21机械式传感器机械式传感器是以弹性体作为传感器的敏感
传感器原理及应用试题库（已做）
传感器原理及应⽤试题库（已做）⼀：填空题（每空1分）1.依据传感器的⼯作原理，传感器分敏感元件，转换元件，测量电路三个部分组成。
2.⾦属丝应变传感器设计过程中为了减少横向效应，可采⽤直线栅式应变计和箔式应变计结构。
3.根据热敏电阻的三种类型，其中临界温度系数型最适合开关型温度传感器。
4.灵敏度是描述传感器的输出量对输⼊量敏感程度的特性参数。
其定义为：传感器输出量的变化值与相应的被测量的变化值之⽐，⽤公式表⽰k（x）=Δy/Δx 。
5.线性度是指传感器的输出量与输⼊量之间是否保持理想线性特性的⼀种度量。
按照所依据的基准之线的不同，线性度分为理论线性度、端基线性度、独⽴线性度、最⼩⼆乘法线性度等。
最常⽤的是最⼩⼆乘法线性度。
6.根据敏感元件材料的不同，将应变计分为⾦属式和半导体式两⼤类。
7.应变传感器设计过程中，通常需要考虑温度补偿，温度补偿的⽅法电桥补偿法、计算机补偿法、应变计补偿法、热敏电阻补偿法。
8.应变式传感器⼀般是由电阻应变⽚和测量电路两部分组成。
9.传感器的静态特性有灵敏度、线性度、灵敏度界限、迟滞差和稳定性。
10.国家标准GB 7665--87对传感器下的定义是：能够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，通常由敏感元件和转换元件组成。
11.传感器按输出量是模拟量还是数字量，可分为模拟量传感器和数字量传感器=输出量的变化值/输⼊量的变化12.传感器静态特性的灵敏度⽤公式表⽰为：k(x)值=△y/△x13.应变计的粘贴对粘贴剂的要求主要有：有⼀定的粘贴强度；能准确传递应变；蠕变⼩；机械滞后⼩；耐疲劳性好；具有⾜够的稳定性能；对弹性元件和应变计不产⽣化学腐蚀作⽤；有适当的储存期；应有较⼤的温度适⽤范围。
14.根据传感器感知外界信息所依据的基本校园，可以将传感器分成三⼤类：物理传感器，化学传感器，⽣物传感器。
15. 应变式测⼒与称重传感器根据弹性体的的结构形式的不同可分为柱式传感器、轮辐式传感器、悬梁式传感器和环式传感器 16. 长为l 、截⾯积为A 、电阻率为ρ的⾦属或半导体丝，其电阻为：Al R ρ=。
机械式传感器工作原理
机械式传感器工作原理机械式传感器是一种能够将机械运动转化为电信号的装置，其工作原理包括应变、震动、压力等多种类型。
本文将以2000字的篇幅，对机械式传感器的工作原理进行系统地介绍。
一、应变式机械传感器应变式机械传感器是一种常见的传感器类型，其工作原理是利用材料受力后形变的特性来实现信号的转换。
当力作用在传感器的敏感部件上时，敏感部件会发生微小的变形，从而导致内部应变片的拉伸或压缩。
这些微小的变形将会改变应变片的电阻值，进而产生电信号。
该电信号可以通过连接的线路传输给显示器或控制器，进而实现对力的测量和监测。
二、震动式机械传感器震动式机械传感器是另一种常见的机械传感器类型，其工作原理是通过将机械震动转化为电信号进行测量。
当机械运动或振动作用于传感器时，传感器内部的质量块会随着震动而移动，导致石英晶片产生应变，从而激励石英晶片的振荡频率发生变化。
利用这种变化，可以测量出机械振动的频率和幅度，进而实现对振动的监测和分析。
三、压力式机械传感器压力式机械传感器是一种将外部压力转化为电信号的传感器类型。
其工作原理是通过在敏感部件上施加压力，使得敏感部件发生微小的形变，进而改变内部的电阻、电容或电感等物理性质，从而产生与压力大小成正比的电信号。
这种电信号可以经过信号调理电路进行放大和滤波，然后输出到控制系统中进行相关的处理和控制。
四、应用领域机械式传感器的工作原理决定了其在工程、制造、化工、汽车、航空航天等领域都有着广泛的应用。
在工程领域，应变式机械传感器可用于测量结构件的受力情况；在航空航天领域，震动式机械传感器可用于飞机的振动监测；在化工领域，压力式机械传感器可用于监测管道中的液压和气压。
了解机械式传感器的工作原理对于工程技术人员具有重要意义。
五、总结机械式传感器是一种将机械运动转化为电信号的重要装置，其工作原理涉及应变、震动和压力等多种类型。
了解机械传感器的工作原理有助于我们更好地理解其在各种工程领域中的应用和优势，为相关领域的工程设计和技术研究提供参考和指导。
第4部分传感器原理1电阻式
固态压阻式传感器
