测试技术课件第四章传感器

中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院4.1 概 述4.2 参 量 型 传 感 器4.3 发 电 型 传 感 器4.4 其 他 类 型 的 传 感 器4.5 传 感 器 的 选 用 原 则第 四 章 、 常 用 传 感 器 及 其 变 换 原 理测 试 技 术 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院本 章 学 习 要 求 ：1.了 解 传 感 器 的 分 类 2.掌 握 常 用 传 感 器 测 量 原 理3.了 解 传 感 器 测 量 电 路第 四 章 、 常 用 传 感 器 及 其 变 换 原 理 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院第 四 章 、 常 用 传 感 器 及 其 变 换 原 理 4.1 概 述1. 传 感 器 定 义 传 感 器 是 借 助 于 检 测 元 件 接 收 一 种 形 式 的 信息 ， 并 按 一 定 的 规 律 将 所 获 取 的 信 息 转 换 成 另 一种 信 息 的 装 置 。 目 前 ， 传 感 器 转 换 后 的 信 号 大 多 为 电 信 号 。因 而 从 狭 义 上 讲 ， 传 感 器 是 把 外 界 输 入 的 非 电 信号 转 换 成 电 信 号 的 装 置 。 物 理 量 电 量 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院2. 传 感 器 的 构 成 传 感 器 一 般 由 敏 感 元 件 与 转 换 元 件 组 成 。4.1 概 述 敏 感 元 件 (sensing element)是 指 传 感 器 中 能 直接 感 受 或 响 应 被 测 量 ， 并 输 出 与 被 测 量 成 确 定 关 系的 其 他 量 （ 一 般 为 非 电 量 ） 部 分 ； 转 换 元 件 (transduction element)是 指 传 感 器 中能 将 敏 感 元 件 感 受 或 响 应 的 被 测 量 转 换 成 适 于 传 输或 测 量 的 可 用 输 出 信 号 （ 一 般 为 电 信 号 ） 部 分 。 如 ： 应 变 式 压 力 传 感 器 的 弹 性 膜 片 就 是 敏 感 元 件 ，它 将 被 测 压 力 转 换 成 弹 性 膜 片 的 变 形 。 如 ： 应 变 式 压 力 传 感 器 中 的 应 变 片 就 是 转 换 元 件 ，它 将 弹 性 膜 片 在 压 力 作 用 下 的 变 形 转 换 成 应 变 片 电阻 值 的 变 化 。 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院3. 传 感 器 的 分 类(1)按 被 测 物 理 量 分 类 :(2)按 信 号 变 换 特 征 :(3)按 敏 感 元 件 与 被 测 对 象 之 间 的 能 量 关 系 :位 移 ,力 ,温 度 等 .物 性 型 传 感 器 ,结 构 型 传 感 器 .参 量 型 传 感 器 （ 也 称 无 源 传 感 器 ， 或 能 量 控 制 型 ）发 电 型 传 感 器 （ 也 称 有 源 传 感 器 ， 或 能 量 转 换 型 ）4.1 概 述 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院A 物 性 型 与 结 构 型 传 感 器物 性 型 :依 靠 敏 感 元 件 材 料 本 身 物 理 性 质 的 变 化 来 实 现 信 号 变 换 . 例 如 :水 银 温 度 计 ,压 电 测 力 计 .结 构 型 :依 靠 传 感 器 结 构 参 数 的 变 化 实 现 信 号 转 变 . 例 如 :电 容 式 和 电 感 式 传 感 器 .4.1 概 述 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院B 参 量 型 和 发 电 型 传 感 器 参 量 型 :借 助 辅 助 能 源 将 输 入 的 机 械 量 转 换 为 电 量输 出 。 例 如 :电 阻 应 变 片 .电 容 传 感 器 、 电 感 传 感 器 等 。 发 电 型 :直 接 将 被 测 对 象 输 入 能 量 转 会 为 电 量 而 不 需 外 加 能 源 。 例 如 :热 电 偶 温 度 计 ,压 电 式 加 速 度 计 等 .4.1 概 述 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院4、 传 感 器 的 发 展 动 向 传 感 器 技 术 的 主 要 发 展 动 向 ： 一 是 开 展 基 础 研 究 ，重 点 研 究 传 感 器 的 新 材 料 和 新 工 艺 ； 二 是 实 现 传 感 器的 智 能 化 。（ 1） 用 物 理 现 象 、 化 学 反 应 和 生 物 效 应 设 计 制 作 各种 用 途 的 传 感 器 ， 这 是 传 感 器 技 术 的 重 要 基 础 工 作 。 （ 2） 传 感 器 向 高 精 度 、 一 体 化 、 小 型 化 的 方 向 发 展 。（ 3） 发 展 智 能 型 传 感 器 。 4.1 概 述 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院5. 