电气测量-7 第七章 非电量电测量ppt课件

1、第七章第七章 非电量电测量非电量电测量 第一节第一节 非电量测量系统非电量测量系统 第二节第二节 传感器的静态特性和动态特性传感器的静态特性和动态特性 第三节第三节 非电量检测传感器非电量检测传感器 第四节第四节 几种典型信号检测技术几种典型信号检测技术第一节第一节 非电量测量系统非电量测量系统 应用电磁参数测量技术、理论和方法。关键技术是研应用电磁参数测量技术、理论和方法。关键技术是研究如何将非电量变换成电磁量究如何将非电量变换成电磁量传感技术；传感技术； 便于实现连续测量；便于实现连续测量； 容易传输、转换、记录、存贮和处理；容易传输、转换、记录、存贮和处理； 可在极宽的范围内以较快的速度

2、对被测非电量进行准可在极宽的范围内以较快的速度对被测非电量进行准确的测量；确的测量； 易于利用现代科技成果，如与计算机配合进行传感器易于利用现代科技成果，如与计算机配合进行传感器输出非线性的校正、误差的计算与补偿，进而使仪器输出非线性的校正、误差的计算与补偿，进而使仪器智能化；智能化； 可完成用非电量方法无法完成的检测任务可完成用非电量方法无法完成的检测任务 。非电量电测技术的主要特点非电量电测技术的主要特点敏感元件敏感元件(传感元件传感元件)感受被测非电量，并将其转换成电量感受被测非电量，并将其转换成电量信号调理元件信号调理元件(电桥，交流放大器电桥，交流放大器)将来自敏感元件输出转换成适合

3、进一步处理的将来自敏感元件输出转换成适合进一步处理的信号信号信号处理元件信号处理元件A/D,D/A,检波）检波）将信号调理元件的输出转换成适于记录显示的将信号调理元件的输出转换成适于记录显示的信号信号数据显示记录元件数据显示记录元件将信号处理元件的输出以合适的方式显示或记将信号处理元件的输出以合适的方式显示或记录录敏感元件敏感元件信号信号调理元件调理元件信号信号处理元件处理元件数据数据显示记录显示记录元件元件观观察察者者测量系统测量系统被被测测系系统统非电量电测系统组成非电量电测系统组成举例：重量电阻v传感器的定义传感器的定义v传感器的特性传感器的特性v 静态特性静态特性v 动态特性动态特性第

4、二节 传感器的静态特性 和动态特性传感器的定义传感器的定义逆变换器逆变换器基本变换器基本变换器预变换器预变换器电变换器电变换器非电非电-非电非电电电-电电非电非电-电电电电-非电非电静态特性静态特性指当输入被测非电量为常数或极缓指当输入被测非电量为常数或极缓慢变化时，传感器输入慢变化时，传感器输入-输出间的变换输出间的变换关系，主要指标有：线性度、灵敏度、关系，主要指标有：线性度、灵敏度、迟滞、重复性、量程、测量范围、分辨迟滞、重复性、量程、测量范围、分辨率等率等动态特性动态特性指当输入非电量为典型信号指当输入非电量为典型信号(例如正例如正弦信号、阶跃信号等弦信号、阶跃信号等)时的传感器输入时

5、的传感器输入-输出变换关系输出变换关系传感器的特性传感器的特性传感器的静态特性传感器的静态特性-线性度线性度xminxmaxyminymaxxy)(minminmaxminmaxminxxxxyyyy实际传感器的输入实际传感器的输入-输出非线性：输出非线性：理想的线性输出特性：理想的线性输出特性：传感器的静态特性传感器的静态特性-线性度线性度非线性误差非线性误差(线性度线性度)的定义：的定义：%100maxmymaxxmaxymax0max：最大非线性绝对误差；：最大非线性绝对误差；： 基准基准(引用引用)非线性误差；非线性误差；ym： 输出满度值。输出满度值。传感器非线性的处理技术：传感器非

