传感器总复习

第一章：测量、测量系统；测量误差：误差表示分类：绝对误差、相对误差、引用误差、基本误差、附加误差误差性质分类：随机误差、系统误差、粗大误差随机误差处理：正态分布：标准偏差算术平均值粗大误差判断准则：3s准则，肖维勒准则，格拉布斯准则。系统误差处理原则；数据处理：最小二乘法一元函数线性拟合：测量系统原理结构框图

一般来说，测量系统是由传感器、中间变换装置和显示记录装置组成,具有获取某种信息之功能的整体。物理量电量电量/数字量信号转换、分析被测对象传感器中间变换装置显示、记录装置信号提取测量系统的组成测量：以确定被测对象属性和量值为目的的全部操作。

测量的概念测量步骤：比较→示差→平衡→读数被测量倍数基准量比较可由公式表示:或式中：x——被测量值;u——标准量,即测量单位;n——比值（纯数）,含有测量误差。测量方法直接法间接法组合法按获得测量值的方法分类接触式非接触式按接触关系分类按被测量的变化快慢分类静态检测动态检测偏差式零位式（又称补偿式或平衡式）微差式按测量方式分类根据测量精度条件等精度测量不等精度测量测量方法

测量方法：实现被测量与标准量比较得出比值的方法，称为测量方法。（1）直接法一般指可用各种仪器对被测量直接测量获得结果。

例：用万用表测量电阻、电流值等。特点：测量过程简单而迅速,但测量精度不高。

（2）间接法

指利用对和被测量有确定函数关系的几个物理量进行直接测量后，通过函数关系获得结果。

例：电功率的测量，P=UI

特点：测量手续多，时间长，用在直接测量不便场合。（3）组合法被测量必须联立方程组，求解后才能得到结果特点：一种特殊的精密测量方法，操作手续复杂，花费时间长，多用于科学实验或特殊场合。1．直接测量、间接测量与组合测量2．等精度测量与不等精度测量

（1）等精度测量指利用用相同仪表与测量方法对同一被测量进行多次重复测量,称为等精度测量。

（2）非等精度测量用不同精度的仪表或不同的测量方法,或在环境条件相差很大时对同一被测量进行多次重复测量称为非等精度测量。3．偏差式测量、零位式测量与微差式测量（1）偏差式利用指针偏移的偏差大小表示被测量结果。

例：称重计等。

特点：过程比较简单、迅速，但测量结果精度较低。（2）零位式又称天平法，一般用已知标准量去衡量未知的被测量x，求得测量结果。。

例：天平、电子电位差计特点：较高的测量精度，但测量过程比较复杂，费时较长，不适用于迅速变化的信号。（3）微差式微差Δ=x-N其中：x—被测量，N—标准量则x=Δ+N

通过检测微差获得高精度的测量结果

特点：反应快，测量精度高，特别适用于在线控制参数的测量。

1．误差的基本概念测量的目的:

获得被测量的真实值。真值:

在一定的时间和空间环境条件下，被测量本身所具有的真实数值。测量误差：测量值与真实值之间的误差。误差公理：所有测量结果都带有误差。误差来源：仪器误差、理论方法误差、环境影响误差等。测量的目标：减小测量误差，使测量结果尽可能接近真实值。测量误差的表示方法（1）绝对误差绝对误差可用下式定义：Δ=x-L（2）相对误差

:相对误差的定义由下式给出：式中：δ——实际相对误差，一般用百分数给出；由于被测量的真值L无法知道，实际测量时用测量值x代替真值L进行计算，这个相对误差称为标称相对误差，即（3）引用误差引用误差是仪表中通用的一种误差表示方法。它是相对于仪表满量程的一种误差，又称满量程相对误差，一般也用百分数表示。即式中：γ——引用误差；

Δ——绝对误差。仪表精度等级是根据最大引用误差来确定的。例如，0.5级表的引用误差的最大值不超过±0.5%；1.0级表的引用误差的最大值不超过±1%。在仪表和传感器使用时，经常会遇到基本误差和附加误差两个概念。(1-16)（4）基本误差基本误差是指传感器或仪表在规定的标准条件下所具有的误差。例如，某传感器是在电源电压(220±5)V、电网频率(50±2)Hz、环境温度(20±5)℃、湿度65%±5%的条件下标定的。如果传感器在这个条件下工作，则传感器所具有的误差为基本误差。仪表的精度等级就是由基本误差决定的。（5）附加误差附加误差是指传感器或仪表的使用条件偏离额定条件下出现的误差。例如，温度附加误差、频率附加误差、电源电压波动附加误差等。根据测量数据中的误差所呈现的规律,将误差分为三种,即系统误差、随机误差和粗大误差。这种分类方法便于测量数据处理。

3．误差的性质系统误差在相同条件下对同一被测量进行多次重复测量时,如果误差按照一定的规律出现,则把这种误差称为系统误差。再现性有规律可循造成原因：装置本身性能、转换原理或环境条件等例：标准量值的不准确及仪表刻度的不准确而引起的恒值误差即在测量过程中，其误差大小、符号不变或按一定规律出现的误差。理论分析/实验验证——原因和规律——减少/消除随机误差对同一被测量进行多次重复测量时,绝对值和符号不可预知地随机变化。但就误差的总体而言,具有一定的统计规律性，呈正态分布。与系统误差相反，其误差的大小、符号不可预见。造成原因：偶然、微小的独立因素具有随机性例：外界环境的随机干扰概率和统计方法处理——无法消除/修正偶然性粗大误差明显偏离测量结果的误差称为粗大误差,又称疏忽误差。剔除异常值——

防止粗大误差明显与实际值不符粗大误差若混为系统误差和随机误差——测量结果失去意义造成原因：主要是由于测量者疏忽大意或系统各组成环节发生异常和故障等引起的。如测错、读错、记错、外界过电压尖峰干扰等造成的误差。就数值大小而言，粗大误差明显超过正常条件下的误差。随机误差的数字特征

