工程测试技术传感器课件

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1、工程测试技术传感器 第第3章章 传感器测量原理传感器测量原理 本章学习要求：本章学习要求： 1.了解传感器的分类了解传感器的分类 2.掌握常用传感器测量原理掌握常用传感器测量原理 3.了解传感器测量电路了解传感器测量电路 工程测试技术基础工程测试技术基础 1 工程测试技术传感器 第第3章章 传感器测量原理传感器测量原理 3.1.1 传感器定义传感器定义 传感器是借助检测元件将一种形式的信息转换成另传感器是借助检测元件将一种形式的信息转换成另一种信息的装置。一种信息的装置。传感器是借助于检测元件接收一种形传感器是借助于检测元件接收一种形式的信息，并按一定的规律将所获取的信息转换成另一式的信息，并

2、按一定的规律将所获取的信息转换成另一种信息的装置种信息的装置 物理量物理量 电量电量 目前，传感器转换后的信号大多为电信号。因而从目前，传感器转换后的信号大多为电信号。因而从狭义上讲，传感器是把外界输入的非电信号转换成电信狭义上讲，传感器是把外界输入的非电信号转换成电信号的装置。号的装置。 3.1 概述概述 2 工程测试技术传感器 传感器由敏感器件与辅助器件组成。敏感器件的作用是传感器由敏感器件与辅助器件组成。敏感器件的作用是感受被测物理量，并对信号进行转换输出。辅助器件则是对感受被测物理量，并对信号进行转换输出。辅助器件则是对敏感器件输出的电信号进行放大、阻抗匹配，以便于后续仪敏感器件输出的

3、电信号进行放大、阻抗匹配，以便于后续仪表接入。表接入。 3.1 概述概述 d V 3.1.2 传感器的构成传感器的构成 3 工程测试技术传感器 3.1 概述概述 1)按被测物理量分类按被测物理量分类 常见的被测物理量常见的被测物理量 机械量机械量:长度长度,厚度厚度,位移位移,速度速度,加速度加速度, 旋转角旋转角,转数转数,质量质量,重量重量,力力, 压力压力,真空度真空度,力矩力矩,风速风速,流速流速, 流量流量; 声声: 声压声压,噪声噪声. 磁磁: 磁通磁通,磁场磁场. 温度温度: 温度温度,热量热量,比热比热. 光：光： 亮度，色彩亮度，色彩 3.1.3 传感器的分类传感器的分类 4

4、 工程测试技术传感器 3.1 概述概述 机械式机械式,电气式电气式,光学式光学式,流体式等。流体式等。 2)按工作的物理基础分类按工作的物理基础分类: 5 工程测试技术传感器 3.1 概述概述 3)按信号变换特征按信号变换特征: 物性型物性型:依靠敏感元件材料本身物理性质的变化来实现信号依靠敏感元件材料本身物理性质的变化来实现信号 变换。如变换。如:水银温度计。水银温度计。 结构型结构型:依靠传感器结构参数的变化实现信号转变。依靠传感器结构参数的变化实现信号转变。 例如例如:电容式和电感式传感器电容式和电感式传感器. 7 工程测试技术传感器 3.1 概述概述 能量转换型和能量控制型能量转换型和

5、能量控制型. 能量转换型能量转换型:直接由被测对象输入能量使其工作。直接由被测对象输入能量使其工作。 例如例如:热电偶温度计热电偶温度计,压电式加速度计。压电式加速度计。 能量控制型能量控制型:从外部供给能量并由被测量控制外部从外部供给能量并由被测量控制外部 供给能量的变化。例如供给能量的变化。例如:电阻应变片。电阻应变片。 6 4)按敏感元件与被测按敏感元件与被测对象之间的能量关系对象之间的能量关系: 工程测试技术传感器 3.17 传感器选用原则传感器选用原则 选择传感器主要考虑灵敏度、响应特性、线性范围、选择传感器主要考虑灵敏度、响应特性、线性范围、稳定性、精确度、测量方式等六个方面的问题

6、。稳定性、精确度、测量方式等六个方面的问题。 3.17.1 灵敏度灵敏度 一般说来一般说来，传感器灵敏度越高越好传感器灵敏度越高越好，但但，在确定灵在确定灵敏度时敏度时，要考虑以下几个问题要考虑以下几个问题。 a)灵敏度过高引起的干扰问题；灵敏度过高引起的干扰问题； b)量程范围量程范围。 c)交叉灵敏度问题交叉灵敏度问题。 11 3.17 传感器选用原则传感器选用原则 工程测试技术传感器 传感器的响应特性是指在所测频率范围内传感器的响应特性是指在所测频率范围内，保持不保持不失真的测量条件失真的测量条件。 实际上传感器的响应总不可避免地有一定延迟实际上传感器的响应总不可避免地有一定延迟，但但总

7、希望延迟的时间越短越好总希望延迟的时间越短越好。 3.17.3 线性范围线性范围 任何传感器都有一定线性工作范围任何传感器都有一定线性工作范围。在线性范围内在线性范围内输出与输入成比例关系输出与输入成比例关系，线性范围愈宽线性范围愈宽，则表明传感器则表明传感器的工作量程愈大的工作量程愈大。传感器工作在线性区域内传感器工作在线性区域内，是保证测是保证测量精度的基本条件量精度的基本条件。 3.17 传感器选用原则传感器选用原则 3.17.2 响应特性响应特性 12 工程测试技术传感器 稳定性是表示传感器经过长期使用以后稳定性是表示传感器经过长期使用以后，其输出特其输出特性不发生变化的性能性不发生变

8、化的性能。影响传感器稳定性的因素是时间影响传感器稳定性的因素是时间与环境与环境。 3.17.5 精确度精确度 传感器的精确度是表示传感器的输出与被测量的对传感器的精确度是表示传感器的输出与被测量的对应程度应程度。 3.17 传感器选用原则传感器选用原则 3.17.4 稳定性稳定性 13 工程测试技术传感器 传感器工作方式传感器工作方式，也是选择传感器时应考虑的重要也是选择传感器时应考虑的重要因素因素。例如例如，接触与非接触测量接触与非接触测量、破坏与非破坏性测量破坏与非破坏性测量、在线与非在线测量等在线与非在线测量等。 3.17 传感器选用原则传感器选用原则 3.17.6 测量方式测量方式 1