常 见 的 被 测 物 理 量 机 械 量 :长 度 ,厚 度 ,位 移 ,速 度 ,加 速 度 ,旋 转 角 ,转 数 ,质 量 ,重 量 ,力 ,压 力 ,真 空 度 ,力 矩 ,风 速 ,流速 ,流 量 ; 声 : 声 压 ,噪 声 . 磁 : 磁 通 ,磁 场 . 温 度 : 温 度 ,热 量 ,比 热 . 光 ： 亮 度 ， 色 彩4.1 概 述 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院4.2 参 量 型 传 感 器4.2.1 电 阻 式 传 感 器4.2.2 电 容 式 传 感 器4.2.3 电 感 式 传 感 器4.2.4 涡 流 式 传 感 器第 四 章 、 传 感 器 测 量 原 理 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院4.2.1 电 阻 式 传 感 器 电 阻 式 传 感 器 是 把 被 测 量 转 换 为 电 阻 变 化 的 一 种 传感 器 ,按 工 作 的 原 理 可 分 为 :变 阻 器 式 、 电 阻 应 变 式 、热 敏 式 、 光 敏 式 、 电 敏 式 . （ a） （ b） （ c）1 变 阻 器 式 传 感 器 (1) 工 作 原 理 4.2 参 量 型 传 感 器 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院1 32 xxp 图 （ a） 为 直 线 位 移 型 ， 当 被 测位 移 量 x变 化 时 ， 电 刷 触 点 2沿 变阻 器 移 动 ， 则 任 意 位 置 2点 与 3点之 间 的 电 阻 值 lR k x ldRS kdx 传 感 器 灵 敏 度图 （ b） 为 旋 转 型 变 阻 器 式 传 感 器 ， 其 电 阻 值 随 电刷 转 角 而 变 化 。图 （ c） 是 一 种 非 线 性 变 阻 器 式 传 感 器 ， 或 称 为 函 数电 位 器 。 lk 单 位 长 度 的 电 阻 值 4.2.1 电 阻 式 传 感 器 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院 等 效 电 路 分 析 : Rp-总 电 阻 ;xp-变 阻 总 长 ;RL负 载 电阻 ;x-电 刷 移 动 量 。1 32 xxp Ein EoutRx RLRp-Rx ( )(1 )inx Rp p xx R xL pEoutE 0 x 100%100%Output0负 载 效 应 4.2.1 电 阻 式 传 感 器 23 1 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院优 点 ： (1)结 构 简 单 、 尺 寸 小 、 重 量 轻 、 价 格 低 廉 且 性 能稳 定 ； (2)受 环 境 因 素 (如 温 度 、 湿 度 、 电 磁 场 干 扰 等 )影响 小 ； (3)可 以 实 现 输 出 输 入 间 任 意 函 数 关 系 ； (4)输 出 信 号 大 ， 一 般 不 需 放 大 。 （ 2） 优 缺 点缺 点 ： 因 为 存 在 电 刷 与 线 圈 或 电 阻 膜 之 间 摩 擦 ， 因 此需 要 较 大 的 输 入 能 量 ； 由 于 磨 损 不 仅 影 响 使 用 寿命 和 降 低 可 靠 性 ， 而 且 会 降 低 测 量 精 度 ， 所 以 分辨 力 较 低 ； 动 态 响 应 较 差 ， 适 合 于 测 量 变 化 较 缓慢 的 量 。 4.2.1 电 阻 式 传 感 器 结 构 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院(5) 应 用案 例 ： 重 量 的 自 动 检 测 -配 料 设 备 重 量 设 定原 材 料 比 较 原 理用 弹 簧 将 力 转 换 为 位 移 ;再 用 变阻 器 将 位 移 转 换 为 电 阻 的 变 化4.2.1 电 阻 式 传 感 器 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院案 例 ： 煤 气 包 储 量 检 测 原 理直 接 将 代 表 煤 气 包 储 量 的 高 度变 化 转 换 为 钢 丝 的 电 阻 变 化特 点 ：（ 1） 测 量 量 程 大 ；（ 2） 防 爆 ；（ 3） 可 靠 ；（ 4） 成 本 低 。钢 丝煤 气 包4.2.1 电 阻 式 传 感 器 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院案 例 ： 玩 具 机 器 人 （ 广 州 中 鸣 数 码 ）原 理直 接 将 关 节 驱 动 电 机 的 转 动角 度 变 化 转 换 为 电 阻 器 阻 值 变 化 4.2.1 电 阻 式 传 感 器 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院2 电 阻 应 变 式 传 感 器 -应 变 片 金 属 电 阻 应 变 片 的 工 作 原 理 是 基 于 金 属 导 体 的应 变 效 应 ， 即 金 属 导 体 在 外 力 作 用 下 发 生 机 械 变形 时 ， 其 电 阻 值 随 着 它 所 受 机 械 变 形 (伸 长 或 缩短 )的 变 化 而 发 生 变 化 的 现 象 。 