文档介绍：螄肁羃蒀蒇芈南京理工大学蒆肄螅课程论文薀袈羅羄袃肂虿艿虿课程名称:传感技术应用与发展蚆蚂蒇论文题目:传感器的应用与发展综述蝿莆螄姓名:马星膄莁莆学号:19衿螇莄成绩:袆蒄腿罿膈螇任课教师评语:芃膃蒆罿蕿螅肅羁袁聿罿螀蒃肄薆腿肆袂膅螃薃芈蒇蕿袇薂蚆签名:莈袈芃年月日莅莁肀蒈荿莈肇莄螆薈蒆蚃传感器的应用与发展综述薅膃螂一、引言薈袇肆一个测试系统的第一个环节是信号的传感,传感即将被测的量或被观察的量通过一个被测量传感器或敏感元件转换成一个电的、液压的、气动的或其他形式的物理输出量,被测的或被观察的量与被转换的输出量之间根据可利用的物理定律应该具有一种明确的关系。用来完成这种转换的装置称为传感器或敏感元件。其中敏感元件是指直接感受被测物理量并对其进行转换的单元,而传感器则是敏感元件及其相关辅助元件和电路组成的整个装置,其中敏感元件是传感器的核心部件。本文通过对部分常用传感器的原理、性能、应用等方面的探究,做出对传感器发展趋势的展望。芆袂袆二、不同传感器的工作原理羂芇肄(一)电感式传感器蚄羄芀电感式传感器由振荡器、开关电路及放大输出电路三大部分组成。振荡器产生一个交变磁场,当金属目标接近这一磁场,并达到感应距离时,在金属目标内产生涡流,从而导致振荡衰减,以至停振。振荡器振荡及停振的变化被后级放大电路处理并转换成开关信号,触发驱动控制器件,从而达到非接触式之检测目的。电感式传感器的工作原理是电磁感应。它是把被测量(如位移等)转换为电感量变化的一种装置。按照转换方式的不同,可分为自感式(包括可变磁阻式与涡流式)和互感式(差动变压器式)两种。电感式传感器主要用于位移测量和可以转换成位移变化的机械量(如力、张力、压力、压差、加速度、振动、应变、流量、厚度、液位、比重、转矩等)的测量。电感式传感器组成如下图1所示。肂蚈腿蒆蚃羆图1膂聿芁(二)磁电式传感器袄蒂羂磁电式传感器是基于电磁感应原理,通过磁电相互作用将被测量(如振动、位移、转速等)转换成感应电动势的传感器,它也被称为感应式传感器、电动式传感器。根据电磁感应定律,N匝线圈中的感应电动势。感应电动势的大小由磁通的变化率决定。磁通量协的变化可以通过很多办法来实现:如磁铁与线圈之间作相对运动;磁路中磁阻变化;恒定磁场中线圈面积变化等。因此可以制造出不同类型的磁电式传感器。磁电式传感器是一种机一电能量变换型传感器,不需要供电电源,电路简单,性能稳定,输出信号强,输出阻抗小,具有一定的频率响应范围,适合于振动、转速、扭矩等测量。但这种传感器的尺寸和重量都较大。膂膆袈一种装在柴油机上的磁电式传感器原理如右图所示,它主要由旋转的触发轮(被等分的齿***,上面有多齿或缺齿)和相对静止的感应线圈两部分组成。当机械运行时,触发轮与传感器之间的间隙周期性变化,磁通量也会以同样的周期变化,从而在线圈中感应出近似正弦波的电压信号。薆芁羆(三)电阻式传感器芁薇蚂电阻式传感器种类繁多,应用广泛,其基本原理就是将被测物理量的变化转换成电阻值的变化,再经相应的测量电路显示或记录被测量值的变化。在电阻式传感器中应用得最多的就是电阻应变式传感器。肄芄莀电阻应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器,传感器由在弹性元件上粘贴电阻应变敏感元件构成。当被测物理量作用在弹性元件上时,弹性元件的变形引起应变敏感元件的阻值变化,通过转换电路将其转变成电量输出,电量变化的大小反映了被测物理量的大小。在实际应用中,应变片主要分为金属应变片和半导体应变片两种,其工作的基本原理分别基于金属的电阻应变效应和半导体的压阻效应。莁羈蚇(四)压电式传感器螆肃肅压电式传感器是基于压电效应的传感器。它是一种自发电式和机电转换式传感器,其敏感元件由压电材料制成,根据压电材料受力后表面产生电荷的原理,将此电荷经电荷放大器和测量电路放大和变换阻抗后就成为正比于所受外力的电量输出。而这里的压电效一般指正压电效应,即当晶体受到某固定方向外力的作用时,内部就产生电极化现象,同时在某两个表面上产生符号相反的电荷;当外力撤去后,晶体又恢复到不带电的状态;当外力作用方向改变时,电荷的极性也随之改变;晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。蒁荿肃(五)电容式传感器芄螂肂电容传感器是将被测的力学量如位移、力、速度、加速度等转换成电容变化的传感器。以平行班电容器为例,忽略边缘效应,其电容为:C=(ε0εA)/δ(1)薁薆蚀其中为真空介电常数,=×10-15F/m;为极板间介质的介电常数;A为极板面积;为极板间距离。改变A、和中的一个或多个都能改变电容的大小,可得到不同类型的电容传感器,通常可分为面积变化型、介质变化型和间隙变化型三种。,通常改变的面积与位移是成正比的,而电容大小与面积也成正比,故这类传感器的输入与输出