谐振式传感器工作原理

第九章 谐振式传感器 谐振式传感器是直接将被测量变化转换为物体谐振频率 变化的装置。 变化的装置。 14b8547501f69e31433294c1
优点：由于其输出为频率信号，故具有高精度、 优点：由于其输出为频率信号，故具有高精度、 高分辨力、高抗干扰能力、适于长距离传输、 高分辨力、高抗干扰能力、适于长距离传输、能 直接与数字设备相连接等优点， 直接与数字设备相连接等优点，又因无活动部件 而具有高稳定性和高可靠性。 而具有高稳定性和高可靠性。 缺点：要求材料质量较高，加工复杂、成本高， 缺点：要求材料质量较高，加工复杂、成本高， 并且输出频率与被测量往往是非线性关系， 并且输出频率与被测量往往是非线性关系，需要 进行线性化处理。 进行线性化处理。 14b8547501f69e31433294c1
第一节 原理与类型 一、基本原理 振子即机械振动系统的谐振频率f可近似用下式表示： 振子即机械振动系统的谐振频率 可近似用下式表示： 可近似用下式表示
1 f = 2π
k me
式中： 式中： k
振子材料的刚度 振子的等效振动质量
me
有关， 上式表示振子的谐振频率 f 与其刚度 k 和等效振动质量me有关， 那么， 设其初始谐振频率为 f 0 。那么

第五章 压电式传感器

本章主要内容：

压电式传感器的工作原理是基于某些电介质材料的压电材料，它是典型的有源传感器。本章介绍压电式传感器的工作原理、着重是压电晶体和压电陶瓷两类压电材料；讨论压电式传感器的等效电路和测量电路。要求初步掌握压电式传感器的原理及应用。

第二讲 压电传感器的等效电路及测量应用

教学目的要求：1.掌握压电元件的等效电路和测量电路； 2.了解压电传感器的基本应用。 教学重点：压电元件的等效电路和测量电路 教学难点：压电传感器的应用 教学学时：共2学时 教学内容：

一、压电式传感器的等效电路

等效电路：

1）压电元件等效为一个电荷源与一个电容并联的电荷等效电路，如图5-4（a）所示。电容器上的电压Ua，电荷量Q和电容Ca三者关系为

Ua?Q Ca2）压电元件也可以等效为一个电压源和一个电容串联表示的电压等效电路，如图5-4（b）所示。

Ca

Q UaUaUoCa

(b) 电压等效电路 （a）电荷等效电路

图5-4压电式传感器的等效电路

二、 压电式传感器的测

第五章 压电式传感器

本章主要内容：

压电式传感器的工作原理是基于某些电介质材料的压电材料，它是典型的有源传感器。本章介绍压电式传感器的工作原理、着重是压电晶体和压电陶瓷两类压电材料；讨论压电式传感器的等效电路和测量电路。要求初步掌握压电式传感器的原理及应用。

第二讲 压电传感器的等效电路及测量应用

教学目的要求：1.掌握压电元件的等效电路和测量电路； 2.了解压电传感器的基本应用。 教学重点：压电元件的等效电路和测量电路 教学难点：压电传感器的应用 教学学时：共2学时 教学内容：

一、压电式传感器的等效电路

等效电路：

1）压电元件等效为一个电荷源与一个电容并联的电荷等效电路，如图5-4（a）所示。电容器上的电压Ua，电荷量Q和电容Ca三者关系为

Ua?Q Ca2）压电元件也可以等效为一个电压源和一个电容串联表示的电压等效电路，如图5-4（b）所示。

Ca

Q UaUaUoCa

(b) 电压等效电路 （a）电荷等效电路

图5-4压电式传感器的等效电路

二、 压电式传感器的测

《传感器原理及应用》试卷四

适用班级：（电子071 ，072，073，074，075） 题号 得分 一 二 三 四 五 六 总分 核分人 得分 评卷人

一、填空题：（共20空，每空1分，共20分）

1、传感器一般由 、 、 测量电路和辅助电源四个部分组成。

2、气敏电阻传感器是利用半导体对气体的__________作用而使其__________发生变化的现象来检测气体的成分和浓度。气敏电阻传感器通常由 、 和封装体等三部分组成。