(1)算术平均值x

对被测量进行等精度的n次测量，得n个测量值x1,x2,…,xn，它们的算术平均值为（2）痛标准贪偏差σ(又称佣均方偷根误劫差):刻划休总体没的分仁散程窑度，σ值愈妙大，乘曲线唤愈平输坦，妥即随芒机变蒸量的般分散聪性愈来大；虎反之亲，愈猜小，最曲线池愈尖义锐（集中汽），王随机誓变量腾的分徐散性滚愈小漫。不同σ的正建态分顶布曲酷线二、浩系统倾误差对的处性理1.系统毒误差皆的判际别1）实陆验对价比法通过喊改变酒产生债系统殖误差袋的条风件进者行测史量，秤以发铲现系院统误园差。吐主要色适用程于发盼现固序定的曲系统言误差。2）残碎余误艰差观薯察法根据给测量似数据述的各嗽个残脂余误否差大驴小和勿符号盖的变贤化规传律，球直接那由误蛮差数皇据或畅误差夫曲线愚图形颈来判荷断有享无系租统误昨差。鼠主要毅适用它于发轮现有宏规律苗变化蜻的系际统误慌差。残余许误差前为某殃测量散值与虎测量瓶平均眼值之蒸差。1）分灾析系诞统误勿差产盏生的侮根源——测量起前，站采取牲相应些措施颜；2）分烟析系要统误蚊差的亮具体诊数值她和变遥化规次律——确定父修正赏值；3）测贞量方强法上泻消除狸或减贪小——更有松效的妹测量校方法毙（替嚼代法瓜、差池动法冒等）煎。2.系统架误差上的消嘱除多次估测量皆求平陈均不貌能减剪少系培统误锤差三、裳粗大行误差葡的处寺理1.粗大千误差尊的判段别1）物理集判别斩法——测量涉过程沫中——人为族因素悔（读览错、假记录状错、稳操作投错）——不符愿合实亡验条受件/环境拔突变漫（突朽然振俭动、拨电磁犯干扰净等）——随时晶发现堵，随芳时剔塘除——重新主测量2）统计俯判别望法——测量思完毕统计衡方法副处理挎数据--飘-超过误差群限--黑-判为聚异常涉值--圈-剔除在一直定的毕置信陪概率池下确惊定的桶置信肠区间1）鉴拉依段达准凯则（3σ准则胆）测量雨值的泊残余纪误差趣的绝罩对值|γ消|>耳3维σ——坏值——剔除2.粗大团误差盯的剔吴除准港则2）格罗狡布斯国准则测量兄值的体残余斥误差抓的绝妄对值|γ膜|>Gσ—兵—坏值——剔除G碧——由重滩复测震量次弹数n及置百信概砍率P查表藏确定残余误差均方误差σ剔除坏值计算算术平均值x¯第二舅章：传感敬器定付义：分类刚方法盲：按宁被测纹参数称分（识传感己器工断程应滤用）俭，按工时作原斗理分浑（传绢感器午设计师）静态映特性屋：灵盏敏度译、线愚性度泄、迟行滞、壤重复承性、静态部精度搭、分福辨率扫与阈册值、宜漂移动态曲特性红：时匪间常敢数、拣调节梯时间会、超彻调量料、动态架调节玩系统圈：零阶摊系统圾（比朗例系帖统）阵传递诞函数黄为：一阶沉系统灵（惯触性系木统）袜传递产函数次为：二阶押系统良传炮递函赌数为狠：为时辟间常双数传感比器的毯定义:传感廊器是能室感受疼规定收的被醒测量逐并按串照一测定规引律转晓换成态可用告输出脸信号窄的器鼠件或装骆置。通常由敏赌感元芝件和执转换拌元件组成。其市中，敏感辈元件是指横传感使器中树能直服接感结受或孔响应墙被测明量的卷部分肚；转换凝元件是指挥传感孙器中饱能将路敏感枝元件梯感受宁或响稍应的躬被测淋量转腰换成傅适于赤传输产或测泊量的开电信庸号部贺分。齿信号举调理位与转舱换电兆路将宏转换说元件壁输出滴的电荷量变圾成便录于显弓示、饺记录披、控刮制和文处理恼的有镜用电次信号餐的电伸路。传感杆器组成肆方块代图目前婶一般钥采用汁两种莲分类硬方法脆：一种碗是按呀被测泼参数压分类五，如纳温度剃、压妖力、构位移临、速不度等浇；另一项种是腥按传助感器菌的工甚作原绸理分拖类，盈如扰应变虫式、扒电容哑式、碌压电肿式、曾磁电伟式等播。传感花器的钥分类24传感丘器的黄分类传感奸器作绘为感鹅受被死测量叙信息镰的器超件，窜要能增够按刷照一恒定的铃规律扶输出配有用依信号敏。需要横研究污其输妈出-输入殊关系技及特斑性。传感象器的反基本肝特性脸可用咐静态纯特性渔和动粱态特竞性来通描述栽。客1）静激态特影性指被活测量未的值玻处于遗稳定珍状态煤时的内输出兴输入句关系谣。输比入量目与输岔出量役之间凝的关炎系式勾中不烈含有泛时间辞变量从。输入每信号蒙不随雕时间润变化挠（或盆变化慌很缓默慢）2）动态眉特性亩指其携输出厕对随备时间服变化豆的输魔入量很的响岸应特警性。分当广被测开量随帝时间绑变化,是时抹间的疗函数狗时,则传妙感器油的输吵出量席也是屈时间押的函庆数,其间伸的关慈系要史用动岩特性者来表风示。输入皂信号畏随时扬间而腔变化传感饺器的颂基本际特性传感闯器的约静态爆特性传感窑器的喜静态绪特性汽可以仍用一比组性闹能指羞标来得描述兴，如弊灵敏啦度、徐迟团滞、姑线性错度、绪重复辟性和念漂移卧等。灵敏抓度灵敏过度是妙传感燥器静于态特膝性的圈一个框重要要指标售。其角定义库是输辣出量倾增量Δy与引阶起输鹊出量胖增量Δy的相迈应输环入量申增量Δx之比呀。用S表示口灵敏券度，丸即灵敏渴度S值越严大，眯表扔示传感答器越帖灵敏界。y=a0+a1x+a2x2+…借+anxn迟滞传感武器在霉输入引量由没小到蜘大（听正行提程）稿及输炎入量漫由大舌到小悦（反副行程开）变改化期酒间其粥输入浆输出供特性岁曲线拔不重荷合的漫现象鬼称为多迟滞粪。也周就是辞说，代对于汉同一末大小积的输是入信闲号，局传感境器的望正反芽行程芝输出胆信号暖大小爪不相眯等，盛这个孟差值楼称为招迟滞兄差值松。摔传感旺器在是全量秒程范阔围内捆最大毫的迟弓滞差架值ΔHma省x与满各量程叉输出脆值YFS之比狂称为志迟滞拜误差波，用γH表示友，即（2-批4）线性吨度传感将器的属线性畜度是叼指传圾感器钱的输贼出与打输入逝之间料数量崖关系理的线沈性程螺度。重复傻性重复昏性是果指传梅感器值在输须入量锋按同扇一方拍向作怠全量也程连储续多赏次变乓化时吨，所谎得特双性曲超线不叙一致衰的程剪度漂移传感河器的动漂移树是指胸在输栽入量睁不变坊的情犹况下矮，传烛感器牺输出社量随旦着时斯间变泥化，贷此现香象称液为漂直移。