4.2.1 电 阻 式 传 感 器 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院 01 2 (1 2 )dR c KR 1) 工 作 原 理金 属 应 变 片 的 电 阻 R为 L AR 在 外 力 作 用 下 ， 导 线 变 形 ， 其 长 度 、 截 面 积 、电 阻 率 均 将 随 导 线 的 变 形 而 变 化 ， 由 此 引 起 R的变 化 由 电 阻 丝 几 何 尺 寸 改 变 所 引 起 的 ； 由 电 阻 丝 的 电 阻 率 随 应 变 的 改 变 而 引 起 的 。 (1 2 ) (1 2 )c 4.2.1 电 阻 式 传 感 器 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院 当 不 变 时 )21( RdAdldR ARlR 金 属 应 变 计 当 变 化 时 dR l eAdR d d R R E 半 导 体 应 变 计 4.2.1 电 阻 式 传 感 器 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院2) 金 属 应 变 计 金 属 应 变 计 有 : 丝 式 、 箔 式 和 薄膜 式 优 点 :稳 定 性 和 温度 特 性 好 . 缺 点 :灵 敏 度 系 数小 . 应 变 计4.2.1 电 阻 式 传 感 器 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院3) 半 导 体 应 变 片 优 点 ： 应 变 灵 敏 度 大 ;体 积 小 ;机 械 滞 后 小 、 横向 效 应 小 ； 能 制 成 具 有 一 定 应 变 电 阻 的 元 件 . 缺 点 ： 温 度 稳 定 性 能 差 、 灵 敏 度 离 散 度 大 以 及在 较 大 应 变 作 用 下 非 线 性 误 差 大 ； 可 重 复 性 不如 金 属 应 变 片 。 应 变 计 dR l eAdR d d R R E 4.2.1 电 阻 式 传 感 器工 作 原 理 ： 半 导 体 材 料 的 压 阻 效 应 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院3) 应 变 片 的 主 要 参 数 1） 几 何 参 数 ： 标 距 L和 丝 栅 宽 度 b， 制 造 厂 常 用 L b 表 示 。 2） 电 阻 值 ： 应 变 计 的 原 始 电 阻 值 。 3） 灵 敏 系 数 ： 表 示 应 变 计 变 换 性 能 的 重 要 参 数 。 4） 其 它 表 示 应 变 计 性 能 的 参 数 （ 工 作 温 度 、 滞 后 、 蠕 变 、 零 漂 以 及 疲 劳 寿 命 、 横 向 灵 敏 度 等 ） 。 4.2.1 电 阻 式 传 感 器 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院案 例 ： 桥 梁 固 有 频 率 测 量 原 理在 桥 中 设 置 一 三 角 形 障 碍物 ， 利 用 汽 车 碍 时 的 冲 击对 桥 梁 进 行 激 励 ， 再 通 过应 变 片 测 量 桥 梁 动 态 变 形 ，得 到 桥 梁 固 有 频 率 。4) 应 用4.2.1 电 阻 式 传 感 器 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院案 例 ： 电 子 称 原 理将 物 品 重 量 通 过 悬 臂 梁 转 化 结构 变 形 再 通 过 应 变 片 转 化 为 电量 输 出 。4.2.1 电 阻 式 传 感 器 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院F ma4.2.1 电 阻 式 传 感 器 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院4.2 参 量 型 传 感 器4.2.2 电 容 式 传 感 器 1.变 换 原 理 : 将 被 测 量 的 变 化 转 化 为 电 容 量 变 化两 平 行 极 板 组 成 的 电 容 器 ,它 的 电 容 量 为 : 0 r AAC d d + dA 当 被 测 量 使 d、 A或 发 生 变 化 时 ， 都 会引 起 电 容 的 变 化 。 如 果 保 持 其 中 的 两 个 参数 不 变 ， 而 仅 改 变 另 一 个 参 数 ， 就 可 把 该参 数 的 变 化 变 换 为 单 一 电 容 量 的 变 化 。C 电 容 量 ， F； 极 板 间 介 质 的 介 电 常 数 ， F/mm；A 极 板 相 互 遮 盖 面 积 ， m2 ；d 极 板 间 距 离 ， m；r 极 板 间 介 质 的 相 对 介 电 常 数 ， 对 于 空 气 ， r 1；0 真 空 介 电 常 数 ， 0 8.85 10-12 F/mm。 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院2 分 类 4.2.2 电 容 式 传 感 器 a) 极 距 变 化 型 ; +c) 介 质 变 化 型 0 r AdC b)面 积 变 化 型 :角 位 移 型 ,平 面 线 位 移 型 ,柱 面 线 位 移 型 .