传感器简介教材

第一篇：位移传感器

YDYT98系列一体化电涡流位移传感器系统组成系统主要包括探头、延伸电缆(用户可以根据需要选择)、前置器和附件。传感器系统组成1、概述YDYT98系列一体化电涡流位移传感器是在YD98系列电涡流位移传感器基础上，通过表面贴装微形封装技术，将前置器电路和探头集成一体，是一种高性能、低成本的新型电涡流位移传感器。YDYT98系列一体化电涡流位移传感器广泛用于电力、石化、冶金、机械等行业，对大型旋转机械的轴位移、轴振动、轴转速等参数进行在线实时监测，可以分析出设备的工作状况和故障原因，有效地对设备进行保护及进行预测性维修。可测量位移、振幅、转速、尺寸、厚度、表面不平度等。2、工作原理根据法拉第电磁感应定律，当传感器探头线圈通以正弦交变电流i1时，线圈周围空间必然产生正弦交变磁场H1，它使置于此磁场中的被测金属导体表面产生感应电流，即电涡流，如右图所示：与此同时，电涡流i2又产生新的交变磁场H2；H2与H1方向相反，并力图削弱H1，从而导致探头线圈的等效电阻相应地发生变化。其变化程度取决于被测金属导体的电阻率ρ，磁导率μ，线圈与金属导体的距离X，以及线圈激励电流的频率f等参数。如果只改变上述参数中的一个，而其余参数保持不变，则阻抗Z就成为这个变化参数的单值函数，从而确定该参数的大小。电涡流传感器等效电路分析为了便于分析，把被测金属导体上形成的电涡流等效成一个短路环中的电流，这样就可以得到如右图所示的等效电路。图中R1，L1为传感器探头线圈的电阻和电感，短路环可以认为是一匝短路线圈，其中R2，L2为被测导体的电阻和电感。探头线圈和导体之间存在一个互感M，它随线圈与导体间距离的减小而增大。U1为激励电压，根据基尔霍夫电压平衡方程式，上图等效电路的平衡方程式如下：经求解方程组，可得l1和I2表达式：由此可得传感器线圈的等效阻抗为:从而得到探头线圈等效电阻和电感。(1-1)通过式（1-1）的方程式可见：涡流的影响使得线圈阻抗的实部等效电阻增加，而虚部等效电感减小从而使线圈阻抗发生了变化，这种变化称为反射阻抗作用。所以电涡流传感器的工作原理，实质上是由于受到交变磁场影响的导体中产生的电涡流起到调节线圈原来阻抗的作用。 因此，通过上述方程组的推导，可将探头线圈的等效阻抗Z表示成如下一个简单的函数关系：Z=F(x,μ,ρ,f)其中，x为检测距离；μ为被测体磁导率；ρ为被测体电阻率；f为线圈中激励电流频率。 所以，当改变该函数中某一个量，而固定其他量时，就可以通过测量等效阻抗Z的变化来确定该参数的变化。在目前的测量电路中，有通过测量ΔL或ΔZ等来测量x,ρ,μ,f的变化的电路。3、性能指标

