第一篇：傳感器工作原理

傳感器工作原理

壓電傳感器：基于壓電效應的傳感器。是一種自發電式和機電轉換式傳感器。它的敏感元件由壓電材料制成。壓電材料受力后表面產生電荷。此電荷經電荷放大器和測量電路放大和變換阻抗后就成為正比于所受外力的電量輸出。壓電式傳感器用于測量力和能變換為力的非電物理量，如壓力、加速度等(見壓電式壓力傳感器、加速度計)。它的優點是頻帶寬、靈敏度高、信噪比高、結構簡單、工作可靠和重量輕等。缺點是某些壓電材料需要防潮措施，而且輸出的直流響應差，需要采用高輸入阻抗電路或電荷放大器來克服這一缺陷。配套儀表和低噪聲、小電容、高絕緣電阻電纜的出現，使壓電傳感器的使用更為方便。它廣泛應用于工程力學、生物醫學、電聲學等技術領域。

應變傳感器：應變傳感器是國內外應用較廣泛的一種,它是以電阻應變計為轉換元件,將非電量如:力、壓力、位移、加速度、扭矩等參數轉換為電量。

光電傳感器：將光信號轉換成電信號的傳感器

熱電傳感器：將熱信號轉換成電信號的傳感器

電容式傳感器原理

電容式傳感器原理

電容式壓力傳感器簡介

科學技術的不斷發展極大地豐富了壓力測量產品的種類，現在，壓力傳感器的敏感原理不僅有電容式、壓阻式、金屬應變式、霍爾式、振筒式等等但仍以電容式、壓阻式和金屬應變式傳感器最為多見。

金屬應變式壓力傳感器是一種歷史較長的壓力傳感器，但由于它存在遲滯、蠕變及溫度性能差等缺點，其應用場合受到了很大的限制。

壓阻式傳感器是利用半導體壓阻效應制造的一種新型的傳感器，它具有制造方便，成本低廉等特點，但由于半導體材料對溫度極為敏感，所以其性能受溫度影響較大，產品的一致性較差。

電容式傳感器是應用最廣泛的一種壓力傳感器，其原理十分簡單。一個無限大平行平板電容器的電容值可表示為：

C= ε s/d（ε 為平行平板間介質的介電常數，d 為極板的間距，s 為極板的覆蓋面積）

改變其中某個參數，即可改變電容量。由于結構簡單，幾乎所有電容式壓力傳感器均采用改變間隙的方法來獲得可變電容。電容式傳感器的初始電容值較小，一般為幾十皮法，它極易受到導線電容和電路的分布電容的影響，因而必須采用先進的電子線路才能檢測出電容的微小變化?？梢哉f，一個好的電容式傳感器應該是可變電容設計和信號處理電路的完美結合機械磅秤是利用杠桿位移原理秤量被測物體的質量，它是一種模擬測量，所以顯示值誤差很大。電子衡器是利用傳感器測量原理，它是把外部的壓力通過傳感器的彈性梁變形使之貼在上面的應變片發生阻值變化，在激勵電壓的作用下，輸出與被測物成正比的模擬的電信號，給AD電路。

電子衡器的AD電路，它把傳感器送來的模擬信號進行調制、放大、濾波、取樣、積分，輸出穩定高效的數字信號，送給中央微處理器（CPU），由CPU控制內部的工作程序通過顯示電路，顯示出被測物重量值。

秤量的標定，是由國家標準量值（法定砝碼）的質量，輸出的數字碼（BCD碼）與CPU內部程序存儲器所編制的程序校準碼一致時，便可完成秤量標定。模擬衡器是靠標準砝碼直接標定，技術含量低，容易作假（取決于標準砝碼的質量）。電子衡器的秤量標定需要標準砝碼，但還需要標定密碼。標定密碼由衡器生產廠家掌握，它是嚴格保密的。

