机工社熊诗波《机械工程测试技术》第三章PPT格式课件下载.ppt

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能量控制型传感器，也称有源传感器，是从外部供给能量使传感器工作的（见图3-1），并且由被测量来控制外部供给能量的变化。

图图3-144第一节第一节常用传感器分类常用传感器分类电容型伺服式加速度计，实际上是一个具有闭环回路的小型测量系统，如图3-2所示。

图图3-255被测量可放大而成为仪表指针的偏转，借助刻度指示出被测量的大小。

第二节第二节机械式传感器及仪器机械式传感器及仪器仪表典型机械式传感器如图3-3所示。

图图3-366微型探测开关亦被看作机械式传感器。

微型探测开关如图3-4所示。

第二节第二节机械式传感器及仪器机械式传感器及仪器图图3-4771.变阻器式传感器第三节第三节电阻、电容与电感式传感器电阻、电容与电感式传感器一、一、一、一、电阴式传感器电阴式传感器电阴式传感器电阴式传感器常用变阻器式传感器有直线位移型、角位移型和非线性型等，如图3-5所示。

图图3-5881.变阻器式传感器第三节第三节电阻、电容与电感式传感器电阻、电容与电感式传感器一、一、一、一、电阴式传感器电阴式传感器电阴式传感器电阴式传感器图3-5b为回转型变阻式传感器，其电阻值随电刷转角而变化。

图3-5c是一种非线性变阻式传感器。

图图3-5991.变阻器式传感器第三节第三节电阻、电容与电感式传感器电阻、电容与电感式传感器一、一、一、一、电阴式传感器电阴式传感器电阴式传感器电阴式传感器变阻式传感器的后接电路，一般采用电阻分压电路，如图3-6所示。

图图3-610102.电阻应变式传感器第三节第三节电阻、电容与电感式传感器电阻、电容与电感式传感器一、一、一、一、电阴式传感器电阴式传感器电阴式传感器电阴式传感器常用的金属电阻应变片有丝式、箔式两种。

电阻丝应变片如图3-7所示。

（1）金属电阻应变片图图3-711112.电阻应变式传感器第三节第三节电阻、电容与电感式传感器电阻、电容与电感式传感器一、一、一、一、电阴式传感器电阴式传感器电阴式传感器电阴式传感器箔式应变片如图3-8所示。

（1）金属电阻应变片图图3-812122.电阻应变式传感器第三节第三节电阻、电容与电感式传感器电阻、电容与电感式传感器一、一、一、一、电阴式传感器电阴式传感器电阴式传感器电阴式传感器半导体应变片最简单的典型结构如图3-9所示。

（2）半导体应变片图图3-913132.电阻应变式传感器第三节第三节电阻、电容与电感式传感器电阻、电容与电感式传感器一、一、一、一、电阴式传感器电阴式传感器电阴式传感器电阴式传感器1）直接用来测定结构的应变或应力（3）电阻应变式传感器的应用实例1414第三节第三节电阻、电容与电感式传感器电阻、电容与电感式传感器一、一、一、一、电阴式传感器电阴式传感器电阴式传感器电阴式传感器几种实用例子如图3-10所示。

图图3-1015152.电阻应变式传感器第三节第三节电阻、电容与电感式传感器电阻、电容与电感式传感器一、一、一、一、电阴式传感器电阴式传感器电阴式传感器电阴式传感器2）将应变片贴于弹性元件上，作为：

测量力、位移、压力、加速度等物理参数的传感器。

（3）电阻应变式传感器的应用实例3.固态压阻式传感器固态压阻式传感器的工作原理与半导体应变片相同：

都是利用半导体材料的电阻效应。

16164.典型动态电阻应变仪第三节第三节电阻、电容与电感式传感器电阻、电容与电感式传感器一、一、一、一、电阴式传感器电阴式传感器电阴式传感器电阴式传感器图图3-11动态电阻应变仪框图动态电阻应变仪框图17171.变换原理第三节第三节电阻、电容与电感式传感器电阻、电容与电感式传感器二、电容式传感器二、电容式传感器二、电容式传感器二、电容式传感器极距变化型电容传感器及输出特性如下所示。

