第三章 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
Pp
y
x
x
R
R
x
x
u
u
线性时当 xxuuRR
p
yPL
0
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
hR
rr
hh
可表示为 dhrdRdrrRdrhRdR 2
可到出 SE
R
dR )21(
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?
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
mR
w 2?
2
0
2
00
2
2
0
00
2
2
00
2
)
δ
δ
1(
1
δ2)δδ(2δ2δ?
AwAwAw
d
dl
S
时当 1 1.0取
)(
00 AuA
lR
m?
测量电路 首页差动变压器式电桥
jwrZ
取 D为参考点
21
02
ZZ
eI
0
12
12
0
01
202 e
ZZ
ZZe
ZZ
ZeUUe
CDADy
)( 1212 LLZZe y
2
21
0
2
2 Z
ZZ
eZIU
AD 0eU CD?
○
Z1
Z2 ye
D
0e
0e
○
'
0~e
○
B
I?
A
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
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
iq
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
00
依电荷平衡原理 id tecq 0Rie
wtqid tiCR s in00 wtwqi
dt
diCR c o s
00或
)s i n ()(1)( 2
0
0
wtw c R
wqti其稳态解：
0
1 1
w c Rtg
)s i n (
11
1
2
0
0
0
wt
w c R
C
qiRe
）（
下一页首页
1o w↑
C
qe 0? w→0 e →0
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?
ye
Ca Cc
q
ic
iR
-k
fc )()(
yificai eecccceq
iy kee而
fyfiicai ckeckeccckekq )(
fyfyy ckececekq
ff
y c
q
ckc
kqe
)1(1 且不变电缆长度及型号的影响
qey?
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
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线性时当 xxuuRR
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0
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
hR
rr
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可表示为 dhrdRdrrRdrhRdR 2
可到出 SE
R
dR )21(
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?
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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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 ↑↓
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
δ
0 AC
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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?
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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
iq
R0
C
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R0
C=Ca+Cc
在交变力的作用下产生交变电荷 wtqwtDFDFq s ins in
00
依电荷平衡原理 id tecq 0Rie
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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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yificai eecccceq
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)1(1 且不变电缆长度及型号的影响
qey?
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
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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
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