電子衡器的非法標定是利用標準砝碼的質量值與校準程序的校準碼值的允許范圍來進行的，因為校準數碼值是有一定范圍空間的（例如最大秤量150kg的電子秤，它的50kg內碼值是在12000～18000范圍內都可以標定為50kg顯示值。如果標定砝碼實際質量是49kg標定出的顯示值是50kg，那么該電子秤顯示150kg時它的實際重量是147kg。這種秤在市場貿易中就會造成什么后果，不言而喻。這就是法制計量在國民經濟中的重要性。

第一部分 電子秤的原理方框圖:

程式 K/B(按鍵)↑ Fx → 傳感器 → OP放大 → A/D轉換 → CPU → 顯示驅動 → 顯示屏 ↓ 記憶體工作流程說明： 當物體放在秤盤上時，壓力施給傳感器，該傳感器發生形變，從而使阻抗發生變化，同時使用激勵電壓發生變化，輸出一個變化的模擬信號。該信號經放大電路放大輸出到模數轉換器。轉換成便于處理的數字信號輸出到CPU運算控制。CPU根據鍵盤命令以及程序將這種結果輸出到顯示器。直至顯示這種結果。

第二部分 秤的分類： 1.按原理分：電子秤 機械秤 機電結合秤 2.按功能分：計數秤 計價秤 計重秤 3.按用途分：工業秤 商業秤 特種秤

第三部分 秤的種類： 1.桌面秤 指全稱量在30Kg以下的電子秤 2.臺秤 指全稱量在30-300Kg以內的電子秤 3.地磅 指全稱量在300Kg以上的電子秤 4.精密天平

第四部分 按精確度分類： I級： 特種天平精密度≥1/10萬 II級： 高精度天平1/1萬≤精密度＜1/10萬 III級： 中精度天平1/1000≤精密度＜1/1萬 IV級： 普通秤 1/100≤精密度＜1/1000

第五部分 專業術語： 1.最大稱量： 一臺電子秤不計皮重，所能稱量的最大的載荷;2.最小稱量： 一臺電子秤在低于該值時會出現的一個相對誤差;3.安全載荷： 120%正常稱量范圍;4.額定載荷： 正常稱量范圍;5.允許誤差： 等級檢定時允許的最大偏差;6.感量： 一臺電子秤所能顯示的最小刻度;通常用“d”來表示;7.解析量： 一臺具有計數功能的電子秤，所能分辯的最小刻度;8.解析度： 一臺具有計數功能的電子秤，內部具有分辯能力的一個參數;9.預熱時間： 一臺秤達到各項指標所用的時間;10.精度： 感量與全稱量的比值;11.電子秤使用環境溫度為：-10攝氏度 到 40攝氏度 12.臺秤的臺面規格： 25cm X 30cm 30cm X 40cm 40cm X 50cm 42cm X 52cm 45cm X 60cm

第六部分 電子秤的特點： 1.實現遠距離操作;2.實現自動化控制;3.數字顯示直觀、減小人為誤差;4.準確度高、分辯率強;5.稱量范圍廣;6.特有功能：扣重、預扣重、歸零、累計、警示等;7.維護簡單;8.體積小;9.安裝、校正簡單;10.特種行業，可接打印機或電腦驅動;11.智能化電子秤，反應快，效率高;

第七部分 電子秤檢查過程： 1.首先整體檢查：有無磨損和損壞;2.能否開機：開機后是否從0到9依次顯示、數字是否模糊、能否歸零;3.有無背光;4.用砝碼測試能否稱重;5.充電器是否完好，能否使用;6.配件是否齊全;

第八部分 傳感器類型： 1.電阻式：價格適中、精度高、使用廣泛;2.電容式：體積小、精度低;3.磁浮式：特高精度、造價高;4.油壓式：現市場上已淘汰;顯示器種類： 1.LCD（液晶顯示）：免插電、省電、附帶背光;2.LED：免插電、耗電、很亮;3.燈管：插電、耗電、很高;K/B（按鍵）類型： 1.薄膜按鍵：觸點式;2.機械按鍵：由許多單獨按鍵組合在一起;傳感器的特性： 1.額定載荷;2.輸出靈敏度;3.非線性;4.滯后;5.重復性;6.蠕變;7.零點輸出影響;8.額定輸出溫度影響;9.零點輸入;10.輸入阻抗;11.輸出阻抗;12.絕緣阻抗;13.容許激勵電壓;(5-18V)

