变换成感应电势输出的装置。 1.恒磁通磁电式传感器 2.变磁通磁电式传感器 ②磁电式传感器的应用 TR磁电转速传感器 7.3 热电式传感器 热电式传感器是利用转换元件电磁参量随温度变化的特性，对温度和与温度有关的参量进行检测的装置。 其中将温度变化转换为电阻变化的称为热电阻传感器；将温度变化转换为热电势变化的称为热电偶传感器。 热电阻传感器 热电阻 电阻与温度的关系 2.热敏电阻 热敏电阻是开发早、种类多、发展较成熟的敏感元器件．热敏电阻由半导体陶瓷材料组成， 热敏电阻是用半导体材料，大多为负温度系数，即阻值随温度增加而降低。温度变化会造成大的阻值改变，因此它是最灵敏的温度传感器。但热敏电阻的线性度极差，并且与生产工艺有很大关系。制造商给不出标准化的热敏电阻曲线。热敏电阻体积非常小，对温度变化的响应也快。但热敏电阻需要使用电流源，小尺寸也使它对自热误差极为敏感。 热敏电阻包括正温度系数（PTC）和负温度系数（NTC）热敏电阻，以及临界温度热敏电阻（CTR）。 热敏电阻的主要特点是： 1.灵敏度较高，其电阻温度系数要比金属大10～100倍以上，能检测出10-6℃的温度变化； 2.工作温度范围宽，常温器件适用于-55℃～315℃，高温器件适用温度高于315℃（目前最高可达到2000℃），低温器件适用于-273℃～55℃； 3.体积小，能够测量其他温度计无法测量的空隙、腔体及生物体内血管的温度； 4.使用方便，电阻值可在0.1～100kΩ间任意选择； 5.易加工成复杂的形状，可大批量生产； 6.稳定性好、过载能力强。 主要缺点 热敏电阻 1.阻值与温度的关系非线性严重； 2.元件的一致性差，互换性差； 3.元件易老化，稳定性较差； 4.除特殊高温热敏电阻外，绝大多数热敏电阻仅适合0～150℃范围，使用时必须注意。 主要参数 ●热电阻传感器的应用 恒温控制系统 RT—负温度系数。 —— 温控电路的控制过程是：电路刚接通时UA-UB│小，VCUTH1，E点为高电平U2，T1、T2饱和导通，15V电源对100Ω/2W加热，使加热器温度升高，Rr随温度的升高，阻值逐渐减小，UA-UB逐渐增大，UC随之增大，当UC=UTH1时，E点又由高电平跳变到低电平-Uz，T1、T2截止，加热器停止加热，温度降低，RT的阻值增大使UA-UB│减小，当减小到UC=UTH2时，E点又由低电平翻转到高电平，再次加热，如止循环，使温度恒定。要求：根据电路中给定元件参数和电压，计算电路的其它参数。瞬态抑制二极管的结构与稳压二极管相似，连符号也一样。瞬态抑制二极管(TVS)的工作原理与稳压二极管一样，但结构上有差别。其最大的差别是一般稳压二极管组成的PN结面积很小，它能承受的反向电流较小。　　　　一般小功率稳压管(0.5～1W)其最大反向电流为几十毫安