+ + + 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院3、 变 极 距 型 电 容 传 感 器如 右 图 所 示 ， 设 板 间 隙 有 一 改 变 量 d， 则 有 ：0 AC d d + dA 20 0 0 01 ( ) C d d dC d d d ， 将 上 式 按 泰 勒 级 数 C d特 性 曲 线电 容 的 增 加 值 为 C：0 0 0A AC C C d d d 0/ 1d d 在展 开 为 ： 4.2.2 电 容 式 传 感 器 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院对 于 小 的 间 隙 变 化 ， ： 即 ， 上 式 可 舍 去 高 次项 ， 从 而 可 得 近 似 的 线 性 关 系 式 ：0/ 1d d0 0C dC d 采 用 上 述 相 同 的 方 法 ， 可 以 推 导 出 在 的 情 况 下 ，极 板 间 距 增 加 d 时 的 输 出 电 容 相 对 变 化 量 为 20 0 0 01 ( ) C d d dC d d d 0/ 1d d这 时 电 容 传 感 器 的 灵 敏 度 为 ： 20C AS d d 4.2.2 电 容 式 传 感 器 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院将 变 极 距 型 电 容 传 感 器 做 成 差 动 形 式 可 以 减 小非 线 性 误 差 和 增 加 灵 敏 度 。d dd 2C1C 差 动 平 板 电 容 传 感 器 4.2.2 电 容 式 传 感 器 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院4、 变 面 积 型 电 容 传 感 器 采 用 改 变 电 容 器 极 板 面 积 是 另 一 种 获 取 电 容 传 感器 输 出 变 化 的 方 法 。 下 图 示 出 几 种 改 变 面 积 的 电 容传 感 器 。 变 面 积 型 电 容 传 感 器(a)平 板 线 位 移 式 ； (b)转 角 式 ； (c)圆 柱 体 线 位 移 式 4.2.2 电 容 式 传 感 器 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院 对 平 极 板 线 位 移 型 电 容 传 感 器 （ 图 (a)所 示 ） ，当 动 极 板 沿 与 极 板 平 行 方 向 移 动 时 ， 遮 盖 面 积 发 生变 化 ， 其 电 容 量 为 ： bxC ddC bS constdx d 其 灵 敏 度 为 ： 采 用 变 面 积 型 电 容 传 感 器 还 可 用 于 各 种 压 力 、 加速 度 等 物 理 量 的 测 量 。4.2.2 电 容 式 传 感 器 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院 这 类 传 感 器 的 最 大 优 点 ： 是 其 输 入 与 输 出 是 一 种线 性 关 系 。 缺 点 ： 是 电 容 的 横 向 灵 敏 度 较 大 ； 此 外 其 机 械 结构 要 求 十 分 精 确 ， 因 此 相 对 于 变 极 距 型 电 容 传 感 器 ，测 量 精 度 较 低 。 这 种 传 感 器 的 测 量 范 围 对 于 线 位 移 型 来 说 为 几 厘米 ， 对 转 角 型 则 为 180 ， 测 量 的 频 率 范 围 为 0Hz104Hz。 同 样 也 可 将 这 种 传 感 器 做 成 差 动 型 。4.2.2 电 容 式 传 感 器 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院5、 变 介 电 常 数 型 电 容 传 感 器d 0 d1d2 d0下 图 所 示 为 变 介 电 常 数 型 电 容 传 感 器 的 两 种 形 式 ：变 介 电 常 数 型 电 容 传 感 器(a)极 板 上 覆 盖 有 介 质 ； (b)介 质 可 移 动 4.2.2 电 容 式 传 感 器 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院如 上 图 (a)所 示 ， 该 电 容 器 具 有 两 不 同 的 电 介 质 。 整 个 装 置可 视 为 由 两 个 电 容 器 串 联 而 成 ， 其 总 电 容 量 C由 两 电 容 器的 电 容 C1和 C2所 确 定 ， 由 此 得 ： 1 21 2 0 1 21 1 1 1 ( )r rd dC C C A 01 21 2r rAC d d 为 分 析 方 便 起 见 ， 设 介 质 1为 空 气 ， 即 ， 则 上 式 变 为 ：因 此 0 02 2 1 0 22 2r rA AC d dd d d 1 1r 4.2.2 电 容 式 传 感 器 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院图 (b)的 形 式 也 可 改 变 介 质 ， 这 种 结 构 相 当 于 两 电 容 器 作 并 联 ，此 时 的 总 电 容 量 为 ： 0 1 0 0 0 2 01 2 0 0( )r rb l l b lC C C d d 0 0 00 0b lC dl为 了 分 析 方 便 起 见 ， 同 样 设 介 质 1为 空 气 ， 因 此 ，又 设 介 质 全 部 为 空 气 的 电 容 器 的 为 C0， 则 ：由 于 介 质 2的 插 入 所 引 起 的 电 容 C的 相 对 变 化 C/C0正 比 于 插 入深 度 : 1 1r 4.2.2 电 容 式 传 感 器 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院0 0 2 20 0 0 0 0 11r rC C l l lC lC C l l l 利 用 这 一 原 理 常 用 于 对 非 导 电 液 体 和 松 散 物 料 的 液 位 或 填 充高 度 的 测 量 。 