电气学院传感器基础知识
15第3章_电气式传感(1)
x
B
C
A
x
xp
灵敏度
dR dx
kl
e0 ey
e0
x
ey
x
x pey e0
1.1 变阻器式传感器
x x pey e0 kley
e0
ey
0
x
Hale Waihona Puke xp1.1 变阻器式传感器
后接分压电路
R p Rx
e0
Rx
ey
RL
V
ey
A
dl
l
A
2
dA
l A
d
代入 R l / A
dR R
dl l
dA A
d
1.2 电阻应变式传感器
金属丝 A r 2 金属丝体积不变
dR dl l
dr r dl l
2 d
2 dr r
d
有
R
器(differential transformer)）
2.1 自感型(self-inductance)(可变磁阻式)
原理:电磁感应
线圈
由电磁学原理可知： L W m i 其 中 ： L 电 感 ； W 线 圈 匝 数 ； i 电 流 ；
m 电 流 i产 生 的 磁 通
基于金属导体的应变效应(strain effect)，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(伸长或缩短)的变化而 发生变化象。
1.2 电阻应变式传感器
传感器与检测技术在电气专业培养能力要素
传感器与检测技术在电气专业培养能力要素《传感器与检测技术》课程是电气自动化技术专业的专业必修课程，通过讲授温度传感器、力的检测传感器、位移传感器、速度传感器、液位及环境量传感器的结构、原理及实际应用，使学生掌握测量系统的基本结构、测量电路的原理及应用。
通过该课程的学习，学生能够初步掌握传感器的测量原理，熟悉测控系统的构成、功能、控制方式，使学生能够掌握自动控制系统操作、运行、检修、维护等技术要求和技术标准。
熟悉当前测控系统的构成;掌握传感器实际应用，了解传感器技术新的发展趋势，为将来从事电子、电气测量系统维护工作奠定良好的基础。
在进行专业知识学习的同时，适时引入思政育人要素，对学生进行思想政治的良性引导，培养学生的爱国精神、团队协作精神、兢兢业业的工匠精神。
具体设计如下：课程内容思政育人要素育人目标测量误差的认知与处理勿以恶小而为之，勿以善小而不为;失之毫厘，谬之千里。
通過误差的计算和处理培养学生精益求精的科学精神，在工作和学习中追求真理永无止境。
非接触式测温原理及方法在疫情防控中的使用，对防控疫情的意义。
结合新冠肺炎疫情防控，对比国内外防控形势，进行文化自信、制度自信教育，激发学生强烈的爱国主义情怀和民族自豪感。
光电传感器的原理及应用中国稀土资源开发应用中国光伏产业的发展及前景通过稀土资源的分布及重要性，激发学生对伟大祖国的热爱;光伏产业的技术水平、在全世界的地位，教育学生正确看待自我。
压电传感器的原理及应用陶瓷的历史，陶瓷新材料通过陶瓷新材料的应用，使学生对伟大祖国悠久陶瓷历史的了解，激发民族自豪感，使学生有极大的热情投入新材料的研发。
《传感器与检测技术》课程教学中引入思政教育内容，经过2019级学生的教学实践，整体教学效果优秀。
学生们表示除了对专业课知识的学习关注度高了，对融入专业知识的思政育人要素也表现出了极大的热情，对学生们的世界观、人生观、价值观的塑造有很重要的引领作用。
学生们表示，这种思政教育方式是潜移默化的，融合在专业知识的学习中，不是硬性说教式的，是学科发展的历史总结，在专注专业知识学习的过程中，自然而然地接受世界观的塑造。
第六章 电感式传感器
0
3
灵敏度：
L2
L0
0
1
0
0
2
0
3
K
L / L0
1 2
0
L
L1
L2
2L0
0
1
0
2
实际上由于线圈内部的磁场是不均匀的，电感量的增 量ΔL与△x存在着一定的非线性。
为提高灵敏度和线性度，螺线管型自感式传感器常 采用差动结构。
6.1 自感式传感器
广西大学电气工程学院
双螺管型差动型
L1
L2
u
x
特性曲线
等效电路
将传感器两线圈接于电桥 的相邻桥臂时，其输出灵 敏度可提高一倍，并改善 了非线性特性，还能减少 干扰影响。
