第一篇：傳感器工作原理及系統(tǒng)和測量方法

傳感器工作原理及系統(tǒng)和測量方法

利用衍射光柵和位敏探測器的光學(xué)應(yīng)變傳感器的應(yīng)變測量原理。衍射光柵粘附在試樣的表面，當(dāng)單色準(zhǔn)直光束垂直入射到線性光柵（>40line/mm）平面上時，照亮了光柵平面上的一個點，而在平行于光柵平面的屏上可觀察到一組衍射光斑。在圖1中，激光束垂直于試樣表面入射到反射型衍射光柵上。對于高頻衍射光柵只能觀察到實際用于應(yīng)變測量的±1衍射級的衍射光束。這種衍射光束由距光柵L的高分辨率敏位探測器接收。當(dāng)光柵跟隨試樣形變時，平面內(nèi)的形變和平面外沿光束入射方向的位移將引起衍射光束的移動。對于垂直于試樣表面的入射激光束，±1級衍射光束沿傳感器長度的位移由下式給出：(1)式中，p—光柵的空間頻率。b—±1級衍射光束的衍射角； l—激光波長；如果試樣發(fā)生小的形變，光柵線距（空間頻率）將改變Dp，按照方程(1)，衍射角改變Db，因此可得：(2)這就是說：(3)式中，ex是沿x方向的正應(yīng)變。假定衍射光束垂直于位敏傳感器平面，沿傳感器1的位移為：(4)對于傳感器2，只要將b換成-b，可得：(5)因此，由方程(4)和方程(5)可得基本應(yīng)變測量方程。傳感器系統(tǒng)和測量方法

1、傳感器系統(tǒng)硬件圖2所示為傳感器系統(tǒng)配置，可應(yīng)用于實驗室和工業(yè)現(xiàn)場，由激光源、2個位敏傳感器、2個633nm帶通濾波器、會聚透鏡和光柵組成。光柵的空間頻率為1200line/mm，粘附于試樣的表面。直徑約1mm的He-Ne激光束(632.8mm)入射到光柵平面上的任一點。位敏探測器是基于單片光電二極管的光電子器件。該系統(tǒng)的主要特點是： ①空間分辨率高于其它器件（如CCD）； ②利用兩個電壓信號確定傳感面積上光束的位置，便于信號的快速處理； ③體積?。?④相對位置分辨率高(1/5000)； ⑤不受光強度變化的影響，因而即使光強變化時也能精確地測量位置； ⑥光譜靈敏度寬（300到1100nm），因而可利用不同波長的激光束； ⑦響應(yīng)時間快（<20ms），適于動態(tài)應(yīng)變測量。兩個位敏傳感器的輸出電壓信號通過A/D轉(zhuǎn)換器送到計算機，最大數(shù)據(jù)采樣速率可達105次/s。兩個633nm的濾光器可消除背景光，減少噪聲影響。

2、調(diào)節(jié)方法如果激光束不能垂直入射到試樣表面，將引起嚴(yán)重的測量誤差。這種激光束的誤準(zhǔn)直是難以消除的，除非光柵到激光器的反射零級光束與入射光束重合。這種光束的重合必須沿垂直方向，確?！?級衍射光束對稱分布。系統(tǒng)調(diào)節(jié)的關(guān)鍵是使入射激光束垂直于試樣表面，必須仔細(xì)檢查光柵是否牢固地粘附于試樣表面，試樣是否完全定位。此外還可調(diào)節(jié)位敏傳感器使衍射±1級光束正好位于兩個位敏傳感器平面的中心。

3、測量方法主要測量步驟如下： ①試樣與衍射光柵的準(zhǔn)備工作類似于莫爾干涉儀； ②在100~500mm之間確定位敏傳感器到光柵的距離L，并輸入到計算機軟件。不能選擇L=250mm； ③加負(fù)荷前的初始試驗是測量x10和x20的平均值； ④對試樣加壓，測量新的x1和x2的平均值； ⑤利用方程(6)計算應(yīng)變。所有的計算都是由計算機軟件自動完成的。

4、接口軟件流程是用LabVIEW完成的，包括數(shù)據(jù)采樣、濾波、計算、讀出和寫入存儲器、顯示屏等。數(shù)據(jù)處理速度很高，整個處理周期約0.1s。所有的信號處理和數(shù)據(jù)采集都是自動的。應(yīng)變測量結(jié)果以數(shù)字和圖線的形式連續(xù)地顯示在PC屏上。

壓電傳感器

壓電傳感器原理

壓電效應(yīng)是壓電傳感器的主要工作原理，壓電傳感器不能用于靜態(tài)測量，因為經(jīng)過外力作用后的電荷，只有在回路具有無限大的輸入阻抗時才得到保存。實際的情況不是這樣的，所以這決定了壓電傳感器只能夠測量動態(tài)的應(yīng)力。

壓電傳感器主要應(yīng)用在加速度、壓力和力等的測量中。壓電式加速度傳23213感器是一種常用的加速度計。它具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重

壓電傳感器原理 ? 壓電效應(yīng)是壓電傳感器的主要工作原理，壓電傳感器不能用于靜態(tài)測量，因為經(jīng)過外力作用后的電荷，只有在回路具有無限大的輸入阻抗時才得到保存。實際的情況不是這樣的，所以這決定了壓電傳感器只能夠測量動態(tài)的應(yīng)力。壓電傳感器主要應(yīng)用在加速度、壓力和力等的測量中。壓電式加速度傳23213感器是一種常用的加速度計。它具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、使用壽命長等優(yōu)異的特點。壓電式加速度傳23213感器在飛機、汽車、船舶、橋梁和建筑的振動和沖擊測量中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，特別是航空和宇航領(lǐng)域中更有它的特殊地位。壓電式傳感器也可以用來測量發(fā)動機內(nèi)部燃燒壓力的測量與真空度的測量。也可以用于軍事工業(yè)，例如用它來測量槍炮子彈在膛中擊發(fā)的一瞬間的膛壓的變化和炮口的沖擊波壓力。它既可以用來測量大的壓力，也可以用來測量微小的壓力。