梳产生怒漂移株的原窄因有闹两个池方面坝：弊一是觉传感象器自蜓身结燥构参揪数；伙二是转周围逗环境粪（如验温度怖、湿拦度等疯）。耐最助常见堆的漂样移是肯温度掉漂移社，即遍周围桥环境泰温度唇变化丝式而引愿起输速出的检变化艇。传感甚器的秩动态尾特性微分方程K—静态灵敏度传递函数（线谢性正攀比关牺系）零阶微分方程—时间常数—静态灵敏度传递函数微分方程—固有频率—静态灵敏度—阻尼比传递函数一阶二阶第三盐章应变纽奉效应金属剃应变床片半导声体应标变片应变挥片的某结构长：敏柱感栅评、基宁片、瘦覆盖门层、思引线应变希片的培特性缘瑞：弹兽性元翁件刚国度与妨灵敏团度，狠阻值这、灵督敏系萍数、怪横向宣效应毛、绝渐缘电第阻与停工作才电流温度哈误差而与补敞偿：毅产生评原因串，补仪偿方哥法测量介电路乔：直流锐电桥欠、交孕流电最桥；单椅臂电饥桥差动丛全桥差动飘半桥电桥里的各钩种接列法与清灵敏状度、锁线性城度和妇温度途误差垮影响陡的计虽算电阻偏应变很式传持感器仿是利概用电阻刘应变干片将测挠量物腔体受力镰变形所产损生的应变转换结为电阻片变化的一种暗传感好器。应变与应近力变化电阻允应变狱计电桥姿电路机械国应变U(寇I)变化电阻融应变恩仪放大奖、显订示3.测量向系统际组成应力施力弹性宿模量面积电阻咳应变融式传叹感器殊是利拾用电阻亿应变锣片将测昆量物固体受力逼变形所产明生的应变转换图为电阻叨变化的一种版传感且器。εx——电阻好丝轴向屑相对变形蜡，或短称纵向次应变。εy——电阻爷丝径向静相对变形拥，或服称横向哑应变。电阻风应变仪片的葱工作数原理何是基采于应变梁效应，即香金属嫩导体相在外具力作兵用下容发生绑机械叛变形(伸长权或缩弓短)时，耳其电贯阻值筛随之板变化查而变楼化的例现象病。电阻谊变化受力坑后材踪蝶料的忽电阻池率发拴生的矩变化受力糊后材话料几棕何尺堂寸的紧变化μ—导请体材胞料的牵泊松带比，絮负号旨表示通应变惊方向离相反雄。金属毫丝材位的应臂变电况阻效抖应以仁结构仪尺寸绩变化为主昌。（爽应变猎效应有）半导贪体材拾料的密应变盾电阻族效应饼主要暑基于榴压阻合效应。压阻衔效应:半导冲体材友料某浴一轴希向受委应力特作用肥时，烂其电膝阻率干会发丝式生变毅化灵敏连系数:通常身把单做位应俩变能落引起乓的电已阻值座变化舒称为锯。其物朵理意界义是脖单位应变唤所引帖起的职电阻必相对酱变化钟量，辞其表横达式滔为金属扛材料淘的应绘变效元应半导马体材称料的都应变闪效应对金替属材纪料，枣电阻仅率几魂乎不龄变：对半捏导体蚀材料避，压阻怠效应为主剪：（1）弱应变叔片的千温度永误差由于码测量碧现场糊环境悦温度枝的改签变而辨给测吼量带瞧来的沈附加炒误差栏，采称为屑应变否片的乏温度陕误差本。主要碌原因电阻毒的热酬效应颂，即缸敏感困栅金免属丝态自身出阻值拉随温裂度变旦化而矿变化敏感茅栅的婶电阻裂丝阻狱值随守温度本变化源的关雪系可辟用下内式表橡示：Rt=R0(1变+α0Δt)式中:Rt——温度热为t时的晴电阻烤值；R0——温度梯为t0时的肠电阻钥值α0——温度沈为t0时金热属丝扬的电中阻温赚度系锁数；升Δt——温度梅变化宪值，Δt=t-炉t0。应变帮片的钥温度趣误差箱及补摄偿当温调度变跨化Δt时，台电阻申丝电忍阻的涨变化迫值为颗：揉ΔRα=Rt-R0=R0α0Δt试件挽材料珠和电析阻丝顽材料楼的线餐膨胀晒系数素的影茂响当试超件与章电阻内丝材猎料的他线膨仇胀系畅数相璃同时缝，不绕论环持境温蔬度如两何变设化，仿电阻斧丝的零变形骑仍和街自由搅状态蔬一样呈，不未会产熔生附趟加变威形。当试容件与谊电阻津丝材狱料的券线膨得胀系阀数不笼同时慌，由装于环还境温恋度的里变化两，电惕阻丝馅会产纲生附肠加变形创，从睛而产定生附复加电舌阻变耍化。（2）电真阻应曲变片训的温概度补锋偿方准法电阻挠应变牛片的即温度脾补偿好方法最通常坝有线路石补偿仿法和应变卡片自阳补偿两大绿类。抵线路龙补偿尚法电桥习输出叠电压Uo与桥棕臂参纠数的蹈关系渔为：Uo=A(R1R4-RBR3)应当蜡指出覆，若西要实绒现完价全补方偿，旅上述姜分析肉过程口必须钩满足热以下4个条涌件：友①志在应工变片络工作催过程污中，鲁保证R3=R4。②R1和RB两个息应变棚片应任具有均相同查的电怪阻温如度系源数α、线膨煎胀系径数β、应变过灵敏恼度系膝数K和初回始电疏阻值R0。③粘贴拒补偿巴片的蚂补偿昨块材岁料和已粘贴财工作队片的元被测惧试件施材料报必须踏一样热，两思者线景膨胀初系数容相同糠。④禾两应宜变片册应处纲于同迹一温苍度场口。只要辽测出R/R或R的数拣值，普即可宽获知番试件眼受力Ｆ的大珍小测量抹电路絮：电窑桥（单臂叹电桥验、双骗臂电青桥、聚全桥耻）要求膛：会蹲用电叨路分颗析的赞方法王分析样电桥禾的灵悉敏度全桥观的灵疾敏度>双臂浊电桥戴的灵乳敏度>单臂讲电桥假的灵布敏度U：电之源电糕压U0：输只出电缴压R1R2R3R4：纯急电阻RL：负载肆电阻当初乖始有R1R4=R2R3，当电孕桥处岁于平要衡状填态时催，即目电桥辆输出这电压U0=0，有平衡找条件钻：直流办电桥当RL→时，歉可视瞒为开久路，庄输出障端电斩压电桥愁平衡焦条件泽，醒其相菊邻两左臂电室阻的肝比值岭应相等挠，峰或相腾对两漂臂电谅阻的这乘积百应相演等。R1R4=R2R3或R1/R2=R4/R3单臂天电桥腐：R1为工刃作应腿变片谣，由扎于应宪变而乖产生逃相应害的电撇阻变姥化△R1R2、R3、R4为固述定电战阻设桥贱臂比n饶=且R2/R1,由于ΔR1<<删R1,分母鸣中ΔR1/R1可忽碑略,并考降虑到虏平衡唐条件R2/R1=蔽R4/R3,则当R1=R2=R3=R4时，电桥电压灵敏度有非线择性误差爹及其牧补偿供方法单臂邻电桥殃输出糠电压的理想情况:实际朵情况虹则应勿按下座式计棋算，俩即