9、4 工程测试技术传感器 电阻式传感器电阻式传感器是把被测量转换为电阻变化的一种传感器是把被测量转换为电阻变化的一种传感器, 按工作的原理可分为按工作的原理可分为:变阻器式、电阻应变式、热敏式、变阻器式、电阻应变式、热敏式、光敏式、电敏式光敏式、电敏式。 3.2.1 变阻器式传感器变阻器式传感器 第第3章章 传感器测量原理传感器测量原理 3.2 电阻式传感器电阻式传感器 8 工程测试技术传感器 等效电路分析等效电路分析: x L 3.2 电阻式传感器电阻式传感器 L-变阻器总长变阻器总长; x-电刷移动量电刷移动量. R-总电阻总电阻; RL电刷电阻电刷电阻; R=K*l l=R/K E E1

10、L x = R RL = E E1 x=L*E1 / E 9 工程测试技术传感器 3.2 电阻式传感器电阻式传感器 x=L*E1 / E = K*E1 0 L E E1 x 10 工程测试技术传感器 3.2 电阻式传感器电阻式传感器 E E1 V V Rm Rx R-Rx 1 E E1 = = x L Rm R + + L x ( ) - 11 工程测试技术传感器 3.2 电阻式传感器电阻式传感器 负载效应负载效应 1 E E1 = x L Rm R + L x ( ) - 0 L E 12 工程测试技术传感器 3.2 电阻式传感器电阻式传感器 12 工程测试技术传感器 (2) 变阻器式传感器

11、的性能参数变阻器式传感器的性能参数: 1)线性线性(或曲线的一致性或曲线的一致性); 4)移动或旋转角度范围移动或旋转角度范围; 2) 分辨率分辨率; 5)电阻温度系数电阻温度系数; 3)整个电阻值的偏差整个电阻值的偏差; 6)寿命寿命; (3)变阻器式传感器的分类变阻器式传感器的分类 3.2 电阻式传感器电阻式传感器 按测量类型：按测量类型： 单圈电位器单圈电位器 多圈电位器多圈电位器 直线滑动式电位器直线滑动式电位器 13 工程测试技术传感器 3.2 电阻式传感器电阻式传感器 按制作方式：按制作方式： 线绕电位器线绕电位器 导电塑料电位器导电塑料电位器 普通塑料基底普通塑料基底 导电材料粉

12、导电材料粉 14 工程测试技术传感器 变阻器式传感器产品变阻器式传感器产品 3.2 电阻式传感器电阻式传感器 15 工程测试技术传感器 案例：案例：重量的自动检测重量的自动检测-配料设备配料设备 比较比较 重量设定 原材料原材料 3.2 电阻式传感器电阻式传感器 原理：弹簧原理：弹簧-力力-位移位移 -电位器电位器-电阻电阻 16 工程测试技术传感器 案例：案例：煤气包储量检测煤气包储量检测 煤气包煤气包 钢丝钢丝 3.2 电阻式传感器电阻式传感器 原理：钢丝原理：钢丝-收线圈数收线圈数 -电位器电位器 -电阻电阻 17 工程测试技术传感器 案例：案例：玩具机器人（广州中鸣数码玩具机器人（广州

13、中鸣数码 ） 3.2 电阻式传感器电阻式传感器 原理：电机原理：电机-转角转角 -电位器电位器 -电阻电阻 18 工程测试技术传感器 3.2 电阻式传感器电阻式传感器 18 动手做：动手做： 用电位器、声卡做一个开用电位器、声卡做一个开门次数测量系统。门次数测量系统。 参考：门磁探测器参考：门磁探测器 E E1 工程测试技术传感器 电阻应变片工作原理是基于金属导体的电阻应变片工作原理是基于金属导体的应变效应，即金属导体在外力作用下发生机应变效应，即金属导体在外力作用下发生机械变形时，其电阻值随着所受机械变形械变形时，其电阻值随着所受机械变形(伸长伸长或缩短或缩短)的变化而发生变化象。的变化而发

14、生变化象。 3.2 电阻式传感器电阻式传感器 3.2.2 电阻应变式传感器电阻应变式传感器-应变片应变片 1 工程测试技术传感器 1) 工作原理工作原理 上述任何一个参数变换均会引起电阻变化上述任何一个参数变换均会引起电阻变化, ,求导数求导数 3.2 电阻式传感器电阻式传感器 金属应变片的电阻金属应变片的电阻R为为 AlR/=dAldAAldlAdR+=2代入代入 AlR/=dRAdARldlRdR+=2 工程测试技术传感器 3.2 电阻式传感器电阻式传感器 dAdAldlRdR+=有：有： 金属丝：金属丝： 2rA=drdrldlRdR+=2金属丝体积不变：金属丝体积不变： =ldlrdr

15、3 工程测试技术传感器 3.2 电阻式传感器电阻式传感器 有：有： dRdR+=2对金属材料，导电率不变：对金属材料，导电率不变： )21( +=RdR金属丝应变片：金属丝应变片： 4 工程测试技术传感器 应变计 3.2 电阻式传感器电阻式传感器 金属应变计金属应变计 5 工程测试技术传感器 3.2 电阻式传感器电阻式传感器 半导体应变计半导体应变计 drdrldlRdR+=2简化为：简化为： dRdR=E= 优点：灵敏度大优点：灵敏度大;体积小体积小; 缺点：温度稳定性和可重复性不如金属应变片。缺点：温度稳定性和可重复性不如金属应变片。 6 工程测试技术传感器 3) 应变片的主要参数应变片的

16、主要参数 4）其它表示应变计性能的参数（工作温度、滞后、）其它表示应变计性能的参数（工作温度、滞后、 蠕变、零漂以及疲劳寿命、横向灵敏度等）。蠕变、零漂以及疲劳寿命、横向灵敏度等）。 3.2 电阻式传感器电阻式传感器 1）几何参数：表距）几何参数：表距L和丝栅宽度和丝栅宽度b，制造厂常用，制造厂常用 bL表示。表示。 2）电阻值：应变计的原始电阻值。）电阻值：应变计的原始电阻值。 3）灵敏系数：表示应变计变换性能的重要参数。）灵敏系数：表示应变计变换性能的重要参数。 7 工程测试技术传感器 3.2 电阻式传感器电阻式传感器 4) 应变片测量电路应变片测量电路 V E R1 R2 R3 R4 E

17、RRRRRRRRV)(32413142+=8 工程测试技术传感器 3.2 电阻式传感器电阻式传感器 ERRRRRRRRV)(32413142+=令：令： RR =1dRRR+=4RRR=32ERRdRRRRRdRRRV)()(+=RdRE=4)21( +=RdR金属丝应变片：金属丝应变片： V与应变成线形关系，可以用电桥测量电压测量应变与应变成线形关系，可以用电桥测量电压测量应变 9 工程测试技术传感器 3.2 电阻式传感器电阻式传感器 电阻应变片的选择、粘贴技术电阻应变片的选择、粘贴技术 1.目测电阻应变片有无折痕目测电阻应变片有无折痕.断丝等断丝等 缺陷，有缺陷的应变片不能粘贴。缺陷，有缺

