傳感器分類

1、傳感器是能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置。  2、傳感器是由敏感原件和轉(zhuǎn)換原件組成  3、兩種分類方法：一種是按被測(cè)參數(shù)分類，一種是按傳感器工作原理分類 4、傳感器的基本特性可分為靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性 5、靜態(tài)特性是指被測(cè)量的值處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)輸入與輸出的關(guān)系。主要指標(biāo)有靈敏度、線性度、遲滯、重復(fù)性和漂移等。  6、靈敏度是輸出量增量ΔY與引起輸出量增量ΔY的相應(yīng)輸入量增量ΔX之比。用S表示即S=ΔY\ΔX。  7、線性度是指傳感器的輸入與輸出之間數(shù)量關(guān)系的線性程度。也叫非線性誤差用γL 表示即  γL=                     8、傳感器在相同工作條件下輸入量由小到大（正量程）及由大到?。ǚ戳砍蹋┳兓陂g輸入輸出特性曲線不重合的現(xiàn)象稱為遲滯。遲滯誤差用                   9、重復(fù)性是指傳感器在相同的工作條件下輸入量按同一方向做全量程連續(xù)多次變化時(shí)，所得特性曲線不一致的程度。zui大重復(fù)差值    10、漂移是指輸入量不變的情況下傳感器輸出量隨著時(shí)間變化。產(chǎn)生漂移的原因有兩個(gè)一是傳感器自身結(jié)構(gòu)參數(shù)一是周圍環(huán)境。溫度漂移的計(jì)算

第三章   應(yīng)變式傳感器 1、電阻應(yīng)變式傳感器是以電阻應(yīng)變片為轉(zhuǎn)換原件的傳感器。 2、工作原理是基于電阻應(yīng)變效應(yīng)，即導(dǎo)體在外界作用下產(chǎn)生機(jī)械變形（拉伸或壓縮）是，其電阻值相應(yīng)發(fā)生變化（應(yīng)變效應(yīng)）。 3、電阻應(yīng)變片分為絲式電阻應(yīng)變片和箔式電阻應(yīng)變片。 4、電阻在外力作用下而改變?cè)瓉沓叽缁蛐螤畹默F(xiàn)象稱為變形，而去掉外力后物體又能*恢復(fù)其原來的尺寸和形狀，這種變形稱為彈性變形。具有彈性變形特性的物體稱為彈性原件。 5、應(yīng)變片的電阻值是指應(yīng)變片沒有粘貼且未受應(yīng)變時(shí)，在室溫下測(cè)定的電阻值即初始電阻值。  6、將直的電阻絲繞成敏感柵后，雖然長度不變，但應(yīng)變狀態(tài)不同，應(yīng)變片敏感柵的電阻變化減小，因而其靈敏系數(shù)K較整長電阻絲的靈敏系數(shù)K0小，這種現(xiàn)象稱為應(yīng)變片的橫向效應(yīng)。為了減少橫向效應(yīng)產(chǎn)生的測(cè)量誤差，現(xiàn)在一半多采用箔式應(yīng)變片。 7、應(yīng)變片溫度誤差：由于測(cè)量現(xiàn)場環(huán)境溫度的改變而給測(cè)量帶來的附加誤差。產(chǎn)生的主要因素有以下兩個(gè)方面：一是電阻溫度系數(shù)的影響，一是試件材料和電阻絲材料的線膨脹系數(shù)的影響。  8、電阻應(yīng)變片的溫度補(bǔ)償方法：1）線路補(bǔ)償法2）應(yīng)變片的自補(bǔ)法9***電阻應(yīng)變片的測(cè)量電路  10、壓阻效應(yīng)是指在一塊半導(dǎo)體的某一軸向施加一定的壓力時(shí)，其電阻值產(chǎn)生變化現(xiàn)象， 第四章   電感式傳感器  1、利用電磁感應(yīng)原理將被測(cè)非電量如、位移、壓力、流量、振動(dòng)等轉(zhuǎn)換成線圈自感系數(shù)L或互感系數(shù)M的變化，再由測(cè)量電路轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化量輸出，這種裝置稱為電感式傳感器。 2、零點(diǎn)殘余電壓：傳感器在零點(diǎn)位移時(shí)的輸出電壓。