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傳感器的分類(lèi)根據(jù)、作用、構(gòu)成及工作原理

傳感器的工作原理

首先向傳感器提供±15V電源，激磁電路中的晶體振蕩器產(chǎn)生400Hz的方波，經(jīng)過(guò)功率放大器即產(chǎn)生交流激磁功率電源，通過(guò)能源環(huán)形變壓器從靜止的初級(jí)線(xiàn)圈傳遞至旋轉(zhuǎn)的次級(jí)線(xiàn)圈。由基準(zhǔn)電源與雙運(yùn)放組成的高精度穩(wěn)壓電源產(chǎn)生±4.5V的精密直流電源。當(dāng)彈性軸受扭時(shí)，應(yīng)變橋檢測(cè)得到的mV級(jí)的應(yīng)變信號(hào)通過(guò)儀表放大器放大成1.5v±1v的強(qiáng)信號(hào)，再通過(guò)V/F轉(zhuǎn)換器變換成頻率信號(hào)，通過(guò)信號(hào)環(huán)形變壓器從旋轉(zhuǎn)的初級(jí)線(xiàn)圈傳遞至靜止次級(jí)線(xiàn)圈，再經(jīng)過(guò)外殼上的信號(hào)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(hào)，既可提供給專(zhuān)用二次儀表或頻率計(jì)顯示也可直接送計(jì)算機(jī)處理。

傳感器的分類(lèi)

傳感器有許多分類(lèi)方法，但常用的分類(lèi)方法有兩種，一種是按被測(cè)物理量來(lái)分；另一種是按傳感器的工作原理來(lái)分。按被測(cè)物理量劃分的傳感器，常見(jiàn)的有：溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器、位移傳感器、流量傳感器、液位傳感器、力傳感器、加速度傳感器、轉(zhuǎn)矩傳感器等。        

一、電學(xué)式傳感器      

電學(xué)式傳感器是非電量電測(cè)技術(shù)中應(yīng)用范圍較廣的一種傳感器，常用的有電阻式傳感器、電容式傳感器、電感式傳感器、磁電式傳感器及電渦流式傳感器等。

二、磁學(xué)式傳感器      

磁學(xué)式傳感器是利用鐵磁物質(zhì)的一些物理效應(yīng)而制成的，主要用于位移、轉(zhuǎn)矩等參數(shù)的是利用半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng)、內(nèi)光電效應(yīng)、磁電效應(yīng)、半導(dǎo)體與氣體接觸產(chǎn)生物質(zhì)變化等原理制成，主要用于溫度、濕度、壓力、加速度、磁場(chǎng)和有害氣體的測(cè)量。      

三、光電式傳感器      

光電式傳感器在非電量電測(cè)及自動(dòng)控制技術(shù)中占有重要的地位。它是利用光電器件的光電效應(yīng)和光學(xué)原理制成的，主要用于光強(qiáng)、光通量、位移、濃度等參數(shù)的測(cè)量。      

四、電勢(shì)型傳感器      

電勢(shì)型傳感器是利用熱電效應(yīng)、光電效應(yīng)、霍爾效應(yīng)等原理制成，主要用于溫度、磁通、電流、速度、光強(qiáng)、熱輻射等參數(shù)的測(cè)量。      

五、電荷傳感器      

電荷傳感器是利用壓電效應(yīng)原理制成的，主要用于力及加速度的測(cè)量。      

六、半導(dǎo)體傳感器      

半導(dǎo)體傳感器是利用半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng)、內(nèi)光電效應(yīng)、磁電效應(yīng)、半導(dǎo)體與氣體接觸產(chǎn)生物質(zhì)變化等原理制成，主要用于溫度、濕度、壓力、加速度、磁場(chǎng)和有害氣體的測(cè)量。      

七、諧振式傳感器      

諧振式傳感器是利用改變電或機(jī)械的固有參數(shù)來(lái)改變諧振頻率的原理制成，主要用來(lái)測(cè)量壓力。      

八、電化學(xué)式傳感器        

電化學(xué)式傳感器是以離子導(dǎo)電為基礎(chǔ)制成，根據(jù)其電特性的形成不同，電化學(xué)傳感器可分為電位式傳感器、電導(dǎo)式傳感器、電量式傳感器、極譜式傳感器和電解式傳感器等。電化學(xué)式傳感器主要用于分析氣體、液體或溶于液體的固體成分、液體的酸堿度、電導(dǎo)率及氧化還原電位等參數(shù)的測(cè)量。

傳感器的主要作用

1、人們?yōu)榱藦耐饨绔@取信息，必須借助于感覺(jué)器官，而單靠人們自身的感覺(jué)器官，在研究自然現(xiàn)象和規(guī)律以及生產(chǎn)活動(dòng)中它們的功能就遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠了，為適應(yīng)這種情況，就需要傳感器，因此可以說(shuō)，傳感器是人類(lèi)五官的延長(zhǎng)，又稱(chēng)之為電五官；