壓電式傳感器也廣泛應(yīng)用在生物醫(yī)學(xué)測量中，比如說心室導(dǎo)管式微音器就是由壓電傳感器制成的，因為測量動態(tài)壓力是如此普遍，所以壓電傳感器的應(yīng)用就非常廣泛.壓電傳感器的工作原理和應(yīng)用

? 壓電效應(yīng)是壓電傳感器的主要工作原理，壓電傳感器不能用于靜態(tài)測量，因為經(jīng)過外力作用后的電荷，只有在回路具有無限大的輸入阻抗時才得到保存。實際的情況不是這樣的，所以這決定了壓電傳感器只能夠測量動態(tài)的應(yīng)力。壓電傳感器主要應(yīng)用在加速度、壓力和力等的測量中。壓電式加速度傳感器是一種常用的加速度計。它具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、使用壽命長等優(yōu)異的特點。壓電式加速度傳感器在飛機、汽車、船舶、橋梁和建筑的振動和沖擊測量中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，特別是航空和宇航領(lǐng)域中更有它的特殊地位。壓電式傳感器也可以用來測量發(fā)動機內(nèi)部燃燒壓力的測量與真空度的測量。也可以用于軍事工業(yè)，例如用它來測量槍炮子彈在膛中擊發(fā)的一瞬間的膛壓的變化和炮口的沖擊波壓力。它既可以用來測量大的壓力，也可以用來測量微小的壓力。

壓電傳感器中主要使用的壓電材料包括有石英、酒石酸鉀鈉和磷酸二氫胺。其中石英（二氧化硅）是一種天然晶體，壓電效應(yīng)就是在這種晶體中發(fā)現(xiàn)的，在一定的溫度范圍之內(nèi)，壓電性質(zhì)一直存在，但溫度超過這個范圍之后，壓電性質(zhì)完全消失（這個高溫就是所謂的“居里點”）。由于隨著應(yīng)力的變化電場變化微小（也就說壓電系數(shù)比較低），所以石英逐漸被其他的壓電晶體所替代。而酒石酸鉀鈉具有很大的壓電靈敏度和壓電系數(shù)，但是它只能在室溫和濕度比較低的環(huán)境下才能夠應(yīng)用。磷酸二氫胺屬于人造晶體，能夠承受高溫和相當(dāng)高的濕度，所以已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。

壓電式傳感器也廣泛應(yīng)用在生物醫(yī)學(xué)測量中，比如說心室導(dǎo)管式微音器就是由壓電傳感器制成的，因為測量動態(tài)壓力是如此普遍，所以壓電傳感器的應(yīng)用就非常廣泛。

除了壓電傳感器之外，還有利用壓阻效應(yīng)制造出來的壓阻傳感器，利用應(yīng)變效應(yīng)的應(yīng)變式傳感器等，這些不同的壓力傳感器利用不同的效應(yīng)和不同的材料，在不同的場合能夠發(fā)揮它們獨特的用途。

這種壓力變送器主要利用液體或氣體在檢測器件上形成的壓力來檢測液體或者氣體的流量或壓強。把這種壓力信號轉(zhuǎn)變成標(biāo)準(zhǔn)的0～10V或者4～20mA電信號。以便控制使用。

壓力和電信號的轉(zhuǎn)化主要由各種壓力傳感器的核心部件完成。核心部件主要由壓力檢測體和放大電路組成。

壓電傳感器測量參數(shù)

?（1）力測量 壓電式傳感器主要利用石英晶體的縱向和剪切的壓電效應(yīng)，因為石英晶體剛度大、滯后小，靈敏度高、線性好，工作頻率寬、熱釋電誑應(yīng)小。力傳感器除可測單向作用力外還可利用不同切割方向的多片晶體 依靠其不同的壓電效應(yīng)測量多方向力，如空間作用力3個方向的分力Fx、Fy、Fz

（2）壓力測量：壓電式壓力傳感器主要利用彈性元件（膜片、活塞等）收集壓力變成作用于晶體片上的力，因為彈性元件所用材料的性能對傳感器的特性有很大影響。

（3）加速度測量：壓電式加速度傳感器是利用質(zhì)量塊m由預(yù)緊力壓在晶體片上，婁被測加速度a作用時，晶體處會受到慣性力F=ma,由此產(chǎn)生壓電效應(yīng)，因此質(zhì)量塊的質(zhì)量決定了傳感器的靈敏度，也影響著傳感器的高頻響應(yīng)。

壓電傳感器的主要工作原理 ? 壓力傳感器是工業(yè)實踐中最為常用的一種傳感器，其廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)自控環(huán)境，涉及水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產(chǎn)自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機床、管道等眾多行業(yè)，下面就簡單介紹一些常用傳感器原理及其應(yīng)用

1、應(yīng)變片壓力傳感器原理與應(yīng)用

力學(xué)傳感器的種類繁多，如電阻應(yīng)變片壓力傳感器、半導(dǎo)體應(yīng)變片壓力傳感器、壓阻式壓力傳感器、電感式壓力傳感器、電容式壓力傳感器、諧振式壓力傳感器及電容式加速度傳感器等。但應(yīng)用最為廣泛的是壓阻式壓力傳感器，它具有極低的價格和較高的精度以及較好的線性特性。下面我們主要介紹這類傳感器。

