特点：
精度高，分辨力可达0.1μm，线性范围大，放大后可达250mm,稳定性好，使用方便。
四、磁电式传感器
是把被测物理量转换成感应电动式，又称电动式传感器，工作原理，电磁感应
当变化的磁通中穿过匝数为W的线圈时，则电动势。
1．动圈子式磁电传感器图3-22
线速变型感应电动势。
E=WBLvsinQ
角速度型感应电动势e=WBAW
式中W——有效匝数
B——磁感应强变（T）
L——单匝线圈长度（m）
V——线圈与磁场相对速度m/s
θ——运动方向与磁场方向夹角
A——单匝线圈框面积
W——角速度
轴上两式可霜出W、B、L、A为常数时，则e与v、w成正比，因此，传感器可用于转速振动测量
2．变磁阻式磁电传感器图3-23
特点：
物体与磁铁间气隙变化，产生电势变化，磁电式传感器总体特点，工作电流可靠，灵敏度高，输出阻抗低，易匹配电路，使用方便。
第三节磁电、压电与热电式传感器
物性型（又称发电型）传感器，主要领先敏感元件或材料本身的物理，或化学性质的变化来实现能量的直接转换。
一、压电式传感器
什么是压电效应：
某一晶体受外力后在某两个特定表面产生正员电荷，外力取消电荷消失，外力作用方向改变极性改变产生电荷量与力大小成正比的现象称正压电交应。
若晶体受磁场力产生变形称为员压电效应
压电材料分类
（1）压电单晶
石英晶体人工晶体等
（2）压电双晶
又称压电陶瓷钛酸？
等
（3）压电半导体材料如ZnSZnO等
（4）高分子压电材料，如高分子聚合物薄膜
石英晶体压电效应机理
外观基本为六面体，六梭柱，晶体学上上分为三个轴，X、Y、Z
Z轴——称为光轴，光通过Z轴不折射Z方向作用力也不会产生压电效应
X轴——称为电轴，将X、X、X当沿X方向加力时，在其垂直X轴表面产生电荷
y轴——机械轴共三条y1、y2、y3当沿y轴加力时，可沿y轴产生机械变形
压电原理，如衅3-26当受不同方向外力作用时，晶格产生变形，边长（键长）不变而夹角（键角）改变，导致正负离子的分布发生变化，形成电场。
压电陶瓷，机理与石英不同。
2、压电传感器的等效电路
压电传感器相当于一个电荷发生器
电容量
ε——介电常数
A——晶片面积
δ——晶片原度
极板上的电荷数与力成正比
q=DF
Ca——电感电容
Cc——电览电容
q——电荷量C
D——压电系数（C/N）与材质F方向有关
F——作用力N
假设RO无穷大，可求得开路电压
由于开路没考虑CO影响
当传感器接入测量电路后，电览能？
生电容对传感器产生影响，则q=Ce+fidt
q=DF=DFOsinwt=qOsinwt
C——外接的电容（CiCaCo）
e——电容上建立的电压e=Roi
i——泄漏电流
上式可写成
CRoi+fidt=qosinωt
或
其稳态能
故电容上电压值
上式表明压电传感器输出电压与时间常数ROC有关，ROC
对e的影响越小，因此要求后接电路必须有高输入阻抗并且关联一个电容，以加大ROC
3．测量电路
为防止电荷泄漏，电压式传感器输墨放大有较高要求
放大器有两类
压电式传感器，灵敏度两种
电压灵敏度
电荷灵敏度Sq=q/a
换算关系 Su=Sq/Ca
Ua—压电传感器输出电压
q—输出电荷
a—被测输入量
Ca—等效电容
电压放大器电览长度或位置变化时，传感器灵敏度影响较大，使用时应注意。
电荷放大器实际是一个具有深度反馈的高增益运算放大器，电路如图3-29
K—开环增益，Cf——反馈电容
C—等效电容
ey—输出电压
ey—-Kei
ei—输入电压
如果K足够大
ey=-q/cf
此式表明，在一定条件下，电荷放大器的输出与输入的电荷量成正比，与反馈电容的大小成反比，而与导线的分布电容器。
二、半导体敏感元件。
分类：
结构型（电阻敏感元件，敏感电极）
物性型（光电、热电，磁电转换元件）
1．电阻敏感元件
（1）热敏电阻
特点：
温度上升，阻值下降
可测量温度变化0.001℃微小变化
-50℃～+150℃有较好的线性，乘稳定性。
简单，寿命长，易于实现无距离检测来控制，广泛应用于仪器仪表，自动检测和控制，各种电路及家电
（2）光敏电阻
光电导效应：
当有光照射在半导体上时，导致半导体电导率增加的现象
半导体薄膜材料镉、铅、铋的硫化物，铋化物
为提高灵敏度，常做成栅状。
特点：
特性不稳，要通过人工老化处理能趋向稳定
（3）气敏电阻
由金属气化物烧结而成的半导体电阻元件。
工作原理：
当环境中气体的成分或浓变发生变化时，导致气敏电阻值变化。
范围103Ω～105Ω数量级之间。
材料SnO2ZnOCdOW2O3MnO2等为N型
MoO2NiOCoOCu2OCr2O3等为P型
工作机理：
由于各种可燃性气体的离解能力较小，易失电子遇到N型半导体材料时，氧离子缺位，气体中的电子向半导体移动，使N型的半导体载流的浓度增加，内阻减小。
当遇到P型时，其阳离子缺位，呈空穴导电性，使半导体载流的浓度下降，内阻增加
结构图
在实际应用中为提高灵敏度可通加热电流，用途，石油，化工CO检测采矿等。
2．磁电转换元件
