中国石油大学（华东）：《机电信息检测与处理技术》课程教学资源（课件讲稿）第四章 常用传感器与敏感元件

机械工程测试枝术基础 第四章常用传咸器与款藏元件 第四章{ 常用传感器与敏感元件 §4.1概述 §4.2机械式传感器 §4.3电阻传感器 §4.4电容传感器 §4.5电感传感器 §4.6磁电传感器 §4.7压电传感器 §4.8传感器选用原则 China university of petroleum(Huadong) 中国石油大学（华东）机电工程学院2

China university of petroleum (Huadong) 中国石油大学（华东）机电工程学院 机械工程测试技术基础 第四章 常用传感器与敏感元件 2 第四章 常用传感器与敏感元件 §4.1 概 述 §4.2 机械式传感器 §4.3 电阻传感器 §4.4 电容传感器 §4.5 电感传感器 §4.6 磁电传感器 §4.7 压电传感器 §4.8 传感器选用原则 ▼ ▼ ▼ ▼ ▼ ▼ ▼ ▼

机械工程测试枝术基础 第四章常用传威器与款《元件 解调 调制 电子脉冲 地面激光接受装置 电子感受器 热射线 加拿大蒙特利尔 希腊奥运圣火 China university of petroleum(Huadong) 中国石油大学（华东）机电工程学院3

China university of petroleum (Huadong) 中国石油大学（华东）机电工程学院 机械工程测试技术基础 第四章 常用传感器与敏感元件 3 电子脉冲 地面激光接受装置 热射线 电子感受器 调制 解调 希腊奥运圣火 加拿大蒙特利尔

机械工程测试枝术基础 第四章常用传赢器与敏感元件 列车自动供水系统 供水装置 二位二 通电磁 换向阀 位 电磁 China university of petroleum(Huadong) 中国石油大学（华东）机电工程学院4

China university of petroleum (Huadong) 中国石油大学（华东）机电工程学院 机械工程测试技术基础 第四章 常用传感器与敏感元件 4 水箱 水箱接头 管子接头 类似单作 用活塞式 液压缸 利用弹簧复位 水管 固定 绳索等机构 二位三 通电磁 换向阀 二位二 通电磁 换向阀 供水装置 K1 K2 非接触式滴水 传感器 溢 流 管 压力 传感 器 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 水 列车自动供水系统

机械工程测试枝术基础 第四章常用传威器与款或元件 §4.1概述 1.传感器(Sensor)定义 传感器是能感受规定的被测量，并按照一定的规律转换成 可用输出信号的器件或装置。通常由敏感元件、转换元件、测 量电路和辅助电源组成(GB/T7665-1987)。 狭义上，非电信号 电信号。 非电量 电量 敏感元件 转换元件 测量电路 辅助电源 传感器的组成框图 China university ofpetroleum(Huadong) 中国石油大学（华东）机电工程学院5

China university of petroleum (Huadong) 中国石油大学（华东）机电工程学院 机械工程测试技术基础 第四章 常用传感器与敏感元件 5 §4.1 概 述 1. 传感器(Sensor)定义 传感器是能感受规定的被测量，并按照一定的规律转换成 可用输出信号的器件或装置。通常由敏感元件、转换元件、测 量电路和辅助电源组成(GB/T 7665-1987)。 狭义上，非电信号 电信号。 敏感元件 转换元件 测量电路 辅助电源 非电量 电量 传感器的组成框图

机械工程测试枝术基础 第四章常用传赢器与敏感元件 在非电量电测系统中的作用 信 显 被测 传 电量 电量 信 电量/数字量 观察 对象 感 示 调 记 非电量 器 处 理 理 录 敏感作用：威受弄拾取被测对象的信号。 ©转换作用：被测信号转换成易于传输、检测和处理的 电信号。 China university of petroleum(Huadong) 中国石油大学（华东）机电工程学院6

China university of petroleum (Huadong) 中国石油大学（华东）机电工程学院 机械工程测试技术基础 第四章 常用传感器与敏感元件 6 在非电量电测系统中的作用  敏感作用：感受并拾取被测对象的信号。  转换作用：被测信号转换成易于传输、检测和处理的 电信号。 被测 对象 观察 者 传 感 非电量 器 信 号 调 理 电量 信 号 处 理 电量 显 示 记 录 电量/数字量

机械工程测试枝术基础 第四章常用传感器与款感元件 获取传感器信号的两种方法 ●直接获得电信号的变化（开关传感器）。 。将物理量（水位、压力等)间接变换成电信号的变化。 oVm=5V 20k2 o输出 (TTL) 模拟输出 开关量输出的传感器 模拟量输出的传感器 China university of petroleum(Huadong) 中国石油大学（华东）机电工程学院7