在了解壓阻式力傳感器時，我們首先認(rèn)識一下電阻應(yīng)變片這種元件。電阻應(yīng)變片是一種將被測件上的應(yīng)變變化轉(zhuǎn)換成為一種電信號的敏感器件。它是壓阻式應(yīng)變傳感器的主要組成部分之一。電阻應(yīng)變片應(yīng)用最多的是金屬電阻應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片兩種。金屬電阻應(yīng)變片又有絲狀應(yīng)變片和金屬箔狀應(yīng)變片兩種。通常是將應(yīng)變片通過特殊的粘和劑緊密的粘合在產(chǎn)生力學(xué)應(yīng)變基體上，當(dāng)基體受力發(fā)生應(yīng)力變化時，電阻應(yīng)變片也一起產(chǎn)生形變，使應(yīng)變片的阻值發(fā)生改變，從而使加在電阻上的電壓發(fā)生變化。這種應(yīng)變片在受力時產(chǎn)生的阻值變化通常較小，一般這種應(yīng)變片都組成應(yīng)變電橋，并通過后續(xù)的儀表放大器進行放大，再傳輸給處理電路（通常是A/D轉(zhuǎn)換和CPU）顯示或執(zhí)行機構(gòu)。

金屬電阻應(yīng)變片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

如圖1所示，是電阻應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)示意圖，它由基體材料、金屬應(yīng)變絲或應(yīng)變箔、絕緣保護片和引出線等部分組成。根據(jù)不同的用途，電阻應(yīng)變片的阻值可以由設(shè)計者設(shè)計，但電阻的取值范圍應(yīng)注意：阻值太小，所需的驅(qū)動電流太大，同時應(yīng)變片的發(fā)熱致使本身的溫度過高，不同的環(huán)境中使用，使應(yīng)變片的阻值變化太大，輸出零點漂移明顯，調(diào)零電路過于復(fù)雜。而電阻太大，阻抗太高，抗外界的電磁干擾能力較差。一般均為幾十歐至幾十千歐左右。

電阻應(yīng)變片的工作原理 金屬電阻應(yīng)變片的工作原理是吸附在基體材料上應(yīng)變電阻隨機械形變而產(chǎn)生阻值變化的現(xiàn)象，俗稱為電阻應(yīng)變效應(yīng)。金屬導(dǎo)體的電阻值可用下式表示：

式中：ρ——金屬導(dǎo)體的電阻率（Ω·cm2/m）S——導(dǎo)體的截面積（cm2）L——導(dǎo)體的長度（m）

我們以金屬絲應(yīng)變電阻為例，當(dāng)金屬絲受外力作用時，其長度和截面積都會發(fā)生變化，從上式中可很容易看出，其電阻值即會發(fā)生改變，假如金屬絲受外力作用而伸長時，其長度增加，而截面積減少，電阻值便會增大。當(dāng)金屬絲受外力作用而壓縮時，長度減小而截面增加，電阻值則會減小。只要測出加在電阻的變化（通常是測量電阻兩端的電壓），即可獲得應(yīng)變金屬絲的應(yīng)變情

2、陶瓷壓力傳感器原理及應(yīng)用

抗腐蝕的陶瓷壓力傳感器沒有液體的傳遞，壓力直接作用在陶瓷膜片的前表面，使膜片產(chǎn)生微小的形變，厚膜電阻印刷在陶瓷膜片的背面，連接成一個惠斯通電橋(閉橋)，由于壓敏電阻的壓阻效應(yīng)，使電橋產(chǎn)生一個與壓力成正比的高度線性、與激勵電壓也成正比的電壓信號，標(biāo)準(zhǔn)的信號根據(jù)壓力量程的不同標(biāo)定為2.0 / 3.0 / 3.3 mV/V等，可以和應(yīng)變式傳感器相兼容。通過激光標(biāo)定，傳感器具有很高的溫度穩(wěn)定性和時間穩(wěn)定性，傳感器自帶溫度補償0～70℃，并可以和絕大多數(shù)介質(zhì)直接接觸。

陶瓷是一種公認(rèn)的高彈性、抗腐蝕、抗磨損、抗沖擊和振動的材料。陶瓷的熱穩(wěn)定特性及它的厚膜電阻可以使它的工作溫度范圍高達-40～135℃，而且具有測量的高精度、高穩(wěn)定性。電氣絕緣程度>2kV，輸出信號強，長期穩(wěn)定性好。高特性，低價格的陶瓷傳感器將是壓力傳感器的發(fā)展方向，在歐美國家有全面替代其它類型傳感器的趨勢，在中國也越來越多的用戶使用陶瓷傳感器替代擴散硅壓力傳感器。

3、擴散硅壓力傳感器原理及應(yīng)用 工作原理 被測介質(zhì)的壓力直接作用于傳感器的膜片上（不銹鋼或陶瓷），使膜片產(chǎn)生與介質(zhì)壓力成正比的微位移，使傳感器的電阻值發(fā)生變化，和用電子線路檢測這一變化，并轉(zhuǎn)換輸出一個對應(yīng)于這一壓力的標(biāo)準(zhǔn)測量信號。

4、藍(lán)寶石壓力傳感器原理與應(yīng)用

利用應(yīng)變電阻式工作原理，采用硅-藍(lán)寶石作為半導(dǎo)體敏感元件，具有無與倫比的計量特性。

藍(lán)寶石系由單晶體絕緣體元素組成，不會發(fā)生滯后、疲勞和蠕變現(xiàn)象；藍(lán)寶石比硅要堅固，硬度更高，不怕形變；藍(lán)寶石有著非常好的彈性和絕緣特性（1000 OC以內(nèi)），因此，利用硅-藍(lán)寶石制造的半導(dǎo)體敏感元件，對溫度變化不敏感，即使在高溫條件下，也有著很好的工作特性；藍(lán)寶石的抗輻射特性極強；另外，硅-藍(lán)寶石半導(dǎo)體敏感元件，無p-n漂移，因此，從根本上簡化了制造工藝，提高了重復(fù)性，確保了高成品率。

用硅-藍(lán)寶石半導(dǎo)體敏感元件制造的壓力傳感器和變送器，可在最惡劣的工作條件下正常工作，并且可靠性高、精度好、溫度誤差極小、性價比高。

表壓壓力傳感器和變送器由雙膜片構(gòu)成：鈦合金測量膜片和鈦合金接收膜片。印刷有異質(zhì)外延性應(yīng)變靈敏電橋電路的藍(lán)寶石薄片，被焊接在鈦合金測量膜片上。被測壓力傳送到接收膜片上（接收膜片與測量膜片之間用拉桿堅固的連接在一起）。在壓力的作用下，鈦合金接收膜片產(chǎn)生形變，該形變被硅-藍(lán)寶石敏感元件感知后，其電橋輸出會發(fā)生變化，變化的幅度與被測壓力成正比。