第九部分 傳感器損壞后現象： 1.稱量不準;2.顯示不歸零;3.顯示的數字亂跳 判斷傳感器的+E、-E、+S、-S 1.先用電阻檔測4條線兩兩這間的電阻值，共有6組。如為400-450歐 則為+E、-E;如果為350歐，則為+S、-S;為290歐，則為R橋臂;2.在+E、-E端接上+_5V電壓，傳感器正確施加一個壓力，如輸出+_S增大，則紅表筆為+S，反之-S;

第十部分 高精度計數秤特點： 1.Kg/Ib單位轉換功能;2.零點顯示范圍、調整功能(GLH系列沒有)3.取樣速度調節功能;4.有10組單重記憶功能;5.可同時進行重量、數量、累計功能(GLH只有數量累計)6.可設定重量、數量上限警示功能;7.自動零點追蹤、溫度線性校正;8.扣重及預扣重功能;9.待機功能;10.有零點顯示范圍和零點跟蹤范圍;11.有電池電壓管制限制功能;

壓阻式傳感器是根據半導體材料的壓阻效應在半導體材料的基片上經擴散電阻而制成的器件。其基片可直接作為測量傳感元件，擴散電阻在基片內接成電橋形式。當基片受到外力作用而產生形變時，各電阻值將發生變化，電橋就會產生相應的不平衡輸出。

用作壓阻式傳感器的基片（或稱膜片）材料主要為硅片和鍺片，硅片為敏感 材料而制成的硅壓阻傳感器越來越受到人們的重視，尤其是以測量壓力和速度的固態壓阻式傳感器應用最為普遍。