YDYT98系列一体化电涡流位移传感器按美国军用规范设计生产，探头头部采用耐高低温和各种化学腐蚀的聚苯硫醚(PPS)注塑成形，线圈被严格密封；电路采用防酸碱不锈钢M10×1或M16×1螺纹圆管和环氧树脂封装，防潮、防尘；信号电缆采用屏蔽电缆，可选用不锈钢金属软管铠装保护；具有电源极性、输出短路多种保护功能，任意接线错误不会损坏；可在恶劣环境下长期连续工作。优点：1、非接触测量，永不磨损。2、抗干扰能力强，可靠性高，寿命长。工作温度：-25～+85℃，温漂0.05%/℃。输出形式：三线制电压或电流输出。6、频响：0～10kHz，幅频特性0～1kHz衰减小于1％，10kHz衰减小于5％；相频特性0～1kHz相位差小于-10°，10kHz相位差小于-100°。7、电压输出形式传感器供电电源：（1）+12dc～+30Vdc供电，输出范围0.1～10.5V或1～5V或0.5～4.5V，功耗≤12mA(不含输出电流)；（2）-18Vdc～-24Vdc供电，输出范围-2～-18V，功耗≤12mA(不含输出电流)；（3）±12Vdc～±15Vdc供电，输出0～+5V或0～+10V或-5～+5V或-10～+10V功耗≤±12mA(不含输出电流)。电流输出形式传感器供电电源：+18Vdc～+30Vdc供电,4～20mA电流输出,功耗≤12mA(不含输出电流)。8、纹波（测量间隙恒定时最大输出噪声峰峰值）：电压输出形式的传感器输出纹波不大于20mV；电流输出形式的传感器输出纹波不大于30uA。9、负载能力：电压输出形式的传感器输出阻抗不大于51Ω，最大驱动信号电缆长度300m；4～20mA电流输出形式的传感器最大负载电阻不大于750Ω，带最大负载电阻时输出变化-1%。10、测量参数：探头直径线性量程(mm)非线性误差最小被测面(mm)φ51（可扩展到2）≤±1%φ15φ82（可扩展到4）≤±1%φ25φ114（可扩展到8）≤±1%φ35φ188（可扩展到12）≤±1%φ45φ2512（可扩展到22）≤±1.5%φ50φ5025（可扩展到30≤±2%φ1004、电涡流传感器的安装注意事项不规则的被测体表面，会给实际测量带来附加误差，因此被测体表面应该平整光滑，不应存在凸起、洞眼、刻痕、凹槽等缺陷。当被测体为圆轴且探头中心线与轴心线正交时，一般要求被测轴直径为探头头部直径的3倍以上。被测体表面不应有伤痕、小孔和缝隙，不允许表面电镀。被测体材料应与探头、前置器标定的材料一致。探头通过支架固定在轴承座上，支架应有足够的刚度以提高其自振频率，避免或减小被测体振动时支架的受激自振。对初始间隙的要求：

电涡流传感器应在一定的间隙电压（传感器顶部与被测物体之间间隙，在仪表上指示一般是电压）值下，其读数才有较好的线性度，所以在安装传感器时必须调整好合适的初始间隙。5、安装示意图6、典型应用第二篇：压力传感器进气压力传感器（BDMAP-001）进气压力传感器（25085-00QAA）1、进气压力传感器概述

电喷发动机中采用进气压力传感器来检测进气量的称为D型喷射系统（速度密度型）。进气压力传感器检测进气量不是像进气流量传感器那样直接检测，而是采用间接检测，同时它还受诸多因素的影响，因而在检测和维修中就有许多不同于量传感器进气流的地方，所产生的故障也有它的特殊性。

2、进气压力传感器的工作原理

进气压力传感器检测的是节、气门后方的进气歧管的绝对压力，它根据发动机转速和负荷的大小检测出歧管内绝对压力的变化，然后转换成信号电压送至电子控制器（ECU），ECU依据此信号电压的大小，控制基本喷油量的大小。

