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第6章 电参数型传感器
6.1 电阻式传感器
①金属电阻应变片的应变效应

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②电阻应变片的测量电路
◆ 单臂电桥

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◆四臂电桥

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作用力相同的情况下，信号强弱：
单臂：双臂：四臂=1：2：4
③电阻应变片的温度误差与补偿
◆温度误差（两个方面的原因）

◆温度补偿方法
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④电阻应变片式传感器的应用

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应变式电阻传感器具有以下几方面的优点:
1、结构简单，尺寸小，质量小，使用方便，性能稳定可
靠； 2、分辨力高，能测出极微小的应变； 3、灵敏度高，
测且范围大，侧量速度快，适合静、动态测量； 4、易于实
现测试过程自动化和多点同步测量、远距测量和遥测； 5、
价格便宜，品种多样，工艺较成熟，便于选择和使用，可以
测量多种物理量。

因此，它在航空航天、机械、电力、化工、建筑、医学、
汽车工业等多种领城有很广泛的应用。

应变式电阻传感器的缺点如下:
1、具有非线性，愉出信号微弱，抗干扰能力较差，因此
信号线需要采取屏蔽措施；

2、只能测量一点或应变栅范围内的平均应变，不能显示
应力场中应力梯度的变化；

3、不能用于过高组度场合下的测量。

⑤半导体式应变传感器
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半导体压阻效应：单晶半导体材料沿某一轴向受
到作用力时，其电阻率发生变化的现象。
6.2 电容式传感器
①电容式传感器的结构与工作原理
②电容式传感器的静态特性
③电容式传感器的应用

优点：(1)温度稳定性好；(2)结构简单；(3)动态响应好；（4）
可以实现非接触测量。
缺点：（1）输出阻抗高，负载能力差；（2）寄生电容影响大。
① 电容式传感器的结构与工作原理

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◆工作原理：
最简单的平行极板电容器。在忽略边缘效应的情
况下，平板电容器的电容量为 :

ε0 — 真空的介电常数， ( ε0 =8.854 ×
10 -12 F/m ）；

S
— 极板的遮盖面积（ m 2 ) ；

ε — 极板间介质的相对介电系数，空气
ε =
1 ；

δ
— 两平行极板间的距离（ m) 。

当被测量 δ 、 S 或ε发生变化时，都会引起
电容的变化。

◆分类：
根据电容器参数变化的特性，可分为
极距变化型
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介质变化型
面积变化型三种
其中极距变化型和面积变化型应用较广 。

② 电容式传感器的静态特性
（以极距变化型为例）

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◆灵敏度：
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◆面积变化型
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③电容式传感器的应用

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电子包装秤
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◆双T电桥电路
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◆差动脉冲调宽电路

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6.3 电感式传感器
电感式传感器是利用线圈自感或互感的变化来实
现测量的一种装置。可以用来测量位移、振动、压力、
流量、重量、力矩、应变等多种物理量。
电感式传感器的核心部分是可变自感或可变互
感，在被测量转换成线圈自感或互感的变化时。一般
要利用磁场作为媒介或利用铁磁体的某些现象。这类
传感器的主要特征是具有线圈绕组。

优点：1.灵敏度高，分辨力高，位移：0.1mm ；
2.精度高，线性特性好，非线性误差：
0.05[%]~0.1 [%] ；

3.性能稳定，重复性好 ；
4.结构简单可靠、输出功率大、输出阻抗小、
抗干扰能力强、对工作环境要求不高、寿命长

5.能实现信息的远距离传输、记录、显示和控制
等。
缺点：存在交流零位信号，不适于高频动态信号测量。
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①自感式传感器
分类：
按接入电路的形式不同，分简单电感传感器和差动电
感传感器。
按结构形式分变气隙式和螺管式。
1.简单自感式传感器

衔——xian
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L=N2/R
m
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第一项为导磁体的磁阻，相对第二项可以忽略不计。
所以：

气隙长度与电感的关系曲线：
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设衔铁位移增量为零时：

当衔铁上移时：
电感的变化量：
上式可以改写为：
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当位移的增量远远小于1时，上式可以展开成级数：
同理，当衔铁想下移时：

展开成级数：
近似线性化：

一般取位移相对增量为0.1—0.2。
传感器灵敏度：
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2.差动式自感式传感器
◆结构特点

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◆带相敏检波的桥式电路
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3.互感式传感器（差动变压器式传感器）

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