二、结构类型：变极距、变面积、变介质 4.2.2 输入－输出特性 一、变极距型 1、单一式图4-2-1（a）初始时 c0??s/d0动极板上移?d c??sd0??d??sd0(1??d)d0?c0 ?d1?d0?dc1?c2?d?d?) )c2?c0/(1?d0c1?c2d0ds2、差动式图4-2-1（b） c1?c0/(1?二、变面积型 1． 线位移式： ①单一式 图4-2-2（a） 初始时 c?c0??b?l0d 移动?l后 c??b(l0??l)d0?c0(1??l?l?l)②差动式 c1?c0(1?) c2?c0(1?) l0l0l02．角位移式（差动结构） ①扇形结构——图4-2-3（a） ??(R2?r2)?0?(R2?r2)????0 初始时c1?c2?c0??dd2?2d?s?(R2?r2)2d?? 转动??后 c1?(?0???)?c0(1??0) c2?c0(1????0) 所以 c1?c2???? c1?c2?0②柱面形结构 图4-2-3（b） 公式同上
三、变介质型（差动式） 图4-2-4 初始时 c1?c2?c0?lb(?0??) 2d介质（?）块右移?l时 c1??0b(??l)l2d?b(??l)?l2d 所以 c1?lbb?l(?0??)?(?0??) 2ddlb2?l?0??2?l?0??(?0??)(1??)?c0(1??) 2dl?0??l?0??2?l?0???) l?0?? ?所以 c2?c0(1?所以 c1?c2?0??12?l1??r2?l???? c1?c2???l1??rl二、交流电桥 1、电阻平衡臂电桥 图４-２-７（a） 2、变压器电桥图４-２-７（b） ??开路（ZL→∞时）输出电压都为 U0?E?Z2EEZ?Z???21 Z1?Z222Z1?Z2.??Z1和Z2若为两个电容传感器，则 U0?.EC1?C2? 2C1?C2应用于变极距差动式电容传感器 U0?4.3 电感式传感器 4.3.2 互感式传感器 E?d ?2d0
二、互感式传感器（差动变压器）组成原理 差动变压器也有变气隙式、变面积式为螺管式三种类型。 4.3.4 电涡流传感器 一、电涡流效应 1．电涡流的产生：成块金属置于交变磁场中 在固定磁场中运动，金属导体内产生环形感应电流——电“涡流”。 3．电涡流作用方式——图4-3-14 ①反射方式——涡流环产生的磁场抵消一部分原激励磁场 ②透射方式——涡流环产生的磁场在另一侧线圈中产生感应电压 第5章 电压型传感器
5.1 磁电感应式传感器
5.1.1 基本原理和组成
一、基本原理——电磁感应定律 e??Nd? dt二、基本组成
1．磁路系统2．线圈——产生感应电压3．运动机构——感受被测运动 5.1.2 结构类型
一、变磁通式——永久磁铁和线圈均不动（变磁阻式） ①铁芯平移型 ②铁芯旋转型
二、恒磁通式——永久磁铁与线圈相对运动 ①动铁式②动圈式 5.2 压电式传感器
5.2.1 压电效应及其表达式
一、压电效应 只动态测量 1．正压电效应（压电效应） 某些电介质，当沿着一定方向对其施力而使它变形时，内部就产生极化现象，同时在它的两个相对的表面上便产生符号相反的电荷；当外力去掉后，又重新恢复不带电的状态；当作用力的方向改变时，电荷的极性也随着改变。
5.2.2 常用压电材料 1、石英晶体2、压电陶瓷 5.2.4接口电路
一、压电传感器等效电路 图5-2-11
C?Ca?Cc?Ci R?Ra/Ri
dq? ??j?Q 所以Idt二、电压放大器 图5-2-12
i?2R??K?U? K?1? U 01R1?? Ui?I1?j?cR??j?Q1?j?cR?Q?C1?1?0j?
?0? U0?1 RCKQ?C11?(?02)? （一阶高通滤波特性）
????0时，U0?KQ/C?kQ/[Ca?Cc?Ci]
测力时，Q?dF U0?KdF C5.3 热电偶（thermal couple）
5.3.1 热电效应： 若两个节点处于不同的温度，回路中就会产生电动势，因而在回路中产生电流
一、热电势的产生 1、两个不同电极的材料2、两个节点的温度 若PA>PB则A为正极 1．单一导体的温差电势
2．两种导体的接触电势与1、金属材料有关2、接触面的温度有关 3．热电偶回路总热电势
1、AB材料相同或两端温度相同则总热电动势也相同 二、热电偶基本定律
1、中间导体定律——在热电偶回路中接入第三种导体时，只要第三种导体两端温度相同，就不会影响热电偶回路中的总热电动势。 应用：1、热电偶回路接入仪表
2、开路热电偶的应用
2、中间温度定律——热电偶AB在节点温度为T、To时的热电动势等于该热电偶在接点温度为T、Tn和Tn、To时的热电动势之和。
应用：制作分度表——EAB(T,0)与摄氏温度T的对应数据表
3、标准电极定律——EAB(T,T0)?EAC(T,T0)?EBC(T,T0)
应用：选配热电偶——图5-3-4 5.3.2 热电偶的材料、型号及结构 一、热电偶的材料 铂 二、热电偶的冷端处理 1、冷端恒温方式：
1°冰浴法 2°恒温槽法 3°简易法
2、冷端的延伸——使冷端远离被测热源
3、冷端温度波动的自动补偿――电桥补偿法 5.4光电式传感器 5.4.1光电器件
一、光电发射型光电器件
1、外光电效应――光电发射效应
光电发射――在光线照射下，物体内的电子逸出物体表面的现象称为外光电效应。
2、光电发射型光电器件 1）光电管
真空光电管 适合于要求温度影响小和灵敏度稳定的场合 充气光电管 适合于要求灵敏度高的场合 光电倍增管 适合在微弱光下使用，但是不能接受强光刺激，否则易于
损坏。
二、光导型光电器件
1、内光电效应――绝大多数的高电阻率半导体，受光照射吸收光子能量后，
会产生电阻率降低而易于导电的现象。
3、光导型光电器件
１） 光敏电阻
不受光照时的电阻值――暗阻，一般在兆欧数量级， 受光照时的电阻值――亮阻。一般在几千欧以下。 ２） 光敏二极管
光敏二极管基本电路――图5-4-6
不受光照射时处于截止状态，受光照射时处于导通状态 ３） 光敏三极管?
光敏三极管基本电路――图5-4-7
不受光照射时处于截止状态，受光照射时处于导通状态 三、光伏型光电器件——光电池
1、光生伏特效应――光照射引起PN结两端产生电动势的现象。 2、光电池――直接将光能转变为电动势的光电器件(有源传感器) 光电池应用电路图5-4-9
5.4.2光电器件的基本特性 一、光电特性和光照特性