3 固态压阻式传感器
华中科测技试大技学术与机信械号学处院理
固态压阻式传感器的工作原理：与半导体应变片相 同，都是利用半导体材料的压阻效应。
区别在于：半导体应变片是由单晶半导体材料构成， 是利用半导体电阻做成粘贴式敏感元件。固态压 阻式传感器中的敏感元件则是在半导体材料的基 片上用集成电路工艺制成的扩散电阻，所以也称 为扩散型半导体应变片。
华中科测技试大技学术与机信械号学处院理
为了提高测量的频率范围，可先用弹性元件将被测
量转换成位移，然后用其他形式的传感器（如电阻、
电容等）将位移量转换成电信号输出。
近年来，在自动 检测、自动控制技术 中广泛应用的微型探 测开关也被看成是机 械式传感器。它能把 物体的运动、位置或 尺寸变化，转换为接 通、断开信号。
电阻应变式传感器
金属应变计
华中科测技试大技学术与机信械号学处应院理变计
半导体应变片
(2)半导体应变片
半导体应变片最简单 的典型结构如右图所示， 使用方法与金属应变片相 同，粘贴在被测物体上， 随被测试件的应变其电阻 值发生相应变化 。
半导体应变片工作原 理是基于半导体材料的 压阻效应，即单晶半导 体材料在沿某一轴向受 到外力作用时，其电阻
变阻器式传感器
华中科测技试大技学术与机信械号学处院理
案例：重量的自动检测--配料设备
原材料
原理：弹簧→力→位移 →电位器→电阻
位移
比较 重量设定
变阻器式传感器
案例：煤气包储量检测
华中科测技试大技学术与机信械号学处院理
钢丝 煤气包
原理：钢丝→收线圈数 →电位器 →电阻
变阻器式传感器
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计算机病毒是怎样感染的
机电液一体化系统
信
微机微电子
息
元器件技术
电力电子 变换技术
处
理
技
机械工程系统设计与制造技术
术
PC - 7 Hydraulic Excavators
08/2003 Page-24
检 测 传 感 技 术
基础的 元器件 技术
检测 计量 技术
液压 相关 技术
伺服传动及 自控技术
试验 模拟 技术
材料 技术
KSC-T/C
KSC-T/C
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电器基本知识回顾
1、电的性质及分类； 2、物质的结构和分类； 3、电压、电流、电阻的概念； 4、欧姆定律； 5、半导体知识； 6、基本电子元器件； 7、磁的概念； 8、基本数字电路等。
PC - 7 Hydraulic Excavators
08/2003 Page-4
本次培训的目的是使服务人员更充 分、更详细的了解掌握小松PC-7液压挖 掘机的电控技术知识，以便你们在实际 的工作中充分运用这些知识更好的开展 好服务工作,排除用户后顾之忧,为自己 的公司创造更高的价值。
KSC-T/C
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3、三极管的作用
按照用途，分为开关用和增幅用。
在开关线路中，随着基极电流断断 续续流动，使集电极象开关一样高速地 ON-OFF，从而控制电压电流。
在增幅线路中，电压在基极和发射 极之间形成小的基极电流，并控制大的 集电极电流。
4、三极管的运用
三极管的运用在挖掘机上比较多，
比如电磁阀和传感器的信号控制等等。
5、三极管性能练习 题
梅特勒托利多称重传感器
梅特勒托利多称重传感器简介梅特勒托利多（Mettler Toledo）是一家专门从事测量和分析仪器的瑞士公司，是全球称量技术的领导者之一。
梅特勒托利多生产的称重传感器，以其精确、可靠的性能而被全球各行各业广泛应用。
原理梅特勒托利多的称重传感器可分为两类：电子称重传感器和机械式称重传感器。
电子称重传感器电子称重传感器采用应变片或压电陶瓷作为传感元件，通过电子电路转化为输出信号。
这种传感器通常具有较高的灵敏度和可靠性，能够在工业生产过程中实现高精度的重量测量。
机械式称重传感器机械式称重传感器采用弹性体或权重坠子作为传感元件，通过机械结构转化为输出信号。
这种传感器通常具有较高的机械稳定性和耐用性，但精度较低，只适合进行粗略的重量测量。
应用领域梅特勒托利多的称重传感器广泛应用于工业生产、实验室、医疗和交通等领域。
工业生产梅特勒托利多的称重传感器可以用于各种重量测量场合，如压力容器、货车秤等。