2、新技術(shù)革命的到來(lái)，世界開(kāi)始進(jìn)入信息時(shí)代，在利用信息的過(guò)程中，首先要解決的就是要獲取準(zhǔn)確可靠的信息，而傳感器是獲取自然和生產(chǎn)領(lǐng)域中信息的主要途徑與手段；

3、在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)尤其是自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中，要用各種傳感器來(lái)監(jiān)視和控制生產(chǎn)過(guò)程中的各個(gè)參數(shù)，使設(shè)備工作在正常狀態(tài)或最佳狀態(tài)，并使產(chǎn)品達(dá)到最好的質(zhì)量，因此可以說(shuō)，沒(méi)有眾多的優(yōu)良的傳感器，現(xiàn)代化生產(chǎn)也就失去了基礎(chǔ)；

4、在基礎(chǔ)學(xué)科研究中，傳感器更具有突出的地位。現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，進(jìn)入了許多新領(lǐng)域：例如在宏觀上要觀察上千光年的茫茫宇宙，微觀上要觀察小到fm的粒子世界，縱向上要觀察長(zhǎng)達(dá)數(shù)十萬(wàn)年的天體演化，短到 s的瞬間反應(yīng)；

5、傳感器早已滲透到諸如工業(yè)生產(chǎn)、宇宙開(kāi)發(fā)、海洋探測(cè)、環(huán)境保護(hù)、資源調(diào)查、醫(yī)學(xué)診斷、生物工程、甚至文物保護(hù)等等極其之泛的領(lǐng)域，可以毫不夸張地說(shuō)，從茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各種復(fù)雜的工程系統(tǒng)，幾乎每一個(gè)現(xiàn)代化項(xiàng)目，都離不開(kāi)各種各樣的傳感器。

傳感器的構(gòu)成

傳感器一般是由敏感元件、傳感元件和轉(zhuǎn)換電路三部分組成。

1、敏感元件 

是一種能夠?qū)⒈粶y(cè)量轉(zhuǎn)換成易于測(cè)量的物理量的預(yù)變換裝置，而輸入、輸出間具有確定的數(shù)學(xué)關(guān)系（最好為線(xiàn)性），如彈性敏感元件將力轉(zhuǎn)換為位移或應(yīng)變輸出。    

2、傳感元件 

是將敏感元件輸出的非電物理量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)（如電阻、電感、電容等）形式，例如將溫度轉(zhuǎn)換成電阻變化，位移轉(zhuǎn)換為電感或電容等傳感元件。    

3、基本轉(zhuǎn)換電路 

將電信號(hào)量轉(zhuǎn)換成便于測(cè)量的電量，如電壓、電流、頻率等，有些傳感器（如熱電偶）只有敏感元件，感受被測(cè)量時(shí)直接輸出電動(dòng)勢(shì)，有些傳感器由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成，無(wú)需基本轉(zhuǎn)換電路，如壓電式加速度傳感器，還有些傳感器由敏感元件和基本轉(zhuǎn)換電路組成，如電容式位移傳感器，有些傳感器，轉(zhuǎn)換元件不只一個(gè)，要經(jīng)過(guò)若干次轉(zhuǎn)換才能輸出電量，大多數(shù)傳感器是開(kāi)環(huán)系統(tǒng)，但也有個(gè)別的是帶反饋的閉環(huán)系統(tǒng)。

教學(xué)設(shè)備網(wǎng)推薦中人教儀廠專(zhuān)門(mén)為傳感器相關(guān)專(zhuān)業(yè)研發(fā)的傳感器實(shí)訓(xùn)臺(tái)：【配套出版的正式教材】ZRJCS-111C型檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)實(shí)驗(yàn)臺(tái)(配12種傳感器)

 
一、傳感器技術(shù)實(shí)驗(yàn)臺(tái),傳感器實(shí)訓(xùn)裝置,傳感器實(shí)訓(xùn)臺(tái)主要結(jié)構(gòu)
傳感器技術(shù)實(shí)驗(yàn)臺(tái),傳感器實(shí)訓(xùn)裝置,傳感器實(shí)訓(xùn)臺(tái)由主控臺(tái)、傳感器、實(shí)驗(yàn)?zāi)�塊、位移臺(tái)架、數(shù)據(jù)采集卡及處理軟件、實(shí)驗(yàn)臺(tái)桌六部分組成。
主控臺(tái)部分：提供高穩(wěn)定的±5V、±15V、±2V～±10V（可調(diào)）、±2V～±24V（連續(xù)可調(diào)）、直流穩(wěn)壓電源；二組溫度電源。主控臺(tái)面板裝有空氣開(kāi)關(guān)、電壓、頻率、轉(zhuǎn)速顯示表；溫度表，溫度控制儀微機(jī)電源。低頻信號(hào)系統(tǒng)源1Hz-30Hz（可調(diào)）；音頻信號(hào)源0.4KHz-10KHz；差動(dòng)放大器，氣壓表、儲(chǔ)氣箱；RS232計(jì)算機(jī)串行接口。
二、傳感器技術(shù)實(shí)驗(yàn)臺(tái),傳感器實(shí)訓(xùn)裝置,傳感器實(shí)訓(xùn)臺(tái)技術(shù)參數(shù)