傳感器的靈敏度

靈敏度是指傳感器在穩態工作情況下輸出量變化△y對輸入量變化△x的比值。

它是輸出一輸入特性曲線的斜率。如果傳感器的輸出和輸入之間顯線性關系，則靈敏度S是一個常數。否則，它將隨輸入量的變化而變化。

靈敏度的量綱是輸出、輸入量的量綱之比。例如，某位移傳感器，在位移變化1mm時，輸出電壓變化為200mV，則其靈敏度應表示為200mV/mm。

當傳感器的輸出、輸入量的量綱相同時，靈敏度可理解為放大倍數。

提高靈敏度，可得到較高的測量精度。但靈敏度愈高，測量范圍愈窄，穩定性也往往愈差。

傳感器常用術語

1.傳感器

能感受規定的被測量并按照一定的規律轉換成可用輸出信號的器件或裝置。通常有敏感元件和轉換元件組成。

① 敏感元件是指傳感器中能直接（或響應）被測量的部分。

② 轉換元件指傳感器中能較敏感元件感受（或響應）的北側量轉換成是與傳輸和（或）測量的電信號部分。

③ 當輸出為規定的標準信號時，則稱為變送器。

2.測量范圍

在允許誤差限內被測量值的范圍。

3.量程

測量范圍上限值和下限值的代數差。

4.精確度

被測量的測量結果與真值間的一致程度。

5.從復性

在所有下述條件下，對同一被測的量進行多次連續測量所得結果之間的符合程度：相同測量方法：

相同觀測者：

相同測量儀器：

相同地點：

相同使用條件：

在短時期內的重復。

6.分辨力

傳感器在規定測量范圍圓可能檢測出的被測量的最小變化量。

7.閾值

能使傳感器輸出端產生可測變化量的被測量的最小變化量。

8.零位

使輸出的絕對值為最小的狀態，例如平衡狀態。

9.激勵

為使傳感器正常工作而施加的外部能量（電壓或電流）。

10.最大激勵

在市內條件下，能夠施加到傳感器上的激勵電壓或電流的最大值。

11.輸入阻抗

在輸出端短路時，傳感器輸入的端測得的阻抗。

12.輸出

有傳感器產生的與外加被測量成函數關系的電量。13.輸出阻抗 在輸入端短路時，傳感器輸出端測得的阻抗。14.零點輸出 在市內條件下，所加被測量為零時傳感器的輸出。15.滯后 在規定的范圍內，當被測量值增加和減少時，輸出中出現的最大差值。16.遲后 輸出信號變化相對于輸入信號變化的時間延遲。17.漂移 在一定的時間間隔內，傳感器輸出終于被測量無關的不需要的變化量。18.零點漂移 在規定的時間間隔及室內條件下零點輸出時的變化。19.靈敏度 傳感器輸出量的增量與相應的輸入量增量之比。20.靈敏度漂移 由于靈敏度的變化而引起的校準曲線斜率的變化。21.熱靈敏度漂移 由于靈敏度的變化而引起的靈敏度漂移。22.熱零點漂移 由于周圍溫度變化而引起的零點漂移。23.線性度 校準曲線與某一規定直線一致的程度。24.非線性度 校準曲線與某一規定直線偏離的程度。25.長期穩定性 傳感器在規定的時間內仍能保持不超過允許誤差的能力。26.固有憑率 在無阻力時，傳感器的自由（不加外力）振蕩憑率。27.響應 輸出時被測量變化的特性。28.補償溫度范圍 使傳感器保持量程和規定極限內的零平衡所補償的溫度范圍。29.蠕變 當被測量機器多有環境條件保持恒定時，在規定時間內輸出量的變化。30.絕緣電阻

如無其他規定，指在室溫條件下施加規定的直流電壓時，從傳感器規定絕緣部分之間測得的電阻值。

第二篇：溫度傳感器工作原理

空調溫度傳感器為負溫度系數熱敏電阻，簡稱NTC，其阻值隨溫度升高而降低，隨溫度降低而增大。25℃時的阻值為標稱值。NTC常見的故障為阻值變大、開路、受潮霉變阻值變化、短路、插頭及座接觸不好或漏電等，引起空調CPU檢測端子電壓異常引起空調故障?？照{常用的NTC有室內環溫NTC、室內盤管NTC、室外盤管NTC等三個，較高檔的空調還應用外環溫NTC、壓縮機吸氣、排氣NTC等。NTC在電路中主要有如圖一所示兩種用法，溫度變化使NTC阻值變化，CPU端子的電壓也隨之變化，CPU根據電壓的變化來決定空調的工作狀態。本文附表為幾種空調的NTC參數。室內環溫NTC作用：室內環溫NTC根據設定的工作狀態，檢測室內環境的溫度自動開停機或變頻。定頻空調使室內溫度溫差變化范圍為設定值+1℃，即若制冷設定24℃時，當溫度降到23℃壓縮機停機，當溫度回升到25℃壓縮機工作；若制熱設定24℃時，當溫度升到25℃壓縮機停機，當溫度回落到23℃壓縮機工作。值得說明的是溫度的設定范圍一般為15℃—30℃之間，因此低于15℃的環溫下制冷不工作，高于30℃的環溫下制熱不工作。變頻空調根據設定的工作溫度和室內溫度的差值進行變頻調速，差值越大壓縮機工作頻率越高，因此，壓縮機啟動以后轉速很快提升。室內盤管NTC室內盤管制冷過冷（低于+3℃）保護檢測、制冷缺氟檢測；制熱防冷風吹出、過熱保護檢測。空調制冷30分鐘自動檢查室內盤管的溫度，若降溫達不到20℃則自動診斷為缺氟而保護。若因某些原因室內盤管溫度降到+3℃以下為防結霜也停機（過冷）制熱時室內盤管溫度底于32℃內風機不吹風（防冷風），高于52℃外風機停轉，高于58℃壓縮機停轉（過熱）；有的空調制熱自動控制內風機風速；有的空調自動切換電輔熱變頻空調轉速控制等。室外盤管NTC制熱化霜溫度檢測，制冷冷凝溫度檢測。制熱化霜是熱泵機一個重要的功能，第一次化霜為CPU定時（一般在50分鐘），以后化霜則由室外盤管NTC控制（一般為—11℃要化霜，+9℃則制熱）。制冷冷凝溫度達68℃停壓縮機，代替高壓壓力開關的作用；變頻制冷則降頻阻止盤管繼續升溫。外環溫NTC控制室外風機的轉速、冬季預熱壓縮機等。排氣NTC使變頻壓縮機降頻，避免外機過熱，缺氟檢測等。吸氣NTC控制制冷劑流量，有步進電機控制節流閥實現。故障分析室內外盤管NTC損壞率最高，故障現象也各種各樣。室內外盤管NTC由于位處溫度不斷變化及結露或高溫的環境，所以其損壞率較高。主要表現在電源正常而整機不工作、工作短時間停機、制熱時外機正常內風機不運轉、外風機不工作或異常停轉，壓縮機不啟動，變頻效果差，變頻不工作，制熱不化霜等?；收峡纱鷵Q室外盤管NTC或室外化霜板。在電源正常而空調不工作時也要查室內環溫NTC；空調工作不停機或達不到設定溫度停機，也要先查室內環溫NTC；變頻空調工作不正常也會和它有關。因室內環溫NTC若出現故障會使得CPU錯誤地判斷室內環溫而引起誤動作。室內環溫NTC損壞率不是很高。