测 量 非 导 电 液 体 和 松 散 物 料 的 液 位 或填 充 高 度 的 电 容 传 感 器 4.2.2 电 容 式 传 感 器 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院 特 点 ： 电 容 传 感 器 的 结 构 简 单 ， 可 以 进 行 无 接触 测 量 ； 它 的 动 态 响 应 好 ， 灵 敏 度 高 ， 分 辨 力 强 ，并 能 在 恶 劣 的 环 境 下 工 作 ； 特 别 适 合 测 量 高 频 振动 下 的 位 移 。 6、 应 用 应 用 ： 位 移 、 振 动 、 角 度 、 加 速 度 、 荷 重 、压 力 、 差 压 力 、 料 位 、 成 分 含 量 等 。4.2.2 电 容 式 传 感 器 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院案 例 ： 电 容 传 声 器 案 例 :液 面 高 度 测 量4.2.2 电 容 式 传 感 器 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院电 容 式 位 移 传 感 器 应 用4.2.2 电 容 式 传 感 器 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院 差 动 式 电 容 压 力 传 感 器 1、 4 隔 膜 片 2、 3 基 座5 玻 璃 层 6 金 属 膜7 弹 性 膜 片 电 容 式 加 速 度 传 感 器1 绝 缘 体 2 固 定 电 极3 质 量 块 4 弹 簧pH pL 4.2.2 电 容 式 传 感 器 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院4.2 参 量 型 传 感 器4.2.3 电 感 式 传 感 器 电 感 式 传 感 器 是 基 于 电 磁 感 应 原 理 ， 它 是 把 被测 量 转 化 为 电 感 量 的 一 种 装 置 。电 感 式 传 感 器 自 感 型互 感 型 可 变 磁 阻 式涡 流 式分 类 ： 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院1 自 感 型 -可 变 磁 阻 式(1)工 作 原 理组 成 ： 铁 芯 、 线 圈 和 衔 铁 当 线 圈 通 以 电 流 i时 ， 产 生 磁 通 m， 其 大 小与 电 流 成 正 比 ， 即 mW Li 式 中 W 线 圈 匝 数 ； L 比 例 系 数 ， 称 为 自 感根 据 磁 路 欧 姆 定 律 m mWiR 式 中 Wi 磁 动 势 ； Rm 磁 阻 。 4.2.3 电 感 式 传 感 器 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院4.2.3 电 感 式 传 感 器 a)可 变 导 磁 面 积 型 b） 差 动 型 c） 单 螺 管 线 圈 型 d） 双 螺 管 线 圈 差 动 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院自 感 如 果 空 气 隙 厚 度 （ 如 图 ） 比 较 小 ， 且 不 考 虑 磁路 的 铁 损 失 ， 则 磁 阻 Rm 02m lR A A 磁 路 的 磁 阻 效 应 有 几 何 磁 阻 效 应 和 物 理 磁 阻 效 应 。基 于 物 理 磁 阻 效 应 原 理 构 成 磁 弹 性 传 感 器 （ 或 称 压磁 传 感 器 ） 2 02 WL lA A 4.2.3 电 感 式 传 感 器 2 mWL R 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院 通 常 导 磁 体 磁 阻 （ 铁 芯 及 衔 铁 磁 阻 ） 远 小 于 空气 隙 的 磁 阻 ， 计 算 时 可 忽 略 ， 则 202W AL 可 变 磁 阻 式 传 感 器 有 变 气 隙 厚 度 型 、 变 气 隙 面积 型 和 可 动 铁 芯 型 三 种 。 对 变 气 隙 型 电 感 传 感 器 ， 当 固 定 A， 变 化 时 ， L与 呈 非 线 性 关 系 ， 此 时 传 感 器 的 灵 敏 度 为 ： 2 022W AS 4.2.3 电 感 式 传 感 器 结 构 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院 为 了 减 小 这 一 误 差 ， 通 常 规 定 在 较 小 间 隙 范 围 内工 作 。 例 如 ， 设 间 隙 变 化 范 围 为 （ ） ，则 灵 敏 度 为 ： 0 0 ， 2 2 20 0 02 2 20 0 0(1 2 )2 2( ) 2W A W A W AS 当 时 ， 由 于 ， 故灵 敏 度 S趋 于 定 值 ， 即 输 出 与 输 入 近 似 成 线 性关 系 。 0 01 2 1 4.2.3 电 感 式 传 感 器 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院变 面 积 型 电 感 传 感 器 ， 其 自 感 L和 A成 线 性 关 系 。