3、为减少电容式传感器在使用中存在的______________，可以在结构上加保护电极，但要求保护电极和被保护电极要为______________。

4、变隙式电感式传感器与螺线管式电感式传感器都可以用来测位移， _____________线性范围大，______________测量灵敏度高。

5、霍尔片越厚其霍尔灵敏度系数越__________（大或小），霍尔灵敏度系数的含义是指____________________________________________。 6、热电偶产生的热电势一般由

基于谐振式MEMS传感器的仪表开发关键技术

21 02年第1期

仪表技术与传感器I sr me t T c n q e a d S n o n tu n e h i u n e s r

2 2 01 No .1

基于谐振式 ME MS传感器的仪表开发关键技术焦海龙，陈德勇， 王军波李玉欣，,李(. 1中国科学院电子学研究所传感技术联合国家重点实验室，京北

浩 '10 9 ) 0 10

10 9 2中国科学院研究生院， 0 10;.北京

摘要：针对基于谐振式 ME MS传感器开发数字智能仪器仪表的高精度、快响应频率测量技术展开研究。以一谐振式ME S气压传感器为开发样件，差分输出是两路 4 M其 O一7 H之间的正弦频率信号。对传统的频率测量方法进行阐述分 0k z

析，出一种新的结合传统测频方法各自优点的频率检测方法。设计实现相关软、件，建测试系统，提硬搭实验结果表明该测频方案针对 4 7 H的频率信号误差小于± .2H, 0~ 0k z 0 0 z响应时间为 1S内。以

关键词： MS谐振式传感器； ME;单片机；高精度；快响应；频率检测中图分类号：H 6; P 1 .;M 3 T 75 T 2 2 1 T 9 5文献标识码： A文章

钱钧传感器_06数字式传感器

传感器原理及应用

Principles and Applications of Transducer

机械与汽车工程学院

主讲：钱钧

电邮：qianjun@

地址：机械楼604室

2011年5月10日

钱钧传感器_06数字式传感器

传感器在汽车安全上的应用 沃尔沃XC60的城市安全系统

激光雷达，检测前方10m范围，车速

<30km/h

钱钧传感器_06数字式传感器

课前回顾

电介质

内部带电粒子因受原子、分子的内力或分子间的力约束，导致电荷只能在微观（如分子）范围内微小移动，即束缚电荷理想的电介质是绝缘体，内部无自由电荷（即可移动宏观距离的电荷）在外电场作用下能产生电极化（形成极化电荷）现象的物质统称为电介质

无极分子电介质：分子的正电荷中心与负电荷中心重合，如CO2有极分子电介质：分子的正电荷中心与负电荷中心不重合，如H2O 两类电介质

钱钧传感器_06数字式传感器

课前回顾

电偶极子

两个相距较近的等量异号点电荷+q与-q所组成的带电系统电偶极子中，电荷的电量与负、正电荷之间位移向量 G G的乘积

电偶极矩

p= q l

简称电矩，是矢量，反映电偶极子整体电性质的物理量单位体积中所有分子的电偶极矩的矢量和

电极化强度

传感器大作业

题 目： 光电式传感器 系 院： 信息工程学院 专 业： XXXXXXXXXX 班 级： XXXXXXXXXXXX

姓 名： 小王 学 号： 201000000

目录

光电式传感器............................................................................................................ 1 光电传感器内容 ....................................................................................................... 2

1.1 工作原理.............................................................................