產(chǎn)生原因主要有以下兩點(diǎn)一是由于兩電感線圈的電氣參數(shù)及導(dǎo)磁體幾何尺寸不*對(duì)稱，因此在兩電感線圈上的電壓幅值和相位不同，從而形成了零點(diǎn)殘余電壓的基波分量。一是由于傳感器導(dǎo)磁材料磁化曲線的非線性（如鐵磁飽和，磁滯損耗）使得激勵(lì)電流與磁通波形不一致，從而形成了零點(diǎn)殘余電壓的高次諧波分量。為減小電感式傳感器的零點(diǎn)殘余電壓，可以采取以下措施1）在設(shè)計(jì)和工藝上，力求做到磁路對(duì)稱，鐵芯材料均勻；要經(jīng)過熱處理以除去機(jī)械應(yīng)力和改善磁性；兩線圈畢恭畢敬繞制要均勻，力求幾何尺寸與電氣特性保持一致。2）在電路上進(jìn)行補(bǔ)償。      3、把被測(cè)的非電量變化轉(zhuǎn)化為線圈互感變化的傳感器稱為互感式傳感器。這種傳感器  是根據(jù)變壓器的基本原理制成的，并且次級(jí)繞組用差動(dòng)形式連接，故稱差動(dòng)變壓器式傳感器。差動(dòng)變壓器結(jié)構(gòu)形式較多，有變隙式，變面積 式和螺線管式等等，  4、差動(dòng)式變壓器傳感器的測(cè)量電路1）差動(dòng)整流電路2）相敏檢波電路（用來區(qū)分大小方向） 5、根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，塊狀金屬導(dǎo)體置于變化的磁場中或在磁場中作切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)將產(chǎn)生呈旋渦狀的感應(yīng)電流，此電流叫電渦流，以上現(xiàn)象稱為電渦流效應(yīng)。根據(jù)電渦流效應(yīng)制成的傳感器稱為電渦流傳感器。電渦流傳感器可分為高頻反射式和低頻透射式兩類。 6、電渦流徑向形成范圍大約在傳感器線圈外半徑的1.8～2.5倍范圍內(nèi)，且分布不均勻。 7、所謂貫穿深度是指把電渦流強(qiáng)度減小到表面強(qiáng)度的1\e處的表面厚度。 8、電渦流傳感器的測(cè)量電路1）調(diào)頻式電路2）調(diào)幅式電路  

第五章   電容式傳感器 1、電容式傳感器是將被測(cè)非電量的變化轉(zhuǎn)換為電容量變化的一種傳感器。可分為1）變極距型電容傳感器2）變面積型電容式傳感器3）變介質(zhì)型電容式傳感器。 2、電容傳感器做成差動(dòng)式之后，靈敏度增加了一倍，而非線性誤差則大大降低了。

第六章   壓電式傳感器 1、壓電式傳感器的工作原理是基于某些介質(zhì)材料的壓電效應(yīng)，是一種典型的有源傳感器。通過材料受力作用變形時(shí)，其表面會(huì)有電荷產(chǎn)生面實(shí)現(xiàn)非電量測(cè)量。 2、某些電介質(zhì)同學(xué)錄沿著一定方向?qū)ζ涫┝Χ顾冃螘r(shí)內(nèi)部就產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)在它的兩個(gè)表面上便產(chǎn)生符號(hào)相反的電荷同學(xué)錄外力去掉后，又重新恢復(fù)到不帶電的狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱壓電效應(yīng)。當(dāng)作用力方向改變時(shí)，電荷的極性也隨之改變。有時(shí)人們把這種機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的現(xiàn)象，稱為“正壓電效應(yīng)”。相反，當(dāng)在電介質(zhì)極化方向施加電場，這些電介質(zhì)也會(huì)產(chǎn)生幾何變形，這種現(xiàn)象稱為“逆壓電效應(yīng)” 3、壓電材料分為兩大類：壓電晶體和壓電陶瓷。主要特性參數(shù)有1）壓電常數(shù)：是衡量壓電效應(yīng)強(qiáng)弱的參數(shù)，它直接關(guān)系到壓電輸出靈敏度。2）居里點(diǎn)溫度：它是指壓電材料開始喪失壓電 特性的溫度。 4、縱向軸Z稱為光軸，經(jīng)過六面體棱線并垂直于光軸的X軸稱為電軸，與X 和Z 軸同時(shí)垂直的軸Y稱為機(jī)械軸。