• 对电源采取稳压、稳频、屏蔽、加滤波电容等 措施，可减弱或消除电源的影响。
• 铁芯磁感应强度的工作点一定要选在磁化曲线 的线性段，以免在电源电压波动时，铁芯磁感 应强度进入饱和区而使导磁率发生很大变动。
6.1 自感式传感器
零点残余电压及其补偿
在电桥预平衡时，无法实 现平衡，最后总要存在着 某个输出值ΔU0，这称为 零点残余电压
应在设计制造时采取措施， 保证两电感线圈的对称。
减少电源中的谐波成分 在测量电桥中接入可调电
位器 采用相敏整流电路
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理想状态
ΔU0
实际状态
uo
理想状态
实际状态
第六章 电感式传感器
广西大学电气工程学院
传感器应用技术课程标准
传感器应用技术课程标准(总13页)本页仅作为文档封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March《传感器应用技术》课程标准一、概述（一）课程性质本课程是高等职业技术学校“电子电气技术应用类”专业的一门重要的专业核心课程，其专业性、实践性很强，是本专业学生必修的综合技术应用课程之一。
其主要包括传感器的认识、结构原理和使用方法，并在此基础上分别介绍常用传感器应用技术及实用电路的分析与设计。
所选的电路具有设计新颖、结构合理、性能优良和实用性强等特点。
通过本课程的学习和技能训练，使学生能认识传感器，了解测量基本原理，理解各种传感器进行非电量电测的方法，掌握传感器的基本结构和使用方法。
初步具备实用传感器的应用和电路制作技能，并了解相应的测量转换电路、信号处理电路的原理及各种传感器在工业中的应用。
（二）课程基本理念本课程贯彻“以就业为导向，以能力为本位”的职教思想，以学生将来从事的职业岗位群所需要的相关知识和基本技能为依据，以项目课程为主体的模块化专业课程体系，它突破了学科为中心的课程体系，减少理论推导，重点突出应用。
将学科内容按“项目”进行整合，在内容安排上也是由简到繁，逐步深入，已应用性教学为主，注重增强学生的能力。
（三）课程设计思路本课程按项目或任务式教学课程进行设计，以项目为引导，任务为驱动，内容以实用为主，原理分析通俗易懂。
各项目中典型传感器应用电路的分析和测试，融合常用传感器的基本知识。
课程内容包含了传感器检测若干个项目，每个项目又分为若干个典型工作任务，每个任务将相关知识和实践实验进行有机的结合，突出实际应用，减少理论推导，注重培养学生的实际应用能力和分析解决问题的实际工作能力。
据本课程的教学目标，已各种测量手段为主线，传感器的应用贯穿课程整个内容，让学生在用什么、学什么、会什么的过程中，逐步掌握专业技能和相关专业知识，培养学生的实际操作能力。
传感器基础知识培训 ppt课件
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17
大距离接近IM-L系列
IM-L系列接近开关检测距离是常规产品的一倍，使用更方便，是高 端客户的至爱。 产品适用电压范围宽，浪涌、过流、反接等保护功能齐全。
ppt课件
18
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光电传感器
• 在各类开关中，有一种对接近它物件有“感知”能力的元件— 位移传感器。利用位移传感器对接近物体的敏感特性达到控制 开关通或断的目的 ，这就是接近开关。
接近传感器
• 电感式接近开关 • 电容式接近开关 • 霍尔式接近开关 • 舌簧式接近开关
光学传感器
• 对射式光电开关 • 漫反射式光电开关 • 反馈反射式光电开关 • 定距离式光电开关 • 色标传感器 • 光钎传感器 • 光幕传感器
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其他传感器
• 超声波传感器 • 温湿度传感器 • 倾斜传感器 • 加速度传感器 • 气体传感器 • PH传感器 • ......
