第六章传感器主要内容1.了解传感器的分类2.掌握常用传感器测量原理3.了解传感器测量电路正在给主人敬送饮料的机器人传感器按感官的归类传感器是将被测量转换成为与之有确定对应关系的、容易测量、传输或处理的另一种形式的量（大多为电量）的装置。6.1概述——按被测物理量分类6.1概述6.1概述6.1概述6.1概述6.2电容式传感器电容式传感器是将被测物理量转换为电容量变化的装置，实质上是一个具有可变参数的电容器。6.2电容式传感器6.2电容式传感器极距变化型电容传感器差动式极距变化型传感器灵敏度可提高一倍，而非线性可大大减小。极距变化型电容式传感器的优点是动态响应快，灵敏度高，可进行非接触测量。但由于输出非线性特性、传感器杂散电容对灵敏度和测量精度的影响，以及与传感器配合使用的电子线路比较复杂等缺点，因此使用范围受到一定限制。差动式电容传感器比单个电容灵敏度提高一倍，非线性误差减小。应用举例面积变化型电容传感器的工作原理是在被测参数的作用下改变极板的有效面积。常用的有角位移型和线位移型两种。优点是输出与输入成线性关系。但与极距变化型相比，灵敏度较低。适用于较大角位移及直线位移的测量。α特点介电常数变化型电容传感器介电常数变化型电容传感器介电常数变化型电容传感器电容式传感器的等效电路电容式传感器的等效电路电容式传感器的常用转换电路二极管双T型电路电容式传感器的常用转换电路有一圆板电容传感器，直径，极板间距离,极板间介质为空气，试计算其电容之值。又若将此电容传感器接至振荡器的调谐回路(皮法，微亨)作为调频元件，为使测量时有较均匀的灵敏度，要求调频最大偏频在以内，求电容传感器的。1)课堂练习电容式传感器的特点本讲要点总结电感式传感器是基于电磁感应原理，它是把被测量转化为电感量的一种装置。6.3电感式传感器变磁阻式电感传感器灵敏度与气隙厚度的平方成反比。为了减小非线性误差，提高灵敏度，通常使这种传感器在小气隙状态下工作，其测量范围在0.001mm与lmm之间。当衔铁位于中间位置(位移为零)时，两线圈自感相等，i1＝i2，△i=0，输出电压U＝0。当衔铁有位移时，一个线圈自感增加，另一个线圈自感减小，U的大小表示了衔铁位移量，极性表示了衔铁移动方向。若位移使i1增大，则必定使i2减小相同的值，于是灵敏度增加一倍。主要特点：具有较好的线性，测量范围也比较大，但它的灵敏度比不上改变气隙厚度的电感传感器。螺线管式电感传感器是一种开磁路电感传感器，其工作原理是基于线圈漏磁路径中的磁阻变化。由于空气通路长，使得磁路的磁阻比较高，因此这种传感器的灵敏度比较低，对于小位移测量意义不大。主要用于较大位移的测量，可达数毫米到数百毫米。这种传感器实际上是个变压器，初级线圈Wl通电后，次级线圈W2便感应出电压。被测量的变化使初、次级线圈间互感发生变化，感应电压也产生相应变化。由于这种传感器常制成差动的形式，故称差动变压器。x测量转换电路测量转换电路电涡流式传感器高频(1MHz以上)激励电流i施加于邻近金属板一侧的线圈，由线圈产生的高频电磁场作用于金属板的表面。金属板表面感应的涡流产生的电磁场又反作用于线圈上，改变了电感的大小。当线圈与金属板的距离发生变化时，导致耦合系数k、线圈自感L、线圈阻抗ZL的相应变化。多用于测定材料厚度。当激励低频电压e1加到发射线圈W1上后，在被测材料中产生涡流i而损耗部分能量，导致接收线圈W2上产生的感应电动势e2减小。其减小量与材料的厚度和材料性质有关，对一定的材料，e2随厚度呈指数规律减小。不同频率下的e=f(h)曲线应用举例应用举例CCD连续油管的椭圆度测量电涡流传感器振动测量示意图火车轮检测优点：结构简单可靠，没有触点摩擦，灵敏度、分辨率都比较高，输出功率也比较大，测量准确度也比较高。缺点：对激磁电源的频率和振幅的稳定性要求比较高。6.5压电式传感器压电材料O通常把沿电轴x方向的力作用下产生电荷的压电效应称为“纵向压电效应”，而把沿机械轴y方向的作用下产生电荷的压电效应称为“横向压电效应”。而沿光抽z方向受力时不产生压电效应。不受力时：大小相等，相互夹角，因此，。把沿电轴x方向的力作用下产生电荷的压电效应称为“纵向压电效应”。把沿机械轴y方向的作用下产生电荷的压电效应称为“横向压电效应”。作用力越大，产生的电偶极矩越大，极板上出现的电荷越多。单个晶片的等效电路+++++晶片串接q压电式传感器是一种典型的自发电式传感器，常用来测量力、压力、振动加速度，也用于声学(包括超声)、声发射及几何量等的测量。压电式加速度传感器6.7霍尔传感器6.7霍尔传感器6.7霍尔传感器6.7霍尔传感器6.7霍尔传感器6.7霍尔传感器6.7霍尔传感器6.7霍尔传感器型式7.有一圆板电容传感器，直径，极板间距离,极板间