进气压力传感器种类较多，有压敏电阻式、电容式等。由于压敏电阻式具有响应时间快、检测精度高、尺寸小且安装灵活等优点，因而被广泛用于D型喷射系统中。

3、进气压力传感器的输出特性

发动机工作中，节气门开度越小，进气歧管的真空度越大，歧管内的绝对压力就越小，输出信号电压也越小。节气门开度越大，进气歧管的真空度越小，歧管内的绝对压力就越大，输出信号电压也越大。输出信号电压与歧管内真空度的大小成反比（负特性），与歧管内绝对压力的大小成正比（正特性）。溅射薄膜高温压力传感器1、产品概述及特点溅射薄膜压力传感器是由贴片式压力传感器发展而来，它是利用薄膜技术在弹性上直接制作薄膜应变电路的一体化敏感元件（及薄膜压力敏感元件）。1、溅射薄膜压力传感器采用离子束溅射薄膜技术，全不锈钢一体化结构，高灵敏度压力芯体，全焊接封装在不锈钢壳体内；2、准确度高、输出信号大、工作寿命长；3、适用温度范围宽、长期稳定性好；4、功耗低、无迟滞、重复性好；5、耐受频繁压力冲击、振动，5倍以上压力过载，主要应用于高端工业现场和军事装备。2、应用发动机、内燃机、柴油机、热电机组、汽轮机、水轮机、机车制动系统；水下潜入设备和武器装备、飞机液压系统、航空航天液压和气压系统、船舶及航海系统；油田油井仪器、油田测压仪器、井下仪器、井上平台；液压机、试验机、起重机液压系统、油缸油压；实验室压力校验、流量调节系统、能源管理系统、供水系统；压缩机、加气机、制冷机、冷冻系统；教学仪器、正压呼吸机、自救器；石化、环保、轻工、机械、冶金、水处理、医药、生化、发酵系统；液压及气动控制设备，工业过程检测与控制；3、工作原理溅射薄膜压力敏感元件一般有两种形式，一种是直接在绝缘基底上，先制作金属薄膜，再用光学等方法生成应变图形和电极，从而制作成薄膜压力敏感元件；另一种是在金属弹性体上先制作一层绝缘介质层，再在其上制作金属薄膜，然后再通过光刻、刻蚀的一系列的工艺形成应变图形和电极，一般制作好的敏感元件表面还需覆盖一层保护层。目前我们采用的结构形式为后一种。溅射薄膜压力敏感元件的工作原理和传统的粘贴箔式应变计的压力传感器工作原理一样，敏感元件的应变图形有四个应变电阻组成惠斯顿电桥，随着被测压力的变化弹性体产生变形，电桥的四个电阻感知弹性体的应变，产生电阻值的变化，通过应变电测测量压力。4、技术参数被测介质：气体,液体及蒸汽（对316L不锈钢不腐蚀的流体）压力类型：绝对压力、密封参考压力、通气表压力量程：

-0.1～0.3MPa…300MPa之间任意可选供电电源：

3～15VDC（推荐10VDC）输出灵敏度：1.5mV/V、2.0mV/V、3.0mV/V可选（灵敏度×电压=满量程输出）工作介质温度：－25～85℃、-40～125℃、-55～150℃、-10～175℃/420℃可选工作环境温度：－25～85℃、-40～125℃、-55～150℃、-10～175℃可选其他参数响应时间≤1毫秒(10%～90%)典型值输入阻抗1.5kΩ、2.0kΩ、3.3kΩ绝缘电阻≥1000MΩ/100VDC安全过载压力150%FS（1.5倍满量程）破坏压力500%FS（5倍满量程）振动5～1000Hz，振幅2mm，X、Y、Z每向30分钟，输出变化小于0.03%FS冲击50g；X、Y、Z三向，每向20ms；输出变化小于0.03%FS连接方式M20×1.5、M18×1.5、M12×1、M10×1、G1/4或指定接液材料膜片：17-4PH不锈钢，其它：304不锈钢外壳防护等级IP65或IP68电气输出引线航空接插件或直接密封引线各种型号具体参数型号：PPM-S330A…：标准外形结构，内置压力阻尼器，最高环境温度可到175℃，密封引线，防护等级IP67。型号：PPM-S330B...

内置压力阻尼器，最高环境温度175℃，航空接插件引线，方便现场安装，防护等级IP65。型号：PPM-S324A…

小巧型结构，可选择内置阻尼器，最高介质温度175℃，防护等级IP67，多种压力接口螺

纹可选择。

型号：PPM-S316A…

小巧型结构，双“O”圈密封压力，方便现场快速安装，可选择内置阻尼器，最高介质温度

175℃，直接密封引线，防护等级IP66。型号：PPM-S314A…

超小型结构，可选择内置阻尼器，高温型设计，最高环境温度175℃，防护等级IP66，多种压力接口螺纹可选择。

接线简图示意第三篇：应变式传感器人体秤1、应变式传感器工作原理电阻应变式传感器由弹性元件和电阻应变片构成。

工作原理当弹性元件感受被测物理量时，其表面产生应力，粘贴在弹性元件表面的电阻应变片的电阻值将随着弹性元件的应变而相应变化，测量电阻应变片的电阻值变化，来测量非电量。根据应变片的材料不同，可分为两种：金属电阻应变片和半导体应变片。原理：金属导体或半导体在受到外力作用时，会产生相应的应变，其电阻也将随之发生变化。+-