6、线性的处理技术： 线性化：采用直线拟合来近似实际的非线性特性线性化：采用直线拟合来近似实际的非线性特性(表表1)； 采用非线性元件补偿传感器的非线性；采用非线性元件补偿传感器的非线性； 按照实际输入量进行非线性刻度等按照实际输入量进行非线性刻度等常用拟合直线的方法常用拟合直线的方法传感器的静态特性传感器的静态特性-灵敏度灵敏度灵敏度的定义：灵敏度的定义：非线性变换线性变换dxdyxySmaxxmaxymax0S： 传感器的灵敏度；传感器的灵敏度； y：传感器输出电量的增量；：传感器输出电量的增量； x：传感器输入非电量的增量。：传感器输入非电量的增量。两种特殊情况：两种特殊情况： 输入输入-输

7、出间的变换关系为输出间的变换关系为xky1灵敏度为常数：灵敏度为常数：1/kxyS 输入输入-输出间的变换关系为输出间的变换关系为xky/2020212xkxxkyyy)()(1 3020000 xxxxxxxyxyS按级数展开，可得灵敏度表达式：按级数展开，可得灵敏度表达式：02021xkxxky02022xkxxky)()(1 2402000 xxxxxyxySd21yyyd差动式结构：差动式结构：v构造：采用特性相同的两个变换器，将它们接成差动工作方式，构造：采用特性相同的两个变换器，将它们接成差动工作方式，两个变换器得输出增量差作为整个变换器得输出。两个变换器得输出增量差作为整个变换器

8、得输出。v优点：灵敏度提高一倍，非线性的奇次项被抵消，从而改善了优点：灵敏度提高一倍，非线性的奇次项被抵消，从而改善了非线性变换特性。非线性变换特性。为非线性函数为非线性函数变换器变换器1输出输出增量：增量：变换器变换器2输输出增量：出增量：灵敏度：灵敏度：差动差动增量：增量：传感器的静态特性传感器的静态特性-迟滞迟滞迟滞的定义：迟滞的定义：%100maxmaxymaxxmaxymax0产生原因：产生原因：传感器分别在加载传感器分别在加载(输入量增大输入量增大)和卸和卸载载(输入量减小输入量减小)时输入时输入-输出特性曲线输出特性曲线不重合的程度不重合的程度传感器机械部分存在不可避免的缺陷，传

9、感器机械部分存在不可避免的缺陷，如轴承摩擦、间隙、紧固件松动、材如轴承摩擦、间隙、紧固件松动、材料内摩擦、积尘等料内摩擦、积尘等传感器的静态特性传感器的静态特性-重复性重复性重复性的定义：重复性的定义：%100maxmaxymaxxmaxymax0传感器的输入按同一方向变化时，在传感器的输入按同一方向变化时，在全量程内连续进行重复测试时所得到全量程内连续进行重复测试时所得到的各条特性曲线的重复程度。的各条特性曲线的重复程度。多次重复测试的曲线越重合，说明重多次重复测试的曲线越重合，说明重复性越好，误差越小。复性越好，误差越小。传感器的动态特性传感器的动态特性定义：定义：TFtT0一阶系统举例：

10、一阶系统举例：当传感器输入为典型信号时，其输出当传感器输入为典型信号时，其输出在时域或频域的特性。在时域或频域的特性。温度传感器温度传感器(热电偶或热电阻热电偶或热电阻)对于阶对于阶跃温度变化的测量跃温度变化的测量二阶系统举例：二阶系统举例：惯性测振仪通过测量相对位移得到被测加速度惯性测振仪通过测量相对位移得到被测加速度第三节第三节 非电量检测传感器非电量检测传感器电阻式传感器电阻式传感器电容式传感器电容式传感器光电式传感器光电式传感器电感式传感器电感式传感器热电偶热电偶压电式传感器压电式传感器1.电阻式传感器电阻式传感器v 分类分类v按照输出电阻变化的大小分为：按照输出电阻变化的大小分为：v