与ΔR1/R1的关系是非线性的，非线性误差为如果捕是四始等臂版电桥易，R1=R2=R3=R4，即n=1，被则为了伤减小稻和克软服非否线性胖误差,在硬楚件电境路上津常采业用差鞋动电逢桥如魔下图透，在睡试件槐上安嗽装两页个工取作应同变片屯，一到个受既拉应美变，掌一个矿受压装应变桂，日接入宰电桥昌相邻妨桥臂握，称垫为半桥姨差动分电路容（a）；若壤将电蔬桥四醉臂接竭入四缴片应诸变片跨，如图（b）所示柔，即句两个略受拉侧应变耗，两穗个受御压应后变，衬将两征个应欲变符殊号相漠同的舒接入裂相对炼桥臂烦上，汤构成全桥廉差动吵电路。半桥六差动杯电路输出净电压遥为若ΔR1=ΔR2，R1=R2=R3=R4，（实嫂际设驰计时莲常如旨此）则得半桥天差动划电路符无非仔线性厕误差越，而掀且电若桥电技压灵挥敏度KU=E/2，是单依臂工太作时醋的两垄倍，骡同时皂还具境有温浮度补偿作牢用。等臂环电桥康全桥锅差动怪电路输出姑电压博为若ΔR1=ΔR2=ΔR3=ΔR4=ΔR0，则此时础全桥虏差动针电路驳不仅从没有载非线培性误知差，呀而且脖电压航灵敏抢度为雹单片协工作么时的4倍，驾同时仍仔具有容温度叼补偿盛作用职。感受应变的应变片数线路连接

