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传感器 西南石油大学机电院 第三章、传感器 本章学习要求： 1.了解传感器的分类 2.掌握传感器的性能指标和选用原则　　 3.掌握常用传感器原理 4.了解传感器应用 机械测试 3.1 概述 3.1.1. 传感器定义 传感器是将被测的某一物理量（或信号）按一定规律转换为另一种（或同种）与之有确定对应关系的、便于应用的物理量（或信号）输出的装置。 物理量 电量 目前，传感器转换后的信号大多为电信号。因而从狭义上讲，传感器是把外界输入的非电信号转换成电信号的装置。 传感器的组成： 敏感元件：传感器中直接感受或响应被测量（输入量）的部分。 转换元件：将敏感元件感受到的或响应的被测量转换成适于传输或处理的电信号。 磁电式速度传感器—测相对速度 （参考p118） (e—v) (敏感元件) (转换元件) 3.1.2. 传感器的分类 按被测量分类 位移、力、温度、压力、流量、速度传感器等。 按传感器的工作机理分类 物理型、化学型和生物型。 (书p8) 如，压电晶体测振动加速度利用的是压电效应；电涡流位移传感器测静态位移和振动位移利用的是电磁效应；热电偶测量温度利用的是热电效应，这些都属于物理传感器。气体传感器属化学传感器，酶传感器属生物传感器。 按传感器的构成原理分类 物性型：依靠敏感元件材料本身物理性质的变化来实现信号变换的。如水银温度计、压电式传感器等。 结构型：依靠传感器结构参数的变化而实现信号转换的。如电容式传感器、可变电阻传感器等。 + + + ? A ? 按传感器的能量转换情况分类 能量转换型：能量转换型传感器是直接由被测对象输入能量使其工作的，例如，热电偶温度计、弹性压力计等。 能量控制型：能量控制型传感器是从外部供给辅助能量使其工作的，并由被测量来控制外部供给能量的变化。例如，电阻应变测量中，应变计接于电桥上，电桥工作能源由外部供给，而由被测量变化所引起应变计的电阻变化来控制电桥的不平衡程度。如电桥电阻应变仪、电感式测微仪、电容式测振仪等均属此种类型。 按传感器的物理原理分： 电参量式传感器 压电式传感器 磁电式传感器 光电式传感器 气电式传感器 热电式传感器 射线式传感器 波式传感器 半导体式传感器 其他原理传感器 按传感器的输出量分： 模拟式 数字式 按转换过程是否可逆分： 双向传感器 （如压电式传感器） 单向传感器 3.1.3. 传感器的性能要求 灵敏度高，输入和输出之间应具有较好的线性关系； （测量范围窄、易受噪音影响） 噪声小，并且具有抗外部噪声的性能； 滞后、漂移误差小； 动态特性良好； 在接入测量系统时，对被测量不产生影响；（接触测量） 功耗小，复现性好，有互换性； 防水及抗腐蚀等性能好，能长期使用； 结构简单，容易维修和校正； 低成本、通用性强。 选用传感器时应注意的问题： 1.必须在工作频率范围内满足不失真测试的条件。 2. 传感器应有适当的灵敏度或分辨力。 注意：灵敏度越高越容易受噪声干扰，测量范围越窄。因此同一种传感器常做成一个系列。 常用压电式加速度传感器的参数： 型号 量程 灵敏度 分辨力 重量 应用及特点 350B04 5000g 0.5mv/g 0.02g 4.5g 爆破、撞击 393C 5g 1v/g 0.0001g 1000g 超低频地震传感器 3.1.4 传感器选用原则 3. 足够的精确度 注意：精确度越高，价格越高，对测量环境要求也越高。 4.高度的可靠性 注意了解工作环境（如温度、湿度等）对传感器的影响。 5.对被测对象影响小 在传感器与被测对象建立连接关系时，尽可能减小对被测对象运行状态以及特性参数的影响，如质量和体积要尽可能小，或选择非接触传感器。 3.2 压电式传感器 3.2.1 原理:压电效应 某些物质，如石英，受到外力作用时，不仅几何尺寸会发生变化，而且内部会被极化，表面产生电荷；当外力去掉时，又重新回到原来的状态，这种现象称为压电效应