通常批把沿電軸方向作用下產(chǎn)生的電荷的壓電效應(yīng)稱為“縱向壓電效應(yīng)”。而把沿機(jī)械軸Y方向的力作用下產(chǎn)生電荷的壓電效應(yīng)稱為“橫向壓電效應(yīng)”。 5、壓電陶瓷要先極化再應(yīng)用。  6、壓電式傳感器的測(cè)量電路有1）電壓放大電路（阻抗變換器）2)電荷放大器。  7、了解壓電式加速度傳感器。工作原理：當(dāng)加速度傳感器和被告測(cè)物一起受到?jīng)_擊振動(dòng)時(shí)，壓電元件受質(zhì)量塊慣性力的作用，根據(jù)牛頓第二定律，此時(shí)慣性力是加速度的函數(shù)，即F=ma   式中F—質(zhì)量塊產(chǎn)生的慣性力，m—質(zhì)量塊的質(zhì)量；a—加速度；  此時(shí)慣性力F作用于壓電元件上，因而產(chǎn)生電荷Q，當(dāng)傳感器選定后,m為常數(shù)，則傳感器輸出電荷為  q=d1 1F=d1 1ma 與加速度a成正比。因此，測(cè)得加速度傳感器輸出設(shè)備的電荷便可知加速度的大小。  

第七章   磁電式傳感器 1、磁電式傳感器是通過磁電作用將被測(cè)量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的一種傳感器。磁電傳感器有磁電感應(yīng)式傳感器，霍爾式傳感器等。  2、磁電式傳感器的結(jié)構(gòu)有兩種：變磁通式和恒磁通式。 變磁通式傳感器又可分為開磁路變磁通式（線圈、磁鐵靜止不動(dòng)，）和閉磁路變磁通式傳感器。 3、磁電式傳感器的基本特性有非線性誤差和溫度誤差 4、置于磁場中的靜止載流導(dǎo)體，當(dāng)它的電流方向與磁場方向不一致時(shí)，載流體上垂直于電流和磁場的方向上將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象稱霍爾效應(yīng)。 5、霍爾元件基本特性1）輸入電阻和輸出電阻：激勵(lì)電極間的電阻值稱為輸入電阻?；魻栯姌O輸出電勢(shì)尋電路外部來說相當(dāng)于一個(gè)電壓源，其電源內(nèi)阻即為輸出電阻。不等位電勢(shì)和不等位電阻：當(dāng)霍爾元件的激勵(lì)電流為I時(shí)，若元件所處位置磁感應(yīng)電流強(qiáng)度為零，則它的霍爾電勢(shì)應(yīng)該為零但實(shí)際不為零這時(shí)測(cè)得的空載霍爾電勢(shì)稱為不等勢(shì)電勢(shì)。產(chǎn)生原因：1）霍爾電極安裝位置不對(duì)稱或不在同一等電位面上2）半導(dǎo)體材料不均勻造成了電阻率不均勻右是幾何尺寸不均勻3)激勵(lì)電極接觸不良造成激勵(lì)電流不均勻分布等。;寄生直流電勢(shì)，在外加電場為零、霍爾元件用交流激勵(lì)時(shí)，霍爾電極輸出除了交流不等位電勢(shì)外，還有一直流電勢(shì)稱為寄生直流電勢(shì)。 6、大多數(shù)霍爾元件的溫度系數(shù)α是正值，它們的霍爾電勢(shì)隨溫度升高而升高而增加了α△T倍。  第八章 光電式傳感器  1、光電式傳感器（1）定義：是將被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的變化，再通過光電器件把光信號(hào)的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的一種傳感器。（2）組成：一般由光源、光學(xué)通路、光學(xué)器件三部分組成。（3）優(yōu)點(diǎn)：頻譜寬、不易受電磁干擾的影響、非接觸式測(cè)量、響應(yīng)快、可靠性高等。 2、光電器件：是將光信號(hào)的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的一種器件，它是構(gòu)成光電式傳感器zui主要的部件。光電器件工作的物理基礎(chǔ)是光電效應(yīng)。光電效應(yīng)分為外光電效應(yīng)和內(nèi)光電效應(yīng)。 