• 什么是应变式传感器

电阻应变式传感器是以电阻应变片为转换元件的传感器。将应变转化为电阻变化，应变片贴到被测试试件的表面，由于被测试件的变形导致表面应变，引起电阻应变片阻值变化。

• 应变式传感器的特点

结构简单，体积小，测量范围广，适合动态和静态测量，使用寿命长，性能稳定可靠

• 应变式传感器的用法

​ 只要能够引起应变变化的物理量都可以测量，如压力、压强、力矩、位移、加速度、重量、温度等（比如 设计一个测量一个加速度的传感器 会画图 解够 选用传感器的类型以及整个系统与传感器的原理）

1. 应变式传感器的应用与计算 P４８页开始　温度补偿法　主要是线路补偿法（重要）电桥（重点）　电桥计算以及各自的优缺点 习题3-5 3-6 3-7与56页悬臂梁的贴法(一片\两边\四边)

特点：当电源电压E和电阻相对变化量一定时，电桥的输出电压及其灵敏度是定值，与各桥臂电阻阻值大小无关，存在非线性误差；

特点：半桥差动无非线性误差，且电桥灵敏度是单臂电桥工作时的2倍，同时有温度补偿作用。

特点：无非线性误差，电桥灵敏度时单臂电桥工作时的4倍，同时有温度补偿作用。

• 电涡流式传感器的特点

能够对位移、厚度、表面温度、速度、应力、材料损伤等进行非接触式测量

体积小、灵敏度高、频率相应宽、应用广泛

• 电涡流式传感器的工作原理

（被测金属导体、传感器激励电流、传感器激励电圈）

• 三种电感式传感器的工作原理，结构图
• 变间隙式 测量微小位移
• 4-2 互感传感器 测量厘米级别 原理 特点 应用
• 电涡流式传感器能够测量什么？影响电涡流式传感器因素有哪些 ？P74

• 公式5-1
• P84 变极矩式能测量特微小的

一般变极板间距离电容式传感器的起始电容在20_{100pF之间，极板间距在25}200微米范围内。最大位移应小于间距的1/10，故在微位移测量中应用最广。

• 变介质型 测量温度

这三种分别能干什么

变极距型电容传感器的特点：

1. 适合微位移测量

变面积型电容传感器的特点：

1. 灵敏度K为常数
2. 输出特性为线性
3. 适合大位移测量

变介质型电容传感器的热点：

变极距型电容传感器：

普通：减小起始间隙，灵敏度增加，非线性误差增大

差动：灵敏度增加2倍，非线性误差大大降低

应用P94-95 测压力、加速度、厚度

• 什么是压电效应 可逆的

某些电介质，沿着一定方向施力使他变形时，内部发生极化现象，同时表面产生符号相反的电荷，外力去掉后，又重新恢复到不带电状态。

这种机械能转换为电能 为 正压电效应 （机械能-形变-电场）

逆压电效应： 当电介质极化方向施加电场时，这些电介质会几何变形的现象 (电场-形变)

应用：压电式测力传感器、压电式加速度传感器、压电式金属加工切削力测量

• 根据可逆的压电效应 制作超声波传感器的发送头 接收头
• P101 压电传感器的接线方法串联（增加电压） 并联（增加电荷）P102 图6-5
• 压电传感器的信号弱 解决方法P104 P105 电压床干起的优点 电流传 感器怎么好了 两者之间的区别特点
• 压电传感器的用法，只看P106 加速度传感器 超声波探头，主要这两种，
• 侧压力 。其他不用看

• 磁电感应式传感器 霍尔式传感器

• 磁电式传感器的用法 P110 上面的图 工作原理 应用磁产生电、

• 霍尔效应：置于磁场中的静止载流导体，当它的电流方向与磁场方向不一致时，载流导体上垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势，这种现象是霍尔效应，电动势为霍尔电动势。

• P109 倒数第二段第二行

• 用处：能测转速 、扭矩P113

• 什么是霍尔效应P113 图7-9 公式7-10下面

• 霍尔元件的基本结构 P115 结构特点

结构简单，由霍尔片、四根引线和壳体组成。霍尔片是一块矩形半导体单晶薄片，引出四根引线：1，1‘两根引线加激励电压或电流，为激励电极；2、2’引线为霍尔输出引线，为霍尔电极。霍尔元件的壳体是非导磁金属、陶瓷或环氧树脂封装。

• 霍尔传感器特点

结构简单、体积小、无触点、可靠性高、使用寿命长、频率相应宽，易于集成电路化和微型化。

广泛

• 霍尔元件的应用P119

位移、转速、计数

• 外光电效应

在光线的作用下，物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象。

• 内光电效应

在光线的作用下，物体的导电性能发生变化或者产生光生电动势的效应。

不受电磁干扰，体积小，重量轻，可绕曲，灵敏度高，耐腐蚀，高绝缘强度，防爆型好，集传感和传输于一体。

光纤传感器能用于温度、压力、应变、位移、速度、加速度、磁、电、声和PH的测量

超声波传感器的发射器和接收器简称为超声波探头，利用压电材料的压电效应来工作的，逆压电效应将高频电震动转换成高频机械振动，从而产生超声波，可作为发射探头；正压电效应将超声振动波转换为电信号，可作为接收探头。

