测量技术中常用的传感器
时间：2022-08-15 14:00:00
传感器是什么？
能够感受或响应指定的被测物理量，并按照一定的规则
被测物理量转换为特定形式的输出信号称为传感器的装置或装置
压力压力传感器
结构原理：
压力作用在半导体材料制成的膜片
上，使膜片弯曲变形；
膜片后侧通过通风孔和外部大气
以大气压为参考的联通；
膜片变形量是被测压力与环境压力之间的差异；
扩散工艺用于半导体膜片，形成四个对称分布的半导体膜片
体应变片，形成图形电桥，获得应变测量电压。
特点:灵敏度高，范围大，价格低；稳定性和精度稍差；
信号放大器(、信号端子、电压范围、信号放大器(变送 输入阻抗应满足产品使用要求； 注意许可介质的性质，即耐腐蚀性
2.压电传感器
1.压电传感器
用途：用于动态力直接输出信号的测试 电荷量。高输入阻抗放大信号调节电路或电荷放大器。
2.压电压力(压力)传感器
3.压电加速度传感器
当底座与被测对象安装在被测对象上时
上下运动时，质量块以相应的惯性力作用于压电
晶体形成和惯性力
成比例的电荷输出(
在力的作用方向变形)。
注：压电加速度传感器不能测量恒定的加速度，如自由落体重力加速
度。压电传感器的可测频率下限是其最重要的参数之一。
加速单位：
加速传感器指标
说明书指标：
? 灵敏度：502mV/g； ? 量程：10g； ? 频率范围：0.35-5000Hz (<5%)；
? 谐振频率：>16KHz； ? 横向：4.1%； ? 抗冲击：500g；
实际上可以保证精度 1.0% 的范围是 0.35-2000Hz； 2.5% 的范围是 0.35-3000Hz；
3、涡流位移传感器和信号调节电路的原理
?
涡流传感器的特点
非接触测量，可高速测量，灵敏度高； 结构简单，使用方便，不受油等介质影响 质影响。
分辨率高，量程小，检测范围0~2 mm， 最高分辨率可达满量程0.1%。
如：真尚有0.5SU型电涡流传感器， 分辨率0.1微米，量程±0.5毫米，输 出电压 ±5V。
涡流传感器的应用
旋转轴振动试验； 测量旋转轴误差； 厚度测量； 零件计数； 接近开关； 检测表面裂纹或缺陷； 材质判别。
4.光电传感器
光敏电阻
光敏材料：硫化镉、硫酸铅等 等，光增加，电阻降低敏感波长：不同光敏材料的敏感范围不同，可选择性
敏感。例如，硫酸铅的中心波 长为2～3mm，红外波段
调节电路：使用不同的调节电 可获得不同的光控系统。
例如：光控开关电路、光电编织 码器等等。
光敏晶体管
?
光敏二极管 ：在没有光线的情况下， 反向电流，即暗电流很小；
随着光照增 反向电流急剧增加形成
光电流 ”，光电 与照明成正比。
?
光敏三极管 ，由两个PN但没有基极 引出线。它的光电流比只有一个PN结的 光敏二极管大
b 倍。
? 体积小，灵敏度高，但一致性和稳定性差6.，因此，常用作光电开关。
5、磁电式传感器（霍尔传感器）
霍尔效应 : 金属或半导体薄片置于
磁场 中，当有电流流 过时，在
垂直 于
电流和磁场的方向上 将产生电动
势，这种物理现象称为
“
霍尔效应
”
带电粒子在磁场中运动所受到的洛
伦茨力为：
霍尔传感器：非接触磁控开关，附近磁场达到一定水平时候。器件输出
高电平，否则器件输出
低电平
转速测量 ：被测轴上固定一个
小磁片 ，每当磁片转动经过霍尔传感器的时候，霍尔传感器输出高电平，
霍尔元件内部已经有封装的磁铁，工作时只要铁磁性材料接近既可输出开关量
相邻高电平之间的时间间隔即为一个转动周期，瞬时转速
测量 转速如图所示：
扭矩传感器（脉冲测量）
扭矩测量原理：敏感轴串接于传送链中，在被测扭矩情况下产生扭矩变形
敏感轴两端各装一个码盘，扭矩变形时码盘输出信号，形成相位差。
d为轴的直径
6、应变片
应变片的结构和组成：
基底、电阻丝、覆盖层、焊盘和引线，厚度为0.05毫米左右
应变片的基本参数：标称阻值常用
120殴、350殴、1000殴 通常偏差+-0.2殴、栅距;j机械0.5~10mm 10~100mm、灵敏系数: 一般在2左右、供桥电压：常用1~10v
桥式测量电路;栅区收缩引起桥臂阻值的变化，得到正比变化输出电压v
当一个桥臂工作时候
被测应变只引起一个桥臂阻值的变化 ，电桥输出
当半桥桥臂工作时候 被测应变引起两个桥臂阻值的变化 ，电桥输出
当全桥桥臂工作时候：被测应变引起四个桥臂阻值的变化 ，电桥输出
相邻桥臂的电压时相互抵消的，比如R2和R3之间，R1和R4之间；相对桥臂的电压时相互叠加的，比如R1和R3之间，R2和R4之间；R1和R4之间所测的电压是正的（ 参照点是地），R2和R3测得电压变化量是负的
注意事项
应变片在工程中得应用
应变片该怎贴，以及该贴哪一个电阻来测？
当力是拉伸方向时候，此时物体产生得形变是沿着水平方向，所以应变电阻应该贴R1和R3,或者应变电阻应该贴R4和R2，
当力是弯曲方向时候，此时物体产生得形变是沿着弯曲方向，应变片得贴法应该选择对角应变电阻，
所以应变电阻应该贴R1和R2,
（R1拉伸变大，产生输出电压v变大，R2受到挤压，输出电压反而也变大，因为电阻R2输出得电压是负值）
当使用电阻R3和R4时
（R3拉伸变大，产生输出电压v变大，R4受到挤压，输出电压反而也变大，因为电阻R4输出得电压是负值）
总结
当力是拉伸方向时候，应变电阻贴的电阻应该选择桥臂中对角电阻，当力是弯曲方向时候，应变电阻贴的电阻应该选择桥臂中相邻电阻，否则会出现测量形变的电压变化量，相互抵消，无法测量出实际中的形变电压，在弯曲时候，贴在物体上面的应变片是拉伸，也有微小的收缩，但忽略不计，下面的应变片电阻是被挤压。在接入桥臂时候，要选择参照点（地），一般是对地的那两个电阻阻值变化是正值，另外两个电阻阻值变化是负值。
