傳感器(唐文彥)總復習

一．電阻式傳感器基本原理：將被測的非電量轉(zhuǎn)換成電阻值的變化，再經(jīng)轉(zhuǎn)換電路變成電量輸出。1.應變式傳感器工作原理:金屬的電阻應變效應:金屬導體的電阻隨著機械變形（伸長或縮短）的大小發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為金屬的電阻應變效應。特點：結構簡單，性能穩(wěn)定，靈敏度較高，適用于動態(tài)測量。1)橫向效應：將直的電阻絲繞成敏感柵之后，雖然長度相同，但應變狀態(tài)不同，其靈敏系數(shù)降低了。這種現(xiàn)象稱橫向效應。為了減少橫向效應產(chǎn)生的測量誤差，一般多采用箔式應變片，其圓弧部分尺寸較柵絲尺寸大得多，電阻值較小，因而電阻變化量也就小得多。2)機械滯后應變片安裝在試件上以后，在一定溫度下，其（ΔR/R）–ε的加載特性與卸載特性不重合，在同一機械應變值εg下，其對應的ΔR/R值（相對應的指示應變εi）不一致。加載特性曲線與卸載特性曲線的最大差值Δεm稱應變片的滯后。機械滯后產(chǎn)生的原因：敏感柵、基底和粘合劑在承受機械應變后所留下的殘余變形所造成的。3)零漂（P0）：粘貼在試件上的應變片，在溫度保持恒定、不承受機械應變時，其電阻值隨時間而變化的特性，稱為應變片的零漂。4)蠕變（θ）：如果在一定溫度下，使其承受恒定的機械應變，其電阻值隨時間而變化的特性，稱為應變片的蠕變。一般蠕變的方向與原應變量變化的方向相反。5)最大工作電流：是指允許通過應變片而不影響其工作的最大電流值。6)絕緣電阻：是指應變片的引線與被測試件之間的電阻值。通常要求50MΩ～100MΩ以上。7)電阻式應變片的溫度誤差：當測量現(xiàn)場環(huán)境溫度變化時，由于敏感柵溫度系數(shù)及柵絲與試件膨脹系數(shù)之差異性而給測量帶來的附加誤差，稱為應變片的溫度誤差。對應變片溫度誤差產(chǎn)生的主要因素進行分析:1.電阻溫度系數(shù)的影響；2.測試件材料和電阻絲材料的線膨脹系數(shù)影響。溫度補償方法：（1）線路補償法（加溫度補償電阻）：利用電橋的和、差原理來達到溫度補償?shù)哪康?。?）自補償法（選材）：主要是通過精心選配敏感柵材料與應變片結構參數(shù)來實現(xiàn)溫度補償。2.壓阻式傳感器工作原理：對半導體材料施加外力作用時，除了產(chǎn)生形變之外，材料的電阻率也要發(fā)生明顯變化，這種現(xiàn)象被稱為“壓阻效應”。特點：壓阻式應變片的靈敏度比金屬絲式的要高50～80倍；半導體材料的應變片尺寸小、橫向效應小、滯后和蠕變都很小。轉(zhuǎn)移而產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時在該電介質(zhì)兩個表面上產(chǎn)生符號相反的電荷；當外力消失，電介質(zhì)又恢復到不帶電狀態(tài)；當外力變向，電荷極性也隨之改變。這種機械能轉(zhuǎn)化為電能的現(xiàn)象，被稱為“正壓電效應”，簡稱壓電效應。2.逆壓電效應：在電介質(zhì)的極化方向上施加電場，同樣會引起電介質(zhì)內(nèi)部正負電荷中心的相對位移而導致電介質(zhì)產(chǎn)生形變，這種現(xiàn)象被稱為“逆壓電效應”，也被稱為電致伸縮效應3）等效電路：從壓電效應的現(xiàn)象可以看出，壓電元件既是一個電荷發(fā)生器，又是一個有源的電容器。當需要壓電元件輸出電壓時，可以把它等效成一個與電容串聯(lián)的電壓源：當需要壓電元件輸出電荷時，可以把它等效成一個與電容并聯(lián)的電荷源。六．光電式傳感器1.光電效應：物體吸收了光能后轉(zhuǎn)換為該物體中某些電子的能量而產(chǎn)生的電效應，稱為光電效應。2.外光電效應：在光的照射下，使物體內(nèi)的電子逸出物體表面而產(chǎn)生光子發(fā)射的現(xiàn)象稱為外光電效應。3.內(nèi)光電效應：光線照射在物體上，使物體內(nèi)電子吸收光子能量增加發(fā)生躍遷或成為自由電子，但并未逸出物體表面，這種現(xiàn)象稱為內(nèi)光電效應。1)內(nèi)光電效應可以改變物體的電阻率（激發(fā)的自由電子參與內(nèi)部導電過程），或產(chǎn)生光生電動勢；2)根據(jù)工作原理不同，