DC+6V

+R

A实验一

金属导体或半导体的电阻与其电阻率及几何尺寸（长度、面积）有关，当其受到外力作用时，这些参数发生变化，因而引起其电阻值变化，进而引起电流的变化。电流安培表指示安培表变化施加力FK接通时K应变效应——导体或半导体材料在外界力的作用下产生机械变形时，其电阻值相应发生变化。求R的全微分称为泊松比对于半径为r的圆导体S=πr2，ΔS/S=2Δr/r由材料力学可知，在弹性范围内，ε为导体的纵向应变，其数值一般很小，常以微应变度量；μ为电阻丝材料的泊松比，一般金属μ=0.3~0.5；λ为压阻系数，与材质有关；σ为应力值；E为材料的弹性模量。纵向应变电阻丝材料的泊松比压阻系数应力值弹性模量材料的几何尺寸变化引起的电阻的相对变化量材料的电阻率随应变引起的电阻的相对变化量金属材料：前者半导体材料：后者电阻丝的灵敏系数：单位应变所引起的电阻值相对变化。DZ-Ⅳ型电阻应变式土压力盒用途：主要埋设于挡土墙、土堤建筑物边坡路基、沉井、隧道等土体内对应力的变化进行长期观测。技术特点：优质钢材制成，设计合理，结构简单，灵敏度高，精度高，稳定性好，新型的传感器，广泛应用于工程中取得理想的检测效果。技术指标：量程：0.1、0.2、0.3、0.4、0.5......1.0（MPa）输出：0.2<600F•S非线性：1.5%F•S滞后性：2.8%F•S不重复性：1%F•S仪器灵敏系数：K=2.0接桥方式：

全桥超载能力：20%外形尺寸：Φ114×22mm第四篇：应力传感器GYM400锚杆/锚索应力传感器1、概述

GYM400锚杆应力传感器（以下简称传感器）主要用于煤矿巷道顶板及两帮锚杆或锚索受力监测，也可以用于岩土工程锚杆、锚索应力监测。产品采用本质安全电路，可用于井下含有瓦斯等爆炸性气体的危险场所。产品的主要特点：采用了高精度应变测量技术，具有测量应力和数据通讯等功能。使用环境：

a)环境温度：0℃～40℃； b)平均相对湿度：不大于95％（25℃）； c)大气压力：80kPa～106kPa； d)煤矿井下有瓦斯，煤尘等爆炸危险的环境。 e)无强烈震动和冲击的地方。 f)无破坏金属和绝缘材料的腐蚀性气体的地方。 g)无滴水的地方。2、结构特征及工作原理

测力传感器由传感器本体和变送器组成，二者之间用长约189mm、Φ12mm的不锈钢管硬连接。传感器采用应变测量技术，测量锚杆/索载荷应力，传感器将应力传递到应变体上产生变形，应变计将变形量转换成电压信号，并由变送器转换为RS485通讯信号与上级分站通讯。技术特性工作电压：DC18V工作电流：不大于60mA与上级分站传输：RS485方式传输、2400bps测量量程：0～400kN测量误差：±4.0％（F.S.）防爆形式：矿用本质安全型ExibI外壳防护等级：IP543、仪器使用

测力传感器采用穿孔式固定安装安装。将传感器安装锚杆的托盘和紧固螺母之间，传感器安装时要注意居中，偏离中心安装时会造成一定的测量误差。建议传感器在巷道掘进过程中安装，若在回采巷道锚杆上安装传感器时，要注意局部顶板安全。安装步骤如下：先放入托盘，将传感器穿入锚杆或锚索中，保持传感器居中，旋紧锚杆的紧固螺母。锚索用涨拉机将锚索涨紧。按照下图所示的接线方式，将传感器信号线与KJF70矿用数据通讯分站总线上三通接线盒相连，电缆线按颜色一一对应连接。第五篇：应变计VWS型振弦式应变计：适用于长期埋设在水工混凝土结构物或其它混凝土结构物内，测量结构物内部的应变量，并可同步测量埋设点的温度。加装配套附件可组成多向应变计组、无应力计、岩石应变计等测量应变的仪器。1、规格及参数2、结构及工作原理VWS型振弦式应变计由前后端座、不锈钢护管、信号传输电缆、振弦及激振电磁线圈等组成。工作原理：当被测结构物内部的应力发生变化时，应变计同步感受变形，变形通过前、后端座传递给振弦转变成振弦应力的变化，从而改变振弦的振动频率。电磁线圈激振振弦并测量其振动频率，频率信号经电缆传输至读数装置，即可测出被测结构物内部的应变量。同时可同步测出埋设点的温度值。第六篇：频率计频率计又称为频率计数器，是一种专门对被测信号频率进行测量的电子