（ 如 图 ）可 动 铁 芯 型 电 感 传 感 器 ， 由 螺 管 线 圈 和 插 入 的 铁 芯（ 磁 芯 ） 构 成 。（ 2） 差 动 电 感 传 感 器4.2.3 电 感 式 传 感 器 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院2 互 感 型 -差 动 变 压 器工 作 原 理 :互 感 现 象 . WW1W2 x-xW W 1W2 e1e2 e=e1- e2P 4.2.3 电 感 式 传 感 器 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院 厚 度 ,角 度 ,表 面 粗 糙 度 ;拉 伸 ,压 缩 ;压 力 ,流 量 ,液 位 ;张 力 ,重 力 ,负 荷 量 ;扭 矩 ,应 力 ;温 度 ;振 动 ,速 度 ,加 速 度 ;等 .案 例 ： 板 的 厚 度 测 量 案 例 ： 张 力 测 量3、 应 用4.2.3 电 感 式 传 感 器 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院差 动 压 力 传 感 器4.2.3 电 感 式 传 感 器 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院加 速 度 传 感 器 及 测 量 电 路1 弹 性 支 撑 2 差 动 变 压 器4.2.3 电 感 式 传 感 器 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院4.2.4 涡 流 式 传 感 器1、 工 作 原 理 :原 线 圈 的 等 效 阻 抗 Z变 化 ： ),( ZZ 1 2 I1EI2涡 流 效 应 4.2 参 量 型 传 感 器 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院 涡 流 传 感 器 一 般 分 为 高 频 反 射 式 和 低 频 透 射 式 。以 上 介 绍 的 为 高 频 反 射 式 ， 其 激 励 电 流 i为 高 频 （ 兆赫 兹 以 上 ） 。 这 种 传 感 器 通 常 用 来 测 量 位 移 、 振 动 等物 理 量 。 低 频 透 射 式 涡 流 传 感 器 多 用 于 测 量 材 料 的 厚 度 ，其 工 作 原 理 如 下 图 所 示 。 低 频 透 射 式 涡 流 传 感 器 4.2.4 涡 流 式 传 感 器 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院2、 测 量 电 路 一 般 用 阻 抗 分 压 式 调 幅 电 路 及 调 频 电 路 。 下 图 是用 于 涡 流 测 振 仪 上 的 分 压 式 调 幅 电 路 。 传 感 器 的 线 圈L和 电 容 C组 成 并 联 谐 振 回 路 ， 其 谐 振 频 率 为 ：12f LC 分 压 式 调 幅 电 路 原 理 4.2.4 涡 流 式 传 感 器 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院分 压 式 调 幅 电 路 的 谐 振 曲 线 及 输 出 特 性(a) 谐 振 曲 线 (b) 输 出 特 性4.2.4 涡 流 式 传 感 器 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院 调 频 电 路 工 作 原 理 调 频 电 路 同 样 把 传 感 器 线 圈 接 成 一 个 LC振 荡 回 路 。与 调 幅 电 路 不 同 的 是 将 回 路 的 谐 振 频 率 作 为 输 出 量 。随 着 间 隙 的 变 化 ， 线 圈 电 感 L亦 将 变 化 ， 由 此 使 振荡 器 的 振 荡 频 率 f发 生 变 化 。 采 用 鉴 频 器 对 输 出 频 率作 频 率 -电 压 转 换 ， 即 可 得 到 与 成 正 比 的 输 出 电 压信 号 。 4.2.4 涡 流 式 传 感 器 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院优 点 ： 接 构 简 单 ， 使 用 方 便 ， 不 受 油 污 、 介 质 影 响 。应 用 ： 位 移 、 力 、 振 动 测 量 ， 测 厚 ,材 质 判 别3、 涡 流 传 感 器 的 应 用 :4.2.4 涡 流 式 传 感 器 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院Coiled TubeEddy Sensor Reference Circle原 理 ：案 例 ： 连 续 油 管 的 椭 圆 度 测 量 4.2.4 涡 流 式 传 感 器 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院案 例 ： 无 损 探 伤 原 理裂 纹 检 测 ， 缺 陷 造 成 涡 流 变 化 。