实验室梅特勒托利多的称重传感器被广泛应用于实验室中，如天平、分析仪器等。
医疗梅特勒托利多的称重传感器可以用于医疗设备中，如体重秤、血槽秤等。
交通梅特勒托利多的称重传感器可以用于交通设备中，如大型卡车称重、电子收费等。
特点梅特勒托利多的称重传感器具有以下几个特点：精度高梅特勒托利多的称重传感器精度高，可以实现高精度的重量测量。
可靠性强梅特勒托利多的称重传感器可以长期稳定工作，具有较高的可靠性。
维护方便梅特勒托利多的称重传感器结构简单，维护方便，使用寿命长。
结论梅特勒托利多的称重传感器是一种精密、可靠的测量设备，在各个领域都有广泛的应用。
随着科技的发展，梅特勒托利多将会进一步提高称重传感器的性能和可靠性，为全球的称量技术发展做出更大的贡献。
邮政机务员(营投设备模块)初级判断
1.( ×)印刷品或盲人读物的交寄方式与明信片一样，可直接投入邮筒。
2.( √)邮政物流业务分为同城（区域）配送、一体化物流、货运代理、分销物流四大类别。
3.( ×)实现总包无纸化交接后，邮件交接以实物信息为准。
4.( ×)寄给机关、企事业、团体及厂商等单位的邮件，除写清单位全称外，还应当写明单位的邮政编码。
5.( √)省际中心之间、一级中心局之间一般采用网状结构形式。
6.( ×)设备工作部分的频繁变速或换向必须由变速装置和连杆机构来完成。
7.( √)电子秤的A/D转换电路将前置放大器送来的模拟信号转变为数字信号后送到主CPU。
8.(×)并联电路中的总电流小于各电阻中的电流之和。
9.( ×)半波整流电路中加入滤波电容后，得到的直流电压的大小接近交流电压的平均值。
10.( ×)假想用剖切面剖开机件，将处在观察者和剖切面之间的部分移去，而将其余部分向投影面投影所得的图形称为剖面图。
11.( ×)电压是衡量电子运动本领大小的物理量。
12.( √)机器设备中常用的机械传动形式有：螺旋传动、带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动和连杆传动、凸轮传动等。
13.( ×)在由几对皮带轮组成的平带传动机构中，总的传动比等于各对皮带轮的传动比中的最大值。
14.( ×)报刊按内容和读者对象可划分为报纸和期刊。
15.( ×)邮政业务的三项基本制度是交接验收、勾挑核对和信息传输。
16.( ×)从部分电路欧姆定律可知，流过导体的电流与这段导体两端的电压成反比。
17.( √)输送带接头的强度应不低于本体强度。
18.( ×)邮政普遍服务业务资费实行政府定价，资费标准由国务院邮政管理部门制定。
19.( √)由各自的工作原理可知，半波整流电路的整流效率低于全波整流电路。
20.( ×)LC滤波器被广泛应用于晶体管电源中。
《传感器与检测技术》期末考试试卷及答案2023年修改整理
千里之行，始于足下传感器与自动检测技术一、填空题（每题3分）1、传感器通常由直接响应于被测量的 敏感元件 、产生可用信号输出的转换元件、以及相应的信号调节转换电路组成.2、金属材料的应变效应是指 金属材料在受到外力作用时，产生机械变形,导致其阻值发生变化的现象 叫金属材料的应变效应。
3、半导体材料的压阻效应是 半导体材料在受到应力作用后，其电阻率发生明显变化 ，这种现象称为压阻效应.4、金属丝应变片和半导体应变片比较其相同点是 它们都是在外界力作用下产生机械变形 ，从而导致材料的电阻发生变化.5、金属丝应变片和半导体应变片比较其不同点是 金属材料的应变效应以机械形变为主,材料的电阻率相对变化为辅；而半导体材料则正好相反，其应变效应以机械形变导致的电阻率的相对变化为主，而机械形变为辅。
6、金属应变片的灵敏度系数是指 金属应变片单位应变引起的应变片电阻的相对变化叫金属应变片的灵敏度系数。
7、固体受到作用力后电阻率要发生变化，这种现象称 压阻 效应.8、应变式传感器是利用电阻应变片将应变 转换为电阻变化的传感器。
9、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为 电阻 变化的传感器。
10、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器，传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感 元件构成，弹性元件用来感知应变，电阻敏感元件用来将应变的转换为电阻的变化。
