1.3 传感器的定义与组成（课件）-《传感器与自动检测技术》同步教学（机械工业版）

第1章 传感器的基本知识 2 2024/1/10 1.1 传感器的作用与地位 1.2 传感器的应用与发展 1.3 传感器的定义与组成 1.4 传感器的分类 1.5 传感器的命名及代号 1.6 传感器的基本特性 本章小结 复习思考题 主要内容 3 2024/1/10 学习要点 掌握传感器的概念及组成 熟悉传感器的分类方法 了解传感器的命名方法 掌握传感器的一般特性 1.3 传感器的定义与组成 1.3.1 传感器的定义 传感器的作用是将被测量转换成与其有一定关系的易于处理的电量，它获得的信息正确与否，直接关系到整个检测系统的精度。 依照中华人民共和国国家标准（GB/T7665-1987传感器通用术语）的规定，传感器的定义是：“能感受（或响应）规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置”。 1.3.1 传感器的定义 这一定义包含了几个方面的含义： ①传感器是测量装置，能完成测量任务； ②它的输入量是某一被测量，可能是物理量、也可能是化学量、生物量等； ③它的输出量是某一物理量，这种量要便于传输、转换、处理和显示等，这就是所谓的“可用信号”的含义； ④输出与输入有一定的对应关系，这种关系要有一定的规律。根据字义可以理解传感器为一感二传，即感受信息并将信息传递出去。 被测非电量 电量 敏感元件 转换元件 转换电路 它是直接感受被测量，并输出与被测量构成有确定关系、更易于转换的某一物理量 将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的电信号 把转换元件输出的电信号变换为便于处理、显示、记录、控制和传输的可用电信号 辅助电源 1.3.2 传感器的组成 图1-1 传感器的组成 电量或非电量 电量 可用 电信号 放大整形 敏感元件 转换元件 图1-2 压力传感器结构简图 1.3.2 传感器的组成 转换电路 当被测压力P变化时，膜盒上半部产生位移变化，通过测杆带动铁心在线圈中上下移动，从而使线圈产生感应电动势，再通过转换电路进行放大整形等处理，输出与被测压力P成比例的直流电压信号。 1.3.2 传感器的组成 需要注意的是： 并不是所有的传感器必须包括敏感元件和转换元件。 如果敏感元件直接输出的是电量，它就同时兼为转换元件。 如果转换元件能直接感受被测量而输出与之成一定关系的电量，它就同时兼为敏感元件。例如压电晶体、热电偶、热敏感电阻及光电器件等。 敏感元件与转换元件两者合二为一的传感器有很多种。 1.4 传感器的分类 根据某种原理设计的传感器可以同时测量多种非电物理量，而有时一种非电物理量又可以用几种不同传感器来测量。因而传感器有许多分类方法，但常用的分类方法有两种： 一种是按被测物理量来分 另一种是按传感器的工作原理来分 1.4.1 按被测物理量分类 这种方法是根据被测量的性质进行分类，如温度传感器、湿度传感器、压力传感器、位移传感器、流量传感器、液位传感器、力传感器、加速度传感器及转距传感器等。 这种分类方法把种类繁多的被测量分为基本被测量和派生被测量。 例如力可视为基本被测量，从力可派生出压力、重量、应力和力矩等派生被测量。当需要测量这些被测量时，只要采用力传感器就可以了。了解基本被测量和派生被测量的关系，对于系统使用何种传感器是很有帮助的。 这种分类的优点：比较明确地表达了传感器的用途，便于使用者根据其用途选用。 缺点：没有区分每种传感器在转换机理上有何共性和差异，不便于使用者掌握其基本原理及分析方法。 表1-1 基本被测量和派生被测量 基本被测量 派生被测量 基本被测量 派生被测量 位移 线位移 长度、厚度、应变、振动、 磨损、平面度 力 压力 重量、应力、力矩 角位移 旋转角、偏转角、角振动 时间 频率 周期、记数、 统计分布 速度 线速度 速度、振动、流量、动量 温度 热容、气体速度、 涡流 角速度 转速、角振动、角动量 光 光通量与密度、 光谱分布 加速度 线加速度 振动、冲击、质量 湿度 水分、水气、露点 角加速度 角振动、转矩、转动惯量 1.4.2 按传感器工作原理分类 切削力测量应变片传感器 动圈式磁电传感器 这种分类方法是以工作原理划分，将物理、化学、生物等学科的原理、规律和效应作为分类的依据。 这种分类的优点是对传感器的工作原理表达的比较清楚，而且类别少，有利于传感器专业工作者对传感器进行深入的研究分析。 缺点是不便于使用者根据用途选用。 1.电学式传感器 电学式传感器常用的有: 电阻式传感器 — 利用变阻器将被测非电量转换成电阻信号的原理制成。 电容式传感器 — 利用改变电容的几何尺寸或改变介质的性质和含量，从 而使电容量发生变化的原理制成的。 电感式传