第3章常用传感器与敏感元件

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1、SxRxxRppo .constAdxdRSo spLppoexxRRxxe)1(1 ALR dAdALdLRdR )21()21(ELdLERdR ERdRLdLRdRS )21( SRdR E 21 21 S 21 EES v金属丝电阻应变片与半导体应变片的主要区别： 前者利用导体形变引起电阻的变化，后者利用半导体电阻率变化引起电阻的变化。ERRRRRRRRV)(32413142ERRRRRRRRV)(32413142RR 1dRRR4RRR32ERRdRRRRRdRRRV)()(RdRE4(12)d RSR414RUERE S212RUERESRUERESRR 0AC AC0 02AdC

2、d02AdCSd 0/0.1 000(1)()ssCCCCC01CC2301CC10CC10.02 0.1312022CCCC02CC231023201.1.CCCC202rC 202rd CSd 常 数0b xC0bd CSd x 常 数02ln (/)xCDd 02ln (/)d CSd xDd 常 数0AC01022()lnlnhxCRRrr 0r0rSCdd1020CCCCCC 012scCuUC12 fL C00gxCuuC 000gCuuA 电容式传感器的应用电容式传感器的应用v电容式传感器的优点：电容式传感器的优点：（1 1）输入能量小而灵敏度高）输入能量小而灵敏度高（2 2）精

3、度高达）精度高达0.01%0.01%。（3 3）动态特性好，适合测量动态参数动态特性好，适合测量动态参数。（4 4）能量损耗小。）能量损耗小。（5 5）结构简单，环境适应性好（高温、辐射等）结构简单，环境适应性好（高温、辐射等）v缺点：缺点：电缆分布电容影响大电缆分布电容影响大。 集成电路、双屏蔽传输电缆等集成电路、双屏蔽传输电缆等降低分布电降低分布电容的影响。容的影响。电容式差压变送器电容式差压变送器 1 1高压侧进气口高压侧进气口 2 2低压侧进气口低压侧进气口 3 3过滤片过滤片 4 4空腔空腔 5 5柔性不锈钢波柔性不锈钢波 纹隔离膜片纹隔离膜片 6 6导压硅油导压硅油 7 7 凹形玻

4、璃圆片凹形玻璃圆片 8 8镀金凹形电极镀金凹形电极 9 9弹性平膜片弹性平膜片 1010 腔腔电容式差压变送器内部结构电容式差压变送器内部结构 各种电容式差压各种电容式差压变送器外形变送器外形 应用五、电容式液位计应用五、电容式液位计 棒状电极（金属管）外面包裹聚四氟乙烯棒状电极（金属管）外面包裹聚四氟乙烯套管，当被测液体的液面上升时，引起棒状电套管，当被测液体的液面上升时，引起棒状电极与导电液体之间的电容变大。极与导电液体之间的电容变大。 电容式液位限位传感器电容式液位限位传感器 液位限位传感器与液位变送器的区别在于：它不给出液位限位传感器与液位变送器的区别在于：它不给出模拟量，而是给出开关

5、量。当液位到达设定值时，它输出模拟量，而是给出开关量。当液位到达设定值时，它输出低电平。但也可以选择输出为高电平的型号。低电平。但也可以选择输出为高电平的型号。液位限位传感器的设定液位限位传感器的设定 智能化液位传感器的设定方法智能化液位传感器的设定方法十分简单：十分简单： 用手指压住设定按钮，当液位用手指压住设定按钮，当液位达到设定值时，放开按钮，智能达到设定值时，放开按钮，智能仪器就记住该设定。正常使用时，仪器就记住该设定。正常使用时，当水位高于该点后，即可发出报当水位高于该点后，即可发出报警信号和控制信号。警信号和控制信号。智能化液位限位传感器的设定按钮智能化液位限位传感器的设定按钮应用

6、：硅微加工加速度传感器应用：硅微加工加速度传感器 图示加速度传感器以微细图示加速度传感器以微细加工技术为基础，既能测量交加工技术为基础，既能测量交变加速度（振动），也可测量变加速度（振动），也可测量惯性力或重力加速度。其工作惯性力或重力加速度。其工作电压为电压为2.72.75.25V5.25V，加速度测，加速度测量范围为数个量范围为数个g g，可输出与加，可输出与加速度成正比的电压也可输出占速度成正比的电压也可输出占空比正比于加速度的空比正比于加速度的PWM PWM 脉冲。脉冲。微加工三轴加速度传感器微加工三轴加速度传感器技术指标：技术指标：灵敏度：灵敏度：500mV/g 500mV/g ，量