输入输出关系

性能

1片

非线性

2片

非线性

2片

线性

2片

非线性

4片

线性表2-风1列出俯了电要阻应舟变片棍连接兽方式搬、输继入输声出关稼系及板性能【例】双臂胖电桥抵灵敏容度的奶计算袍：当传脆感器犬不受叹力时猴有R1敲=R敏2=鞭R3纷=R秒4=迅R；当冠外力灰作用街于传嘱感器缝时，而有R1炮=R玩+Δ捧R；R2绑=堆R-蚕ΔR。当传违感器谅不受住力时植有R1=R2=R3=R4=R；U0=0当外始力作谦用于衰传感库器时浙，有R1=R蛾+ΔR；R2=R椒-ΔR，将其引代入役上式落得I1I2解：U0开路票，被测文量：荷激重或声力；用途：作活为各肯种电狐子称借与材臂料试阁验机汽的测途力元鞋件、樱发动已机的或推力遮测试村、水坐坝坝僚体承温载状睁况监即测等筹；臣要求：应毒变式芦力传盘感器胳要求局有较队高的接灵敏师度和充稳定袖性,当传短感器渔在受染到侧留向作蜻用力恨或力站的作哭用点驾发生战轻微赢变化瞧时,不应搞对输脑出有烤明显泳的影缴响；弹性会元件：柱监式、成筒式扶、环发式、司悬臂杂式等党。应变鸟式力帝传感言器1.柱（冤筒）注式力搞传感凡器图（a）、稀（b）所燃示为简柱式秒、筒狗式力抬传感桥器，跃应变摄片粘炎贴在卖弹性间体外运壁应旋力分殃布均侵匀的杨中间致部分坟，当义截面叶为A的圆萍柱（酸筒）洋受轴昌向F力作政用时锋，其筛应变嫂为攻。F-ε2+ε1截面积AF(a)实心圆柱F面积A-ε1+ε2(b)筒式F轴向及布置社一个向或几例个应泛变片圆周睁方向内布置电同样嘉数目前的应花变片送，取洋符号阴相反竿的应筐变，考以构早成差沿动。将应乳变片症对称同地贴绩在应吃力均株匀的挪圆柱妄表面袭中部扮，构兼成差脸动对,辣R1和R3串接甚，R2和R4串接昼，并桂置于贩桥路姨对臂涨上，居以减知小弯辆矩影导响。喷横向掌粘贴日的应饼变片球接于绕另两涌个桥左臂上赛，可轧提高丧灵敏援度并当作温姻度补范偿用隶。柱式街力传沫感器应变休片的棍粘贴揪与桥绩路连渡接u0UiR1R3R5R7R6R8R2R4R6R7R8R2R3R4R5R1(a)圆柱面展开图(b)桥路连接当力F作用中在弹廊性悬坊臂梁吵自由命端时壤，悬池臂梁裕产生敲变形痕，在工梁的轰上、头下表情面对称掌位置上应变垦大小弱相等知，极擦性相蹈反，若霉分别吸粘贴赚应变叔片R1、R4和R2、R3，并江接成突差动饺电桥昨，则经电桥即输出楼电压Uo与力F成正晴比。2、梁萝式力勿传感辱器(1肿)等截撤面梁FR1、R4R2、R3hl0上、伞下表见面对称绳位置分别宰粘有4只应释变片针，R1、R4同侧董；R3、R2同侧报，可背构成罢全差陷动电若桥。2(1蒙)等截插面梁FR1、R4R2、R3hl0上、荡下表牧面对称眉位置分别瘦粘有4只应睁变片研，R1、R4同侧束；R3、R2同侧谷，可慰构成疾全差足动电奸桥。2(2路)等强烧度梁FhR1、R4lR2、R3力F作用傅于梁浩端三菊角形普顶点崇上，廉梁内廉各断茅面产船生的排应力氧相等召。上亭、下莫表面对称现位置分别贤粘有4只应抹变片薯，构躬成全廉差动治电桥坛。LR1R3R2R4xFhbb0R4在悬臂无梁力盘传感润器中，歉一般糠将应诵变片监贴在辈距固胡定端滴较近与的表贱面，脉且顺修梁的唱方向轨上下策各贴怨两片帐，上绿面两瞒个应议变片宵受压格时，品下面杏两个兴应变倾片受双拉，蛛并将推四个制应变松片组奏成全桥颂差动丈电桥。这屋样既绘可提容高输峰出电窃压灵登敏度背，又里可减怪小非狂线性泼误差语。第四侨章自感堤式传欺感器封：工传作原财理，输出絮特性指：灵敏诸度线性梳度误仍差测量衬电路划：自锋感式震传感隙器等价效电停路、企交流辉电桥私、谐辫振式互感怀式传生感器累：螺印线管束式差胖动变宴压器辽工作束原理,输出竿特性变隙稠式差蹲动变婚压器尝工作妥原理,输出脏特性测量第电路蠢：差动萌整流乏电路赏、相出敏检次波电义路电感党式传醉感器窄：是利牌用线壶圈自感他或互勇感的赠变化对来实渐现测边量的一色种装革置。害可以雪用来能测量剑位移育、振与动、柄压力够、流托量、谣重量碧、力滨矩、揉应变佣等多窝种物徒理量仇。电感批式传成感器置的核谦心部插分是恼可变田自感场或可谜变互探感，影在被疤测量妇转换膛成线控圈自络感或招互感诱的变眨化时包。一可般要粉利用抖磁场饮作为冷媒介运或利糠用铁炒磁体玻的某再些现迫象。充这类余传感申器的拨主要捡特征统是具灿有线沸圈绕民组。自感颈式传害感器踩的工做作原隔理：是利费用线需圈自雪感的基变化金来实劈燕现测肃量的络一种咐装置若。将起被测阅参数舟的变蜓化转威换成搜自感拳的变帽化。变S0、变δ使的L变化灵敏哨度为猎变间郑隙式巾电感词传感恰器的牢测量淘范围凝与灵诞敏度怨及线君性度女相矛座盾，栽因此胞变隙涉式电轿感式挠传感斩器适飞用于违测量驾微小泻位移朱的场呆合。码为家了减会小非避线性扯误差丸，实鹊际测赵量中婚广泛擦采用支差动祖变隙遍式电感投传感比器(灵敏岔度提及高一何倍)。互感她式传身感器丘（变赞压器湖式传某感器宗）工作箭原理壤：互感便式（求变压胁器式猎）传啄感器肚是将拒非电沸量转严换为寨线圈括间互计感M的一妈种磁把电机厕构，壤很象秆变压堂器的搅工作盈原理帖，因崇此常戴称变签压器搏式传厨感器询。这种扯传感虑器多泽采用盗差动改形式慌。气隙藏型差脸动变索压器棕式传怜感器当被测体有位移时，与被测体相连的衔铁的位置将发生相应的变化，使δa≠δb，互感Ma≠Mb，两次级绕组的互感电势e2a≠e2b，输出电压Uo=e2a-e2b≠0，即差动变压器有电压输出，此电压的大小与极性反映被测体位移的大小和方向。..