第五章电压型传感器修改2.ppt

第5章 电压型传感器 5.1 磁电式传感器 一、基本原理 磁电式传感器是基于电磁感应原理的传感器。 根据电磁感应定律可得： 即回路中产生的感应电势与磁通量对时间的变化律 成正比 二、结构类型 恒磁通式——永久磁铁与线圈相对运动 （a）动铁式—磁铁移动 四、测量电路 磁电式传感器直接输出感应电势，常具有较高灵敏度，一般不需要高增益放大器。 但磁电式传感器是速度传感器，若要获取被测位移或加速度信号，则要配用积分或微分电路。 5.2 压电式传感器 原理： 压电式传感器是利用压电效应把受力的变化 转换成电压或电流的变化信号。 一．压电效应和逆压电效应 某些晶体电介质材料，在一定方向上对其施加 外力使之变形，在其表面将产生电荷，去掉外 力，电荷消失；反之，在其表面施加电场，将 产生机械变形。 二、压电效应表达式 三、力——电荷转换公式 二、热电偶基本定律 2、中间温度定律—— 在热电偶回路中,两接点温度为T,T0时的热电势,等于该热电偶在接点T, Ta和Ta和T0时的热电势。 3、标准电极定律 5.3.2 热电偶的材料、型号及结构 一、热电偶材料 理论上讲, 任何两种不同材料的导体都可以组 成热电偶, 但为了准确可靠地测量温度, 对组成热 电偶的材料必须经过严格的选择。工程上用于热电 偶的材料应满足以下条件: 热电势变化尽量大；热电势与温度关系尽量接近线 性关系；物理、 化学性能稳定；易加工, 复现性好, 便于成批生产, 有良好的互换性。  二、热电偶型号 ――8种标准化热电偶 5.3.3 热电偶测温 一、测温的原理与方法 二、 热电偶的冷端处理 为了实现用热偶来测温，需保证输出的热电势是被 测温度的单调函数，为此必须保持一个结点的温度 恒定，或者实时进行测量，根据冷端处理方式的不 同，热偶测温方式也不同。 5.3.3 热电偶的测量电路 二、测量平均温度 三、热电偶测温差电路 5.4 光电式传感器 一、光电传感器的原理： 被测量 光信号的变化 电信号 光电器件或光电元件——能够将光量转换为电量的 一种器件，它是光电式传感器的转换元件。 5.4.1光电器件 光电器件工作的物理基础是光电效应。 光电效应分类： 外光电效应：在光线作用下能使物体的电子逸 出表面的现象。 光导效应： 在光线作用下电子吸收光子能 量，使半导体材料电导率显著改变。 光生伏特效应：在光线作用下能使物体产生一 定方向的电动势的现象。 一、光电发射型光电器件 光电管和光电倍增管的工作原理是外光效应。 1.光电管 2.光电倍增管 二、光导型光电器件 主要参数 暗电流：光敏电阻在室温条件下，全暗（无光照射）后经过一定时间测量的电阻值，称为暗电阻。此时在给定电压下流过的电流。 亮电流：光敏电阻在某一光照下的阻值，称为该光照下的亮电阻。此时流过的电流。 光电流：亮电流与暗电流之差。 三、光伏型光电器件——光电池 光电池是利用光生伏特效应把光直接转变成电能的器件。它是基于光生伏特效应制成的，是发电式有源元件。 5.4.2 光电传感器的基本组成和类型 二、光电传感器的基本类型 辐射式：被测对象就是辐射源。－光电高温计 遮挡式：被测对象置于光源与光电器件之间，根据被测对象阻挡光通量的多说来测量其孔径、长度、厚度等几何参量。 5.5 霍尔传感器 原理： 霍尔式传感器是利用霍尔效应带动霍尔元件在磁场中运动产生霍尔电势，即把位移信号转换成电势变化信号的传感器。 二、霍尔元件 三、霍尔传感器组成与基本特性 四、测量误差及其补偿方法 2、温度误差及其补偿 10 采用恒流源供电和输入回路并联电阻 20 采用恒压源供电和输入回路串联电阻 30 合理选择负载电阻RL的值 五、 霍尔传感器的应用 基本：霍尔元件、激励电源、测量电路、产生某种具有磁场特性的装置。 1.电路部分 （1）基本电路 激励电流I由电源 供给，电阻 用来调节激励电流I的大小。 为输出霍尔电势 的负载电阻。 （2）、霍尔元件的输出电路 霍耳线性集成传感器的输出电压与外加磁场成线性比例关系。 用途：位置、力、重量、厚度、速度、磁场、电流等的测量或控制。 组成：霍耳元件和放大器 种类：单端输出和双端输出两种 霍耳线性集成传感器 单端输出的传感器是一个三端器件，其典型产品是SL3501T。 单端输出传感器的电路结构框图 2 3 输出 + － 稳压 VCC 1 霍耳元件 放大 地 H 稳压