请
单
击
滑
传感器
块
接电源-
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41
三线 PNP常开输出
特点：相对于两线工作更稳定可靠。
接电源+
客户负载 输出电平01
请
单
击
滑
传感器
块
接电源-
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42
三线 PNP常闭输出
特点：相对于两线工作更稳定可靠。
接电源+
客户负载 输出电平10
请
单
击
滑
传感器
块
接电源-
ppt课件
43
• 若被测物体为导磁材料或者为了区别和它在一同运动的物体而把磁钢埋在被测 物体内时，应选用霍尔接近开关。
• 若是用在气动、液动、汽缸等设备上时，当然是选用舌簧接近开关。
传感器和检测技术课程标准
传感器和检测技术课程标准《传感器及检测技术》课程标准一、课程信息课程名称：传感器及检测技术课程类型：电气自动化专业核心课课程代码：0722070 授课对象：电气自动化专业学分：4 先修课：模拟电子技术、数字电子技术、微机原理学时：72 后续课：智能仪器、电气综合实训、电工中、高级职业资格证书、毕业设计、顶岗实习制定人：邓贻XX制定时间：20XX/7/10二、课程性质传感器是现代操纵的基本工具，而检测技术则是操纵过程猎取信息的唯一手段。
《传感器与检测技术》是一门多学科交叉的专业课程，重点介绍各种传感器的工作原理和特性，结合工程应用实际，了解传感器在各种电量和非电量检测系统中的应用，培养学生使用各类传感器的技巧和能力，掌握常用传感器的工程测量设计方法和实验研究方法，了解传感器技术的进展动向。
本课程是电气自动化技术专业的一门核心专业技术课，也是后续的电气综合实训、电工中、高级职业资格证书（其内容约占20%）、毕业设计、顶岗实习等基本技能养成课程，即是职业素养养成与职业能力培养最基本的理论实践一体化课程。
三、课程设计1、课程目标设计总体目标：教学目标和总体要求是让学生初步掌握检测技术的基本知识和应用。
培养学生使用各类传感器的能力。
使学生能够进一步应用传感器解决工程测控系统中的具体问题。
要求理解不同传感器的工作原理，常用的测量电路；能够对常用传感器的性能参数与主要技术指标进行校量与标定。
掌握传感器的工程应用方法，并能正确处理检测数据。
了解传感器技术进展前沿状况，培养学生科学素养，提高学生分析解决问题的能力。
通过行为导向的项目式教学，加强学生实践技能的培养，培养学生的综合职业能力和职业素养；独立学习及猎取新知识、新技能、新方法的能力；与人交往、沟通及合作等方面的态度和能力。
（1）知识目标：1. 传感器的静态特性、动态特性与技术指标2. 电阻传感器原理与应用3. 电感传感器原理与应用4. 电容传感器原理与应用5. 光电（光纤、光栅）传感器原理与应用6. 磁电式传感器与霍尔传感器7. 压电式传感器原理与应用8. 半导体物性传感器9. 温度检测系统10.压力检测系统11.液位测检系统12.流量检测系统13.传感器在汽车上的应用（2）能力目标：1．测量误差与数据处理2. 传感器的标定和校准3. 应变电阻传感器的测量电路与电子秤的标定。
高二传感器知识点总结
高二传感器知识点总结一、传感器的基本概念传感器是一种能够感知周围环境并将感知到的信息转化为电信号或其他形式信号的器件。
传感器在工业自动化、智能家居、医疗设备、汽车工业等领域都有广泛的应用，对于提高生产效率、改善生活质量有着重要的作用。
二、传感器的分类1. 按照测量物理量分类传感器根据其测量的物理量不同可以分为温度传感器、压力传感器、光敏传感器、湿度传感器、力传感器、位移传感器等多种类型。
2. 按照传感原理分类传感器还可以按照其传感原理不同进行分类，常见的传感原理包括电阻传感器、电容传感器、电感传感器、霍尔传感器、红外线传感器、激光传感器等。
3. 按照传感器的工作原理分类按照传感器的工作原理可以分为接触式传感器和非接触式传感器两种。
接触式传感器需要直接接触被测物体，而非接触式传感器可以通过无线、光学或者声波等方式进行测量。
三、传感器的特点1. 灵敏度高传感器能够感知到微小的变化，具有高的灵敏度。
2. 可靠性高传感器具有良好的稳定性和可靠性，能够长时间稳定工作。
3. 多功能性强传感器可以感知多种物理量，具有多功能性。
4. 体积小、重量轻传感器通常体积小、重量轻，便于安装和携带。
5. 自动化程度高传感器可以实现自动检测和自动控制，有助于提高生产效率。
四、传感器的应用1. 工业自动化传感器在工业自动化领域有着广泛的应用，可以用于测量温度、压力、液位、流量等参数，实现设备的自动化控制。
2. 智能家居在智能家居领域，传感器可以应用于智能灯光控制、温湿度监测、门窗开关检测等方面，提高生活的便利性和舒适性。
3. 医疗设备在医疗设备领域，传感器可以用于心率监测、血压监测、血糖监测等，为医疗人员提供重要的生理参数。
4. 汽车工业在汽车工业中，传感器可以用于车速测量、车重检测、发动机温度检测等，提高车辆的性能和安全性。