18、陷的应变片不能粘贴。 2.用数字万用表测量应变片电阻值大用数字万用表测量应变片电阻值大 小。同一电桥中各应变片之间阻值小。同一电桥中各应变片之间阻值 相差不得大于相差不得大于0.5欧姆。欧姆。 3.试件表面处理：贴片处置用细纱纸打磨干净，用试件表面处理：贴片处置用细纱纸打磨干净，用 酒精棉球反复擦洗贴处，直到棉球无黑迹为止。酒精棉球反复擦洗贴处，直到棉球无黑迹为止。 4.应变片粘贴应变片粘贴:在应变片基底上挤一小滴在应变片基底上挤一小滴502胶水，胶水， 轻轻涂抹均匀，立即放在应变贴片位置。轻轻涂抹均匀，立即放在应变贴片位置。 10 工程测试技术传感器 3.2 电阻式传感器电阻式传感器 5.焊

19、线焊线:用电烙铁将应变片的引线焊接到导引线上。用电烙铁将应变片的引线焊接到导引线上。 6.用兆欧表检查应变片与试件之间的绝缘组织，应用兆欧表检查应变片与试件之间的绝缘组织，应 大于大于500M欧。欧。 7.应变片保护：用应变片保护：用704硅橡胶覆于应变片上，防止硅橡胶覆于应变片上，防止 受潮。受潮。 11 工程测试技术传感器 3.2 电阻式传感器电阻式传感器 电阻应变式传感器的应用：测力电阻应变式传感器的应用：测力 12 工程测试技术传感器 3.2 电阻式传感器电阻式传感器 12 标准产品标准产品 工程测试技术传感器 案例：案例：桥梁固有频率测量桥梁固有频率测量 3.2 电阻式传感器电阻式传

20、感器 14 工程测试技术传感器 案例：冲床生产记数案例：冲床生产记数 和生产过程监测和生产过程监测 3.2 电阻式传感器电阻式传感器 16 工程测试技术传感器 3.2 电阻式传感器电阻式传感器 16 案例：机器人握力测量案例：机器人握力测量 工程测试技术传感器 3.2 电阻式传感器电阻式传感器 16 案例：振动式地音入侵探测器案例：振动式地音入侵探测器 适合于金库、仓库、古建筑的防范，挖墙、打洞、爆适合于金库、仓库、古建筑的防范，挖墙、打洞、爆破等破坏行为均可及时发现。破等破坏行为均可及时发现。 工程测试技术传感器 3.2 电阻式传感器电阻式传感器 16 工程测试技术传感器 电子称制作电子称制

21、作 3.2 电阻式传感器电阻式传感器 15 E 工程测试技术传感器 3.2 电阻式传感器电阻式传感器 15 x xp RL e0 ey 1 1、在什么条件下变阻器、在什么条件下变阻器式传感器的输出量与输式传感器的输出量与输入量之间有较好的线性入量之间有较好的线性关系？关系？ 2 2、简述应变式电阻传感器的工作原理，其测量电路如、简述应变式电阻传感器的工作原理，其测量电路如何实现？何实现？ 工程测试技术传感器 第第3章章 传感器测量原理传感器测量原理 变换原理变换原理:将被测量的变化转化为电容量变化将被测量的变化转化为电容量变化 两平行极板组成的电容器两平行极板组成的电容器,它的电容量为它的电容

22、量为: AC0=+ + + A 、A或或发生变化时发生变化时，都会引起电容的变都会引起电容的变化化。 3.3 电容式传感器电容式传感器 1 工程测试技术传感器 3.3 电容式传感器电容式传感器 a)极距极距变化型变化型 + + + AC0=+ + + 2 工程测试技术传感器 驻极体电容传声器驻极体电容传声器 它采用聚四氟乙烯材料作为振动膜片。这种材料经特它采用聚四氟乙烯材料作为振动膜片。这种材料经特殊电处理后，表面永久地驻有极化电荷，取代了电容传声殊电处理后，表面永久地驻有极化电荷，取代了电容传声器极板，故名为驻极体电容传声器。特点是体积小、性能器极板，故名为驻极体电容传声器。特点是体积小、性

23、能优越、使用方便。优越、使用方便。 3.3 电容式传感器电容式传感器 3 工程测试技术传感器 b)面积变化型面积变化型 AC0=角位移型角位移型 + + + 3.3 电容式传感器电容式传感器 4 工程测试技术传感器 AC0=平面线位移型平面线位移型 3.3 电容式传感器电容式传感器 5 工程测试技术传感器 柱面线位移型柱面线位移型 AC0=3.3 电容式传感器电容式传感器 6 工程测试技术传感器 产品产品. . 陶瓷电容压力传感器陶瓷电容压力传感器 液体压力液体压力作用在陶作用在陶瓷膜片的瓷膜片的表面，使表面，使膜片产生膜片产生 位移。位移。 压力变送器压力变送器 3.3 电容式传感器电容式传

24、感器 7 工程测试技术传感器 c) 介质变化型介质变化型 AC0=3.3 电容式传感器电容式传感器 8 工程测试技术传感器 产品产品 电容式液位传感器（液位计电容式液位传感器（液位计/ /料位计）料位计） 3.3 电容式传感器电容式传感器 9 工程测试技术传感器 电容式接近开关电容式接近开关 振荡电路振荡电路 被测物体被测物体 感应电极感应电极 被测电容被测电容 测量头构成电容器的一个极板，测量头构成电容器的一个极板，另一个极板是物体本身，当物体另一个极板是物体本身，当物体移向接近开关时，物体和接近开移向接近开关时，物体和接近开关的介电常数发生变化，使得和关的介电常数发生变化，使得和测量头相连

25、的电路状态也随之发测量头相连的电路状态也随之发生变化生变化.接近开关的检测物体，接近开关的检测物体，并不限于金属导体，也可以是绝并不限于金属导体，也可以是绝缘的液体或粉状物体。缘的液体或粉状物体。 3.3 电容式传感器电容式传感器 10 工程测试技术传感器 3.3 电容式传感器电容式传感器 11 工程测试技术传感器 a)电桥电路电桥电路 3.3 电容式传感器电容式传感器 3.3.3 测量电路测量电路 12 工程测试技术传感器 b) 谐振电路谐振电路 LCf210=3.3 电容式传感器电容式传感器 13 工程测试技术传感器 d) 运算放大器电路运算放大器电路 3.3 电容式传感器电容式传感器 1

