测试系统及传感器.pptx

第5章传感器测量原理5.1测试系统的基本构成机械系统测量系统信号采集处理系统显示记录系统被测物理量数据采集卡中间转换器传感器测试软件机械系统为保证试验进行所需的各种机械结构根据不同的机械参量，选用不同的传感器和相应的后接仪器所组成的测量系统。将测量装置输出的信号采集和处理后排除干扰和噪声污染，并估计测量数据的可靠程度。测试系统的输出环节，把试验过程中的数据记录下来，并显示出来。

传感器是借助检测元件将一种形式的信息转换成另一种信息的装置。物理量电量5.2传感器概述1.传感器定义

dV2.传感器的构成传感器敏感器件辅助器件感受被测物理量，并对信号进行转换输出对敏感器件输出的电信号进行放大、阻抗匹配以便于后续仪表接入

传感器种类名目繁多，分类方法也不完全同，从选用角度看一般是按被测参量和工作原理的不同来划分。按被测参量分类被测参量多种多样，通常可划分为几大类，如机械量、热工量、物理化学量及生物医学量等。5.3传感器的分类

机械信号位移、速度(角速度与线速度)、加速度传感器机械量力、力矩、应力传感器几何尺寸(长度、厚度、角度、圆度)传感器

01.(热量、比热、热流)传感器02.压力(压差、真空度)传感器；流量、流速传感器；03.物位(液位)传感器04.热工量

2020气体或液体的密度、湿度传感器；012021粘度、浓度、盐度传器022022化学成分传感器03物理化学量

010203040506血压、眼压、脑压传感器哦流体信号体温传感器心电、心音、心搏数传感器生物医学量

按传感器的能源分类有源传感器：被测量使传感器本身的电参量R、L、C改变，这种传感器工作时必须有外加电源。无源传感器：被测量使传感器产生电动势、电流、电荷，可直接接入放大器或记录仪器。

模拟传感器A数字传感器B三、按传感器的输出信号分类

电阻式传感器电感式传感器电容式传感器磁电式传感器压电式传感器光电式传感器按传感器的转换原理分类

5.4常用传感器原理1.电阻式传感器工作原理：把被测变化参量转换为电阻变化的一种传感器

变阻器式（电位器式）传感器按工作的原理可分为:变阻器式、压阻式、电阻应变式.

它是用电阻系数很大的金属导线绕在绝缘骨架上而制成，滑动触头(电刷)的位移使输出电阻或电压发生变化，其简单原理电路如图所示。1—电位器2—电刷L．RU21L0．R0U0ABO

030201电位器式位移传感器电位器式压力传感器1-测量轴2-滑动电阻3-电刷4-精密电阻1-膜盒2-杠杆3-电位器5-导轨6-弹簧7-壳体

—纵向压阻系数和横向压阻系数；—纵向应力和横向应力(切向应力)压阻式传感器压阻式传感器是以单晶硅膜片作为敏感元件，在该膜片上采用集成电路工艺制作四个电阻并组成惠斯登电桥，当膜片受力后，由于半导体的压阻效应，电阻阻值发生变化，使电桥有输出。

电阻应变式传感器--应变片

电阻应变式传感器的应用：测力

应用：桥梁固有频率测量

应用：电子称原理将物品重量通过悬臂梁转化结构变形再通过应变片转化为电量输出。

应用：冲床生产记数和生产过程监测

1工作原理：利用电磁感应原理将被测物理量变化转换成线圈自感量L或互感量M的变化,再由测量电路转换为电压或电流的变化量输出。2分为：自感式、差动变压器式（互感式）、电涡流式3应用：测量位移、压力、流量、振动等信号4M.Faraday电磁感应定律(1831年)：当一个线圈中电流i变化时，该电流产生的磁通Φ也随之变化，因而在线圈本身产生感应电势，这种现象称之为自感。2.电感式传感器

常用电感式传感器非接触式位移传感器测厚传感器电感粗糙度仪接近式传感器

自感式传感器

线圈的电感量：只要改变气隙厚就可以改变电感。结构:由线圈、铁芯、衔铁三部分组成。铁芯和衔铁之间有气隙，气隙厚度为σ自感式传感器的特性公式：N线圈匝数；S气隙的截面积；气隙厚度；μo导磁率（真空、空气）变气隙式变面积式螺管式

改变气隙长度和截面积都能改变电感量；电感量与气隙长度成反比，与截面积成正比；电感量与与气隙长度不是线性关系；气隙长度越小，灵敏度越高；自感式传感器特点：灵敏度为变间隙式电感传感器的测量范围与灵敏度及线性度相矛盾,所以变隙式电感式传感器用于测量微小位移时是比较精确的