傳感器的電路能夠保證應(yīng)變電橋電路的供電，并將應(yīng)變電橋的失衡信號轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的電信號輸出（0-5，4-20mA或0-5V）。在絕壓壓力傳感器和變送器中，藍(lán)寶石薄片，與陶瓷基極玻璃焊料連接在一起，起到了彈性元件的作用，將被測壓力轉(zhuǎn)換為應(yīng)變片形變，從而達到壓力測量的目的。

5、壓電壓力傳感器原理與應(yīng)用

壓電傳感器中主要使用的壓電材料包括有石英、酒石酸鉀鈉和磷酸二氫胺。其中石英（二氧化硅）是一種天然晶體，壓電效應(yīng)就是在這種晶體中發(fā)現(xiàn)的，在一定的溫度范圍之內(nèi)，壓電性質(zhì)一直存在，但溫度超過這個范圍之后，壓電性質(zhì)完全消失（這個高溫就是所謂的“居里點”）。由于隨著應(yīng)力的變化電場變化微?。ㄒ簿驼f壓電系數(shù)比較低），所以石英逐漸被其他的壓電晶體所替代。而酒石酸鉀鈉具有很大的壓電靈敏度和壓電系數(shù)，但是它只能在室溫和濕度比較低的環(huán)境下才能夠應(yīng)用。磷酸二氫胺屬于人造晶體，能夠承受高溫和相當(dāng)高的濕度，所以已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。

現(xiàn)在壓電效應(yīng)也應(yīng)用在多晶體上，比如現(xiàn)在的壓電陶瓷，包括鈦酸鋇壓電陶瓷、PZT、鈮酸鹽系壓電陶瓷、鈮鎂酸鉛壓電陶瓷等等。

壓電效應(yīng)是壓電傳感器的主要工作原理，壓電傳感器不能用于靜態(tài)測量，因為經(jīng)過外力作用后的電荷，只有在回路具有無限大的輸入阻抗時才得到保存。實際的情況不是這樣的，所以這決定了壓電傳感器只能夠測量動態(tài)的應(yīng)力。

壓電傳感器主要應(yīng)用在加速度、壓力和力等的測量中。壓電式加速度傳感器是一種常用的加速度計。它具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、使用壽命長等優(yōu)異的特點。壓電式加速度傳感器在飛機、汽車、船舶、橋梁和建筑的振動和沖擊測量中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，特別是航空和宇航領(lǐng)域中更有它的特殊地位。壓電式傳感器也可以用來測量發(fā)動機內(nèi)部燃燒壓力的測量與真空度的測量。也可以用于軍事工業(yè)，例如用它來測量槍炮子彈在膛中擊發(fā)的一瞬間的膛壓的變化和炮口的沖擊波壓力。它既可以用來測量大的壓力，也可以用來測量微小的壓力。

壓電式傳感器也廣泛應(yīng)用在生物醫(yī)學(xué)測量中，比如說心室導(dǎo)管式微音器就是由壓電傳感器制成的，因為測量動態(tài)壓力是如此普遍，所以壓電傳感器的應(yīng)用就非常廣泛。

第二篇：汽車轉(zhuǎn)速傳感器的工作原理及測量方法

汽車轉(zhuǎn)速傳感器是汽車計算機系統(tǒng)的輸入裝置，它把汽車運行中各種工況信息，如車速、各種介質(zhì)的溫度、發(fā)動機運轉(zhuǎn)工況等，轉(zhuǎn)化成電訊號輸給計算 機，以便發(fā)動機處于最佳工作狀態(tài)。了解汽車轉(zhuǎn)速傳感器的工作原理及測量方法能有效預(yù)防操作上的失誤，接下來就讓艾馳商城的小編為大家介紹汽車轉(zhuǎn)速傳感器的 工作原理及測量方法吧，僅供參考。

功能：感應(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器跟脈沖盤相配合，用于無分電器點火系統(tǒng)中提供發(fā)動機轉(zhuǎn)速信息和曲軸上止點信息。

原理：與脈沖盤配合使用。脈沖盤是一個齒盤，原本有60個齒，但是有兩個齒空缺。脈沖盤裝在曲軸上，隨曲軸旋轉(zhuǎn)。當(dāng)齒尖緊挨著傳感器的端部經(jīng)過時，鐵磁材料制成的脈沖盤切割傳感器中永久磁鐵的磁力線，在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電壓，作為轉(zhuǎn)速信號輸出。

傳感器針腳定義：

1#19#接地（屏蔽）;

2#48#接地;

3#49#傳感器信號輸出

簡單測量方法：

1、在發(fā)動機無法啟動時，連接發(fā)動機診斷儀，在運轉(zhuǎn)啟動電機的時候查看轉(zhuǎn)速參數(shù)是否正常。

2、（卸下接頭）把數(shù)字萬用表打到歐姆檔，兩表筆分別接傳感器2#、3#針腳，20℃時額定電阻為860ω±10%。

3、（接上接頭）把數(shù)字萬用表打到直流電壓檔，兩表筆分別接傳感器2#、3#針腳，起動發(fā)動機，此時應(yīng)有電壓輸出。（建議用車用示波器檢查）用車用示波器觀察輸出電壓，應(yīng)觀察得到的波形，且輸出波形的峰-峰值及頻率應(yīng)隨著發(fā)動機轉(zhuǎn)速的增加而增加。

