第四章 常用的传感器
§ 3.1 概述
§ 3.2 机械式传感器
§ 3.3 电阻式传感器
§ 3.4 电感式传感器
§ 3.5 电容式传感器
§ 3.6 压电式传感器
§ 3.7 其他传感器
§ 3.9 传动器的选用原则
返 回
§ 3.1 概 述
一 传感器的作用
二 传感器的分类
下一节 回首页
可转换的信号
机械信号
电信号
辐射信号（光波超声波红外波）
流体信号
传感器的作用
返回
按被测对象
按工作原理
机械式
电子式
光学式
流体式
按能量变换关系
能量转换型
能量控制型
物性型
结构型
集成化传感器
多环节集成
多参量集成
模拟式
数字式
返回
§ 3.2 机械式传感器
一 工作原理 p58 图 3-3
二 特点及应用
?n低，适于静态测量
被测量
弹性元件
变形（位移）
敏感元件
电信号
首页 下一节
§ 3.3 电阻式传感器
一 变阻器式传感器
二 电阻应变式传感器
首页 下一节
1 工作原理 p59 图 3-5 R = K i X
2 性能特点
1° 灵敏度 Lo线性
P59 表 3-6 电阻分压电路
??? kdx
dRS
)1)((
pL
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y
x
x
R
R
x
x
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2° 优点,
缺点,返回
1 工作原理
2 分类比较
金属式
半导体式
丝式 p60 图 3-7
箔式 图 3-8
S半 =（ 50~70） S金
电阻应变式传感器 p63 表 3-10,p64 图 3-11
3 环境温度对应变 的影响
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p60 图 3-7
返回
工 作 原 理
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可表示为 dhrdRdrrRdrhRdR 2? ??? ??????????
可到出 ???? ?????? SE
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灵敏度系数式中 Es ?? ??? 21
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S
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金属式 1.7~3.6之间 线性
半导体
返回
§ 3.4 电感式传感器
一 自感型
二 互感型 — 差 动变压器式电感传感器
首页
自感型
1 可变磁阻式
（ 1） 工作原理
（ 2） 分类比较
2 涡流式
上一页
工作原理
?2
00
2 Auw
L ?
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?? mR
w 2?
返回
a,改变 δ式
S≈const
*差动式 p65 表 3-13（ b）
b.改变磁通互积式 p65 图 3-13（ a）
c.双螺管线圈差动型
测量范围 0.001~1mm
测量范围 0~300um,分辨力 0.5um
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测量电路 首页
差动变压器式电桥
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取 D为参考点
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上一页
2 涡流式 P66 表 3-15
（ 1） 工作原理
金属板材料 ρ μ ↑↓
线圈激励频率 w ↑↓ 测频 转速
鉴材与探伤
测微小位移
透射式 测厚
δ↑↓
（ 2） 性能特点
Z ↑↓
首页
上一页
§ 3.5 电容式传感器
一 传感原理 δ ε
)/(1085.8 120 mF???? 1?空?
二 分类比较
1） δ ↑↓
2） A ↑↓
3 ) ε ↑↓
>0
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δ
0 AC ???
首页
§ 3.6 电压式传感器
一 压电效应
二 压电材料
三 压电式传感器及其等效电路
四 测量电路
五 特点及应用
DFq ?
首页
1.压电单晶体
2SiO 3OLiN b 3LiTaO
2.多晶体压电陶瓷
☆ 铣钛酸铅材料系列
钛酸钡
3BaT aO
3.压电半导体
压电传感器
集成传感器
半导体电子器件
4.高分子压电薄膜 微压 机器人触觉
返回
压电式传感器为能量型传感器，也称无源传感器，本身相当于高内阻微弱的电荷源
Ca Cc
i q
R0
C
q
R0
C=Ca+Cc
在交变力的作用下产生交变电荷 wtqwtDFDFq s ins in
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下一页 首页
1o w↑
C
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适于高频信号测量：振动 噪声 表面粗糙度
2o 测量低频信号（静态） C Ro ↑↑ 即 Ro ↑ ↑ 即后
级需接高输入阻抗的测量电路，按规定电缆接线
上一页
回首页
前置放大器
电压放大 高输入阻抗的比例放大器
电荷放大 具备深度电容负反馈的高增益
的高输入阻抗的运放 qe
y ?
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Ca Cc
q
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)1(1 且不变电缆长度及型号的影响
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2 可测超低频信号 用于冲击振动与地震测量
返回
特点及应用
1、体积小、重量轻、结构简单、频率范围宽
适于动态测量
2、多用于力、振动加速度、噪声、表面粗
糙度的测量
回首页 下一节
1 磁电式传感器
dt
dwe ???