（1）极距变化型18181.变换原理第三节第三节电阻、电容与电感式传感器电阻、电容与电感式传感器二、电容式传感器二、电容式传感器二、电容式传感器二、电容式传感器面积变化型电容传感器如图3-13所示。

（2）面积变化型图图3-1319191.变换原理第三节第三节电阻、电容与电感式传感器电阻、电容与电感式传感器二、电容式传感器二、电容式传感器二、电容式传感器二、电容式传感器利用介质介电常数变化将被测量转换为电量的一种传感器。

（2）介质变化型图图3-14介质变化型电容传感器应用实例介质变化型电容传感器应用实例20202.测量原理第三节第三节电阻、电容与电感式传感器电阻、电容与电感式传感器二、电容式传感器二、电容式传感器二、电容式传感器二、电容式传感器将电容传感器作为桥路的一部分，由电容变化转换为电桥的电压输出。

（1）电桥型电路通常采用电阻、电容或电感、电容组成的交流电桥，如上图所示。

通常采用电阻、电容或电感、电容组成的交流电桥，如上图所示。

21212.测量原理第三节第三节电阻、电容与电感式传感器电阻、电容与电感式传感器二、电容式传感器二、电容式传感器二、电容式传感器二、电容式传感器此电路又称为静压电容传感器电路，多用于电容传声器或压力传感器，如图3-16所示。

（2）直流极化电路图图3-1622222.测量原理第三节第三节电阻、电容与电感式传感器电阻、电容与电感式传感器二、电容式传感器二、电容式传感器二、电容式传感器二、电容式传感器图3-17为谐振电路原理及其工作特性。

（3）谐振电路图图3-1723232.测量原理第三节第三节电阻、电容与电感式传感器电阻、电容与电感式传感器二、电容式传感器二、电容式传感器二、电容式传感器二、电容式传感器调频电路的工作原理如图3-18所示。

（4）调频电路图图3-1824242.测量原理第三节第三节电阻、电容与电感式传感器电阻、电容与电感式传感器二、电容式传感器二、电容式传感器二、电容式传感器二、电容式传感器这种电路用于位移测量传感器。

运算放大器电路如图3-19所示。

（5）运算放大器电路图图3-1925253.电容集成压力传感器第三节第三节电阻、电容与电感式传感器电阻、电容与电感式传感器二、电容式传感器二、电容式传感器二、电容式传感器二、电容式传感器运用集成电路工艺可以把电容敏感元件电路制作在一起：

构成电容集成压力传感器。

图图3-20b是一个检出电容变化并把它转换成电压输出的激光压力传感器的电路原理图。

是一个检出电容变化并把它转换成电压输出的激光压力传感器的电路原理图。

图图3-2026261.自感型第三节第三节电阻、电容与电感式传感器电阻、电容与电感式传感器三、电感式传感器三、电感式传感器三、电感式传感器三、电感式传感器

（1）可变阻式图图3-21可变磁阻式电感传感器结构原理可变磁阻式电感传感器结构原理27271.自感型第三节第三节电阻、电容与电感式传感器电阻、电容与电感式传感器三、电感式传感器三、电感式传感器三、电感式传感器三、电感式传感器

（1）可变阻式图图3-22几种常用可变磁阻式传感器的典型结构几种常用可变磁阻式传感器的典型结构28281.自感型第三节第三节电阻、电容与电感式传感器电阻、电容与电感式传感器三、电感式传感器三、电感式传感器三、电感式传感器三、电感式传感器