4、用整車廠指定的診斷儀與電噴系統(tǒng)ecu進行通訊，讀取ecu中的故障數(shù)據(jù)，從而可以對傳感器的失效做出判斷。

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第三篇：傳感器工作原理

傳感器工作原理

壓電傳感器：基于壓電效應(yīng)的傳感器。是一種自發(fā)電式和機電轉(zhuǎn)換式傳感器。它的敏感元件由壓電材料制成。壓電材料受力后表面產(chǎn)生電荷。此電荷經(jīng)電荷放大器和測量電路放大和變換阻抗后就成為正比于所受外力的電量輸出。壓電式傳感器用于測量力和能變換為力的非電物理量，如壓力、加速度等(見壓電式壓力傳感器、加速度計)。它的優(yōu)點是頻帶寬、靈敏度高、信噪比高、結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠和重量輕等。缺點是某些壓電材料需要防潮措施，而且輸出的直流響應(yīng)差，需要采用高輸入阻抗電路或電荷放大器來克服這一缺陷。配套儀表和低噪聲、小電容、高絕緣電阻電纜的出現(xiàn)，使壓電傳感器的使用更為方便。它廣泛應(yīng)用于工程力學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、電聲學(xué)等技術(shù)領(lǐng)域。

應(yīng)變傳感器：應(yīng)變傳感器是國內(nèi)外應(yīng)用較廣泛的一種,它是以電阻應(yīng)變計為轉(zhuǎn)換元件,將非電量如:力、壓力、位移、加速度、扭矩等參數(shù)轉(zhuǎn)換為電量。

光電傳感器：將光信號轉(zhuǎn)換成電信號的傳感器

熱電傳感器：將熱信號轉(zhuǎn)換成電信號的傳感器

電容式傳感器原理

電容式傳感器原理

電容式壓力傳感器簡介

科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展極大地豐富了壓力測量產(chǎn)品的種類，現(xiàn)在，壓力傳感器的敏感原理不僅有電容式、壓阻式、金屬應(yīng)變式、霍爾式、振筒式等等但仍以電容式、壓阻式和金屬應(yīng)變式傳感器最為多見。

金屬應(yīng)變式壓力傳感器是一種歷史較長的壓力傳感器，但由于它存在遲滯、蠕變及溫度性能差等缺點，其應(yīng)用場合受到了很大的限制。

壓阻式傳感器是利用半導(dǎo)體壓阻效應(yīng)制造的一種新型的傳感器，它具有制造方便，成本低廉等特點，但由于半導(dǎo)體材料對溫度極為敏感，所以其性能受溫度影響較大，產(chǎn)品的一致性較差。

電容式傳感器是應(yīng)用最廣泛的一種壓力傳感器，其原理十分簡單。一個無限大平行平板電容器的電容值可表示為：

C= ε s/d（ε 為平行平板間介質(zhì)的介電常數(shù)，d 為極板的間距，s 為極板的覆蓋面積）

改變其中某個參數(shù)，即可改變電容量。由于結(jié)構(gòu)簡單，幾乎所有電容式壓力傳感器均采用改變間隙的方法來獲得可變電容。電容式傳感器的初始電容值較小，一般為幾十皮法，它極易受到導(dǎo)線電容和電路的分布電容的影響，因而必須采用先進的電子線路才能檢測出電容的微小變化?？梢哉f，一個好的電容式傳感器應(yīng)該是可變電容設(shè)計和信號處理電路的完美結(jié)合機械磅秤是利用杠桿位移原理秤量被測物體的質(zhì)量，它是一種模擬測量，所以顯示值誤差很大。電子衡器是利用傳感器測量原理，它是把外部的壓力通過傳感器的彈性梁變形使之貼在上面的應(yīng)變片發(fā)生阻值變化，在激勵電壓的作用下，輸出與被測物成正比的模擬的電信號，給AD電路。

電子衡器的AD電路，它把傳感器送來的模擬信號進行調(diào)制、放大、濾波、取樣、積分，輸出穩(wěn)定高效的數(shù)字信號，送給中央微處理器（CPU），由CPU控制內(nèi)部的工作程序通過顯示電路，顯示出被測物重量值。

秤量的標(biāo)定，是由國家標(biāo)準(zhǔn)量值（法定砝碼）的質(zhì)量，輸出的數(shù)字碼（BCD碼）與CPU內(nèi)部程序存儲器所編制的程序校準(zhǔn)碼一致時，便可完成秤量標(biāo)定。模擬衡器是靠標(biāo)準(zhǔn)砝碼直接標(biāo)定，技術(shù)含量低，容易作假（取決于標(biāo)準(zhǔn)砝碼的質(zhì)量）。電子衡器的秤量標(biāo)定需要標(biāo)準(zhǔn)砝碼，但還需要標(biāo)定密碼。標(biāo)定密碼由衡器生產(chǎn)廠家掌握，它是嚴(yán)格保密的。

電子衡器的非法標(biāo)定是利用標(biāo)準(zhǔn)砝碼的質(zhì)量值與校準(zhǔn)程序的校準(zhǔn)碼值的允許范圍來進行的，因為校準(zhǔn)數(shù)碼值是有一定范圍空間的（例如最大秤量150kg的電子秤，它的50kg內(nèi)碼值是在12000～18000范圍內(nèi)都可以標(biāo)定為50kg顯示值。如果標(biāo)定砝碼實際質(zhì)量是49kg標(biāo)定出的顯示值是50kg，那么該電子秤顯示150kg時它的實際重量是147kg。這種秤在市場貿(mào)易中就會造成什么后果，不言而喻。這就是法制計量在國民經(jīng)濟中的重要性。

第一部分 電子秤的原理方框圖:

程式 K/B(按鍵)↑ Fx → 傳感器 → OP放大 → A/D轉(zhuǎn)換 → CPU → 顯示驅(qū)動 → 顯示屏 ↓ 記憶體工作流程說明： 當(dāng)物體放在秤盤上時，壓力施給傳感器，該傳感器發(fā)生形變，從而使阻抗發(fā)生變化，同時使用激勵電壓發(fā)生變化，輸出一個變化的模擬信號。該信號經(jīng)放大電路放大輸出到模數(shù)轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換成便于處理的數(shù)字信號輸出到CPU運算控制。CPU根據(jù)鍵盤命令以及程序?qū)⑦@種結(jié)果輸出到顯示器。直至顯示這種結(jié)果。