3、外光電效應(yīng)：在光線作用下，物體內(nèi)的電子逸出物體表面向外發(fā)射的現(xiàn)象稱為外光電效應(yīng)。光電管、光電倍增管等基于外光電效應(yīng)。 4、內(nèi)光電效應(yīng)：在光線作用下，物體的導(dǎo)電性能發(fā)生變化或產(chǎn)生光生電動(dòng)勢(shì)的效應(yīng)稱為內(nèi)光電效應(yīng)。內(nèi)光電效應(yīng)分為光電導(dǎo)效應(yīng)（如光敏電阻）和光生伏應(yīng)（光電池）。光敏二極管、光敏晶體管也基于內(nèi)光電效應(yīng)。  5、光敏電阻：又稱為光導(dǎo)管。它幾乎都是用半導(dǎo)體材料制成的光電器件，其常用材料有硫化鎘、硫化鉛、銻化銦等。主要參數(shù)：暗電阻與暗電流（光敏電阻在不受光照射時(shí)的阻值稱為暗電阻，此時(shí)流過的電流稱為暗電流）；亮電阻與亮電流（光敏電阻在受光照射時(shí)的電阻稱為亮電阻，此時(shí)流過的電流稱為亮電流）；光電流（亮電流與光電流之差稱為光電流）。 6、光敏電阻的基本特性：伏安特性、光照特性、光譜特性、頻率特性、溫度特性。  7、光電池：是一種直接將光能轉(zhuǎn)換為電能的光電器件。光電池的工作原理是基于“光生伏應(yīng)”的。  光電池的基本特性：光譜特性、光照特性、頻率特性、溫度特性。  8、光電耦合器件：是由發(fā)光原件（如發(fā)光二極管）和光電接收原件合并使用，以光作為媒介把輸入端的電信號(hào)耦合到輸出端的一種器件。 9、光電開關(guān)：是一種利用感光元件對(duì)變化的入射光加以接受，并進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，同時(shí)加以某種形式的放大和控制，從而獲得zui終的控制輸出“開”、“關(guān)”信號(hào)保定器件。  10、光導(dǎo)纖維：簡稱光纖，是一種特殊結(jié)構(gòu)的光學(xué)纖維。組成：纖芯、包層、保護(hù)層。 11、光纖的基本特性：（1）數(shù)值孔徑（NA）：是表征光纖集光本領(lǐng)的一個(gè)重要參數(shù)即反應(yīng)光纖接收光量的多少。其意義是：無論光源發(fā)射功率有多大，只有入射角處于2θc的光椎角內(nèi)，光纖才能導(dǎo)光。（2）光纖模式：是指光波傳播的途徑和方式。（一般纖芯直徑為2-12um，只能傳輸一種模式稱為單模光纖；纖芯直徑較大50-100um，傳輸模式較多稱為多模光纖）。（3）光纖傳輸損耗：主要來源于材料吸收損耗、散射損耗、光波導(dǎo)彎曲損耗。  12、光纖傳感器一般分為兩大類：一類是利用光纖本身的某種敏感特性或功能制成的傳感器稱為功能型，又稱為傳感型傳感器；一類是光纖僅僅起傳輸光的作用，它在光纖端面或中間加裝其它敏感元件感受測(cè)量的變化，這類稱為非功能性，又稱為傳光型傳感器。  13、光纖傳感器由光源、敏感元件（光纖或非光纖的）、光探測(cè)器、信號(hào)處理系統(tǒng)以及光纖等組成。  14、光纖傳感器的應(yīng)用：光纖加速度傳感器、光纖溫度傳感器光纖旋渦流量傳感器。 第十章 超聲波傳感器  1、超聲波特性：聚束、定向、反射、透射等。按超聲振動(dòng)輻射大小不同大致可分：用超聲波使物體或物性變化的功率應(yīng)用，稱之為功率超聲；用超聲波獲取若干信息，稱之為檢測(cè)超聲。 2、波型分為（1）縱波：質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向一致的 波，它能在固體、液體和氣體介質(zhì)中傳播；（2）橫波：質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向垂直于傳播方向的波，只能在固體介質(zhì)中傳播；（3）表面波：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)介于橫波和縱波之間。沿著介質(zhì)表面?zhèn)鞑?，其振幅隨深度增加而迅速衰減的波，表面波只在固體表面?zhèn)鞑ァ?3、聲波從一種介質(zhì)傳播到另一種介質(zhì)，在兩個(gè)介質(zhì)的分界面上一部分聲波被反射，另一部分聲波透射過界面，在另一種介質(zhì)內(nèi)繼續(xù)傳播。