文档介绍：第二章第二章材料成形及控制工程常用传感器材料成形及控制工程常用传感器第一节第一节概述概述化学变化电 PH 计、微生物传感器舌味觉气体吸附电阻电气味传感器鼻嗅觉压(力) 电阻电应变计、压敏元件皮肤触觉声压电微音器耳听觉光电位置、速度 D 编码器眼视觉物理量的变换传感器举例感官人体感觉表表 2-1 2-1 人体五感与传感器人体五感与传感器一、传感器的分类一、传感器的分类 1 1、按传感器输入端被测物理量(用途)分类、按传感器输入端被测物理量(用途)分类( (1 1)机械量:质量、力、扭矩、应力等; )机械量:质量、力、扭矩、应力等; ( (2 2)热工量:热量、热流、温度、流速、流量等; )热工量:热量、热流、温度、流速、流量等; ( (3 3)物性参量:密度、粘度、酸碱度等; )物性参量:密度、粘度、酸碱度等; ( (4 4)光学量:光强、光通量、辐射能量等; )光学量:光强、光通量、辐射能量等; ( (5 5)化学量:气体的组分、液体的组分等。)化学量:气体的组分、液体的组分等。 2 2 、按传感器输出端被测物理量分类、按传感器输出端被测物理量分类( (1 1)电参数型传感器:电阻式、电容式、电感式; )电参数型传感器:电阻式、电容式、电感式; ( (2 2)电量型传感器:感应式、压电式、热电式、光电式等; )电量型传感器:感应式、压电式、热电式、光电式等; 3 3 、按能量关系分类、按能量关系分类( (1 1)能量转换型(有源型、发生器型): )能量转换型(有源型、发生器型): 如热电偶、光电池等。如热电偶、光电池等。( (2 2)能量控制型: )能量控制型: 如如R R、、L L、、C C电参数型传感器,必须由外部提供激励源电参数型传感器,必须由外部提供激励源(电源)。(电源)。 4 4 、按传感器结构是否变化分类、按传感器结构是否变化分类( (1 1)结构型:由敏感元件(如弹性元件)和变换器(如电阻)结构型:由敏感元件(如弹性元件)和变换器(如电阻式变换器)组成。式变换器)组成。( (2 2)物性型:只有变换器,如热电偶(既是变换器也是传感)物性型:只有变换器,如热电偶(既是变换器也是传感器) 器) 二、传感器技术的现状与发展二、传感器技术的现状与发展( (1 1)小型轻量化; )小型轻量化; ( (2 2)数字化; )数字化; ( (3 3)多样化; )多样化; ( (4 4)集成化; )集成化; ( (5 5)新型化; )新型化; ( (6 6)智能化。)智能化。第二节电参数型传感器其输出量为电参数:电阻、电感、电容、互感。一、电阻式传感器被测非电量的变化引起电阻器阻值改变的变换元件。原理: R=?L/A 其中, R—电阻值; L—导线长度; ?—电阻率; A—导线截面积。电阻式传感器的类型有以下三种: 电阻式传感器的类型有以下三种: 1 1)电位器式传感器:利用电刷来回移动,改变电阻器长度)电位器式传感器:利用电刷来回移动,改变电阻器长度 L L 2 2) )电阻应变式传感器:利用应力应变使电阻丝产生变形,使电电阻应变式传感器:利用应力应变使电阻丝产生变形,使电阻丝长度阻丝长度 L L、、截面积截面积 A A和电阻率和电阻率?均发生改变。均发生改变。 3 3)利用热或其它物理量使传感器的电阻率)利用热或其它物理量使传感器的电阻率?发生变化 1 1、电位器式传感器、电位器式传感器按其输出特性不同,可分为线性电位器和非线性电位器。按其输出特性不同,可分为线性电位器和非线性电位器。( (1 1) )线性线绕电位器线性线绕电位器原理: 原理: U U o o= =xU xU i i /L /L( (见图见图 2-1 2-1 , , P21 P21 ) ) 其中, 其中, U U o o——电刷行至电刷行至 x x处对应的电压; 处对应的电压; x x ——电刷行程; 电刷行程; U U i i——电位器输入电压; 电位器输入电压; L L ——电位器总行程; 电位器总行程; ( (1 1) )非线性线绕电位器(函数电位器) 非线性线绕电位器(函数电位器) 输出电压(或电阻)与电刷行程之间呈非线性关系,可以输出电压(或电阻)与电刷行程之间呈非线性关系,可以实现指数、对数、三角及其它任意非线性函数的输出。分为变实现指数、对数、三角及其它任意非线性函数的输出。分为变骨架式和变节距式。骨架式和变节距式。 1 1) )变骨架式非线性线绕电位器变骨架式非线性线绕电位器在其它结构参数不变的条件下,通过改变骨架高度来实现在其它结构参数不变的条件下,通过改变骨架高度来实现非线性函数的关系变换非线性函数的关系变换( (见图见图 2-3 2-3 a) a), , P22 P22 ) )。。 2 2