测距、流量、无损探伤

可以测距离、湿度、木材的含水量、酒精的含水量、厚度、（多普勒效应）物体速度

通过检测别检测物反射回来的微波功率或经过的时间间隔来测量被测量量：位置、位移、厚度

通过接收天线接收的微波功率的大小来判断接收天线和发送天线之间有无被测物体和被测物体的厚度、含水量等参数。

1. 穿透性好，可以在恶劣环境下工作。在烟雾、粉尘、水汽、化学气氛以及高、低温环境中对检测信号的传播影响极小。
2. 介质对微波的吸收 与 介质的介电常数成比例 水对微波的吸收作用最强

原理：热释电效应：

晶体的温度发生变化时，原子的排列也发生变化，晶体自然极化，晶体两表面产生电荷的现象。

应用：测温（了解）

即带有数据处理的传感器。

工业传感器产生的信号是 模拟直流电流信号4~10mA 或者 模拟直流电压信号 1~5V

**热电偶测温原理：**两种不同材料的导体或半导体组成一个闭合回路，两接点温度不同时，回路中产生电动势的现象是热电效应，电动势叫热电势。

**热电阻传感器测温原理：**导体或半导体的电阻值随温度变化而变化。

常用的热电阻：我国规定工业用铂热电阻有R0=10Ω 和R1 = 100Ω，分度号分别为 Pt10 和 Pt100

热电阻 P10 10欧姆 P100

热电阻与热电偶的特点：可以测量的范围广

原理：这是一种光强调制型的半导体光吸收型光纤传感器，如下图所示，传感器由半导体光吸收器，光纤，光源和包括光探测器在内的信号处理系统组成。光纤用于传输信号，半导体光吸收器时光敏感元件，在一定波长范围内，它对光的吸收随温度T变化而变化，那么透过该元件的光强随温度变化，探测器检测输出光强的变化就可测量出温度。

特点：体积小，结构简单，时间响应快，工作稳定，成本低，便于推广应用

原理：使用微波传感器，测量干燥物体和含有一定水分的潮湿物体所引起的微波信号的相移 与 衰减量，可以换算出物体的含数量。

如下图所示的系统，MS产生的微波功率经分功率器分为两路，在经过衰减器A1，A2分别注入到两个完全相同的转换器T1，T2中，其中T1放置无水酒精，T2放置被测样品。相位和衰减测定仪（PT、AT）反复接通两电路路输出，自动记录与显示他们之间的相位差和衰减差，从而确定样品酒精含水量。

原理：超声波在流体中传播时，在静止流体和流动流体中的传播速度时不同的，利用此特点求出流体的速度，再根据管道流体的截面积，便可知道流体流量。

由两种方法，超声波探头放置在管道内，如图1 和管道外 如图2 两种情况。对图1来说，……对图2 来说

特点：超声波探头放置在管道外有如下优点：

1. 不会给管道内流动的流体产生影响
2. 安装工艺较简单
3. 对超声波的制造工艺要求较低

超声波传感器可以测的流体：

可以传输超声波的流体如非导电的流体、高黏度流体、浆状流体等

原理：将一根多模光纤垂直装入管道，当液体或气体流经与其垂直的光纤时，光纤受到流体涡流的作用而振动，振动的频率于流速有关。测出频率就可知流速。

特点：这种流体传感器可以测液体和气体的流量，没有活动部件，测量可靠，而且对流体流动不产生阻碍作用，压力损耗很小。

如图所示。被测金属板上方有发射传感器线圈L1，在被测金属板下方有接收传感器线圈L2。当L1加低频电压U1时，L1上产生交变磁通，若两线圈间无金属板，则交变磁通直接耦合到L2中，L2产生感应电压U2。当两线圈间有金属板，则交变磁通在金属板上产生电涡流并贯穿金属板，磁场能量受损，导致L2产生的感应电压U2下降。金属板厚，损失的能量越多，U2越小。因此可以根据U2来测量金属板厚度。

原理：利用微波在传播过程中遇到被测物体金属表面反射后的反射波的波长与速度不变的特性。如下图所示，微波信号源发出微波，通过环形器到达上终端器，上终端器进行发送经过被测物体金属表面全反射后又回到上终端器，通过环形器到达下终端器。下终端器进行发送，经过被测物体金属表面全发射后回到下终端器，后又回到环形器。通过测量形成长度的变化就可以测量被测物体的厚度。

如图所示，当旋转体转动时，涡流传感器与旋转体的间距在不断变化，涡流传感器输出周期信号，该信号经放大、整流后，输出与转速成正比的脉冲频率信号。根据测量脉冲信号的频率可以得出转盘的转速。

如图所示，当被测转轴转动时，转盘随之转动，固定在转盘附近的霍尔传感器便可在每一个小磁铁通过时产生一个相应的脉冲，检测出单位时间的脉冲数便可知被测转速，根据磁性转盘上小磁铁数目多少可以确定传感器测量转速的分辨率。

如图所示，在平膜片圆心处沿切向粘贴R1，R4两个应变片；在边缘处沿径向粘贴R2，R3两个应变片，然后接成全桥测量电路。

原理：物体运动的加速度与作用在它上面的力成正比，与物体的质量成反比。

当被测对象沿着垂直方向以一定加速度运动时，质量块在惯性空间内是静止的，但是相对固定电极会产生一定的位移，该位移正比于被测加速度，该位移导致两个间隙一个增大一个减小，从而使两个电容产生大小相等，符号相反的增量，测增量正比于被测加速度。