26、4 工程测试技术传感器 动手做：动手做： 观察你计算机上使用的麦观察你计算机上使用的麦克风，并用它测量你自己克风，并用它测量你自己的声音，绘出频谱。的声音，绘出频谱。 3.3 电容式传感器电容式传感器 15 工程测试技术传感器 3.3 电容式传感器电容式传感器 15 工程测试技术传感器 第第3章章 传感器测量原理传感器测量原理 电感式传感器是基于电磁感应原理，它是把被测量转电感式传感器是基于电磁感应原理，它是把被测量转化为电感量的一种装置。化为电感量的一种装置。 分类分类: 电感式传感器电感式传感器 自感型自感型 可变磁阻型可变磁阻型 涡流式涡流式 互感型互感型 3.4 电感式传感器电感式传感

27、器 1 工程测试技术传感器 3.4 电感式传感器电感式传感器 可变导磁面积型可变导磁面积型 差动型差动型 2002ANL=原理原理: :电磁感应电磁感应 3.4.1 自感型自感型-可变磁阻式可变磁阻式 2 工程测试技术传感器 电感式接近传感器（金属）电感式接近传感器（金属） 3.4 电感式传感器电感式传感器 3 工程测试技术传感器 教学用低成本四线制无二次仪表传感器教学用低成本四线制无二次仪表传感器 3.4 电感式传感器电感式传感器 4 工程测试技术传感器 原理原理:涡流效应涡流效应 3.4 电感式传感器电感式传感器 3.4.2 涡流式涡流式 5 工程测试技术传感器 原线圈的等效阻抗原线圈的等

28、效阻抗Z变化：变化： ),(ZZ =3.4 电感式传感器电感式传感器 6 工程测试技术传感器 3.4 电感式传感器电感式传感器 7 工程测试技术传感器 案例：连续油管的椭圆度测量案例：连续油管的椭圆度测量 Coiled Tube Eddy Sensor Reference Circle 3.4 电感式传感器电感式传感器 9 工程测试技术传感器 案例：无损探伤案例：无损探伤 原理原理 裂纹检测，缺陷造成涡流变化。裂纹检测，缺陷造成涡流变化。 火车轮检测火车轮检测 油管检测油管检测 3.4 电感式传感器电感式传感器 10 工程测试技术传感器 实验：轴心轨迹测量实验：轴心轨迹测量 3.4 电感式传感

29、器电感式传感器 8 工程测试技术传感器 实验：轴心轨迹测量实验：轴心轨迹测量 3.4 电感式传感器电感式传感器 8 图5 轴心轨迹测量 工程测试技术传感器 W W1 W2 Es x -x 工作原理工作原理:互感现象互感现象. Ew Eout 3.4 电感式传感器电感式传感器 3.4.3 互感型互感型-差动变压器差动变压器 11 工程测试技术传感器 单螺管线圈型单螺管线圈型 螺管线圈差动螺管线圈差动 双螺管线圈差动型传双螺管线圈差动型传感器测量电路感器测量电路 3.4 电感式传感器电感式传感器 12 工程测试技术传感器 差动变压器差动变压器测量电路测量电路 3.4 电感式传感器电感式传感器 13

30、 工程测试技术传感器 差动变压器位移传感器差动变压器位移传感器 3.4 电感式传感器电感式传感器 14 工程测试技术传感器 案例：案例：板的厚度测量板的厚度测量 3.4 电感式传感器电感式传感器 15 工程测试技术传感器 案例：案例：张力测量张力测量 3.4 电感式传感器电感式传感器 16 工程测试技术传感器 3.4 电感式传感器电感式传感器 16 1 1、电容式传感器的工作原理是什么？、电容式传感器的工作原理是什么？ 2 2、电感式传感器可分为几类？、电感式传感器可分为几类？ 3 3、何谓涡流效应？怎样利用涡流效应进行位移测量？、何谓涡流效应？怎样利用涡流效应进行位移测量？ 4 4、请设计几

31、种测量物体位移的方法，描述其基本原理，、请设计几种测量物体位移的方法，描述其基本原理，各种方法的特点，局限性。各种方法的特点，局限性。 习题：习题： 工程测试技术传感器 第第3章章 传感器测量原理传感器测量原理 3.5.1 变换原理变换原理 磁电式传感器是把被测量的物理量转换为感应电动势磁电式传感器是把被测量的物理量转换为感应电动势的一种转换器。的一种转换器。 dtdWe=感应线圈的感应电动势感应线圈的感应电动势e为为 磁通变化率与磁场强度、磁阻、线圈运动速度有关，磁通变化率与磁场强度、磁阻、线圈运动速度有关，改变其中一个因素，都会改变感应电动势。改变其中一个因素，都会改变感应电动势。 cos

32、= SB),(mdtdRB3.5 磁电式传感器磁电式传感器 1 工程测试技术传感器 磁磁电电式式 动圈式动圈式 磁阻式磁阻式 线速度型线速度型 角速度型角速度型 N 3.5 磁电式传感器磁电式传感器 3.5.2 分类分类 2 工程测试技术传感器 动圈式传感器动圈式传感器 线速度型线速度型 3.5 磁电式传感器磁电式传感器 3 工程测试技术传感器 角速度型角速度型 测速电机测速电机 3.5 磁电式传感器磁电式传感器 4 工程测试技术传感器 3.5 磁电式传感器磁电式传感器 4 实验：实验：用微型发电机制作机械式转速表用微型发电机制作机械式转速表 100K 1K 工程测试技术传感器 磁阻式传感器磁

33、阻式传感器 磁电式车速传感器磁电式车速传感器 3.5 磁电式传感器磁电式传感器 5 工程测试技术传感器 案例：鼠笼电机转子断细条检测案例：鼠笼电机转子断细条检测 3.5 磁电式传感器磁电式传感器 6 N N S S 工程测试技术传感器 第第3章章 传感器测量原理传感器测量原理 3.6.1 变换原理变换原理:压电效应压电效应 + 串联串联 + 并联并联 某些物质，如石英，受到外力作用时，不仅几何尺寸会某些物质，如石英，受到外力作用时，不仅几何尺寸会发生变化，而且内部会被极化，表面产生电荷；当外力去掉发生变化，而且内部会被极化，表面产生电荷；当外力去掉时，又重新回到原来的状态，这种现象称为压电效应