磁场强度 ↑↓
mR
运动速度 ↑↓
↑↓ Φ ↑↓
2 半导体传感器
半导体应变式集成传感器
半导体压电式集成传感器
3 光纤传感器
发展迅速
下一页
回首页
传感器的选用原则
1 灵敏度
2 动态响应
物性型 光电 压电 快
结构型 慢
3 线性范围
4 可靠性
5 精确度 回首页
§ 3.1 概述
§ 3.2 机械式传感器
§ 3.3 电阻式传感器
§ 3.4 电感式传感器
§ 3.5 电容式传感器
§ 3.6 压电式传感器
§ 3.7 其他传感器
§ 3.9 传动器的选用原则
返 回
§ 3.1 概 述
一 传感器的作用
二 传感器的分类
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可转换的信号
机械信号
电信号
辐射信号（光波超声波红外波）
流体信号
传感器的作用
返回
按被测对象
按工作原理
机械式
电子式
光学式
流体式
按能量变换关系
能量转换型
能量控制型
物性型
结构型
集成化传感器
多环节集成
多参量集成
模拟式
数字式
返回
§ 3.2 机械式传感器
一 工作原理 p58 图 3-3
二 特点及应用
?n低，适于静态测量
被测量
弹性元件
变形（位移）
敏感元件
电信号
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§ 3.3 电阻式传感器
一 变阻器式传感器
二 电阻应变式传感器
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1 工作原理 p59 图 3-5 R = K i X
2 性能特点
1° 灵敏度 Lo线性
P59 表 3-6 电阻分压电路
??? kdx
dRS
)1)((
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x
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2° 优点,
缺点,返回
1 工作原理
2 分类比较
金属式
半导体式
丝式 p60 图 3-7
箔式 图 3-8
S半 =（ 50~70） S金
电阻应变式传感器 p63 表 3-10,p64 图 3-11
3 环境温度对应变 的影响
cSRcRP ?? ???????????? ?? )( 21 ???
p60 图 3-7
返回
工 作 原 理
2r
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可表示为 dhrdRdrrRdrhRdR 2? ??? ??????????
可到出 ???? ?????? SE
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灵敏度系数式中 Es ?? ??? 21
传感原理,
S
1+2u
E?
金属式 1.7~3.6之间 线性
半导体
返回
§ 3.4 电感式传感器
一 自感型
二 互感型 — 差 动变压器式电感传感器
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自感型
1 可变磁阻式
（ 1） 工作原理
（ 2） 分类比较
2 涡流式
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工作原理
?2
00
2 Auw
L ?
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返回
a,改变 δ式
S≈const
*差动式 p65 表 3-13（ b）
b.改变磁通互积式 p65 图 3-13（ a）
c.双螺管线圈差动型
测量范围 0.001~1mm
测量范围 0~300um,分辨力 0.5um
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测量电路 首页
差动变压器式电桥
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A
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2 涡流式 P66 表 3-15
（ 1） 工作原理
金属板材料 ρ μ ↑↓
线圈激励频率 w ↑↓ 测频 转速
鉴材与探伤
测微小位移
透射式 测厚
δ↑↓
（ 2） 性能特点
Z ↑↓
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§ 3.5 电容式传感器
一 传感原理 δ ε
)/(1085.8 120 mF???? 1?空?
二 分类比较
1） δ ↑↓
2） A ↑↓
3 ) ε ↑↓
>0
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§ 3.6 电压式传感器
一 压电效应
二 压电材料
三 压电式传感器及其等效电路
四 测量电路
五 特点及应用
DFq ?
首页
1.压电单晶体
2SiO 3OLiN b 3LiTaO
2.多晶体压电陶瓷
☆ 铣钛酸铅材料系列
钛酸钡
3BaT aO
3.压电半导体
压电传感器
集成传感器
半导体电子器件
4.高分子压电薄膜 微压 机器人触觉
返回
压电式传感器为能量型传感器，也称无源传感器，本身相当于高内阻微弱的电荷源
Ca Cc
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C=Ca+Cc
在交变力的作用下产生交变电荷 wtqwtDFDFq s ins in
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1o w↑
C
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适于高频信号测量：振动 噪声 表面粗糙度
2o 测量低频信号（静态） C Ro ↑↑ 即 Ro ↑ ↑ 即后
级需接高输入阻抗的测量电路，按规定电缆接线
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前置放大器
电压放大 高输入阻抗的比例放大器
电荷放大 具备深度电容负反馈的高增益
的高输入阻抗的运放 qe
y ?
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Ca Cc
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yificai eecccceq ?????
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kqe ??
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)1(1 且不变电缆长度及型号的影响
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2 可测超低频信号 用于冲击振动与地震测量
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特点及应用
1、体积小、重量轻、结构简单、频率范围宽
适于动态测量
2、多用于力、振动加速度、噪声、表面粗
糙度的测量
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dt
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磁场强度 ↑↓
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运动速度 ↑↓
↑↓ Φ ↑↓
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半导体应变式集成传感器
半导体压电式集成传感器
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物性型 光电 压电 快
结构型 慢
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