第三篇：傳感器原理及工作過程

傳感器原理及工作過程

在一段特制的彈性軸上粘貼上專用的測扭應片并組成變橋，即為基礎扭矩傳感器;在軸上固定著：(1)能源環形變壓器的次級線圈，(2)信號環形變壓器初級線圈，(3)軸上印刷電路板，電路板上包含整流穩定電源、儀表放大電路、V/F變換電路及信號輸出電路。在傳感器的外殼上固定著：

（1)激磁電路，(2)能源環形變壓器的初級線圈(輸入)，(3)信號環形變壓器次級線圈(輸出)，(4)信號處理電路

五 工作過程

向傳感器提供±15V電源，激磁電路中的晶體振蕩器產生４００Hz的方波，經過TDA2030功率放大器即產生交流激磁功率電源，通過能源環形變壓器T1從靜止的初級線圈傳遞至旋轉的次級線圈，得到的交流電源通過軸上的整流濾波電路得到±５V的直流電源，該電源做運算放大器AD822的工作電源;由基準電源AD589與雙運放AD822組成的高精度穩壓電源產生±4.5V的精密直流電源，該電源既作為電橋電源，又作為放大器及V/F轉換器的工作電源。當彈性軸受扭時，應變橋檢測得到的mV級的應變信號通過儀表放大器AD620放大成1.５v±1v的強信號，再通過V/F轉換器LM131變換成頻率信號，通過信號環形變壓器T2從旋轉的初級線圈傳遞至靜止次級線圈，再經過傳感器外殼上的信號處理電路濾波、整形即可得到與彈性軸承受的扭矩成正比的頻率信號，該信號為TTL電平,既可提供給專用二次儀表或頻率計顯示也可直接送計算機處理。由于該旋轉變壓器動--靜環之間只有零點幾毫米的間隙，加之傳感器軸上部分都密封在金屬外殼之內，形成有效的屏蔽，因此具有很強的抗干擾能力。

本傳感器輸出的頻率信號在零點時為10kHz.正向旋轉滿量程時為15KHz.反向旋轉滿量程時為5KHz。即滿量程變量為5000個數/每秒。轉速測量采用光電齒輪或者磁電齒輪的測量方法，軸每旋轉一周可產生60個脈沖，高速或中速采樣時可以用測頻的方法，低速采樣時可以用測周期的方法。本傳感器精度可達±0.2%～±0.5%（F?S）。由于傳感器輸出為頻率信號，所以無需AD轉換即可直接送至計算機進行數據處理。