五、传感器的未来发展趋势1. 多功能集成传感器未来发展趋势是实现多功能集成，将多种传感功能整合在一个器件中，提高传感器的智能化和多功能性。
电感式传感器的工作基础
式（2-5-3）
通常气隙磁阻远大于铁芯和衔铁的磁阻 , 则 2l0 Rm 式（2-5-4） u0 S 0
则有:
N 2 N 2 0 S 0 L Rm 2l0
式（2-5-5）
上式表明, 当线圈匝数为常数时, 电感L仅仅是磁路 中磁阻Rm的函数, 只要改变l0或S0均可导致电感变化, 因 此自感式传感器又可分为变气隙长度式传感器(变l0)和变 气隙面积式传感器(变S0) 。使用最广泛是变气隙长度式 电感传感器。 1、变气隙长度式自感式传感器 （闭磁路式） 图2-5-1所示为变l0式的结构 示意图。设初始气隙长度为l0， 初始电感量为L0，衔铁位移引起 的气隙变化量为Δl0，则由式 （2-5-5）可知L与l0为非线性关 系，特性曲线如图2-5-2所示。图2-5-2
L1
Ro
3 L2 2
U s
Ro
U o
1 —铁芯； 2 —线圈； 3 —衔铁
1
图2-5-3 差动变气隙长度式电感传感器
2、变气隙面积式自感式传感器（闭磁路式） l0 线圈 衔 铁 移 动 方 向
变截面式传感器具 有良好的线性度、自由 行程大、示值范围宽， 但灵敏度较低，通常用 来测量比较大的位移量。
连接, 故称差动变压器式传感器。
结构形式：
差动变压器结构有变隙式、 变面积式和螺线管式等,
应用最多的是螺线管式差动变压器, 它可以测量1～100mm范 围内的机械位移。
1、螺管式差动变压器
图2-5-9
螺管式差动变压器结构及等效电路图
当一次线圈接入激励电源之后，二次线圈就将产生感 应电动势，当两者间的互感量变化时，感应电动势也相应 变化。
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（3）传感器的输出量是某种物理量，一般为便于传输、 转换、处理、显示的电量（电压、电流、电阻、电 感、、、）； （4）传感器的输出输入有对应关系，且应有一定的精 确程度；
2.传感器的组成
《传感器原理与应用》
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第1章 传感器基础知识
敏感元件在传感器中直接感受被测量，并转换成与被 测量有确定关系、更易于转换的非电量。
第1章 传感器基础知识
1.2.1 传感器的静态特性
在输入量（被测量）处于稳定状态（常量，或变化极慢的量） 时传感器的输入/输出关系称为静态特性。静态特性的数学描述 就是传感器的静态模型。 在不考虑迟滞、蠕变和摩擦等外部因素的情况下，传感器的 输出与输入静特性可用多项式代数方程来表示：
y a0 a1 x a2 x a3 x L an x
转换元件：以敏感元件的输出为输入，把输入转换成 电路参数（如电阻R，电感L，电容C）或电流、电压 等电量。 信号转换电路：将转换元件输出的电路参数接入信号 调理电路并将其转换成易于处理的电压、电流或频率 量。
《传感器原理与应用》
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第1章 传感器基础知识 图示压力传感器的敏感元件、 转换元件各是什么？
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第1章 传感器基础知识 1.1.2 传感器的分类
分类方法 传感器的种类 说明
按输入量分类
按工作原理分类
位移传感器、温度传感器、传感器以被测物理量命名 压力传感器、、、
应变式、电容式、电感式、传感器以工作原理命名 压电式、热电式、 结构型传感器 传感器依赖其结构参数变化 实现信息转换 传感器依赖其敏感元件物理 特性的变化实现信息转换 传感器直接将被测量的能量 转换为输出量的能量 由外部供给传感器能量，而 由被测量来控制输出的能量 输出为模拟量 输出为数字量 电气学院
第1章 传感器基础知识
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第1章 传感器基础知识
教学要求
• 通过本课程的学习，能正确建立传感器的整 体概念，理解常用传感器的原理与特性，了 解传感器的最新发展及应用。
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第1章 传感器基础知识
《传感器原理与应用》
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第1章 传感器基础知识 人体与自动化测控系统的对应关系
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第1章 传感器基础知识
1.2 传感器的基本特性
传感器特性主要是指输出与输入之间的关系。