（1）涡流式涡流式传感器的变换原理是利用金属导体在交流磁场中的涡流效应，如图3-24所示。

图图3-2429291.自感型第三节第三节电阻、电容与电感式传感器电阻、电容与电感式传感器三、电感式传感器三、电感式传感器三、电感式传感器三、电感式传感器

（1）涡流式图3-25是用于涡流测振仪上的分压式调幅电路原理。

图图3-2530301.自感型第三节第三节电阻、电容与电感式传感器电阻、电容与电感式传感器三、电感式传感器三、电感式传感器三、电感式传感器三、电感式传感器

（1）涡流式图3-26是谐振曲线及输出特性。

图图3-2631311.自感型第三节第三节电阻、电容与电感式传感器电阻、电容与电感式传感器三、电感式传感器三、电感式传感器三、电感式传感器三、电感式传感器

（1）涡流式调频电路的工作原理如图3-27所示。

图图3-2732321.自感型第三节第三节电阻、电容与电感式传感器电阻、电容与电感式传感器三、电感式传感器三、电感式传感器三、电感式传感器三、电感式传感器

（1）涡流式下图表示的是涡流式传感器的工程应用实例。

33332.互感型差动变压器式电感传感器第三节第三节电阻、电容与电感式传感器电阻、电容与电感式传感器三、电感式传感器三、电感式传感器三、电感式传感器三、电感式传感器这种传感器利用了电磁感应中的互感现象。

如下图所示。

34342.互感型差动变压器式电感传感器第三节第三节电阻、电容与电感式传感器电阻、电容与电感式传感器三、电感式传感器三、电感式传感器三、电感式传感器三、电感式传感器实际应用较多的是螺管形差动变压器，其工作原理如图3-30a、b所示。

图图3-3035352.互感型差动变压器式电感传感器第三节第三节电阻、电容与电感式传感器电阻、电容与电感式传感器三、电感式传感器三、电感式传感器三、电感式传感器三、电感式传感器图3-31是一种利用小位移测量的差动相敏检波电路工作原理图。

图图3-3136361.动圈式第四节第四节磁电、压电与热电式传感器磁电、压电与热电式传感器一、磁电式传感器一、磁电式传感器一、磁电式传感器一、磁电式传感器动圈式又可分为线速度与角速度型。

图3-32a表示线速度型传感器工作原理。

图3-32b是角速度型传感器工作原理，线圈在磁场中转动时产生的感应电动势。

图图3-3237371.动圈式第四节第四节磁电、压电与热电式传感器磁电、压电与热电式传感器一、磁电式传感器一、磁电式传感器一、磁电式传感器一、磁电式传感器动圈磁电式传感等效电路如图3-33所示。

图图3-3338381.磁阻式第四节第四节磁电、压电与热电式传感器磁电、压电与热电式传感器一、磁电式传感器一、磁电式传感器一、磁电式传感器一、磁电式传感器磁阻式传感器的线圈与磁铁彼此不作相对运动。

由运动着的物体改变磁路的磁阻，而引起磁力线增强或减弱，使线圈产生感应电动势。

39391.压电效应第四节第四节磁电、压电与热电式传感器磁电、压电与热电式传感器二、压电式传感器二、压电式传感器二、压电式传感器二、压电式传感器某些物质，如石英、钛酸钡、锆钛酸铅等晶体，当受到外力作用时，不仅几何尺寸发生变化，而且内部极化，某些表面上出现电荷。

晶体的这一性质称为压电性，具有压电效应的晶体称为压电晶体。

40401.压电效应第四节第四节磁电、压电与热电式传感器磁电、压电与热电式传感器二、压电式传感器二、压电式传感器二、压电式传感器二、压电式传感器压电效应模型如图3-36所示。

图图3-3641412.压电材料第四节第四节磁电、压电与热电式传感器磁电、压电与热电式传感器二、压电式传感器二、压电式传感器二、压电式传感器二、压电式传感器常用的压电材料可分为三类：

压电晶体、压电陶瓷和有机压电薄膜。

42423.压电式传感