輸入電源	AC220V 50Hz	非線(xiàn)性誤差	≤ 5%
直流電源	± 5V ± 15V	測(cè)量精度	≤ 1%
穩(wěn)壓系數(shù)	± 1%	功 耗	100VA
電壓紋波	≤ 10mV	輸出電流	1A

 

三、傳感器技術(shù)指標(biāo)：

序號(hào)	實(shí)驗(yàn)?zāi)�塊	傳感器名稱(chēng)	量 程	精 度
1	電阻霍爾式傳感器	電阻式傳感器	± 2mm	±2%
2		霍爾式傳感器	≥ 2mm	0.1%
3	電容式傳感器	電容式傳感器	±3mm	±2.5%
4	電感式傳感器	電感式傳感器	± 3mm	± 3%
5	光電式傳感器	光電式傳感器	0-2500 轉(zhuǎn)/分
6	渦流式傳感器	渦流式傳感器	≥ 3mm
7	溫度式傳感器	溫度式傳感器	0-80℃	± 2%
8		磁電式傳感器		0.5V/m
9	壓電式加速度傳感器	壓電式加速度傳感器	1-30Hz
10	光纖式傳感器	光纖式傳感器	≥ 1.5mm
11	壓力傳感器	壓力傳感器	0-30kpa	± 2%
12	超聲波傳感器	超聲波傳感器	20-60cm	1cm

 

三、傳感器技術(shù)實(shí)驗(yàn)臺(tái),傳感器實(shí)訓(xùn)裝置,傳感器實(shí)訓(xùn)臺(tái)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：

實(shí)驗(yàn)一：電阻式傳感器的單臂性能實(shí)驗(yàn)       實(shí)驗(yàn)三：電阻式傳感器的全橋性能實(shí)驗(yàn)         ㊣實(shí)驗(yàn)五：電阻式傳感器的震動(dòng)實(shí)驗(yàn)       實(shí)驗(yàn)七：變面積式電容傳感器特性實(shí)驗(yàn)         ㊣實(shí)驗(yàn)九：電容傳感器的震動(dòng)實(shí)驗(yàn)            實(shí)驗(yàn)十一：差動(dòng)變壓器的特性實(shí)驗(yàn)       ㊣實(shí)驗(yàn)十三：差動(dòng)變壓器的震動(dòng)實(shí)驗(yàn)         實(shí)驗(yàn)十五：光電式傳感器的轉(zhuǎn)速測(cè)量實(shí)驗(yàn)       實(shí)驗(yàn)十七：接近式霍爾傳感器實(shí)驗(yàn)       實(shí)驗(yàn)十九：渦流傳感器的位移特性實(shí)驗(yàn) ㊣實(shí)驗(yàn)二十一：渦流式傳感器的震動(dòng)實(shí)驗(yàn)        實(shí)驗(yàn)二十三：溫度傳感器及溫度控制實(shí)驗(yàn)（AD590） 實(shí)驗(yàn)二十五：磁電式傳感器轉(zhuǎn)速測(cè)量實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)二十七：壓電加速度式傳感器的特性實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)二十九：光纖傳感器的振動(dòng)實(shí)驗(yàn)      實(shí)驗(yàn)三十一：壓阻式轉(zhuǎn)壓力傳感器的特性實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)三十三：超聲波傳感器的位移特性實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)二：電阻式傳感器的半橋性能實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)四：?jiǎn)伪邸�半橋、全橋性能�?shí)驗(yàn) ㊣實(shí)驗(yàn)六：電阻式傳感器的電子秤實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)八：差動(dòng)式電容傳感器特性實(shí)驗(yàn) ㊣實(shí)驗(yàn)十：電容傳感器的電子秤實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)十二：自感式差動(dòng)變壓器的特性實(shí)驗(yàn) ㊣實(shí)驗(yàn)十四：差動(dòng)變壓器的電子秤實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)十六：光電式傳感器的旋轉(zhuǎn)方向測(cè)量實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)十八：霍爾傳感器的轉(zhuǎn)速測(cè)量實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)二十：被測(cè)體材質(zhì)對(duì)渦流傳感器特性的影響實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)二十二：渦流式傳感器的轉(zhuǎn)速測(cè)量實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)二十四：磁電式傳感器的特性實(shí)驗(yàn) ㊣實(shí)驗(yàn)二十六：磁電式傳感器的應(yīng)用實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)二十八：光纖傳感器的位移特性實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)三十：光纖傳感器的轉(zhuǎn)速測(cè)量實(shí)驗(yàn) ㊣實(shí)驗(yàn)三十二：壓阻式傳感器的差壓測(cè)量 ㊣實(shí)驗(yàn)三十四：超聲波傳感器的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)

備注：帶㊣ 號(hào)實(shí)驗(yàn)為思考實(shí)驗(yàn)

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