差动旱变压狠器式题传感猴器理醒论上纹讲，外衔铁娱位于宰中心宵位置康时输碰出电白压为伸零，再而实苍际上雷差动脾变压蕉器输舅出电君压不蠢为零焦，我优们把邮这个用不为钓零的泽电压尚称为零点猴残余勒电压；利坏用差趴动变捎压器织测量驶位移钩时，超如果埋要求裕区别悠位移颈方向侧（或置正负丑）可龟采用相敏卧整流袖（检卸波）电路撒。差动慢变压毁器式勒传感强器的零点扁残余痛电压由于月液位蓬的变束化，景沉筒傅所受厕浮力芹也将饲产生悉变化晌，这扣一变典化转霸变成萝衔铁栗的位奇移，方从而明改变忆了差况动变革压器容的输啄出电纪压，候这个婚输出范值反联映了畜液位丽的变究化值廉。液位逃测量差动桐变压文器式竹传感礼器的逮应用由法拉档第电亏磁感宪应原陵理可汁知：谈一个俊块状际金属棋导体末置于福变化估的磁左场中性或在哲磁场恼中作振用切帅割磁兄力线楼运动糊时，临导体巩内部饺会产给生一盟圈圈蔑闭合域的电胖流，绒这种刷电流碧叫电店涡流遭，这差种现祸象叫雨做电涡满流效应。根据电够涡流息效应猎制作当的传派感器窃称电响涡流歉传感址器;形成电栏涡流动必须感具备夜两个迫条件贯：①签存在助交变羞磁场②秩导电诱体处胆于交脸变磁抽场中电涡捉流式照传感抖器工作阵原理：有指一通抢以交恼变电败流的费传感洁器线膀圈。色由于续电流宇的变送化，滋线圈克周围叙就产饲生一拥个交法变磁沾场H1。若驼被测放导体钓置于桶该磁换场范软围内遗，导托体内斜便产粗生电看涡流幅，也瓦将产阿生一穷个新干磁场H2，H2与H1方向以相反射，力进图削顽弱原细磁场H1,从而域导致汪传感横器线远圈的想等效海阻抗谣发生劲变化询。电涡输流传炊感器坝的应描用电涡溪流传乱感器乡丰目前丙主要熟应用氧于测榴位移窑、振警动、转速绒、测觉厚度篇、电固涡流悔探伤驶。特点插：做闯非接蜂触式漫测量展。应用（1）测蹈厚怪：低丝式频透扛射式萍涡流蝇厚度手传感尖器高频瞒反射晚式涡诊流厚亩度传炊感器（2）测山转速（3）测厅振动（4）电亲涡流丽探伤低频燃透射牢式电雷涡流逢传感乌器当在L1上加介低频弯电压U1时，L1上产混生交涝变磁缝通φ1，若两遭线圈俯间无阀金属雷板，扶则交绵变磁蚁通直擦接耦张合至L2中，L2产生疲感应槐电压U2。接收织线圈L2发射蹲线圈L1因此来，可瘦根据U2电压欧的大垃小得浓知被宇测金扑属板海的厚蜜度。如果躬将被富测金眯属板毫放入抗两线皇圈之忆间，短则L1线圈鼓产生溜的磁掘场将境导致顷在金岸属板酸中产衔生电亡涡流,并将骂贯穿储金属皂板，伴此时邪磁场震能量匹受到沈损耗壁，使厨到达L2的磁访通将获减弱盛为φ1′，从瓦而使L2产生两的感魂应电游压U2下降避。金脉属板霞越厚端，渔涡流担损失岛就越盛大，届电压U2就越魔小。若只听改变伞距离δ而保吃持其滨它参趴数不样变，辨则可六将位移的变厘化转裙换为裙线圈自感的变督化，情通过隐测量寒电路涉转换冠为电喇压输邮出。高频猪反射沾式涡口流厚四度传忍感器转速测量若转任轴上出开z个槽(或齿)，频持率计幻玉的读脚数为f（单糟位为Hz），孕则转苏轴的反转速n（单桶位为r/坑mi销n）的合计算梯公式松为第五介章工作恩原理坑与结余构分惧类：变极红距型变面抵积型测量秤电路袄：电赴容传塑感器愉等效村电路经，调团频电溉路、歼运算擦放大融器电贿路、蹈二极枯管双T型交纤流电灾桥、取环形旧二极述管充帮放电弃法、查脉宽言调制韵电路电容誉式传款感器声可分视为变树极距碧型、馋变坛面积益型和零变介姑电常访数型墙三种跪。由绝哭缘介但质分忽开的铁两个想平行名金属购板组铃成的名平板樱电容炎器，题如果宇不考省虑边亚缘效洞应，渐其电畏容量为当被壶测参没数变异化使得A、d或ε发生平变化由时，症电爷容量C也随古之变千化。铃如果刷保持假其中凡两个赛参数样不变鹊，而竿仅改芳变其花中一耽个参口数，亏就拦可把嫌该参枕数的斜变化享转换属为电它容量散的变哥化，门通过谣测量搬电路萍就可庸转换射为电灭量输日出。驾因此卧，电巧容式出传感探器可浙分为鸣变极爹距型苍、见变面持积型踏和变湾介电映常数碌型三组种。工作暂原理电容得式传图感器宾是将受被测非电守量的徐变化转化鉴为电容尝量变郊化的一含种传室感器凉。5.姻1.辉1变极日距型恼电容损传感竞器右图衫为变坏极距涝型电规容式蹄传感奇器的辰原理购图。区当传鞋感器棒的εr和S为常数我，初份始极睛距为d0时，测可知猛其初搬始电骑容量C0为若电件容器奴极板售间距线离由卫初始巾值d0缩小访了Δd，电容铺量增草大了ΔC，则有变极纷距型传感把器的估输出折特性匹不是马线性诊关系5.何1.阶2变面祥积型票电容巴式传庸感器被测迅量通旅过动万极板全移动膝引起以两极蛛板有拣效覆炒盖面胜积A改变阶，从绝而得丘到电饱容量冒的变忆化。火当动载极板透相对开于定担极板月沿长圣度方买向平恼移Δx时，好则电鸡容变徐化量裁为(5款-6雨)式中C0=ε0εrba/d为初磨始电吧容。把电容散相对铸变化轨量为很明傲显，已这种参形式刻的传赠感器师其电呈容量C与水赏平位波移Δx呈线夫性关至系。电容召传感迟器的峰灵敏泰度为它说半明了贩单位旧输入脆位移错所引赢起的价输出弯电容城相对侄变化刘的大久小与d0呈反纹比关指系。电容剃式传球感器侨的等晋效电缴路图中夕考虑微了电米容器取的损攻耗和骨电感境效应截，Rp为并愁联损扑耗电棒阻，隔它代筛表极妻板间些的泄延漏电乐阻和术介质舞损耗乱。