7、程：量程：10g10g，频率范围：频率范围：0.5-2000Hz0.5-2000Hz，安装谐振点安装谐振点:8kHz :8kHz ，分辨力：分辨力：0.00004g 0.00004g ， 重量：重量：200g 200g ，安装螺纹：安装螺纹：M5 mm M5 mm ，线性误差：线性误差：1% 1% 硅微加工加速度传感器原理硅微加工加速度传感器原理 1 1 加速度测试单元加速度测试单元 2 2 信号处理电路信号处理电路 3 3 衬底衬底 4 4 底层多晶硅（下电极）底层多晶硅（下电极） 5 5 多晶硅悬臂梁多晶硅悬臂梁 6 6 顶层多晶硅（上电极）顶层多晶硅（上电极） 当它感受到上下振动时，当它

8、感受到上下振动时，C C1 1、C C2 2呈差动变化。与加速度测呈差动变化。与加速度测试单元封装在同一壳体中的信号处理电路将试单元封装在同一壳体中的信号处理电路将C C 转换成直流输转换成直流输出电压。它的激励源也做在同一壳体内，所以集成度很高。由出电压。它的激励源也做在同一壳体内，所以集成度很高。由于硅的弹性滞后很小，且悬臂梁的质量很轻，所以频率响应可于硅的弹性滞后很小，且悬臂梁的质量很轻，所以频率响应可达达1kHz1kHz以上，允许加速度范围可达以上，允许加速度范围可达10g 10g 以上。以上。 如果在壳体内的三个相互垂直方向安装三个加速度传感器，如果在壳体内的三个相互垂直方向安装三个

9、加速度传感器，就可以测量三维方向的振动或加速度。就可以测量三维方向的振动或加速度。加速度传感器在汽车中的应用加速度传感器在汽车中的应用 加速度传感器安装在轿车上，可以作为碰撞传感器。当测加速度传感器安装在轿车上，可以作为碰撞传感器。当测得的负加速度值超过设定值时，微处理器据此判断发生了碰撞，得的负加速度值超过设定值时，微处理器据此判断发生了碰撞，于是就启动轿车前部的折叠式安全气囊迅速充气而膨胀，托住于是就启动轿车前部的折叠式安全气囊迅速充气而膨胀，托住驾驶员及前排乘员的胸部和头部。驾驶员及前排乘员的胸部和头部。 汽车气囊的保护作用汽车气囊的保护作用 使用加速度传感器可以在汽车发生碰撞时，经控制

10、系统使用加速度传感器可以在汽车发生碰撞时，经控制系统使气囊迅速充气使气囊迅速充气 。 2002NuAL20022NAdLLSd 21S202NdLSdA 常数21011(1/)2()Wu ALLLL 21022(1/)2()W u ALLLL 2311.LL2321.LL122LLLL 2LLS2311.LL2321.LL2I1I2asr1I2Iasr( , , , )ZF xf r /hkf 12fLCoabcduuudeNd t ( , )mdB Rdt0011LcLueZjCZRaciCCCC()yffAquCCACyfquCffACCC33maaadFsim tUCCv压电式脚踏报警器

11、压电式脚踏报警器v玻璃打碎报警装置玻璃打碎报警装置BAABNNekTTEln)(BAABNNekTTEln)(00),(),(),(000TTETTETTECBACAB)11(00TTeRR铂电阻的特点铂电阻的特点铂电阻的主要技术指标铂电阻的主要技术指标等等级级分度号分度号测温范围测温范围/ C允许偏差允许偏差/ C电阻比电阻比R100/ R0名义值名义值允许误允许误差差APt10-200850(0.15+0.002|t|)1.3850.001Pt100BPt10(0.30+0.005|t|)Pt100v几种铂电阻几种铂电阻铜电阻的主要技术指标铜电阻的主要技术指标分度号分度号测温范围测温范围/

12、 C允许偏差允许偏差/ C电阻比电阻比R100/ R0名义值名义值 允许误差允许误差Cu50-50150(0.30+0.006|t|)1.4280.002Cu100铜电阻的特点铜电阻的特点212hm vAsinIBKVHH)1 ()1 (cos/2202020BRRRR2/dSCA 23 2312122(0.3 10 )( 3 1010)0.61()8.85 100.004CmA 31 2100 5 ( 3 10 )1.5(mSS C 格)01iZjC1fxZj C0011foxiixZujCCKuZCjC 0oixCuuC 00iorC uuA 0/xrCA 00irC uSA 常数od uSd1261000.5100.05()0.001 10qffS aqUVCC