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常用传感器原理及应用

常用传感器原理及应用

一、应变式传感器
1、应变效应
金属导体的电阻值随着它受力所产生机械变形拉伸或压缩的大小而发生变化的现象称之为金属的电阻应变效应。对于半导体材料同样存在着电阻应变效应。
金属导体或半导体的电阻之所以会随着其变形而发生变化是因为导体或半导体的电阻是与材料的电阻率以及它的几何尺寸长度和截面积有关。在导体或半导体承受机械变形过程中这三者都要发生变化因而引起导体或半导体的电阻发生变化。
2、应用
2.1、应变式测力传感器（荷重、称重传感器）
2.2、应变式压力传感器（溅射薄膜、扩散硅压阻传感器）

二、差动变压器式传感器
1、传感器的原理
差动变压器式传感器简称差动变压器，它实质上是一种变压器。主要由原边绕组、副边绕组和铁心组成。它往往做成差动结构形式，副边两个绕组进行差接，它能将被测位移转换为互感系数的变化。在其原边绕组施加电压后由于互感系数变化副边差接绕组的感应电势将相应地发生变化。
2、应用
位移传感器（LVDT）

三、电容式传感器
1、工作原理
电容式传感器是指能将被测物理量的变化转换为电容量变化的一种传感器，它实质上是具有一个可变参数的电容器。
被测参数使得S、d或ε发生变化时，电容量C随之变化。如果保持其中两个参数不变，而仅改变另一参数就可将该参数的变化单值地转换为电容量的变化。所以电容式传感器可分为三种类型：改变极板间距离 d 的变间隙式、改变极板面积的变面积式和改变介质介电常数ε的变介电常数式Sr。
2、应用
2.1、压力传感器
2.2、露点传感器
2.3、相对湿度传感器
2.4、角位移传感器

四、压电式传感器
    压电式传感器是一种有源传感器。它具有频响宽、灵敏度高、结构简单、体积小等优点，适合于压力振动加速度等动态测量。
1.压电效应
    压电式传感器的工作原理是以某些物质的压电效应为基础。某些电介质物体在沿一定方向受到压力或拉力作用而发生变形并且在其表面上会产生电荷，若将外力去掉时它们又重新回到不带电的状态，这种现象就称为压电效应。具有这种压电效应的物体称为压电材料或压元件。
2、压电材料
2.1、压电晶体、石英、水溶性压电晶体、压电陶瓷
3、压电式传感器
    压电式传感器的基本原理就是利用压电材料的压电效应。这个特性即当有一力作用在压电材料上时传感器就有电荷或电压输出。由于外力作用而在压电材料上产生的电荷，只有在无泄漏的情况下才能保存，即需要测量回路具有无限大的输入阻抗，这实际上是不可能的，因此压电式传感器不能用于静态测量。压电材料在交变力的作用下，电荷可以不断补充供给测量回路，以一定的电流故适用于动态测量。所以压电式传感器主要使用于动态作用力压力和加速度的测量。其优点为：尺寸小、结构简单、工作可靠。它主要的用途是用于加速度的测量。

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