11、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器，传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成，弹性元件用来感知应变 ，电阻敏感元件用来将应变的转换为电阻的变化。
12、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器,传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成，弹性元件用来感知应变，电阻敏感 元件用来将应变的转换为电阻的变化。
13、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器，传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成，弹性元件用来感知应变，电阻敏感元件用来将应变的转换为 电阻的变化 。
《机械工程测试技术基础(第4版)》基本课件第4章
目录
4.1 常用传感器分类 4.2 机械式传感器及仪器 4.3 电阻式、电容式与电感式传感器 4.4 磁电式、压电式与热电式传感器 4.5 光电传感器
目录
4.6 光纤传感器 4.7 半导体传感器 4.8 红外测试系统 4.9 激光测试传感器 4.10 传感器的选用原则
物性型传感器是依靠敏感元件材料本身物理性质的变化来实现信号变换的。例 如,水银温度计是利用了水银的热胀冷缩性质;压力测力计利用的是石英晶体的压电 效应等。
结构型传感器则是依靠传感器结构参数的变化而实现信号转变的。例如,电容 式传感器依靠极板间距离变化引起电容量的变化;电感式传感器依靠衔铁位移引起 自感或互感的变化。
弹性元件具有蠕变、弹性后效等现象。材料的蠕变与承载时间、载荷大 小、环境温度等因素有关。而弹性后效则与材料应力-松弛和内阻尼等因素 有关。这些现象最终都会影响到输出与输入的线性关系。因此,应用弹性元 件时,应从结构设计、材料选择和处理工艺等方面采取有效措施来改善上述 诸现象产生的影响。
4.2 机械式传感器及仪器
近年来,在自动检测、自动控制技术中广泛应用的微型探测开关亦被 看作机械式传感器。这种开关能把物体的运动、位置或尺寸变化,转换为 接通、断开信号。图4-4表示这种开关中的一种。它由两个簧片组成,在 常态下处于断开状态。当它与磁性块接近时,簧片被磁化而接合,成为接通 状态。只有当钢制工件通过簧片和电磁铁之间时,簧片才会被磁化而接合, 从而表达了有一件工件通过。这类开关,可用于探测物体有无、位置、尺 寸、运动状态等。
工程测量中通常把直接作用于被测量,并能按一定方式将其转换成同种或别种 量值输出的器件,称为传感器。
传感器是测试系统的一部分,其作用类似于人类的感觉器官。它把被测量,如力、 位移、温度等物理量转换为易测信号或易传输信号,传送给测试系统的调理环节。 因而也可以把传感器理解为能将被测量转换为与之对应的,易检测、易传输或易处 理信号的装置。直接受被测量作用的元件称为传感பைடு நூலகம்的敏感元件。
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直线位移型
Rx
x xmax
Rmax
Ux
x xmax
U max
机械量（位移） 电量（电阻或电压）
角位移型
R U
Rmax max U max max
机械量（位移）—电量（电阻或电压）
变阻器式传感器的后接电路, 一般采用电阻分 压电路。在直流激励电压uo作用下, 这种传感器将位 移变成输出电压的变化。 当电刷移动 x 距离后 , 传感器的输出电压 uy 可用下 式计算
7.测量电阻
8.焊接
9.固定
4. 应变式传感器的特点
性能稳定、精度高，综合误差在 1.0% ~ 0.1%， 高精度力传感器已能达到0.03% ~ 0.01%。 测量范围广 压力：104 ~ 109Pa； 力：0.1 ~ 107N 能适应较大的振动和冲击，抗辐射能力强。
2.1 机械式传感器 机械式传感器是以弹性体作为传感器的敏感元件。
输入量：力、压力、温度等 输出量：弹性元件本身的弹性变形（或应变） 优点：机械式传感器做成的机械式指示仪表具有结构 简单、可靠、使用方便、价格低廉、读数直观等优 点。 缺点：弹性变形不宜大, 以减小线性误差。此外, 由 于放大和指示环节多为机械传动,不仅受间隙影响, 而 且惯性大, 固有频率低, 只宜用于检测缓变或静态被 测量。