這兩種情況稱之為聲波的反射和折射。 4、利用超聲波在超聲場中的物理特性和各種效應(yīng)而研制的裝置可稱為超聲波傳感器、換能器或探測(cè)器。  5、超聲波發(fā)射器和接收器簡稱為超聲波探頭。按工作原理分為壓電式、磁致伸縮式、電磁式等。壓電式zui為常用。（壓電式超聲波探頭常用的材料是壓電晶體和壓電陶瓷）。  第十五章   傳感器在工程檢測(cè)中的應(yīng)用 1、溫度測(cè)量可以分為接觸式測(cè)溫和非接觸式測(cè)溫兩大類。 2、熱電偶測(cè)溫原理：兩種不同材料的導(dǎo)體可半導(dǎo)體組成一個(gè)閉合回路，當(dāng)兩接點(diǎn)溫度T和To不同時(shí)，則在該回路中就會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)，該電動(dòng)勢(shì)稱為熱電勢(shì)。這兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體的組合稱為熱電偶，超導(dǎo)體A、B稱為熱電極。兩個(gè)接點(diǎn)，一個(gè)稱熱端，又稱為測(cè)量端或工作端，測(cè)溫時(shí)將它置于被測(cè)介質(zhì)中;另一個(gè)稱為冷端，又稱參考或自由端，它通過導(dǎo)線與顯示儀器表相連。 3、熱電偶基本定律：（1）均質(zhì)導(dǎo)體定律：由兩種均質(zhì)導(dǎo)體組成的熱電偶，其熱電動(dòng)勢(shì)的大小只與兩材料季兩接觸點(diǎn)溫度有關(guān)，與熱電偶的大小尺寸、形狀及沿電極各處的溫度分布無關(guān)。（2）中間導(dǎo)體定律：在熱電偶測(cè)溫回路內(nèi)，接入第三種導(dǎo)體時(shí)，只要第三種導(dǎo)體的兩端溫度相同，則對(duì)回路中的總熱電勢(shì)沒有影響。 4、熱電偶的結(jié)構(gòu)形式：（1）普通型熱電偶：一般由熱電極、絕緣套管、保護(hù)管和接線盒組成。（2）鎧裝熱電偶：又稱為套管熱電偶，是由熱電偶絲、絕緣材料和金屬套管三者經(jīng)拉伸加工 而成的堅(jiān)實(shí)組合體。（3）薄膜熱電偶：是由兩種熱電極材料用真空蒸鍍、化學(xué)涂層等辦法鍍到絕緣基板上而制成的一種特殊熱電偶。（4）多點(diǎn)熱電偶。  5、冷端溫度補(bǔ)償：當(dāng)熱電偶材料選定后，熱電動(dòng)勢(shì)只與冷端和冷端溫度有關(guān)，因此只有當(dāng)冷端溫度恒定時(shí)，熱電偶的熱電勢(shì)和熱端溫度才有單值的函數(shù)關(guān)系。此外，熱電偶的分度表和顯示儀表是以冷端溫度0*C作為基準(zhǔn)進(jìn)行分度的，而在實(shí)際使用過程中，冷端溫度通常不為0C而且往往是波動(dòng)的，所以必須對(duì)冷端溫度進(jìn)行處理，消除冷端溫度的影響。 補(bǔ)償方法：（1）熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線：是將熱電偶的冷端溫度延伸到溫度變化較小或基本恒定的地點(diǎn)。（2）冷端溫度修正法：是對(duì)熱電偶實(shí)際測(cè)得的熱電動(dòng)勢(shì)EAB(t,to)根據(jù)冷端溫度進(jìn)行修正。（3）冷端0C恒溫法：是把冷端放入0C恒溫器或裝滿冰水混合物的容器中，使冷端保持0C。（4）冷端溫度自動(dòng)補(bǔ)償法：是利用不平衡電橋Uab作為補(bǔ)償信號(hào)，自動(dòng)補(bǔ)償熱電偶測(cè)量過程中因冷端溫度不為0C或因變化而引起熱電勢(shì)的變化。 6、熱電偶傳感器是利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化兒變化的原理進(jìn)行測(cè)溫的。分為金屬熱電偶（熱電阻）和半導(dǎo)體熱電偶（熱敏電阻）。 7、常用熱電阻：（1）鉑熱電阻：特點(diǎn)是精度高、穩(wěn)定性好、性能可靠。-200-850C（2）銅熱電阻：-50-150C