第6章 电参数型传感器
第6章 电参数型传感器
①金属电阻应变片的应变效应
②电阻应变片的测量电路
◆ 单臂电桥
◆四臂电桥
作用力相同的情况下，信号强弱：
③电阻应变片的温度误差与补偿
◆温度误差（两个方面的原因）
◆温度补偿方法
④电阻应变片式传感器的应用
1、结构简单，尺寸小，质量小，使用方便，性能稳定可靠； 2、分辨力高，能测出极微小的应变； 3、灵敏度高，测且范围大，侧量速度快，适合静、动态测量； 4、易于实现测试过程自动化和多点同步测量、远距测量和遥测； 5、价格便宜，品种多样，工艺较成熟，便于选择和使用，可以测量多种物理量。
因此，它在航空航天、机械、电力、化工、建筑、医学、汽车工业等多种领城有很广泛的应用。
1、具有非线性，愉出信号微弱，抗干扰能力较差，因此信号线需要采取屏蔽措施；
2、只能测量一点或应变栅范围内的平均应变，不能显示应力场中应力梯度的变化；
3、不能用于过高组度场合下的测量。
⑤半导体式应变传感器
半导体压阻效应：单晶半导体材料沿某一轴向受到作用力时，其电阻率发生变化的现象。
优点：(1)温度稳定性好；(2)结构简单；(3)
动态响应好；（4）可以实现非接触测量。
缺点：（1）输出阻抗高，负载能力差；（2）寄生电容影响大。
① 电容式传感器的结构与工作原理
◆工作原理：
最简单的平行极板电容器。在忽略边缘效应的情况下，平板电容器的电容量为 :
ε0 — 真空的介电常数， ( ε0 =8.854 × 10 -12 F/m ）；
S — 极板的遮盖面积（ m 2 ) ；
ε — 极板间介质的相对介电系数，空气 ε = 1 ；
δ — 两平行极板间的距离（ m) 。
当被测量 δ 、 S 或ε发生变化时，都会引起电容的变化。 ◆分类：
根据电容器参数变化的特性，可分为 极距变化型
介质变化型 面积变化型三种
其中极距变化型和面积变化型应用较广 。
② 电容式传感器的静态特性 （以极距变化型为例）
◆灵敏度：
◆面积变化型
③电容式传感器的应用
电子包装秤
◆双T 电桥电路
◆差动脉冲调宽电路
6.3 电感式传感器
电感式传感器是利用线圈自感或互感的变化来实现测量的一种装置。可以用来测量位移、振动、压力、流量、重量、力矩、应变等多种物理量。
可变互感，在被测量转换成线圈自感或互感的变化时。一般
优点：1. 灵敏度高，分辨力高，位移：0.1mm ； 2. 精度高，线性特性好，非线性误差：0.05[%]~0.1 [%] ；
3. 性能稳定，重复性好 ；
4. 结构简单可靠、输出功率大、输出阻抗小、抗干扰能力强、对工作环境要求不高、寿命长
5. 能实现信息的远距离传输、记录、显示和控制
等。
缺点：存在交流零位信号，不适于高频动态信号测量。
①自感式传感器 分类：
按接入电路的形式不同，分简单电感传感器和差动电感传感器。
按结构形式分变气隙式和螺管式。 1. 简单自感式传感器
衔——
xian
L=N2/Rm
所以：
第一项为导磁体的磁阻，相对第二项可以忽略不计。
气隙长度与电感的关系曲线：
设衔铁位移增量为零时：
当衔铁上移时：
电感的变化量：
上式可以改写为：
当位移的增量远远小于1时，上式可以展开成级数：
同理，当衔铁想下移时：
展开成级数：
近似线性化：
一般取位移相对增量为0.1—0.2。 传感器灵敏度：
2. 差动式自感式传感器
◆结构特点
◆带相敏检波的桥式电路
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3. 互感式传感器（差动变压器式传感器）
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