这叮些损奶耗在籍低频秆时影尼响较屑大，欧随着杰工作灾频率馋增高画，容岗抗减适小，赢其影渗响就园减弱葬。Rs代表片串联农损耗聋，即泛代表佩引线娇电阻、捕电容鲜器支屯架和塘极板距电阻升的损找耗。盯电感L由电鞋容器剥本身叫的电柿感和望外部剖引线斗电感泽组成页。由等趋效电欠路可扮知，题它源有一戏个谐浑振频仗率，室通常乒为几火十兆笋赫。快当捧工作球频率吼等于汤或接舟近谐追振频牺率时辞，谐揉振频欲率破卸坏了欺电容滑的正壳常作渡用。刘因此圾，工脖作频务率应目该选繁择低汽于谐帜振频蔑率，乡丰否则雅电容鲜传感暑器不击能正趣常工微作。第六炼章压电束效应撤：正向压电钢效应匀、逆藏压电求效应狠，工疤作原利理等效富电路点：等匪效电偿荷源霉电路暑、等龟效电权压源险电路第七忘章磁电蛋式传圈感器程，工融作原盒理电流袭灵敏屋度电压棒灵敏剂度灵敏奏度误鸡差霍尔跃传感汪器：压电骆式传挺感器店是以具惠有压棚电效蚁应的嚷压电惊器件京为核裁心组成煤的传告感器挥。工作课原理燃：以读某些呜介质谨材料针的压衰电效采应为胁基础患，在缴外力兔作用厘下介岭质表汪面产茧生电逼荷，倡从而仍实现更非电礼量测画量，错是一哈种典宣型的棕自发纲电型推传感来器。某些肠电介仙质，刃当沿堤着一聚定方冤向对胆其施慰力而丽使它序变形控时，削内部冒就产闷生极哥化现嗓象，已同时迈在它碧的两槐个表糕面上结便产凳生符会号相侮反的自电荷尊，础当外驴力去脖掉后冠，又巩重新脸恢复热到不杨带电狼状态棕。这胡种现集象称压电盯效应。钟当作腐用力羊方向扔改变壳时，性电荷完的极傻性也驴随之隔改变额。有枕时人棚们把郑这种膨机械素能转户换为纷电能辞的现胃象，诵称听为“正少压电奴效应烟”。当在傍电介池质极喘化方描向施骑加电减场，迎这些朗电介访质也调会产杨生几狸何变屡形，伟这种暗现象查称为“逆潜压电宵效应勤”压电很式传敞感器只能网用于堵动态熊测量!!验!石英呆晶体妈有三撕个晶矿轴z轴称膊为光碑轴，光添线沿堪该轴接通过狼石英甚晶体予时无乳折射协；沿殿光轴z方向膊的力响作用暴时不产圣生压胜电效领应。x轴称钓为电墙轴，它暖经过酒晶体未的棱民线，丝式并垂猫直于利光轴脂；沿零电轴x方向蜜的力碌作用逗下产小生电狗荷的载压电琴效应窃称为隔“纵向繁压电于效应”兄。y轴称关为机杯械轴，垂洗直于zx平面梨；沿思机械辞轴y方向办的力枪作用替下产丘生电魄荷的揉压电局效应蜘称为锹“横向匪压电认效应”剃。石英晶体的直角坐标系若从霉晶体视上沿y方向防切下切一块坊晶片数，当犯沿电丽轴方秘向施晓加作肝用力Fx时，锐在与停电轴x垂直颈的平袖面上州将产壤生电贡荷，掌其格大小链为式中,d11为x方向妙受力投的压添电系胜数。若在问同一材切片困上，撑沿机植械轴y方向现施加赔作用脊力Fy，则面仍在化与x轴垂质直的平面铜上产壁生电蓬荷qy，其唇大小枕为式中惕：d12——y轴方剧向受穗力的恋压电星系数遗，根据汁石英证晶体伪的对厘称性父，鞋有d12=-d11；a、b——晶体摆切片饼的长腾度和笔厚度步。电荷qx和qy的符顾号由馅受压科力还稳是受栗拉力配决定政。压电火陶瓷茅是人假工制美造的铃多晶廊体压尘电材腾料，旗材料贤的内惰部晶荡粒有衔许多旋自发膊极化液的电蛙畴，腊它有强一定券的极狠化方椅向。无电节场作线用时肚，电甜畴在扔晶体竿中分越布杂猫乱分遣布，奖极化傍相互排抵消顾，呈茅中性东。必须储作极洪化处史理，奶才能堵使之循具有凶压电雄性极化判处理搬：在一浆定温者度下谢对其品施加循强直致流电杂场，于迫使秩电畴赠趋向阳外电铃场方备向作穴规则翼排列。压电筋式传捡感器腹的基惊本原吴理就着是利颠用压由电材费料的控压电招效应耗特性弓，即稍当有睛力作谁用在物压电案材料牺上时魔，传环感器敏就有敢电荷瓦（或航电压州）输脑出。压电吹式传较感器寒不能泪用于愈静态废测量靠，适昌用于麻动态测址量。单片宪压电埋元件啊产生或的电极荷量根甚微捞，为站了提科高压驳电传芽感器蓬的输宝出灵请敏度旅，站在实缸际应琴用中垮常采灯用两治片（崇或两贵片以爱上）上同型恼号的守压电询元件灵粘结扒在一查起。俘由查于压汪电材骗料的腾电荷画是有叫极性晒的，今因此望接法帮也有爪两种锋。电路笋并联电路摧串联图压电液元件携连接稠方式(a求)相同箱极性胳端粘旧结；(b贞)不同穿极性初端粘裙结从电塌路上触看，利图（a）是惊并联涂接法去，丧类似疫两个月电容患的并熔联。涝从电疯路上失看图笨（b）是产串联膊的。外力靠作用热下正柜负电拳极上涂的电治荷量颜增加关了1倍，摄电容辩量也晋增加锋了1倍，粗输出吓电压塌与单留片时室相同畏。上、勿下刃极板舌的电伯荷量岂与单甲片时奏相同磁，总六电容蛇量为定单片岔的一沫半，娱输出堤电压嘉增大坑了1倍。压电讨传感碌器可气以等暑效为戴一个胃与电怠容相还串联命的电枪压源遗。压电截传感贴器也住可以瓶等效语为一涂个电苗荷源笼。压电绸元件马的等摧效电帆路（a）电压昨源;（b）电荷嘴源压电酱传感管器等贿效电割路电容旱器上吹的电捉压Ua、电她荷量q和电侵容量Ca三者伙关系润为压电越传感域器在耳实际层使用赢时总蜜要与糟测量票仪器辽或测所量电拢路相堵连接懒，因是此还晒需考膀虑连兴接电率缆的乎等效厉电容Cc，放养大器仇的输婆入电阻阻Ri,输入晃电容Ci以及荒压电瓶传感山器的位泄漏康电阻Ra。这堵样，老压电塞传感论器在柳测量球系统城中的宣实际箩等效唱电路音，僚如图所示扬。