34、。时，又重新回到原来的状态，这种现象称为压电效应。 F + q=DF 3.6 压电式传感器压电式传感器 7 工程测试技术传感器 3.6 压电式传感器压电式传感器 压电式传感器输出电信号很微弱，通常应把传感器信号压电式传感器输出电信号很微弱，通常应把传感器信号先输入到高输入阻抗的前置放大器中，经过阻抗变换后，方先输入到高输入阻抗的前置放大器中，经过阻抗变换后，方可输入到后续显示仪表中。可输入到后续显示仪表中。 3.6.2 测量电路测量电路 8 工程测试技术传感器 产品产品 压力变送器压力变送器 加速度计加速度计 力传感器力传感器 3.6 压电式传感器压电式传感器 9 工程测试技术传感器 案例：飞

35、机模态分析案例：飞机模态分析 3.6 压电式传感器压电式传感器 10 工程测试技术传感器 案例：热轧设备诊断案例：热轧设备诊断 3.6 压电式传感器压电式传感器 11 工程测试技术传感器 实验：转子实验台底座振动测量实验实验：转子实验台底座振动测量实验 3.7 磁敏元件传感器磁敏元件传感器 13 压电式加速压电式加速度传感器度传感器 磁电式速度磁电式速度传感器传感器 a = dt dV 工程测试技术传感器 第第3章章 传感器测量原理传感器测量原理 sinIBKVHH= 金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流流过时，金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流流过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势

36、，这种物在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势，这种物理现象称为霍尔效应。理现象称为霍尔效应。 3.7.1 霍尔元件霍尔元件 3.7 磁敏元件传感器磁敏元件传感器 1 工程测试技术传感器 霍尔元件由霍尔片、四根引线和壳体组成，如图示。霍尔元件由霍尔片、四根引线和壳体组成，如图示。 3.7 磁敏元件传感器磁敏元件传感器 2 工程测试技术传感器 3.7 磁敏元件传感器磁敏元件传感器 3 工程测试技术传感器 测转角：测转角： 3.7 磁敏元件传感器磁敏元件传感器 4 工程测试技术传感器 电流传感器电流传感器 当电流流过导线时，将在导线周围产生磁场，磁场大小当电流流过导线时，将在导线周围产生磁场，磁场

37、大小与流过导线的电流大小成正比，这一磁场可以通过软磁材料与流过导线的电流大小成正比，这一磁场可以通过软磁材料来聚集，然后用霍尔器件进行检测。来聚集，然后用霍尔器件进行检测。 3.7 磁敏元件传感器磁敏元件传感器 5 工程测试技术传感器 铁磁材料裂纹检测铁磁材料裂纹检测 N S 3.7 磁敏元件传感器磁敏元件传感器 6 工程测试技术传感器 叶片和齿轮位置传感器叶片和齿轮位置传感器 应用应用 3.7 磁敏元件传感器磁敏元件传感器 7 工程测试技术传感器 案例：案例：汽车速度测量汽车速度测量: : 3.7 磁敏元件传感器磁敏元件传感器 8 工程测试技术传感器 磁阻效应磁阻效应 )1 ()1 (cos

38、/2202020BRRRR+=+= - - + + l w x 3.7 磁敏元件传感器磁敏元件传感器 3.7.2 磁电阻元件磁电阻元件 9 工程测试技术传感器 特点特点 电阻的增量与磁场的平方成正比；电阻的增量与磁场的平方成正比； 与磁场的正负无关；与磁场的正负无关； 温度系数影响大；温度系数影响大； 磁感应的范围比霍尔元件大。磁感应的范围比霍尔元件大。 应用应用 磁头；接近开关和无触点开关。磁头；接近开关和无触点开关。 3.7 磁敏元件传感器磁敏元件传感器 10 工程测试技术传感器 霍尔元件霍尔元件 磁电阻元件磁电阻元件 磁敏二极管磁敏二极管 磁晶体管磁晶体管 磁半导体开关磁半导体开关 3.

39、7 磁敏元件传感器磁敏元件传感器 3.7.3 磁感应半导体元件分类磁感应半导体元件分类 11 工程测试技术传感器 产品产品 3.7 磁敏元件传感器磁敏元件传感器 12 工程测试技术传感器 案例：案例：轧机轧机转速测量转速测量 3.7 磁敏元件传感器磁敏元件传感器 13 轧机转速测量，原来用反轧机转速测量，原来用反光式传感器，可靠性低光式传感器，可靠性低 工程测试技术传感器 实验：钢管无损检测实验模块实验：钢管无损检测实验模块 3.7 磁敏元件传感器磁敏元件传感器 13 N S N S 本模块采用磁性检测原理来探测钢管缺陷。探头由磁铁和可检测磁场强度的霍尔传感器组成。磁铁与被测的铁磁材料工件间形

40、成磁路，若工件上有缺陷，则磁路的磁阻增大，霍尔传感器附近的磁场强度变弱。当探头在试件表面移动时，正常情况下磁场强度是不变的，当试件表面有缺陷的时候，会产生一个磁场的跳变，通过监测磁场的跳变即可进行试件的探伤。 工程测试技术传感器 3.8 热敏传感器热敏传感器 3.8.1 双金属温度计双金属温度计 把两种膨胀系数不同的金属薄片焊接在一起制成的。把两种膨胀系数不同的金属薄片焊接在一起制成的。它是一种固体膨胀温度计，可将温度变化转换成机械量变它是一种固体膨胀温度计，可将温度变化转换成机械量变化。化。 优点优点 结构简单结构简单 牢固牢固 可靠可靠 防爆防爆 3.8 热敏传感器热敏传感器 1 工程测试

41、技术传感器 3.8 热敏传感器热敏传感器 2 工程测试技术传感器 3.8 热敏传感器热敏传感器 荧光灯启辉器荧光灯启辉器 零线零线 火线火线 当电路接通，启辉器两端极片得电，当电路接通，启辉器两端极片得电，击穿惰性气体而导电（辉光放电），击穿惰性气体而导电（辉光放电），双金属片发热弯曲而与静触板接通形双金属片发热弯曲而与静触板接通形成闭合电路。电路中电流突然中断，成闭合电路。电路中电流突然中断，使镇流器两端产生一个比电源电压高使镇流器两端产生一个比电源电压高得多的感应电动势，得多的感应电动势，在强电场的作用在强电场的作用下，引起管内汞蒸气电离而形成弧光下，引起管内汞蒸气电离而形成弧光放电。放电

42、。 3 工程测试技术传感器 3.8 热敏传感器热敏传感器 荧光灯启辉器荧光灯启辉器 启辉器由玻璃管制成的辉光放电管与小电容器并联而成辉光启辉器由玻璃管制成的辉光放电管与小电容器并联而成辉光放电管内有一个放电管内有一个U形双金属片，一个固定静止触极电板，称为静触形双金属片，一个固定静止触极电板，称为静触板或静触极，玻璃管内充有氖气或氩气，或氖氩混合的惰性气体。板或静触极，玻璃管内充有氖气或氩气，或氖氩混合的惰性气体。当电路接通，启辉器两端极片得电，击穿惰性气体而导电（辉光当电路接通，启辉器两端极片得电，击穿惰性气体而导电（辉光放电过程），双金属片发热弯曲而与静触板接通形成闭合电路。放电过程），双