11、大电阻变化大电阻变化(电位器式传感器、热敏电阻电位器式传感器、热敏电阻)v小电阻变化小电阻变化(应变式、热电阻式应变式、热电阻式)电位器式传感器电位器式传感器应变式传感器应变式传感器热电阻式传感器热电阻式传感器热敏电阻式传感器热敏电阻式传感器电位器式传感器电位器式传感器(1)工作原理与结构：工作原理与结构：RxX0RU0X0RU1变阻器：变阻器：分压器：分压器：特点：特点：结构简单、输出特性精度高且稳结构简单、输出特性精度高且稳定、受环境影响小定、受环境影响小电阻元件和电刷间有摩擦，影响电阻元件和电刷间有摩擦，影响可靠性及寿命，分辨率较低可靠性及寿命，分辨率较低电位器式传感器电位器式传感器(2

12、)电位器式传感器的应用电位器式传感器的应用电位器式加速度计：电位器式加速度计： 惯性质量惯性质量 片弹簧片弹簧 电阻元件电阻元件 电刷电刷 活塞阻尼器活塞阻尼器 壳体壳体n金属的电阻应变效应金属的电阻应变效应n金属导体的电阻随着机械变形伸长或缩短金属导体的电阻随着机械变形伸长或缩短的大小发生变化的现象称为金属的电阻应变效应。的大小发生变化的现象称为金属的电阻应变效应。应变式传感器应变式传感器1）SlRSdSldldRdRdlldRdRldlRdRK21v K称为应变灵敏度系数称为应变灵敏度系数v主要取决于主要取决于12u。电阻相对变化值与受力。电阻相对变化值与受力后的金属丝几何尺寸变化有关，与

13、受力后电阻后的金属丝几何尺寸变化有关，与受力后电阻丝的电阻系数变化有关。丝的电阻系数变化有关。应变式传感器应变式传感器2）电阻丝式应变片及其敏感度系数x0RdRK 电阻丝式应变片电阻丝式应变片2）电阻应变片温度误差电阻应变片温度误差电阻丝电阻本身是温度的函数电阻丝电阻本身是温度的函数试件材料与应变片材料热膨胀系数不同试件材料与应变片材料热膨胀系数不同总的电阻相对变化总的电阻相对变化001001)1 (ttttRtaRtaRRtKRRsgt)(00tKRRRRRsgtttt)(00010电桥补偿原理电桥补偿原理)(4)(4443322114321044332211RRRRRRRRKUURRRRR

14、RRRUUttttxxxxabab若桥臂电阻均在同一温度场，若桥臂电阻均在同一温度场，各电阻批号、规格、工艺相各电阻批号、规格、工艺相同，则温度变化引起的电阻同，则温度变化引起的电阻相对变化相互抵消。即电桥相对变化相互抵消。即电桥对温度误差可进行补偿。对温度误差可进行补偿。注意：相邻应变片感受反向注意：相邻应变片感受反向应变；温度引起的电阻变化应变；温度引起的电阻变化要相同。要相同。电阻应变仪框图电阻应变仪框图电阻应变仪双桥接线图电阻应变仪双桥接线图RKRRuKu000*1应变式传感器应变式传感器热电阻式传感器热电阻式传感器(1)工作原理：工作原理： 金属原子最外层的电子能自由移动。当加电压后

15、，这些无规金属原子最外层的电子能自由移动。当加电压后，这些无规则移动的电子就按照一定的方向移动，形成电流。随着温度的则移动的电子就按照一定的方向移动，形成电流。随着温度的增加，电子热运动剧烈，电子之间、电子与振动着的金属离子增加，电子热运动剧烈，电子之间、电子与振动着的金属离子之间的碰撞机会不断增加，因而电子的定向移动受到阻碍，金之间的碰撞机会不断增加，因而电子的定向移动受到阻碍，金属的电阻也随之增加。属的电阻也随之增加。)()(1 2000TTTTRRT设金属在温度设金属在温度T0时的电阻为时的电阻为R0，则在温度，则在温度T时的电阻时的电阻RT为：为：和和为温度系数，在温度变化不大时，最后