China university of petroleum (Huadong) 中国石油大学（华东）机电工程学院 机械工程测试技术基础 第四章 常用传感器与敏感元件 7  将物理量（水位、压力等）间接变换成电信号的变化。 获取传感器信号的两种方法  直接获得电信号的变化（开关传感器）。 开关量输出的传感器 模拟量输出的传感器

机械工程测试枝术基础 第四章常用传咸器与款藏元件 2.传感器的分类 (1)按被测物理量分类 位移传感器，流量传感器，温度传感器等。 (2)按传感器元件的变换原理分类 电阻式，电容式，电感式，压电式，光电式等。 (3)按传感器的能量传递方式分类 能量转换型：直接由被测对象输入能量使其工作，不需要外加电源。 (无源传感器) 例如：热电偶温度计压电式加速度计 能量控制型：从外部供给能量并由被测量控制外部供给能量的变化。 (有源传感器) 例如：电阻应变片 能量传递型：从某种能量发生器与接受器进行能量传递过程中实现敏感 检测。 例如：超声波发生器和接受器。 China university of petroleum(Huadong) 中国石油大学（华东）机电工程学院8

China university of petroleum (Huadong) 中国石油大学（华东）机电工程学院 机械工程测试技术基础 第四章 常用传感器与敏感元件 8 2. 传感器的分类 (1)按被测物理量分类 (2)按传感器元件的变换原理分类 位移传感器,流量传感器,温度传感器等。 电阻式,电容式,电感式,压电式,光电式等。 能量转换型：直接由被测对象输入能量使其工作，不需要外加电源。 (无源传感器） 例如：热电偶温度计 压电式加速度计 能量控制型：从外部供给能量并由被测量控制外部供给能量的变化。 (有源传感器） 例如：电阻应变片 能量传递型：从某种能量发生器与接受器进行能量传递过程中实现敏感 检测。 例如：超声波发生器和接受器。 (3)按传感器的能量传递方式分类

机械工程测试枝术基础 第四章常用传赢器与款感元件 (4)按信号的变换特征分类 物性型：依靠敏感元件材料本身物理性质的变化实现信号变换。 例如：水银温度计、压力测力计等。 结构型：依靠传感器结构参数的变化实现信号转变。 例如：电容式和电感式传感器。 500c0 极板1 C= E0EA 极板2 -100c0 China university ofpetroleum (Huadong) 中国石油大学（华东）机电工程学院9

China university of petroleum (Huadong) 中国石油大学（华东）机电工程学院 机械工程测试技术基础 第四章 常用传感器与敏感元件 9 (4)按信号的变换特征分类 物性型:依靠敏感元件材料本身物理性质的变化实现信号变换。 例如：水银温度计、压力测力计等。 结构型:依靠传感器结构参数的变化实现信号转变。 例如：电容式和电感式传感器。 0 A C    

机械工程测试枝术基础 第四章常用传赢器与敏感元件 3.常见的被测物理量 ●机械量：长度，厚度，位移，速度，加速度，旋转角，转数，质量， 重量，力，压力，真空度，力矩，风速，流速，流量 ●声： 声压，噪声 ●磁： 磁通，磁场 ●温度： 温度，热量，比热 ●光： 亮度，色彩。 China university of petroleum(Huadong) 中国石油大学（华东）机电工程学院0

China university of petroleum (Huadong) 中国石油大学（华东）机电工程学院 机械工程测试技术基础 第四章 常用传感器与敏感元件 10 3. 常见的被测物理量  机械量:长度,厚度,位移,速度,加速度,旋转角,转数,质量, 重量,力,压力,真空度,力矩,风速,流速,流量  声: 声压,噪声  磁: 磁通,磁场  温度: 温度,热量,比热  光： 亮度,色彩

机械工程测试枝术基础 第四章常用传威器与款或元件 4.对传感器的性能要求 >工作范围或量程应足够大，具有一定的过载能力； >与检测系统匹配性好，转换灵敏度高； >精度适当，稳定性高；（静态特性） >反应速度快，工作可靠性高；（动态特性） >适应性和适用性强。 作为检测系统的首要环节，必须具有快速、准确、可靠而 又能经济地实现信号转换的性能。 China university ofpetroleum (Huadong) 中国石油大学（华东）机电工程学院

China university of petroleum (Huadong) 中国石油大学（华东）机电工程学院 机械工程测试技术基础 第四章 常用传感器与敏感元件 11 4. 对传感器的性能要求  工作范围或量程应足够大，具有一定的过载能力；  与检测系统匹配性好，转换灵敏度高；  精度适当，稳定性高；（静态特性）  反应速度快，工作可靠性高；（动态特性）  适应性和适用性强。 作为检测系统的首要环节，必须具有快速、准确、可靠而 又能经济地实现信号转换的性能