第四篇：傳感器的工作原理

基本原理是光學三角法：

半導體激光器①被鏡片②聚焦到被測物體⑥。反射光被鏡片③收集，投射到CMOS陣列④上；信號處理器⑤通過三角函數計算陣列④上的光點位置得到距物體的距離。

根據傳感器工作原理，可分為物理傳感器和化學傳感器二大類：

一、傳感器工作原理的分類物理傳感器應用的是物理效應，諸如壓電效應，磁致伸縮現象，離化、極化、熱電、光電、磁電等效應。被測信號量的微小變化都將轉換成電信號。

二、化學傳感器包括那些以化學吸附、電化學反應等現象為因果關系的傳感器，被測信號量的微小變化也將轉換成電信號。

現在越來越受到工業控制青睞的激光傳感器發展迅猛，激光傳感器不僅應用廣泛，更主要的是利用激光的高方向性、高單色性和高亮度等特點可實現無接觸遠距離測量。激光傳感器常用于長度、距離、振動、速度、方位等物理量的測量，還可用于探傷和大氣污染物的監測等。

ZLDS10X系列品牌激光位移傳感器具有數字化集成一體化結構，0.01%高分辨率，0.1%高線性度，9.4KHz高響應、IP67防護等級和可同步等高性能。工作溫度范圍寬，特別適用于工業環境高精度應用。

目前已有不少成熟的產品問世，如光纖轉矩傳感器，以及溫度、振動、壓力、流量等傳感器。

在開發利用新材料同時，由于微電子技術和微機械加工技術的發展，傳感器正朝著微型化、多功能化、智能化方向發展。微型化傳感器利用微機械加工技術將微米級的敏感元件、信號調理器、數據處理裝置集成封裝在一塊芯片上。由于其體積小、價格便宜、便于集成等特點，可以提高系統測試精度，例如把微型壓力傳感器和微型溫度傳感器集成在一起，同時測出壓力和溫度，便可通過芯片內運算消去壓力測量中的溫度影響。目前已有不少微型傳感器面世，如壓力傳感器、加速度計、用于防撞的硅加速度計等。據說在汽車輪胎內嵌入微型壓力傳感器可以保持適當充氣，避免充氣過量或不足，從而可節約燃油10%。多功能化的特性使得傳感器能夠同時檢測2個或2個以上的特性參數。而智能傳感器由于帶有專用計算機，因而具有智能特點。

此外，傳感器響應時間、輸出與計算機的接口等問題也是重要的研究課題。隨著電子技術的發展，車用傳感器的技術必將趨于完善

第五篇：傳感器工作原理分類

傳感器工作原理分類

物理傳感器應用的是物理效應，諸如壓電效應，磁致伸縮現象，離化、極化、熱電、光電、磁電等效應。被測信號量的微小變化都將轉換成電信號。

化學傳感器包括那些以化學吸附、電化學反應等現象為因果關系的傳感器，被測信號量的微小變化也將轉換成電信號。

向溫度傳感器提供±15V電源，激磁電路中的晶體振蕩器產生400Hz的方波，經過TDA2030功率放大器即產生交流激磁功率電源，通過能源環形變壓器T1從靜止的初級線圈傳遞至旋轉的次級線圈，得到的交流電源通過軸上的整流濾波電路得到±5V的直流電源，該電源做運算放大器AD822的工作電源；由基準電源AD589與雙運放AD822組成的高精度穩壓電源產生±4.5V的精密直流電源，該電源既作為電橋電源，又作為放大器及V/F轉換器的工作電源。

當彈性軸受扭時，應變橋檢測得到的mV級的應變信號通過儀表放大器AD620放大成1.5v±1v的強信號，再通過V/F轉換器LM131變換成頻率信號，通過信號環形變壓器T2從旋轉的初級線圈傳遞至靜止次級線圈，再經過外殼上的信號處理電路濾波、整形即可得到與彈性軸承受的扭矩成正比的頻率信號，該信號為TTL電平,既可提供給專用二次儀表或頻率計顯示也可直接送計算機處理。

由于該旋轉變壓器動--靜環之間只有零點幾毫米的間隙，加之傳感器軸上部分都密封在金屬外殼之內，形成有效的屏蔽，因此具有很強的抗干擾能力。有些傳感器既不能劃分到物理類，也不能劃分為化學類。

大多數傳感器是以物理原理為基礎運作的?；瘜W傳感器技術問題較多，例如可靠性問題，規模生產的可能性，價格問題等，解決了這類難題，化學傳感器的應用將會有巨大增長。

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