传感器原理与传感器技术 贾石峰 主编 第1，2章新.ppt

28014b 图2-8　应变计处于应变波达到最大值的瞬时情况 28014b 2.3　电阻应变片的转换电路 由于机械应变一般都很小，要把微小应变引起的微小电阻值的变化测量出来；同时，又要把电阻相对变化ΔR/R转换为电压或电流的变化，因此，需要设计专用的转换电路。 用于测量应变变化而引起的电阻变化的电路通常采用电桥电路，根据电桥电源的不同，可分为直流电桥和交流电桥。而电桥电路的主要指标是桥路灵敏度、非线性和负载特性。下面具体讨论有关电路和这几项指标。 28014b 2.3.1　直流电桥 1.直流电桥工作原理及平衡条件2.直流电桥输出电压灵敏度3.输出电压非线性误差 28014b 1.直流电桥工作原理及平衡条件 图2-13　直流电桥电路 28014b 2.直流电桥输出电压灵敏度 1)电桥电压灵敏度正比于电桥供电电压，供电电压越高，电桥电压灵敏度越高，但供电电压的提高受到应变片允许功耗的限制，所以要作适当选择。2)电桥电压灵敏度是桥臂电阻比值n的函数，恰当地选择桥臂比n的值，保证电桥具有较高的电压灵敏度。 28014b 3.输出电压非线性误差 图2-14　差动电桥电路a) 半桥差动电路　b) 全桥差动电路 28014b 2.3.2　交流电桥 图2-15　半桥差动交流电桥a)半桥差动交流电桥　b)半桥差动交流等效电桥 28014b 2.3.2　交流电桥 图2-16　交流电桥平衡调节的4种方式 28014b 2.4　应变式传感器的应用 应变式测力传感器是工业测量和试验技术中使用最广泛的一种传感器。它不仅灵敏度高，而且量程大(10-3～107N)，也可测量力的瞬时值。应变式力传感器的弹性元件有柱式、梁式、环式等数种，从而可构成多种结构形式的测力传感器。 28014b 2.4.1　应变式测力传感器 图2-17　柱式测力传感器的结构图1—接线盒　2—压头　3—上盖　4—膜片5—外壳　6—过载保护套　7—应变片8—圆筒　9—底座　10—下压头 28014b 2.4.1　应变式测力传感器 图2-18　柱式测力传感器的原理示意图a)圆柱面展开图　b)桥路连接图 28014b 2.4.2　应变式压力传感器 图2-22　膜片式传感器a)膜片式传感器的结构图　b)膜片的应变示意图 2.4.3　应变式扭矩传感器 图2-23　应变式扭矩传感器a)扭矩传感器测量原理　b)扭矩测量电路图 2.4.4　应变式加速度传感器 图2-24　应变式加速度传感器1—惯性质量　2—弹性元件　3—壳体及基座　4—应变片 2.4.4　应变式加速度传感器 在线教务辅导网： 更多课程配套课件资源请访问在线教务辅导网 28014b 第1章　传感器的基础理论 1.1　传感器概述1.1.1　传感器的定义1.1.2　传感器的功能及组成1.1.3　传感器的分类1.1.4　传感器的发展趋势1.2　传感器的基本特性1.2.1　传感器的静态特性1.2.2　传感器的动态特性 28014b 1.1　传感器概述 传感器是人类探知自然界信息的触角。在人类文明的发展历史中，感受、处理外部信息的传感技术一直扮演着一个重要的角色。在古代，传感技术由人的感官来实现，人观天象而仕农耕，察火色而冶铜铁。从18世纪产业革命以来，特别是在20世纪信息革命中，传感技术越来越多地由人造感官，即传感器来实现。 28014b 1.1.1　传感器的定义 现代信息产业的三大支柱是传感器技术、通信技术和计算机技术，它们分别构成了信息系统的“感官”、“神经”和“大脑”。传感器是信息采集的首要部件，鉴于其重要性，世界各国自20世纪80年代开始都已经将其列为重点发展的关键技术。 28014b 1.1.2　传感器的功能及组成 1.传感器的功能2.传感器的组成 28014b 1.传感器的功能 (1)信息收集　信息的收集指将被测量按照一定的规律转换成可用输出信号从而达到有效控制的目的。(2)信号数据的转换　把以文字、符号、代码、图形等多种形式记录在纸或胶片上的信号数据转换成计算机、传真机等易处理的信号数据，或者读出记录在各种媒体介质上的信息并进行转换。 28014b 2.传感器的组成 图1-1　传感器组成 28014b 1.1.3　传感器的分类 1.根据传感器感知外界信息所依据的基本效应2.按工作原理的不同3.根据传感器使用的敏感材料的不同4.按照被测量的不同5.按能量关系的不同6.按传感器是利用场的定律还是利用物质的定律进行分类7.按是否依靠外加能源工作进行分类8.按输出量是模拟量还是数字量进行分类 28014b 1.1.4　传感器的发展趋势 1.努力实现传感器新特性2.确保传感器的可靠性，延长其使用寿命3.提高传感器集成化及智能化的程度4.传感器微型化5.新型功能材料