压电妥传感山器的忘实际方等效业电路（a）贪电压灰源;（b）雀电荷助源假设需一恒羞定力F作用钳于压诱电器读件，能产生教电量Q，则刷输出厌电压绪：压电傍器件馋存在断着高生内阻狭、小睬功率录问题舰，而阵且输昏出的陆能量造微弱缩慧，电绝缆的沉分布说电容谣及噪算声等复干扰伟将严胃重影棉响输序出特冈性，锐必须浇先把守压电挪器件潮的信阔号先淡输入怪到高瓶输入疯阻抗湖的前置懂放大坊器：弟电压梅放大语器或电荷袖放大恩器压电著传感希器的测量安电路压电鲜传感足器与呀前置仆放大张器之翻间连妇接电岛缆不域能随仰意更躲换，有否则瞧将引沫入测础量误界差。电荷抗放大缩慧器的伙输出肢电压uo只取属决于抄输入仇电荷异与反平馈电猾容Cf，与含电缆博电容Cc无关承，且优与q成正妄比，偷这是么电荷观放大搏器的吹最大叹特点瓦。压电随式加呆速度剑传感支器图6-唇12是一牢种压匙电式锁加速衔度传妈感器舅的结报构图热。它毒主要岭由压杯电元光件、草质量举块、预压扔弹簧响、基狗座及脖外壳专等组论成。舰整个微部件挡装在爪外壳领内，饭并由殖螺栓钱加以悬固定软。图6-离12压电臭式加耍速度的传感倍器结婆构图当加纯速度答传感侍器和葱被测哗物一冒起受驳到冲怜击振涉动时估，压振电元余件受榨质量斜块惯循性力委的作惊用，根据吸牛顿持第二枣定律且，此胖惯性理力是为加速意度的阔函数这，嘉即F=扛ma（6-趟14）式中绞：F——质量桃块产面生的今惯性射力；m——质量医块的奏质量岂；a——加速券度。此时凤惯性摄力F作用通于压倾电元丽件上译，因烟而产垂生电汤荷q，当拣传感成器选眉定后写，m为常乏数，衰则传感之器输归出电浊荷为q=练d11F=及d11ma与加观速度a成正婚比。翠因此舅，测哗得加裳速度睬传感悉器输师出的羡电荷捕便可号知加惹速度仔的大阔小。第七庙章县磁专电式宿传感坝器光电夺效应辱：内光灯电效捉应：光电跌导效巡寿应，乒光生词伏特帆效应紧；外光见电效州应光敏殿电阻颠特点晨、参虹数：暗电键阻、晌暗电妨流，河亮电绵阻、开亮电缺流，绿光电绘流光敏摇二极孕管电俯路特圾点工作本原理娘，接器线图光敏拨三极粘管电寇路特烟点，工作浑原理荣，接筛线图光敏拢三极旋管与筋光敏扰二极矿管光电胞池特红点、贼测量并电路酬中应雪用特敢点磁电牌式传为感器逼是通饼过磁祝电作询用将括被测捕量(如振梦动、害位移茅、转茅速等)转换冻成电杜信号忽的一慢种传镰感器林。2.返6磁电贿式传秒感器工作油原理扬：磁烦电感利应式礼传感升器也混称为汗电动爷式传狡感器月，或宽感应蕉式传妄感器凡。它绢是利呈用导评体和揉磁场芽发生柿相对轨运动陶而在幕导体塔两端惕输出券感应耐电势修的。甜因此额它是矛一种丽机一嚼电能网量换师型传慎感器廉，不觉需供次电电帜源，减是直挂接从糕被测割物体验吸取西机械揉能量饶并转贡换成辨电信咸号输腰出。磁电丸感应苹式传法感器偷只适比用于晚测量篇动态南物理因量。根据费以上欲原理玩有两疑种磁轰电感千应式茧传感烂器：恒磁专通式耗：磁俱路系苍统恒散定磁怖场，脸运动渣部件吵可以纹是线疑圈也丝式可以送是磁屯铁。变磁问通式孤：线跟圈、颤磁铁琴静止扮不动显，转绳动物马体引梨起磁冬阻、斗磁通庙变化容。上图为开扒磁路维变磁精通式届：线础圈、诵磁铁说静止载不动组，倍测量杰齿轮简安装满在被饰测旋夜转体嫂上，迎随被幻玉测体索一起暑转动斥。每真转动亏一个坐齿，昆齿裕的凹茅凸引姻起磁颗路磁栽阻变境化一奶次，课磁通亮也就努变化队一次接，扒线圈制中产莲生感谎应电饱势，乳其变化化频吃率等董于被然测转场速与材测量康齿轮委上齿格数的胁乘积逆。这钟种传峡感器续结构简往单，侵但输旦出信贤号较彻小，升且因吊高速运轴上旦加装竞齿轮床较危醉险而验不宜途测量如高转已速的捉场合创。变磁湖通式钳又称冲为磁虏阻式趴，延右图滑是变时磁通谣式磁颂电传熔感器件，用降来测司量旋象转物冠体的描角速雪度。当转轴渐连接财到被倚测转药轴上五时，后外齿棉轮不须动，捏内齿寨轮随绢被测城轴而谅转动浸，内祖、外纱齿轮姻的相懒对转袭动使跌气隙报磁阻盏产生冤周期耍性变婶化，茎从而严引起逐磁路海中磁姿通的蚁变化侮，使线移圈内诉产生沫周期泰性变栋化的润感应泥电动木势。耽显宗然，能感则应电挑势的缠频率凳与被筛测转浅速成抓正比它。右图间为闭群磁路励变磁孔通式箭传感避器，盯它由播装在点转轴毒上的撞内齿惰轮和回外齿晨轮、按永久活磁铁槽和感袄应线描圈组所成，睬内外赛齿轮浊齿数饶相同意。当壳体现随被狱测振浴动体松一起水振动昏时，冷由于受弹簧脊较软谅，运嫂动部吼件质挺量相架对较价大，芬当银振动脆频率伯足够选高（讲远大魄于传主感器专固有寻频率择）时掉，运洪动部沾件惯析性很穿大，葵来不棉及随迎振动宴体一富起振弓动，刺近缓乎静窗止不枣动，谈振动怒能量祥几乎纽奉全被和弹簧煤吸收堡，永绞久磁竭铁与勤线圈慨之间缸的相垄对运内动速肢度接泼近于脑振动当体振距动速野度，梁磁铁镜与线忌圈的朽相对扔运动残切割兆磁力线，护从吨而产盘生感佛应电茫势。磁路纳系统妹产生裂恒定座的直基流磁腥场，叹磁路标中的刻工作晋气隙滥固定订不变蛋，因焰而气椒隙中险磁通敬也是巡寿恒定昆不变型的。购其灵运动煮部件霞可以混是线症圈（菌动圈联式）攀，也仇可以粮是磁高铁（侍动铁骗式)。(7胡-3拖)信号输出箩测量孤电路直接哥输出蚁电动勺势测复量速药度；接入做积分钱电路曲测量咽位移废；接入哑微分丽电路休测量港加速钓度。应用租：磁旦电感唐应式丹传感断器主焦要用益来测糠量振绣动、暮频率左、速悼度霍尔式传宗感器霍尔蒜式传碎感器迟是利缎用霍容尔元亡件基钞于霍泻尔效筋应原术理而芝将被喉测量套、