（1）霍尔元件，磁电转换元件
工作原理：
霍尔效应，（静止载流体置于磁场中，若通以电流则在平行于电流方向和磁场方向所形成的平面两侧产生电位差，称为霍尔电势，其大小与磁场、电流应有两夹角有关）
霍尔效应
在磁场力作用下，形成c、d建立的，电子称为霍尔电场电势
VH=KHiBsinα
KH—霍尔常数
B——磁感应度
α——电流与磁场夹角
此式表明，若i为常数，VH正比于B，可作为磁敏元件，关B为常数，则VH正比于I，可检测电流，若i，B均为变量可作乘法器
应用：
位物传感器，范围X<±0.5mm
振动传感器
应泛当用于非电量电测，自控，电磁测量，计算装置，军事等
（2）磁敏二极管和磁敏三极管
特点：
高的磁敏度，比霍尔元件高数百至千倍
在高纯度两者两端，用合金法制成N、P两区，在本征区i—制成复会区r区，当接入电源，P接正，N接负，如果外界磁场变化，则流过电流变化。
工作原理：
1）没外界磁场，接通电源后，电流顺手通过
2）当外加H+方向①通电后，电示根据左平定则洛仑磁力，使得电子，空穴（电荷）偏向阳r区，提应电流减小，内阻增加
3）当外加H-同理电流增加，内阻减小，随着磁场变化，可产生正负输出电压变化，特别是微弱磁场作用下变化，当磁敏二极管反装，不起作用
磁敏三极管
工作原理：
在没外界电场作用时，载流于极少进入C大部分e-i-b。
形成基极电流。
Ib>Ic当受H-时IC
如图3-41
工作范围，工作电压3V～Ω+V
特点噪声小，功耗小
应用：
损伤，转速测量，无触点开关，无刷直流电机等。
3．光电转换元件。
是一种将光量转换为电量的一种器件
（1）光电池
工作原理：
当光照PN结时，每吸收一个光子能量，便产生一个电子——空穴对，光照越强产生的电子空穴对越多。
在PN结所形成的电场作用下，负电荷被推向N区，正电荷被推向P区，P区带正电，N区带负电，形成光生电势。
不同半导体材料制成的光电池，其光谱特性不一样。
（2）光敏管
具有一个PN结的称光敏二极管，两个PN结的叫光敏三极管
光敏二级管与普通二极管相似，不同之处是开有窗口和凸镜
光敏三极管比光敏二极管多一个PN结，形成发射结，基结和集电给，当光照射时基极产生大电流，而集电极电流同样被放大（β+1）倍
应用，电温度计，光电转速计，光学宽度计，表面缺陷检测仪
三、其它类型检测技术
1．红外辐射检测
只要温度高于绝对温度（-27315℃），就有辐射存在这部分辐射称为热辐射
红外探测器，测定物体热辐射云彩量的传感器。
主要有两类：
一类，光子探测器，利用半导体的光敏性质
一类，热探测器，利用材料热电效应
又一种分类方法：
主动式，需要红外辐射源，距离越远，所需功率越大。
被动式，只领先目标和背景的不同辐射强茺来探测有关温度信息，被动式红外成像称为热像装置叫热像仪
各种仪器：
主动式：
红外分光光度计，红外光普分析仪
被动式，辐射计，测温仪式
应用：
航天，航空，军事，天文，遥测，遥感技术，工业，农业，医疗，污染检测，安全检测，文物鉴别领域等。
2．超声波检测
超声波频率，20KH2以上，学机械振动波，穿透能力强可穿透10m以上钢材。
象光波下样在传播过程中也产生反射，折射，？
？
等而后幅？
频率，相位，发生变化，利用此原理可制成各种超声波传感器。
应用：
B型显示成像法（B超）用于检测人体内脏器官，C型显示成像法，无损探伤，无损检测。
最大特点：
对人体无害
3．核辐射检测
利用放射性同位素作为放射源，根据被测物质对射线的吸引，反散射或射线对被测物质的电离，激发穿透作用实现检测。
射线有α（带正电）β（带负电）r（不带电，光子流）
（粒子流）
（电磁能量）
装置：
放射源，探测器，转换电路，显示装置
应用：
β射线穿透式原变仪、r射线探伤仪，X射线衍射仪，X光（医用）
我国规定安全剂量0.05R/d（伦？
/日）
0.3R/d（伦？
/周）
为减少辐射，尽量采用屏蔽等。
4．声发射检测
又称为应力波发射，是材料结构中释放内部储存能量的引起的弹性波。
声发射现象，材料内部晶格错位，晶界滑物或内部裂纹的发生和发展，均要释放应力波的现象。
它是一种动态无损检测方法。
应用，原子能，航空，航天，地质，石业，石油，建筑等。
频率范围，100KHz——1MHz，信号微弱10uv～1mv常用传感器压电式。
第四节传感器的选用原则
一、灵敏度
灵敏度越高越好但过高会影响到适用范围。
二、响应特性
响应特性是指在所测频率范围内保持不失真的测量条件响应总有延迟，延迟时间越小越好。
三、线性范围
输入输出成比例关系，传感器工作在线性区域内是保证测量精度的基本条件。
四、稳定性
对传感器在正常工作条件下，环境参数的变化对其输出特性的程度的指标。
五、精确度
表示传感器输入，输出的对应程度
六、测量方式
在检测工作中传感器的工作方式，条件不同对传感器要求不同。
七、其它
除上述之外，结构简单，使用方便，价格便宜，易维修。
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