43、金属片发热弯曲而与静触板接通形成闭合电路。此时电流直接经过双金属片与静触板流通，惰性气体失去作用而此时电流直接经过双金属片与静触板流通，惰性气体失去作用而不放电，双金属片开始冷却，经过不放电，双金属片开始冷却，经过18秒的时间，双金属片收缩秒的时间，双金属片收缩回原来状态，启辉器停止工作。回原来状态，启辉器停止工作。 4 工程测试技术传感器 热电效应热电效应 将两种不同材料的导体将两种不同材料的导体A和和B串接成一个闭合回路，串接成一个闭合回路，当两个接点温度不同时，在回路中就会产生热电势，形成当两个接点温度不同时，在回路中就会产生热电势，形成电流，此现象称为热电效应。电流，此现象称为热电效应

44、。 3.8 热敏传感器热敏传感器 3.8.2 热电温度计热电温度计(热电偶热电偶) 5 工程测试技术传感器 BAABNNekTTEln)(=A B T T0 k玻耳兹曼常数，玻耳兹曼常数， e电子电荷量，电子电荷量， T接触处的温度接触处的温度 NA，NB分别为导体分别为导体A和和B的自由电子密度。的自由电子密度。 BAABNNekTTEln)(00=3.8 热敏传感器热敏传感器 6 工程测试技术传感器 热电偶测温基本定律热电偶测温基本定律 1)均质导体定律均质导体定律 由一种均质导体组成的闭合回路，不论导体的横由一种均质导体组成的闭合回路，不论导体的横截面积、长度以及温度分布如何均不产生热电

45、动势。截面积、长度以及温度分布如何均不产生热电动势。 T T0 2)中间导体定律中间导体定律 在热电偶回路中接入第三种材料的导体，只要其两在热电偶回路中接入第三种材料的导体，只要其两端的温度相等，该导体的接入就不会影响热电偶回路的端的温度相等，该导体的接入就不会影响热电偶回路的总热电动势。总热电动势。 T T0 V 3.8 热敏传感器热敏传感器 7 工程测试技术传感器 3)参考电极定律参考电极定律 两种导体两种导体A,B分别与参考电极分别与参考电极C组成热电偶，如果他们组成热电偶，如果他们所产生的热电动势为已知，所产生的热电动势为已知，A和和B两极配对后的热电动势可两极配对后的热电动势可用下式

46、求得：用下式求得： ),(),(),(000TTETTETTECBACAB=A B T T0 = A C T T0 C B T T0 由于铂的物理化学性质稳定、人们多采用铂作为参考电极由于铂的物理化学性质稳定、人们多采用铂作为参考电极。 3.8 热敏传感器热敏传感器 8 工程测试技术传感器 1. 4)中间温度定理中间温度定理 热电偶在节点（热电偶在节点（T，T0）产生的电动势等于其在）产生的电动势等于其在（T，Tn）和（）和（Tn，T0）产生的电动势的代数和）产生的电动势的代数和 一般热电偶的分度表（输出特性）是在冷端为一般热电偶的分度表（输出特性）是在冷端为0时时给出的，若测量时冷端不为给出

47、的，若测量时冷端不为0，则可据此修正。，则可据此修正。 1 21 33 2( ,) ( ,) ( ,)ABABABE tt E tt E tt=+工程测试技术传感器 3.8 热敏传感器热敏传感器 9 工程测试技术传感器 3.8 热敏传感器热敏传感器 10 工程测试技术传感器 半导体热敏电阻的材料是一种由锰、镍、铜、钻、铁半导体热敏电阻的材料是一种由锰、镍、铜、钻、铁等金属氧化物按一定比例混合烧结而成的半导体，它具有等金属氧化物按一定比例混合烧结而成的半导体，它具有负的电阻温度系数，随温度上升而阻值下降。负的电阻温度系数，随温度上升而阻值下降。 3.8 热敏传感器热敏传感器 )11(00TTeR

48、R=R T 3.8.3 热敏电阻传感器热敏电阻传感器 11 工程测试技术传感器 3.8 热敏传感器热敏传感器 12 工程测试技术传感器 3.8 热敏传感器热敏传感器 13 工程测试技术传感器 3.8 热敏传感器热敏传感器 产品产品 14 工程测试技术传感器 温控器温控器 3.8 热敏传感器热敏传感器 应用应用 汽车发动机传感器汽车发动机传感器 水温感应塞水温感应塞 还广泛应用于空调、暖气、电子体温计等还广泛应用于空调、暖气、电子体温计等 15 工程测试技术传感器 3.8 热敏传感器热敏传感器 15 用热敏电阻制作温度传感器用热敏电阻制作温度传感器 VCC 10K Vout 热敏电阻热敏电阻 图

49、6、自制温度传感器DRVI测量实验环境 工程测试技术传感器 2 2、试比较热电偶测温与热电阻测温有什么不同（从原、试比较热电偶测温与热电阻测温有什么不同（从原理、测温系统组成和应用场合三方面考虑）。理、测温系统组成和应用场合三方面考虑）。 习题：习题： 1 1、磁电式传感器可分为几类？、磁电式传感器可分为几类？ 3 3、请利用压电式传感器设计一个测力装置。、请利用压电式传感器设计一个测力装置。 4 4、请列出几种用磁场传感器实现的测控应用装置。、请列出几种用磁场传感器实现的测控应用装置。 工程测试技术传感器 3.9 气敏电阻传感器气敏电阻传感器 气体与人类日常生活密切相关，对气体的检测已经是气

50、体与人类日常生活密切相关，对气体的检测已经是保护和改善生态居住环境不可缺少手段，气敏传感器发挥保护和改善生态居住环境不可缺少手段，气敏传感器发挥着极其重要的作用。着极其重要的作用。 如生活环境中一氧化碳浓度达如生活环境中一氧化碳浓度达0.81.15 ml/L时，就会时，就会出现呼吸急促，脉搏加快，甚至晕厥。还有易燃、易爆气体、出现呼吸急促，脉搏加快，甚至晕厥。还有易燃、易爆气体、酒精等的探测。酒精等的探测。 烟雾报警器烟雾报警器 酒精传感器酒精传感器 二氧化碳传感器二氧化碳传感器 3.9 气敏电阻传感器气敏电阻传感器 1 工程测试技术传感器 3.9 气敏电阻传感器气敏电阻传感器 气敏传感器是利