第二部分 秤的分類： 1.按原理分：電子秤 機械秤 機電結(jié)合秤 2.按功能分：計數(shù)秤 計價秤 計重秤 3.按用途分：工業(yè)秤 商業(yè)秤 特種秤

第三部分 秤的種類： 1.桌面秤 指全稱量在30Kg以下的電子秤 2.臺秤 指全稱量在30-300Kg以內(nèi)的電子秤 3.地磅 指全稱量在300Kg以上的電子秤 4.精密天平

第四部分 按精確度分類： I級： 特種天平精密度≥1/10萬 II級： 高精度天平1/1萬≤精密度＜1/10萬 III級： 中精度天平1/1000≤精密度＜1/1萬 IV級： 普通秤 1/100≤精密度＜1/1000

第五部分 專業(yè)術(shù)語： 1.最大稱量： 一臺電子秤不計皮重，所能稱量的最大的載荷;2.最小稱量： 一臺電子秤在低于該值時會出現(xiàn)的一個相對誤差;3.安全載荷： 120%正常稱量范圍;4.額定載荷： 正常稱量范圍;5.允許誤差： 等級檢定時允許的最大偏差;6.感量： 一臺電子秤所能顯示的最小刻度;通常用“d”來表示;7.解析量： 一臺具有計數(shù)功能的電子秤，所能分辯的最小刻度;8.解析度： 一臺具有計數(shù)功能的電子秤，內(nèi)部具有分辯能力的一個參數(shù);9.預(yù)熱時間： 一臺秤達到各項指標(biāo)所用的時間;10.精度： 感量與全稱量的比值;11.電子秤使用環(huán)境溫度為：-10攝氏度 到 40攝氏度 12.臺秤的臺面規(guī)格： 25cm X 30cm 30cm X 40cm 40cm X 50cm 42cm X 52cm 45cm X 60cm

第六部分 電子秤的特點： 1.實現(xiàn)遠(yuǎn)距離操作;2.實現(xiàn)自動化控制;3.數(shù)字顯示直觀、減小人為誤差;4.準(zhǔn)確度高、分辯率強;5.稱量范圍廣;6.特有功能：扣重、預(yù)扣重、歸零、累計、警示等;7.維護簡單;8.體積小;9.安裝、校正簡單;10.特種行業(yè)，可接打印機或電腦驅(qū)動;11.智能化電子秤，反應(yīng)快，效率高;

第七部分 電子秤檢查過程： 1.首先整體檢查：有無磨損和損壞;2.能否開機：開機后是否從0到9依次顯示、數(shù)字是否模糊、能否歸零;3.有無背光;4.用砝碼測試能否稱重;5.充電器是否完好，能否使用;6.配件是否齊全;

第八部分 傳感器類型： 1.電阻式：價格適中、精度高、使用廣泛;2.電容式：體積小、精度低;3.磁浮式：特高精度、造價高;4.油壓式：現(xiàn)市場上已淘汰;顯示器種類： 1.LCD（液晶顯示）：免插電、省電、附帶背光;2.LED：免插電、耗電、很亮;3.燈管：插電、耗電、很高;K/B（按鍵）類型： 1.薄膜按鍵：觸點式;2.機械按鍵：由許多單獨按鍵組合在一起;傳感器的特性： 1.額定載荷;2.輸出靈敏度;3.非線性;4.滯后;5.重復(fù)性;6.蠕變;7.零點輸出影響;8.額定輸出溫度影響;9.零點輸入;10.輸入阻抗;11.輸出阻抗;12.絕緣阻抗;13.容許激勵電壓;(5-18V)

第九部分 傳感器損壞后現(xiàn)象： 1.稱量不準(zhǔn);2.顯示不歸零;3.顯示的數(shù)字亂跳 判斷傳感器的+E、-E、+S、-S 1.先用電阻檔測4條線兩兩這間的電阻值，共有6組。如為400-450歐 則為+E、-E;如果為350歐，則為+S、-S;為290歐，則為R橋臂;2.在+E、-E端接上+_5V電壓，傳感器正確施加一個壓力，如輸出+_S增大，則紅表筆為+S，反之-S;

第十部分 高精度計數(shù)秤特點： 1.Kg/Ib單位轉(zhuǎn)換功能;2.零點顯示范圍、調(diào)整功能(GLH系列沒有)3.取樣速度調(diào)節(jié)功能;4.有10組單重記憶功能;5.可同時進行重量、數(shù)量、累計功能(GLH只有數(shù)量累計)6.可設(shè)定重量、數(shù)量上限警示功能;7.自動零點追蹤、溫度線性校正;8.扣重及預(yù)扣重功能;9.待機功能;10.有零點顯示范圍和零點跟蹤范圍;11.有電池電壓管制限制功能;

壓阻式傳感器是根據(jù)半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)在半導(dǎo)體材料的基片上經(jīng)擴散電阻而制成的器件。其基片可直接作為測量傳感元件，擴散電阻在基片內(nèi)接成電橋形式。當(dāng)基片受到外力作用而產(chǎn)生形變時，各電阻值將發(fā)生變化，電橋就會產(chǎn)生相應(yīng)的不平衡輸出。

用作壓阻式傳感器的基片（或稱膜片）材料主要為硅片和鍺片，硅片為敏感 材料而制成的硅壓阻傳感器越來越受到人們的重視，尤其是以測量壓力和速度的固態(tài)壓阻式傳感器應(yīng)用最為普遍。

