第三章 常用的传感器
本章学习要求
传感器是一种获取信息的装置，是测试系统的首要环节。完成本章内容的学习后应能做到： 1.了解传感器的的作用
2.了解传感器的分类
3掌握机械式、电阻式、电容式、电感式传感器的工作原理。
4、了解传感器的选用原则
第一节 传感器的分类
一、传感器的分类
传感器的分类方法很多，概括起来，主要有下面几种分类方法。
(1)按被测物理量来分类，可分为位移传感器、速度传感器、加速度传感器、力传感器、温度传感器等。
(2)按传感器工作的物理原理来分类，可分为机械式、电气式、辐射式、流体式等。
(3)按信号变换特征来分类，可分为物性型和结构型。
①所谓物性型传感器，是利用敏感器件材料本身物理性质的变化来实现信号的检测。
例如，用水银温度计测温，是利用了水银的热胀冷缩的现象；用光电传感器测速，是利用了光电器件本身的光电效应。
②所谓结构型传感器，则是通过传感器本身结构参数的变化来实现信号转换了石英晶体的压电效应等。
例如，电容式传感器，是通过极板间距离发生变化而引起电容量的变化；电感式传感器，是通过活动衔铁的位移引起自感或互感的变化等。
(4)按传感器与被测量之间的关系来分类，可分为能量转换型和能量控制型。
能量转换型传感器 (或称无源传感器)，是直接由被测对象输入能量使其工作的。例如，热电偶将被测温度直接转换为电量输出。由于这类传感器在转换过程中需要吸收被测物体的能量，容易造成测量误差。
能量控制传感器，也称有源传感器，是从外部供给辅助能量使传感器工作的，并且由被测量来控制外部供给能量的变化。
(5)另外，按传感器输出量的性质可分为模拟式和数字式
第二节 自学
第三节 电阻式传感器
学习要求
完成本节内容的学习后应能做到： 1.掌握电阻式传感器的工作原理 2.了解电阻式传感器的结构、分类
3.掌握变阻器式传感器、电阻应变式传感器在结构和工作原理的相同点和不同点
4.了解电阻式传感器的应用
一、分类
按其工作原理可分为变阻器式(电位器式)、电阻应变式传感器两种。
二、工作原理
㈠变阻器式传感器工作原理
变阻器式传感器也称电位器式传感器，其工作原理是将物体的位移转换为电阻的变化。
R??根据式
lA
式中：?------电阻率
l-------电阻丝长度
A-------电阻丝截面积
?直线位移型?变阻器式传感器?角位移型?非线性型等?
S?dRdR?kl?常数S??k??常数dxd?
1） 直线位移型
R?klx
S?2） 角位移传感器
dR?k??常数d?
3） 非线性传感器
优点：
①结构简单、尺寸小、重量轻、价格低廉且性能稳定；
②受环境因素(如温度、湿度、电磁场干扰等)影响小；
③可以实现输出—输入间任意函数关系；
④输出信号大，一般不需放大。
缺点：
①因为存在电刷与线圈或电阻膜之间摩擦，因此需要较大的输入能量；
②由于磨损不仅影响使用寿命和降低可靠性，而且会降低测量精度，所以分辨力较低；
③动态响应较差，适合于测量变化较缓慢的量。
㈡电阻应变式传感器
?金属电阻应变片??半导体应变式
1、金属电阻应变片
其结构见图
其工作原理：应变片发生变形时，阻值发生变化。
R??lA
dR??R?R?Rdl?dA?d??l?A??
A??R2 r——电阻丝半径
dR???lldl?2dr?d?232?r?r?r?dldrd????R??d??lr????
dl??l——纵向应变
dRR ——横向应变
drdl???rl ?——泊桑比
常用的传感器汇总