当输入量为常量，或变化极慢时，这一关系称为静 态特性； 当输入量随时间较快地变化时，这一关系称为动态 特性。 传感器输出与输入关系可用微分方程来描述。理论 上，将微分方程中的一阶及以上的微分项取为零时， 即得到静态特性。因此，传感器的静态特性只是动 态特性的一个特例。
传感器定义有下述含义： （1）传感器是测量装置，能完成检测任务； （2）传感器的输入量是某一被测量，可以是物理量、 化学量……
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第1章 传感器基础知识
工业检测中涉及的物理量分类 热工量：
温度t（℃ 、K、℉ ） 3 压力（压强）p（Pa）、压差Δ p 、真空度、流量q（t、m ）、 流速v（m/s）、物位、液位h（m）
“电五官”
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第1章 传感器基础知识
第1章
传感器基础知识
§ 1.1 传感器概述 § 1.2 传感器的基本特性
§ 1.3 传感器的选用原则
§ 1.4 传感器的发展趋势
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第1章 传感器基础知识
1.1 传感器概述 1.1.1 传感器的定义与组成
1.定义：传感器(Transducer/Sensor)是能够感受规 定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号 的器件或装置。（国标GB7665—2005）
压力
1-弹簧管; 2-电位器;3－电刷；4－齿条、齿轮副
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第1章 传感器基础知识
当被测压力p增大时，弹簧管撑直，通过齿条带动齿轮 转动，从而带动电位器的电刷产生角位移。
弹簧管实物图
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第1章 传感器基础知识
弹簧管压力传感器的外形及内部结构
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2 3
n
式中，y——输出量；x——输入量； a0——零位输出；a1——传感器的线性灵敏度，常用K或S表示； a2，a3，…，an——非线性项的待定常数。
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第1章 传感器基础知识
(1)线性度(Linearity)
指传感器输出与输入之间的线性程度。 具有线性输出—输入关系的优点： 可大大简化传感器的理论分析和设计计算； 传感器的标定、数据处理很方便； 仪表刻度盘可均匀刻度，制作、安装、调试 容易； 避免了非线性补偿环节。
机械量：
直线位移x（m）、角位移α、速度、加速度a（ m/s ） 、转速n （r/min）、应变 ε （m/m ）、力矩T（Nm）、振动、噪声、质 量（重量）m（kg、t）
2
几何量：
长度、厚度、角度、直径、间距、形状、粗糙度、 硬度、材 料缺陷等
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第1章 传感器基础知识
按物理现象分类 物性型传感器 能量转换型传感器 按能量关系分类 能量控制型传感器 按输出信号分类 模拟式传感器 数字式传感器
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第1章 传感器基础知识
1.1.3 传感器的物理定律
（ 1 ）守恒定律（能量、动量、电荷量等守恒定律）
（ 2 ）场的定律（运动场的运动定律，电磁场的感 应定律等） （3）物质定律（如虎克定律、欧姆定律等） （4）统计法则
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第1章 传感器基础知识
可通过传感器本身的改善来加以抑制， 有时也可以对外界条件加以限制。
外界影响
冲击与振动 电磁场 温度 供电
输入
线性 滞后 重复性 灵敏度
传感器
输出
各种干扰稳定性 温漂 稳定性(零漂) 分辨力
误差因素
衡量传感器特性 的主要技术指标
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物体的性质和成分量 ：
空气的湿度（绝对、相对）、气体的化学成分、浓度、液体 的粘度、浊度、透明度、物体的颜色
状态量：
工作机械的运动状态（启停等）、生产设备的异常状态（超 温、过载、泄漏、变形、磨损、堵塞、断裂等）
电工量：
电压、电流、频率、电阻、电容、Leabharlann 感…… 。《传感器原理与应用》
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第1章 传感器基础知识