dR / R sg 1 2 = 常数 dl / l
电阻应变片灵敏度多在1.7到3.6之间。 电阻应变片的标准阻值有60欧姆、120欧姆、350欧 姆、600欧姆和1000欧姆等。其中以120欧姆为最常用。
2. 半导体应变片
工作原理——基于半导体材料的压阻效应。 所谓压阻效应 是指单晶半导体材料在沿某一轴向受到外力作用时, 其电阻率 发生变化的现象。 (1+2ν)ε项是由几何尺寸 变化引起的 , 是由电阻 率变化而引起的。
dR 1 2 E R
灵敏度
dR E R
sg
dR / R
E
比金属丝电阻应变片大50-70 倍。
3. 电阻应变式传感器的应用
1) 直接用来测定结构的应变 或应力 利用不同形状的应变片 , 贴在构件的预定部位,可研究 机械、桥梁、建筑等的某些构 件在工作状态下的受力、变形 情况, 为结构设计、应力校核 或构件破坏的预测等提供可靠 的实验数据。
(a)—齿轮轮齿弯矩 (b)—飞机机身应力 (c)—立柱应力 (d)—桥梁应力
2) 将应变片贴于弹性元件上 可测量力、位移、压力、加速度等物理参数。弹性元 件得到与被测量成正比的应变 , 再由应变片转换为电阻的 变化。
1.选点及工件表面清理
2.打磨
3.清洗、干燥、划线、量阻值
4.贴片
5.排气
6.分开端子
uy
u0 xp Rp x 1 x RL xp
电阻分压电路
变阻器式传感器特点与应用
特点 优点：结构简单，性能稳定，使用方便，输出信号 大，受外界条件影响小。 缺点：因触点与绕线间存在摩擦，动态响应较差。 分辨力低，一般小于20m。噪声大。 应用 主要应用于线位移、角位移测量。或作为伺服记录 仪或电子电位差计。
金属箔式应变片 用栅状金属箔片代替栅状金属丝。适于大批量 生产。其线条均匀, 尺寸准确, 阻值一致性好。目前 应用广泛。
a)单轴 b)测扭矩 c)多轴（应变花） d)平行轴多栅 e)同轴多栅
电阻应变片灵敏度
l l R 2 r A
l l dR 2 dl 2 3 dr 2 d r r dl 2dr d R l r
dR 2 E R 1 2 E
dl 电阻丝轴向相对变形称为纵向应变,为 l
当电阻丝沿轴向伸长时,必沿径向缩小,有
dr dl r l
d
ν--电阻丝材料的泊桑比；
电阻率相对变化率 与电阻丝轴向所受正应力σ有关：
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
E
E-电阻丝材料的弹性模量; -压阻系数,与材质有关。
dR 2 E R 1 2 E
dR 1 2 R
分析： (1+2ν)ε项是由电阻丝几何尺寸改变所引 起的。对于同一电阻材料, 1+2ν是常数, 项是由 电阻丝的电阻率随应变的改变而引起的。对于金属电 阻丝来说, 是很小的, 可忽略。 灵敏度
(a) 测力计
(b) 压力计
酒精
波登管 毛细管 感温筒
(c) 温度计
微型探测开关
2.2 电阻式传感器 电阻式传感器将被测量转换成电阻变化量，再 通过中间变换电路将电阻变化变换为电压或电流进 行测量。 按工作原理分为： 变阻器（电位器）式 电阻应变式（弹性电阻式）（重点掌握） 热敏电阻式 磁敏电阻式 气敏电阻式等
2.2.2 电阻应变式传感器
电阻应变片的工作原理是基于电阻应变效应，即在 导体产生机械变形时，它的电阻值相应发生变化。 电阻应变式传感器可分为金属电阻应变片式与半导 体应变片式两类。 可用于测量应变、力、位移、加速度、扭矩等参 数。 优点：精度高、频响宽、体积小、重量轻； 缺点：产生漂移
1. 金属电阻应变片 (应变片发生机械变形时 ,其电阻值发生变化) 金属丝电阻应变片 ( 又称电阻丝应变片 ) 出现得较 早, 现已较少采用。其典型结构是将具有高电阻率的 金属丝绕成栅形, 粘贴在绝缘的基片和覆盖层之间 , 由引出导线接于电路上。
2.2.1 变阻器式传感器（又称电位器式）
原理：变阻器式传感器实际是精密线绕电位器，通过 改变电位器触头位置将位移转换为电阻变化。 直线位移型 常用有 角位移型 非线性型
l 导体电阻公式：R A ( )
其中， －电阻率；
如果电阻丝的直径和材质一定， l －导体长度； 则电阻值随导线长度而变化。 A －导体截面积。