16、一项可忽略，此时金为温度系数，在温度变化不大时，最后一项可忽略，此时金属导线的灵敏度为：属导线的灵敏度为：0RTRST热电阻式传感器热电阻式传感器(2)工业上通常使用电阻值稳定、并可再现的铂丝和铂丝温度计。工业上通常使用电阻值稳定、并可再现的铂丝和铂丝温度计。温度计的阻值是标准化的，在温度计的阻值是标准化的，在0度时为度时为100欧。此时的铂电阻称为欧。此时的铂电阻称为PT100。测量范围为。测量范围为750度。度。1.玻璃或陶瓷骨架玻璃或陶瓷骨架2.双线绕制的铂电阻双线绕制的铂电阻丝丝3.玻璃或陶瓷敷层玻璃或陶瓷敷层4.引出线引出线测量空气中温度时，时间常数约为测量空气中温度时，时间常数约为

17、1min。构造：构造：热电阻式传感器热电阻式传感器(3)测量电路：常用电桥测量电路：常用电桥典型电阻温度计测量电路典型电阻温度计测量电路R1-R3和和RT组成电桥组成电桥Rref为调为调0参考电阻值参考电阻值Rfs为调满刻度参考电阻值为调满刻度参考电阻值热电阻式传感器热电阻式传感器(4)三线连接法三线连接法四线连接法四线连接法为消除连接导线电阻变化对测量准确度的影响，采用为消除连接导线电阻变化对测量准确度的影响，采用三线或四线连接法：三线或四线连接法：热敏电阻式传感器热敏电阻式传感器(1)工作原理与结构：工作原理与结构：热敏电阻式传感器热敏电阻式传感器(2)热敏电阻的伏安特性：热敏电阻的伏安特

18、性：热敏电阻式传感器热敏电阻式传感器(3)测量电路测量电路(T-f)变换器：变换器：2.电容式传感器电容式传感器v 工作原理工作原理v平板电容量与真空中介电常数平板电容量与真空中介电常数0、电介质相、电介质相对介电常数对介电常数r、平板面积、平板面积A和两极板间距离和两极板间距离d相相关：关：v 分类分类v变间距式、变面积式、变介质式变间距式、变面积式、变介质式v测量电路测量电路v 应用应用dACr0变间距式电容传感器变间距式电容传感器令令 那么：那么：KAr0dKC .)()()(1 403020000dddddddddCS灵敏度：灵敏度：变面积式电容传感器变面积式电容传感器令令Kdr/0K

19、AC dKACSr0灵敏度：灵敏度：那那么：么：变介质式电容传感器变介质式电容传感器(1)rKC令令 那么：那么：KdA/0v极板间充满一种介质极板间充满一种介质变介质式电容传感器变介质式电容传感器(2)根据串联总电容公式有：根据串联总电容公式有：11112211021rrddACCCv两种介质构成的电容串联形式的传感器两种介质构成的电容串联形式的传感器22110rrddAC即：即：用处：用处：测量纸张、塑料薄膜测量纸张、塑料薄膜等的厚度等的厚度变介质式电容传感器变介质式电容传感器(3)根据电容并联公式有：根据电容并联公式有：)(2220100021llldbCCCrrv两种介质构成的电容并联

20、形式的传感器两种介质构成的电容并联形式的传感器b0为极板宽度为极板宽度用处：用处：非导电液体和松散材非导电液体和松散材料的物位测量料的物位测量测量电路测量电路振荡器振荡周期及Q维持高电平表达式：C1，C2对T1，T2有调宽作用HHUCCCCUTTTTU212121210HHrrrrUddUddAddAddAddAU0000000000HUAAU0HURRU00HULLU00低通滤波输出低通滤波输出脉冲调宽电路与变间距脉冲调宽电路与变间距电容传感器配用电容传感器配用脉冲调宽电路与变面积电容传感器配用脉冲调宽电路与变面积电容传感器配用将将C1，C2换成固定电容，换成固定电容，R1，R2为变阻式为变