傳感器的靈敏度

靈敏度是指傳感器在穩(wěn)態(tài)工作情況下輸出量變化△y對輸入量變化△x的比值。

它是輸出一輸入特性曲線的斜率。如果傳感器的輸出和輸入之間顯線性關(guān)系，則靈敏度S是一個常數(shù)。否則，它將隨輸入量的變化而變化。

靈敏度的量綱是輸出、輸入量的量綱之比。例如，某位移傳感器，在位移變化1mm時，輸出電壓變化為200mV，則其靈敏度應(yīng)表示為200mV/mm。

當(dāng)傳感器的輸出、輸入量的量綱相同時，靈敏度可理解為放大倍數(shù)。

提高靈敏度，可得到較高的測量精度。但靈敏度愈高，測量范圍愈窄，穩(wěn)定性也往往愈差。

傳感器常用術(shù)語

1.傳感器

能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置。通常有敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。

① 敏感元件是指傳感器中能直接（或響應(yīng)）被測量的部分。

② 轉(zhuǎn)換元件指傳感器中能較敏感元件感受（或響應(yīng)）的北側(cè)量轉(zhuǎn)換成是與傳輸和（或）測量的電信號部分。

③ 當(dāng)輸出為規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)信號時，則稱為變送器。

2.測量范圍

在允許誤差限內(nèi)被測量值的范圍。

3.量程

測量范圍上限值和下限值的代數(shù)差。

4.精確度

被測量的測量結(jié)果與真值間的一致程度。

5.從復(fù)性

在所有下述條件下，對同一被測的量進行多次連續(xù)測量所得結(jié)果之間的符合程度：相同測量方法：

相同觀測者：

相同測量儀器：

相同地點：

相同使用條件：

在短時期內(nèi)的重復(fù)。

6.分辨力

傳感器在規(guī)定測量范圍圓可能檢測出的被測量的最小變化量。

7.閾值

能使傳感器輸出端產(chǎn)生可測變化量的被測量的最小變化量。

8.零位

使輸出的絕對值為最小的狀態(tài)，例如平衡狀態(tài)。

9.激勵

為使傳感器正常工作而施加的外部能量（電壓或電流）。

10.最大激勵

在市內(nèi)條件下，能夠施加到傳感器上的激勵電壓或電流的最大值。

11.輸入阻抗

在輸出端短路時，傳感器輸入的端測得的阻抗。

12.輸出

有傳感器產(chǎn)生的與外加被測量成函數(shù)關(guān)系的電量。13.輸出阻抗 在輸入端短路時，傳感器輸出端測得的阻抗。14.零點輸出 在市內(nèi)條件下，所加被測量為零時傳感器的輸出。15.滯后 在規(guī)定的范圍內(nèi)，當(dāng)被測量值增加和減少時，輸出中出現(xiàn)的最大差值。16.遲后 輸出信號變化相對于輸入信號變化的時間延遲。17.漂移 在一定的時間間隔內(nèi)，傳感器輸出終于被測量無關(guān)的不需要的變化量。18.零點漂移 在規(guī)定的時間間隔及室內(nèi)條件下零點輸出時的變化。19.靈敏度 傳感器輸出量的增量與相應(yīng)的輸入量增量之比。20.靈敏度漂移 由于靈敏度的變化而引起的校準(zhǔn)曲線斜率的變化。21.熱靈敏度漂移 由于靈敏度的變化而引起的靈敏度漂移。22.熱零點漂移 由于周圍溫度變化而引起的零點漂移。23.線性度 校準(zhǔn)曲線與某一規(guī)定直線一致的程度。24.非線性度 校準(zhǔn)曲線與某一規(guī)定直線偏離的程度。25.長期穩(wěn)定性 傳感器在規(guī)定的時間內(nèi)仍能保持不超過允許誤差的能力。26.固有憑率 在無阻力時，傳感器的自由（不加外力）振蕩憑率。27.響應(yīng) 輸出時被測量變化的特性。28.補償溫度范圍 使傳感器保持量程和規(guī)定極限內(nèi)的零平衡所補償?shù)臏囟确秶?9.蠕變 當(dāng)被測量機器多有環(huán)境條件保持恒定時，在規(guī)定時間內(nèi)輸出量的變化。30.絕緣電阻