51、用气敏半导体材料，如氧化锡、氧化锰。气敏传感器是利用气敏半导体材料，如氧化锡、氧化锰。当它们吸收了气体烟雾，如一氧化碳、醇等时，电阻发生变当它们吸收了气体烟雾，如一氧化碳、醇等时，电阻发生变化。从而使气敏元件电阻值随被测气体的浓度改变而变化。化。从而使气敏元件电阻值随被测气体的浓度改变而变化。 2 工程测试技术传感器 3.9 气敏电阻传感器气敏电阻传感器 3 工程测试技术传感器 3.9 气敏电阻传感器气敏电阻传感器 4 工程测试技术传感器 3.9 气敏电阻传感器气敏电阻传感器 实验室中的传感器实验室中的传感器 5 工程测试技术传感器 3.9 气敏电阻传感器气敏电阻传感器 燃气报警器燃气报警器

52、烟雾报警器烟雾报警器 6 工程测试技术传感器 酒精传感器酒精传感器 3.9 气敏电阻传感器气敏电阻传感器 7 工程测试技术传感器 3.10 超声波检测传感器超声波检测传感器 8 实验：室内实验：室内环境监测模块环境监测模块 室内环境监测室内环境监测实验模块由温实验模块由温度传感器、湿度传感器、湿度传感器、光度传感器、光传感器、声传传感器、声传感器、二氧化感器、二氧化碳传感器、酒碳传感器、酒精传感器、烟精传感器、烟雾传感器等构雾传感器等构成，可完成室成，可完成室内环境参量的内环境参量的测量。测量。 工程测试技术传感器 3.10 超声波检测传感器超声波检测传感器 1)声波及其分类声波及其分类 (1

53、)次声波，振动频率低于次声波，振动频率低于l6Hz的机械波。的机械波。 (2)声波声波:振动频率在振动频率在16Hz20KHz之间的机械波。之间的机械波。 (3)超声波超声波:高于高于20KHz的机械波。的机械波。 2）超声波的物理性质）超声波的物理性质 超声波与声波比，振动频率高，波长短，具有束射特超声波与声波比，振动频率高，波长短，具有束射特性，方向性强，可以定向传播，其能量远远大于振幅相同性，方向性强，可以定向传播，其能量远远大于振幅相同的声波，并具有很高的穿透能力。的声波，并具有很高的穿透能力。 3.10 超声波检测传感器超声波检测传感器 1 工程测试技术传感器 3.10 超声波检测传

54、感器超声波检测传感器 声压声压 所谓声压，是指某点上各瞬间的压力与大气压力之差值，所谓声压，是指某点上各瞬间的压力与大气压力之差值，单位为单位为Pa，1Pa =1N/m2。 声强声强 声强是声波在传播方向上单位时间内通过单位面积的能声强是声波在传播方向上单位时间内通过单位面积的能量，单位为量，单位为W/m2。 声功率声功率 声功率声功率(W)是声源在单位时间内发射出的总能量，单位是声源在单位时间内发射出的总能量，单位是是W。 2 工程测试技术传感器 超声波传感器原理超声波传感器原理 超声波发射原理是把铁磁材料置于交变磁场中，产生超声波发射原理是把铁磁材料置于交变磁场中，产生机械振动，发射出超声

55、波。机械振动，发射出超声波。 接收原理是当超声波作用在磁致材料上时，使磁滞材接收原理是当超声波作用在磁致材料上时，使磁滞材料磁场变化，使线圈产生感应电势输出。料磁场变化，使线圈产生感应电势输出。 3.10 超声波检测传感器超声波检测传感器 3 工程测试技术传感器 超声波传感器对超声波传感器对 3.10 超声波检测传感器超声波检测传感器 4 工程测试技术传感器 超声波传感器应用超声波传感器应用 超声波探伤超声波探伤/测距测距/测物测物 t A 3.10 超声波检测传感器超声波检测传感器 5 工程测试技术传感器 案例：案例：输油管检测检测机器人输油管检测检测机器人 3.10 超声波检测传感器超声波

56、检测传感器 6 工程测试技术传感器 倒车雷达倒车雷达 3.10 超声波检测传感器超声波检测传感器 7 工程测试技术传感器 鱼群探测器鱼群探测器 3.10 超声波检测传感器超声波检测传感器 8 工程测试技术传感器 3.10 超声波检测传感器超声波检测传感器 8 实验：超声波传感器测量物体距离实验：超声波传感器测量物体距离 实验用超声波传感器实验用超声波传感器的发射波频率的发射波频率40KHz，它由单片机控制发射它由单片机控制发射探头发射一组探头发射一组5个超个超声波脉冲后，输出电声波脉冲后，输出电平由高电平转为低电平由高电平转为低电平；等到接收探头接平；等到接收探头接收到足够强度的反射收到足够强

57、度的反射超声波信号时，输出超声波信号时，输出信号由低电平转为高信号由低电平转为高电平。在实验过程中，电平。在实验过程中，可以观察到随着反射可以观察到随着反射物体到探头的距离变物体到探头的距离变化，传感器输出波形化，传感器输出波形的“矩形脉冲”宽度的“矩形脉冲”宽度也会对应的发生变化，也会对应的发生变化，测试距离越远，脉冲测试距离越远，脉冲的宽度越宽。的宽度越宽。 工程测试技术传感器 3.11 光电传感器光电传感器 光电传感器通常是指能敏感到由紫外线到红外线光的光光电传感器通常是指能敏感到由紫外线到红外线光的光能量，并能将光能转化成电信号的器件。其工作原理是基于能量，并能将光能转化成电信号的器件

58、。其工作原理是基于一些物质的光电效应。一些物质的光电效应。 内光电效应内光电效应 半导体材料受到光照时会产生电子半导体材料受到光照时会产生电子-空穴对空穴对,使其导使其导电性能增强电性能增强,光线愈强，阻值愈低，这种光照后电阻率发光线愈强，阻值愈低，这种光照后电阻率发生变化的现象生变化的现象,称为内光电效应称为内光电效应 。 光敏电阻、光敏二极管和光敏三极管光敏电阻、光敏二极管和光敏三极管 3.11 光电传感器光电传感器 1 工程测试技术传感器 3.11 光电传感器光电传感器 2 工程测试技术传感器 3.11 光电传感器光电传感器 照相机自动测光照相机自动测光 光控灯光控灯 工业控制工业控制