21、阻式传感器传感器将将C1，C2换成电阻换成电阻R1，R2， R1，R2换成换成电感式传感器电感式传感器L1，L2电容传感器的应用电容传感器的应用3.电感式传感器电感式传感器v 特点特点v基于电磁感应定律，把被测非电量基于电磁感应定律，把被测非电量转换成自感转换成自感L或互感或互感M变化变化v 分类分类v自感型电感传感器自感型电感传感器v互感型电感传感器互感型电感传感器v 应用应用自感型传感器自感型传感器-可变磁阻式可变磁阻式组成：组成：线圈、铁心、衔铁线圈、铁心、衔铁原理：原理：线圈线圈电流电流i磁通磁通mmmRNiLiNm磁路定律磁路定律电磁感电磁感应定律应定律mRNL2000222lSNR

22、NLm0002SlSlRm忽略铁忽略铁心磁阻心磁阻N： 线圈匝数线圈匝数L： 比例系数比例系数Ni： 磁动势磁动势Rm：磁阻：磁阻S： 铁心导磁截面积铁心导磁截面积S0： 空气隙导磁截面积空气隙导磁截面积l ： 铁心导磁长度铁心导磁长度l 0： 空气隙空气隙： 铁心导磁率铁心导磁率0： 空气导磁率空气导磁率自感型传感器自感型传感器-涡流式涡流式原理：原理：利用金属导体在交流磁场中的涡电流效应利用金属导体在交流磁场中的涡电流效应互感型电感传感器互感型电感传感器典型应用：典型应用：差动变压器式传感器差动变压器式传感器LVDT组成：组成： 初级线圈初级线圈W 完全相同串联反接的次级完全相同串联反接的

23、次级线圈线圈W1和和W2铁心铁心P原理：原理：通过铁心通过铁心P的移动在的移动在W1和和W2上产生不同大小的感应电压上产生不同大小的感应电压e1和和e2，从而获得代表铁心移动位置的输出电压，从而获得代表铁心移动位置的输出电压e特点：特点：测量精度高、线性范围大、稳定性好、使用方便。测量精度高、线性范围大、稳定性好、使用方便。电感式传感器的应用电感式传感器的应用v非磁性层厚度的测量非磁性层厚度的测量v高压蒸汽管道中阀门位置测高压蒸汽管道中阀门位置测量量4.热电偶热电偶n热电效应热电效应n回路中两种材料焊回路中两种材料焊接处有两个结。若接处有两个结。若这两个结处在不同这两个结处在不同的温度场中，则

24、回的温度场中，则回路中会有维持一定路中会有维持一定量的电流存在。量的电流存在。热电偶基本定律热电偶基本定律热电势公式热电势公式正确使用热电偶正确使用热电偶n冷端延长线要注意的问题冷端延长线要注意的问题n(1)延长线只能与相应型号的热电偶配用延长线只能与相应型号的热电偶配用n(2)极性不能接反，否则会产生更大的误差极性不能接反，否则会产生更大的误差n(3)延长线的热电极连接处两结点温度必须延长线的热电极连接处两结点温度必须相同，且不能超过规定范围。相同，且不能超过规定范围。5.压电式传感器压电式传感器n压电式传感器的原理是基于某些晶体材料的压电效应。压电式传感器的原理是基于某些晶体材料的压电效应

25、。常用压电材料有石英、人工合成的多晶陶瓷。压电效应常用压电材料有石英、人工合成的多晶陶瓷。压电效应分为正向和逆向压电效应。分为正向和逆向压电效应。n正向压电效应：某些晶体在一定方向上受到机械力作用正向压电效应：某些晶体在一定方向上受到机械力作用时，相应地在晶体表面上会产生电荷，或者说晶体内部时，相应地在晶体表面上会产生电荷，或者说晶体内部的应力或应变会引起晶体内部的电场，而当去除外力时，的应力或应变会引起晶体内部的电场，而当去除外力时，晶体的内部电场或晶体表面的电荷也随之消失。晶体的内部电场或晶体表面的电荷也随之消失。n逆向压电效应：当某些晶体沿一定方向受到电场作用时，逆向压电效应：当某些晶体