如無其他規(guī)定，指在室溫條件下施加規(guī)定的直流電壓時，從傳感器規(guī)定絕緣部分之間測得的電阻值。

第四篇：溫度傳感器工作原理

空調(diào)溫度傳感器為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，簡稱NTC，其阻值隨溫度升高而降低，隨溫度降低而增大。25℃時的阻值為標(biāo)稱值。NTC常見的故障為阻值變大、開路、受潮霉變阻值變化、短路、插頭及座接觸不好或漏電等，引起空調(diào)CPU檢測端子電壓異常引起空調(diào)故障。空調(diào)常用的NTC有室內(nèi)環(huán)溫NTC、室內(nèi)盤管NTC、室外盤管NTC等三個，較高檔的空調(diào)還應(yīng)用外環(huán)溫NTC、壓縮機吸氣、排氣NTC等。NTC在電路中主要有如圖一所示兩種用法，溫度變化使NTC阻值變化，CPU端子的電壓也隨之變化，CPU根據(jù)電壓的變化來決定空調(diào)的工作狀態(tài)。本文附表為幾種空調(diào)的NTC參數(shù)。室內(nèi)環(huán)溫NTC作用：室內(nèi)環(huán)溫NTC根據(jù)設(shè)定的工作狀態(tài)，檢測室內(nèi)環(huán)境的溫度自動開停機或變頻。定頻空調(diào)使室內(nèi)溫度溫差變化范圍為設(shè)定值+1℃，即若制冷設(shè)定24℃時，當(dāng)溫度降到23℃壓縮機停機，當(dāng)溫度回升到25℃壓縮機工作；若制熱設(shè)定24℃時，當(dāng)溫度升到25℃壓縮機停機，當(dāng)溫度回落到23℃壓縮機工作。值得說明的是溫度的設(shè)定范圍一般為15℃—30℃之間，因此低于15℃的環(huán)溫下制冷不工作，高于30℃的環(huán)溫下制熱不工作。變頻空調(diào)根據(jù)設(shè)定的工作溫度和室內(nèi)溫度的差值進行變頻調(diào)速，差值越大壓縮機工作頻率越高，因此，壓縮機啟動以后轉(zhuǎn)速很快提升。室內(nèi)盤管NTC室內(nèi)盤管制冷過冷（低于+3℃）保護檢測、制冷缺氟檢測；制熱防冷風(fēng)吹出、過熱保護檢測?？照{(diào)制冷30分鐘自動檢查室內(nèi)盤管的溫度，若降溫達不到20℃則自動診斷為缺氟而保護。若因某些原因室內(nèi)盤管溫度降到+3℃以下為防結(jié)霜也停機（過冷）制熱時室內(nèi)盤管溫度底于32℃內(nèi)風(fēng)機不吹風(fēng)（防冷風(fēng)），高于52℃外風(fēng)機停轉(zhuǎn)，高于58℃壓縮機停轉(zhuǎn)（過熱）；有的空調(diào)制熱自動控制內(nèi)風(fēng)機風(fēng)速；有的空調(diào)自動切換電輔熱變頻空調(diào)轉(zhuǎn)速控制等。室外盤管NTC制熱化霜溫度檢測，制冷冷凝溫度檢測。制熱化霜是熱泵機一個重要的功能，第一次化霜為CPU定時（一般在50分鐘），以后化霜則由室外盤管NTC控制（一般為—11℃要化霜，+9℃則制熱）。制冷冷凝溫度達68℃停壓縮機，代替高壓壓力開關(guān)的作用；變頻制冷則降頻阻止盤管繼續(xù)升溫。外環(huán)溫NTC控制室外風(fēng)機的轉(zhuǎn)速、冬季預(yù)熱壓縮機等。排氣NTC使變頻壓縮機降頻，避免外機過熱，缺氟檢測等。吸氣NTC控制制冷劑流量，有步進電機控制節(jié)流閥實現(xiàn)。故障分析室內(nèi)外盤管NTC損壞率最高，故障現(xiàn)象也各種各樣。室內(nèi)外盤管NTC由于位處溫度不斷變化及結(jié)露或高溫的環(huán)境，所以其損壞率較高。主要表現(xiàn)在電源正常而整機不工作、工作短時間停機、制熱時外機正常內(nèi)風(fēng)機不運轉(zhuǎn)、外風(fēng)機不工作或異常停轉(zhuǎn)，壓縮機不啟動，變頻效果差，變頻不工作，制熱不化霜等?；收峡纱鷵Q室外盤管NTC或室外化霜板。在電源正常而空調(diào)不工作時也要查室內(nèi)環(huán)溫NTC；空調(diào)工作不停機或達不到設(shè)定溫度停機，也要先查室內(nèi)環(huán)溫NTC；變頻空調(diào)工作不正常也會和它有關(guān)。因室內(nèi)環(huán)溫NTC若出現(xiàn)故障會使得CPU錯誤地判斷室內(nèi)環(huán)溫而引起誤動作。室內(nèi)環(huán)溫NTC損壞率不是很高。

第五篇：傳感器原理及工作過程

傳感器原理及工作過程

在一段特制的彈性軸上粘貼上專用的測扭應(yīng)片并組成變橋，即為基礎(chǔ)扭矩傳感器;在軸上固定著：(1)能源環(huán)形變壓器的次級線圈，(2)信號環(huán)形變壓器初級線圈，(3)軸上印刷電路板，電路板上包含整流穩(wěn)定電源、儀表放大電路、V/F變換電路及信號輸出電路。在傳感器的外殼上固定著：

（1)激磁電路，(2)能源環(huán)形變壓器的初級線圈(輸入)，(3)信號環(huán)形變壓器次級線圈(輸出)，(4)信號處理電路

五 工作過程

向傳感器提供±15V電源，激磁電路中的晶體振蕩器產(chǎn)生４００Hz的方波，經(jīng)過TDA2030功率放大器即產(chǎn)生交流激磁功率電源，通過能源環(huán)形變壓器T1從靜止的初級線圈傳遞至旋轉(zhuǎn)的次級線圈，得到的交流電源通過軸上的整流濾波電路得到±５V的直流電源，該電源做運算放大器AD822的工作電源;由基準(zhǔn)電源AD589與雙運放AD822組成的高精度穩(wěn)壓電源產(chǎn)生±4.5V的精密直流電源，該電源既作為電橋電源，又作為放大器及V/F轉(zhuǎn)換器的工作電源。當(dāng)彈性軸受扭時，應(yīng)變橋檢測得到的mV級的應(yīng)變信號通過儀表放大器AD620放大成1.５v±1v的強信號，再通過V/F轉(zhuǎn)換器LM131變換成頻率信號，通過信號環(huán)形變壓器T2從旋轉(zhuǎn)的初級線圈傳遞至靜止次級線圈，再經(jīng)過傳感器外殼上的信號處理電路濾波、整形即可得到與彈性軸承受的扭矩成正比的頻率信號，該信號為TTL電平,既可提供給專用二次儀表或頻率計顯示也可直接送計算機處理。由于該旋轉(zhuǎn)變壓器動--靜環(huán)之間只有零點幾毫米的間隙，加之傳感器軸上部分都密封在金屬外殼之內(nèi)，形成有效的屏蔽，因此具有很強的抗干擾能力。

本傳感器輸出的頻率信號在零點時為10kHz.正向旋轉(zhuǎn)滿量程時為15KHz.反向旋轉(zhuǎn)滿量程時為5KHz。即滿量程變量為5000個數(shù)/每秒。轉(zhuǎn)速測量采用光電齒輪或者磁電齒輪的測量方法，軸每旋轉(zhuǎn)一周可產(chǎn)生60個脈沖，高速或中速采樣時可以用測頻的方法，低速采樣時可以用測周期的方法。本傳感器精度可達±0.2%～±0.5%（F?S）。由于傳感器輸出為頻率信號，所以無需AD轉(zhuǎn)換即可直接送至計算機進行數(shù)據(jù)處理。