59、3 工程测试技术传感器 3.11 光电传感器光电传感器 光电池光电池 光生伏特效应指半导体材料光生伏特效应指半导体材料P-N结受到光照后产生一结受到光照后产生一定方向的电动势的效应定方向的电动势的效应。以可见光作光源的光电池是常以可见光作光源的光电池是常用的光生伏特型器件用的光生伏特型器件。 + + + - - - P N 4 工程测试技术传感器 3.11 光电传感器光电传感器 应用应用 光电传感器在工业上的应用可归纳为辐射式光电传感器在工业上的应用可归纳为辐射式(直射直射式式)、吸收式吸收式、遮光式遮光式、反射式反射式、四种基本形式四种基本形式。 5 工程测试技术传感器 3.11 光电传感器

60、光电传感器 6 工程测试技术传感器 3.11 光电传感器光电传感器 7 工程测试技术传感器 3.11 光电传感器光电传感器 8 工程测试技术传感器 3.11 光电传感器光电传感器 案例：案例：光电鼠标就是利用光电鼠标就是利用LED与光敏晶体管组合来与光敏晶体管组合来 测量位移。测量位移。 9 工程测试技术传感器 3.11 光电传感器光电传感器 亮度传感器：亮度传感器： 通过检测周围环境的亮度，再与内部设定值相比较，调整通过检测周围环境的亮度，再与内部设定值相比较，调整光源的亮度和分布，有效利用自然光线，达到节约电能的光源的亮度和分布，有效利用自然光线，达到节约电能的目的。目的。 10 工程测试

61、技术传感器 3.11 光电传感器光电传感器 相机测距反射式光电传感器相机测距反射式光电传感器 11 工程测试技术传感器 3.11 光电传感器光电传感器 12 工程测试技术传感器 3.8 热敏传感器热敏传感器 15 用光敏电阻制作光传感器用光敏电阻制作光传感器 VCC 10K Vout 图9 灯、电视机、监视器的闪烁测量 光敏电阻光敏电阻 工程测试技术传感器 3.8 热敏传感器热敏传感器 15 用光敏三极管制作心脏跳动测量传感器用光敏三极管制作心脏跳动测量传感器 红外对管红外对管 工程测试技术传感器 1 1、用光电式传感器可以测量哪些物理量，简述其工作原、用光电式传感器可以测量哪些物理量，简述其

62、工作原理？理？ 习题：习题： 2 2、超声波测距原理，其应用场合与电感、电容传感器测、超声波测距原理，其应用场合与电感、电容传感器测距有何区别？距有何区别？ 3 3、请列出几种常见的气体测量传感器？、请列出几种常见的气体测量传感器？ 工程测试技术传感器 物性型光纤传感器是利用光纤对环境变化的敏感性物性型光纤传感器是利用光纤对环境变化的敏感性，将输入物理量变换为调制的光信号将输入物理量变换为调制的光信号。 1）物性型光纤传感器）物性型光纤传感器 3.12 光纤传感器光纤传感器 3.12 光纤传感器光纤传感器 1 工程测试技术传感器 光纤流速传感器光纤流速传感器 3.12 光纤传感器光纤传感器 2

63、 工程测试技术传感器 结构型光纤传感器是由光检测元件与光纤传输回路结构型光纤传感器是由光检测元件与光纤传输回路及测量电路所组成的测量系统及测量电路所组成的测量系统。其中光纤仅作为光的传其中光纤仅作为光的传播媒质播媒质，所以又称为传光型或非功能型光纤传感器所以又称为传光型或非功能型光纤传感器。 2）结构型光纤传感器）结构型光纤传感器 3.12 光纤传感器光纤传感器 3 工程测试技术传感器 光纤检测型光电传感器光纤检测型光电传感器 作业件检测作业件检测 颜色检测颜色检测 3.12 光纤传感器光纤传感器 4 工程测试技术传感器 MOS(Metal Oxide Semiconductor)光敏元的结构

64、是光敏元的结构是在半导体在半导体(P型硅型硅)基片上形成一种氧化物基片上形成一种氧化物(如二氧化硅如二氧化硅)，在，在氧化物上再沉积一层金属电极，以此形成一个金属氧化物上再沉积一层金属电极，以此形成一个金属-氧化氧化物物-半导体结构元半导体结构元 (MOS)。 3.13 CCD固态图象传感器固态图象传感器 3.13 CCD固态图象传感器固态图象传感器 5 工程测试技术传感器 在半导体硅片上按线阵或面阵排列在半导体硅片上按线阵或面阵排列MOS单元单元，如果照如果照射在这些光敏元上的是一幅明暗起伏的图像射在这些光敏元上的是一幅明暗起伏的图像，则这些光敏则这些光敏元上就会感生出一幅与光照强度相对应的

65、光生电荷图像元上就会感生出一幅与光照强度相对应的光生电荷图像。 3.13 CCD固态图象传感器固态图象传感器 6 工程测试技术传感器 特点特点: (1) 非接触检测非接触检测; (2) 响应快响应快; (3) 可靠性高可靠性高,为修简便为修简便; (4) 测量精度高测量精度高; (5) 体积小体积小,重量轻重量轻; 容易与计算机连接容易与计算机连接 (6) 对被测物体需要强光照射对被测物体需要强光照射; (7) 受被测物体以外的光的影响受被测物体以外的光的影响. 应用应用: : (1) 宽度测量宽度测量; (2) 外径测量外径测量; (3) 主轴径向跳动测量主轴径向跳动测量. 3.13 CCD

66、固态图象传感器固态图象传感器 条形码扫描器条形码扫描器 8 工程测试技术传感器 0 1 1 1 1 1 0 0 光敏管光敏管阵列阵列 并联串联转换器 运算电路 显示电路 结束信号 驱动脉冲 CCD 3.13 CCD固态图象传感器固态图象传感器 7 工程测试技术传感器 3.13 CCD固态图象传感器固态图象传感器 7 彩色成像原理彩色成像原理 数码相机数码相机 工程测试技术传感器 GREY = RED*0.299 + GREEG*0.587 + BLUE*0.114 3.13 CCD固态图象传感器固态图象传感器 9 CCDCCD彩色图象的灰度处理彩色图象的灰度处理 工程测试技术传感器 实验：实验：数码摄像头图像采集和分析实验数码摄像头图像采集和分析实验 3.13 CCD固态图象传感器固态图象传感器 9 灰度图象灰度图象 异常活动检测异常活动检测 工程测试技术传感器 3.14 其它类型的传感器其它类型的传感器 3.14.1 热辐射检测传感器热辐射检测传感器 绝对零度以上的物体都有辐射绝对零度以上的物体都有辐射，其强度依赖于物体其强度依赖于物体温度温度(K)，根据普朗克辐射定律有以下表达式：