26、沿一定方向受到电场作用时，相应地在一定的晶轴方向将产生机械变形或机械应力；相应地在一定的晶轴方向将产生机械变形或机械应力；当去掉外电场时，晶体内部的应力或变形也随之消失。当去掉外电场时，晶体内部的应力或变形也随之消失。压电力传感器压电力传感器0dtdUCRUdtdQaaaa压电加速度计压电加速度计xkxAhmdKZdFdQhjAjZjG2002220201111112002220)2()()2()(1)()()(电荷放大器电荷放大器n测量电路应为高阻抗测量仪测量电路应为高阻抗测量仪器电荷放大器器电荷放大器n原理：放大器为理想放大器，原理：放大器为理想放大器，则反相端输入电流则反相端输入电流0，

27、电，电压压0虚地点），因此无虚地点），因此无电流流过电流流过Re和和Ce。)exp(00gggaaggaCRtCQudtduCRui6.光电式传感器物性型传感器光电式传感器物性型传感器光电器件是利用光电效应把辐射能转换为电量变化的器件。光电器件是利用光电效应把辐射能转换为电量变化的器件。光电效应光电效应1.光电发射效应：当光照射到金属的光电发射材料上时，光电发射效应：当光照射到金属的光电发射材料上时，光子的能量传给光电发射材料表面的电子，如果入射到光子的能量传给光电发射材料表面的电子，如果入射到表面的光能使电子获得足够的能量，电子就会克服阻力，表面的光能使电子获得足够的能量，电子就会克服阻力，

28、脱离金属表面而进入外界空间。外光电效应脱离金属表面而进入外界空间。外光电效应2.光电导效应：光向物质照射时，吸收光子的能量后物质光电导效应：光向物质照射时，吸收光子的能量后物质的电阻或电导发生变化。内光电效应。的电阻或电导发生变化。内光电效应。 3.有有PN结的光电效应：当半导体结的光电效应：当半导体PN结或有阻挡层的器件结或有阻挡层的器件受到光照射时，吸收光子能量后产生载流子受到光照射时，吸收光子能量后产生载流子 ，或使，或使PN结产生电动势，或使结产生电动势，或使PN结的光电流增加。结的光电流增加。光电器件特性光电器件特性n1.光电特性及光照特性：在光电器件两端加电压，当光电特性及光照特性

29、：在光电器件两端加电压，当光线照射在光敏面上时，器件产生电流变化。这种因光线照射在光敏面上时，器件产生电流变化。这种因光产生和增加的电流称为光电流。光产生和增加的电流称为光电流。n光电器件电压一定时，光电器件电压一定时，I与光通量间的关系称为光电与光通量间的关系称为光电特性。特性。I与照度的关系称为光照特性。与照度的关系称为光照特性。n2.光谱特性：光电器件两端电压一定，若照射的是波光谱特性：光电器件两端电压一定，若照射的是波长一定的单色光，对相同的入射功率，输出的光电流长一定的单色光，对相同的入射功率，输出的光电流I随波长不同而变化。随波长不同而变化。I与入射光波长的关系称光谱特与入射光波长

30、的关系称光谱特性。决定了光电器件应用范围。性。决定了光电器件应用范围。n3.伏安特性：在给定光通量或照度条件下，伏安特性：在给定光通量或照度条件下，I与与U关系。关系。n4.频率特性：同样电压同样幅值光强度下，当入射光频率特性：同样电压同样幅值光强度下，当入射光强度以不同正弦交变频率调制时，强度以不同正弦交变频率调制时，I会随频率会随频率f而变化。而变化。光敏元件光敏元件n1.光电管与光电倍增管光电管与光电倍增管n2.光电导元件光敏电阻）光电导元件光敏电阻）n3.光敏晶体管二极管，三极管）光敏晶体管二极管，三极管）n4.硅光电池硅光电池光电传感器应用光电传感器应用光电传感器应用光电传感器应用7

