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第三章常用传感器与敏感元件1.传感器的发展人类为了从外界获取信息,必须借助于感觉器官。人类依靠这些器官接受来自外界的刺激,再通过大脑分析判断,发出命令而动作。随着科学技术的发展和人类社会的进步,人类为了进一步认识自然和改造自然,只靠这些感觉器官就显得很不够了。于是,一系列代替、补充、延伸人的感觉器官功能的各种手段就应运而生,从而出现了各种用途的传感器。传感器的历史可以追溯到远古时代,公元前1000年左右,中国的指南针已开始使用。埃及王朝时代开始使用的天平,一直延用到现在。利用液体膨胀进行温度测量在16世纪前后就已出现。19世纪建立了电磁学的基础,当时建立的物理法则直到现在作为各种传感器的工作原理仍在应用着。以电量作为输出的传感器,其发展历史最短,但是随着真空管和半导体等有源元件的可靠性的提高,这种传感器得到飞速发展。目前只要提到传感器,一般是指具有电输出的装置。由于集成电路技术和半导体应用技术的发展,研究开发了性能更好的传感器。随着电子设备水平不断提高以及功能不断加强,传感器也越来越显得重要。世界各国都将传感器技术列为重点发展的高新技术,传感器技术已成为高新技术竞争的核心技术之一,并且发展十分迅速2.传感器作用直接作用于被测量,并把它转换成与之相应的、容易检测传输或处理的信号的装置①传感器是人类感官的延伸视觉与光传感器b.听觉与声压传感器触觉与温度和压力传感器嗅觉与气敏传感器②是现代测控系统的关键环节3.传感器的基本组成RLC被测量电量敏感元件转换元件基本转换电路组成:敏感元件、变换元件、辅助元件等。·敏感元件:被测非电量→其他形式信号(易于转换成电量:形变);变换元件:非电量→电量(电阻、电感、电容等)辅助元件:信号调节与转换等。例:压力传感器:基本转换电路电感线圈转换元件磁芯膜盒敏感元件压壳体输入P第一节常用传感器的分类结构型:依靠传感器结构参数的变化而实现信号转变的(电容,电感传感器)物性型:依靠敏感元件材料本身物理性质的变化而实现信号转变的(压电,半导体传感器)能量转换型(无源传感器):直接由被测对象输入能量使其工作的(压电,磁电,光电)能量控制型(有源传感器):外部供给能量使传感器工作的并且由被测量来控制外部供给能量的变化。(电阻,电容,电感)位移速度加速度力温度第二节机械式传感器组成典型应用及特点力压力、输入量敏感元件输出量机械放大输出温度(弹性体)弹性变形指示系统图3-3图3-4①测力计;②压力计;③温度计①结构简单,使用方便;价格低廉,读数直观。②机械式放大,指示系统使其惯性大,固有频率低,故多用于静态量或低频变化量的测量③弹性元件的蠕变,弹性后效现象会影响输入,输出的关系。1、弹性敏感元件的基本特性1)弹性特性刚度:引起单位变形所需要的外力。dFdx灵敏度:单位外力作用下产生变形的大小。xS2)弹性滞后在弹性变形范围内,加载、卸载正反行程曲线不重合的现象——引起传感器回差的原因。3)弹性后效当弹性元件所加载荷改变时,不能立即

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