分析气体传感器选择及其分类

气体传感器是气体检测系统的核心，通常安装在探测头内。从本质上讲，气体传感器是一种将某种气体体积分数转化成对应电信号的转换器。探测头通过气体传感器对气体样品进行调理，通常包括滤除杂质和干扰气体、干燥或制冷处理、样品抽吸，甚至对样品进行化学处理，以便化学传感器进行更快速的测量。

气体的采样方法直接影响传感器的响应时间。目前，气体的采样方式主要是通过简单扩散法，或是将气体吸入检测器。（简单扩散是利用气体自然向四处传播的特性。目标气体穿过探头内的传感器，产生一个正比于气体体积分数的信号。由于扩散过程渐趋减慢，所以扩散法需要探头的位置非常接近于测量点。扩散法的一个优点是将气体样本直接引入传感器而无需物理和化学变换。样品吸入式探头通常用于采样位置接近处理仪器或排气管道。这种技术可以为传感器提供一种速度可控的稳定气流，所以在气流大小和流速经常变化的情况下，这种方法较值得推荐。将测量点的气体样本引到测量探头可能经过一段距离，距离的长短主要是根据传感器的设计，但采样线较长会加大测量滞后时间，该时间是采样线长度和气体从泄漏点到传感器之间流动速度的函数。对于某种目标气体和汽化物，如SiH4以及大多数生物溶剂，气体和汽化物样品量可能会因

功能与简介：

当一块通有电流的金属或半导体薄片垂直地放在磁场中时，薄片的两端就会产生电位差，这种现象就称为霍尔效应。两端具有的电位差值称为霍尔电势U，其表达式为 U=K·I·B/d 其中K为霍尔系数，I为薄片中通过的电流，B为外加磁场（洛伦慈力Lorrentz）的磁感应强度，d是薄片的厚度。由此可见，霍尔效应的灵敏度高低与外加磁场的磁感应强度成正比的关系。

霍尔传感器的外形图和与磁场的作用关系如右图所示。磁场由磁钢提供，所以霍尔传感器和磁钢需要配对使用。

霍尔传感器检测转速示意图如下。在非磁材料的圆盘边上粘贴一块磁钢，霍尔传感器固定在圆盘外缘附近。圆盘每转动一圈，霍尔传感器便输出一个脉冲。通过单片机测量产生脉冲的频率就可以得出圆盘的转速。

备注：当没有信号产生时，可以改变一下磁钢的方向，霍尔对磁钢方向有要求。没有磁钢时输出高电平，有磁钢时输出低电平。

接线图：

测速原理图：

产品图片和管脚图：

黄长贵(德力西变频器)

摘要：本文介绍了霍尔电流传感器在通用变频器中的作用，分析了设置传感器的类型、方式、目的和需求，并介绍了传感器的工作原理及作用。 关

第4章磁电式传感器

磁电式传感器是通过磁电作用将被测量(如振动、位移、转速等)转换成电信号的一种传感器。磁电感应式传感器、霍尔式传感器都是磁电式传感器。磁电感应式传感器是利用导体和磁场发生相对运动产生感应电势的；霍尔式传感器为载流半导体在磁场中有电磁效应(霍尔效应)而输出电势的。它们原理并不完全相同，因此各有各的特点和应用范围。

4.1 霍尔式传感器本章要点

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4.1 霍尔式传感器

霍尔式传感器是利用霍尔元件基于霍尔效应原理而将被测量、如电流、磁场、位移、压力等转换成电动势输出的一种传感器。

?霍尔效应和霍尔元件材料?霍尔元件构造及测量电路?霍尔元件的主要技术指标?霍尔元件的补偿电路

?霍尔式传感器的应用举例

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4.1.1霍尔效应和霍尔元件材料

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霍尔效应

现象：一个宽为b,厚为a的半导体处于磁场中，当通有电流时，其两端会产生电场——霍尔效应。

F??原因：洛仑兹力?fL?qv?B电场力??L

动态平衡

fE?qEHFE

EH是霍尔电场；UH是霍尔电势（电压）。且

??UHfL?fE ? qvB?qEH?qbUH? bvB返回

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4.1.1霍尔效应和霍尔元件材料

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