31、.半导体压阻式传感器半导体压阻式传感器n工作原理：半导体的电阻率随应力工作原理：半导体的电阻率随应力变化变化n应用领域：测量压力应用领域：测量压力n特点：灵敏度高、动态响应快、测特点：灵敏度高、动态响应快、测量准确度高、稳定性好、工作温度量准确度高、稳定性好、工作温度范围宽、易小型化、易成批生产范围宽、易小型化、易成批生产半导体压阻效应半导体压阻效应n对金属材料，l/l和S/S较大， / 较小可忽略不计。n对半导体材料，l/l和S/S较小可忽略不计， / 较大。即电阻相对变化主要取决于电阻率相对变化。n半导体压阻效应：由于应力产生形变，改变了半导体材料晶格之间的相互作用，从而改变它们之间的势场

32、，改变半导体材料的载流子浓度和迁移率，最终导致半导体电阻率发生变化。SlRSdSldldRdR灵敏度系数KnK：半导体材料在单位应变作用下电阻的相对变化。dlldK21n半导体晶体电阻率的相对变化与晶轴方向所受应力成正比。EdLLE21LKnK取决于材料种类、晶轴方向、杂质浓度和温度压敏电阻电桥和膜的设计基础1n晶面、晶向的表示方法压敏电阻电桥和膜的设计基础2(100)晶面圆膜设计(1)31 ()1(83)()3 ()1(83)(222222rahprrahprgr对于膜的半径而言，R1和R4沿径向，R2和R3沿横向，可得到膜上某点切向应力和径向应力。式中：h-膜厚度,-泊松比,p-压差,a-

33、圆膜半径.(100)晶面圆膜设计(2)phaaphaaahprrrg22222243)(43)()1 (83) 0() 0(n径向电阻R1和R4(100)晶面圆膜设计(3)44442121tl和)1 (832244phaKpRR)1 (832244phaKpRRn横向电阻R2和R3n纵向压阻系数,横向压阻系数,剪切压阻系数n沿x方向电阻R1，R2(100)晶面长方膜设计)(2443322yxRRRR)(2444411xyRRRRn沿y方向电阻R3，R4压阻式力学量传感器(1)n扩散型压阻式压力传感器压阻式力学量传感器(2)n扩散型压阻式加速度传感器配用电路恒压源nUi-供电电压nRt-温度变化

34、引起电阻增量nU0-电桥输出电压nR-初始电阻n R-电阻绝对增量tRRRUUi0配用电路恒流源nU0与R成正比nU0与输入电流Ii成正比n与温度无关RIUi0霍尔传感器原理n霍尔效应导电材料中的电流与磁场相互作用而产生电动势。霍尔传感器误差分类：零位输出误差、温度误差、热电势误差、元件噪声误差。零位电势：当控制磁感应强度为零，控制电流为额定值时，霍尔元件间的空载电势。原因：霍尔电极安装位置不正确半导体材料不均匀控制电极接触不良使控制电流不均匀分布霍尔传感器补偿霍尔传感器本卷须知n直流激励时，输出电极串连n交流激励时，加入互感线圈n安装工艺要求高，良好散热条件霍尔传感器应用树n1.应用霍尔电势

35、与磁场成正比的特性做乘法器n2.非互易性的应用n3.霍尔效应的应用n4.霍尔效应和其它效应的组合应用nP280 图6-102光纤传感器原理临界入射角)(cos121nnc光纤性质参数光纤性质参数n归一化频率：确定光纤传输模式的参数cnNAsin1数值孔径)(2NAaa:光纤半径,:光波长光纤传感器结构n1.传感型：利用光纤与光波本身特性受被测对象状态影响而发生变化的特点。主要应用光纤作为基本功能的转换。n2.传输型：利用光线的低损耗与细线性特点。主要应用光纤的不受干扰、真实传输信号的功能。n3.组合型：将上述两种情况组合。传感光纤型n利用被测对象的状态来改变光纤的传输参数或使通过光纤的光波发生变化，再根据光纤光波振幅、相位、偏振面或频率变化检测