火 车 轮 检 测 油 管 检 测4.2.4 涡 流 式 传 感 器 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院案 例 ： 测 厚案 例 ： 零 件 计 数4.2.4 涡 流 式 传 感 器 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院4.3 发 电 型 传 感 器4.3.1 压 电 式 传 感 器4.3.2 磁 电 式 传 感 器4.3.3 霍 尔 式 传 感 器4.3.4 热 电 式 传 感 器第 四 章 、 常 用 传 感 器 及 变 换 原 理 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院第 四 章 、 常 用 传 感 器 及 变 换 原 理4.3.1 压 电 式 传 感 器 1.变 换 原 理 : 压 电 效 应 某 些 物 质 ， 如 石 英 ， 当 受 到 外 力 作 用 时 ， 不 仅 几 何 尺寸 会 发 生 变 化 ， 而 且 内 部 也 会 被 极 化 ， 表 面 会 产 生 电 荷 ；当 外 力 去 掉 时 ， 又 重 新 回 到 原 来 的 状 态 ， 这 种 现 象 称 为 压电 效 应 。 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院q=dF0 r AC rA 极 板 间 距 ；压 电 晶 片 工 作 面 的 面 积 。压 电 材 料 的 相 对 介 电 常 数 ；2、 压 电 式 传 感 器 及 等 效 电 路d 压 电 常 数 ， 与 材 质 及 切 片 方 向 有 关 。 压 电 式 传 感 器 适 宜 作 动 态 参 量 的 测 量 。 4.3.1 压 电 式 传 感 器 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院 实 际 压 电 传 感 器 中 ， 往 往用 两 个 或 两 个 以 上 的 晶 片 进行 并 联 或 串 联 。并 联 ： 电 荷 量电 压电 容 2 aC C aU U 2 aQ Q串 联 ： 电 荷 量电 压电 容 aQ Q2 aU U /2 aC C 4.3.1 压 电 式 传 感 器 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院 压 电 式 传 感 器 是 一 个 具有 一 定 电 容 的 电 荷 源 。 0 aqU C p3、 应 用 4.3.1 压 电 式 传 感 器 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院压 电 式 加 速 度 传 感 器 设 计 模 型(a)周 边 压 缩 式 ； (b)中 心 压 缩 式 ； (c)倒 置 式 中 心 压 缩 式 ； (d)环 形 剪 切 式 ； (e)三 角 剪 切 式S 弹 簧 ； M 质 量 块 ； P 压 电 晶 体 ； C 导 线 ； B 机 座 4.3.1 压 电 式 传 感 器 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院b) 压 力 变 送 器a) 加 速 度 计 ， 力 传 感 器 4.3.1 压 电 式 传 感 器 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院案 例 ： 飞 机 模 态 分 析模 态 分 析 技 术 的 应 用 可 归 结 为 一 下 几 个 方 面 ： 1) 评 价 现 有 结 构 系 统 的 动 态 特 性 ； 2) 在 新 产 品 设 计 中 进 行 结 构 动 态 特 性 的 预 估 和 优 化 设 计 ； 3) 诊 断 及 预 报 结 构 系 统 的 故 障 ； 4) 控 制 结 构 的 辐 射 噪 声 ； 5) 识 别 结 构 系 统 的 载 荷 。 4.3.1 压 电 式 传 感 器 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院4.3 发 电 型 传 感 器4.3.2 磁 电 式 传 感 器 1.变 换 原 理 : 磁 电 式 传 感 器 是 把 被 测 物 理 量 转 换 为 感 应 电 动势 的 一 种 转 换 器 。 又 称 为 电 磁 感 应 式 、 电 动 力 式 ddte W 磁 通 变 化 率 与 磁 场 强 度 、 磁 阻 、 线 圈 运 动 速 度 有 关 ，改 变 其 中 一 个 因 素 ， 都 会 改 变 线 圈 的 感 应 电 动 势 。 根 据 法 拉 第 电 磁 感 应 定 律 ， W匝 线 圈 在 磁 场 中运 动 切 割 磁 力 线 或 线 圈 所 在 磁 场 的 磁 通 变 化 时 ，线 圈 中 产 生 的 感 应 电 动 势 e的 大 小 决 定 于 穿 过 线 圈的 磁 通 的 变 化 率 ， 即 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院2、 分 类 磁电式 动 圈 式磁 阻 式 线 速 度 型角 速 度 型 N 4.3.2 磁 电 式 传 感 器 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院3、 动 圈 式 传 感 器 sin sindxe WBL WBLvdt sin sinde WBA WBAdt 4.3.2 磁 电 式 传 感 器 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院4 磁 阻 式 传 感 器 图 磁 阻 式 传 感 器 工 作 原 理(a) 测 频 数 (b) 测 转 速 (c) 偏 心 测 量 (d) 振 动 测 量4.3.2 磁 电 式 传 感 器 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院5 磁 电 式 传 感 器 的 特 点 及 应 用 绝 对 式 振 动 速 度 传 感 器1-弹 簧 片 ； 2-永 磁 铁 ； 3-阻 尼 环 ； 4-支 架 ； 5-中 心 轴 ； 6-外 壳 ； 7-线 圈sin sindxe WBL WBLvdt sin sinde WBA WBAdt 4.3.2 磁 电 式 传 感 器 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院 测 速 电 机磁 电 式 车 速 传 感 器4.3.2 磁 电 式 传 感 器 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院4.3.3 霍 尔 式 传 感 器 霍 尔 效 应 的 产 生 是 由 于 运 动 电 荷 受 磁 场 中 洛 伦 兹力 作 用 的 结 果 。 霍 尔 元 件 及 霍 尔 效 应 原 理(a) 霍 尔 元 件 (b) 霍 尔 效 应 4.3 发 电 型 传 感 器1、 霍 尔 效 应 c 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院LF evB4.3.3 霍 尔 式 传 感 器 HE H UF eE e b 任 何 带 电 质 点 在 磁 场 中 沿 着 和 磁 力 线 垂 直 的 方向 运 动 时 ， 都 会 受 到 磁 场 力 FL的 作 用 ， 这 个 力 又称 为 洛 伦 兹 力电 场 力达 到 动 平 衡 时 HH UevB eE e b 则 HU bvB 霍 尔 电 势 的 大 小 取 决 于 载 流 体 中 电 子 运 动 的 速 度 ，它 载 流 体 材 料 有 关 。 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院 1 H H HB IU R B I K B In e d d RH 霍 尔 常 数 ， 取 决 于 载 流 体 材 料 的 物 理 性 质 ；KH 霍 尔 元 件 灵 敏 度 ， 它 表 示 霍 尔 元 件 在 单 位 磁 感应 强 度 和 单 位 激 励 电 流 作 用 下 霍 尔 电 势 的 大 小 。Iv nebd流 经 载 流 体 的 电 流 I与 载 流 子 速 度 之 间 有 下 述 关 系 4.3.3 霍 尔 式 传 感 器 原 理 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院2、 霍 尔 元 件霍 尔 元 件 由 霍 尔 片 、 四 根 引 线 和 壳 体 组 成 ， 如图 所 示 。 4.3.3 霍 尔 式 传 感 器 3、 霍 尔 元 件 的 应 用 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院 霍 尔 元 件 工 程 测 量 应 用(a) 角 位 移 (b) 线 位 移 (c) 加 速 度 (d) 零 件 计 数 (e) 转 速 (f) 压 力 4.3.3 霍 尔 式 传 感 器 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院钢 丝 绳 断 丝 检 测 仪 工 作 原 理4.3.3 霍 尔 式 传 感 器 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院4.3.4 热 电 式 传 感 器1、 工 作 原 理 热 电 式 传 感 器 是 一 种 将 温 度 的 变 化 转 换 为 电 量变 化 的 变 换 装 置 ， 它 利 用 传 感 元 件 的 电 （ 磁 ） 参 数随 温 度 变 化 而 变 化 的 特 性 来 达 到 测 量 目 的 。 热 电 偶 是 由 两 种 导 体 （ 或 半 导 体 ） 构 成 的 回 路 ，如 图 所 示 A B1 2t t0eAB (t) eAB (t0)eB (t,t0)mV 热 电 效 应热 电 效 应 ：4.3 发 电 型 传 感 器 eA (t,t0) 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院热 电 偶 总 的 热 电 势 为 ：e AB(t,t0)= eAB(t) - eAB(t0) -eA(t,t0)+ eB(t,t0) 温 差 电 势 比 接 触 电 势 小 很 多 ， 可 以 忽 略 不 计 ， 则热 电 偶 的 总 的 热 电 势 可 表 示 为 ： eAB(t,t0)= eAB(t) - eAB(t0) 4.3.4 热 电 式 传 感 器 热 电 偶 所 产 生 的 热 电 势 由 两 部 分 组 成 ：（ 1） 两 种 导 体 的 接 触 电 势 （ 伯 尔 电 势 ） eAB(t)（ 2） 单 一 导 体 的 温 差 电 势 （ 汤 姆 逊 电 势 ） eA(t,t0)因 此 ， 在 闭 合 回 路 中 出 现 四 个 热 电 势 ， 分 别 为eAB(t)、 eAB(t0)、 eA(t,t0)和 eB(t,t0)， 它 们 的 代数 和 不 等 于 零 。 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院2、 热 电 偶 基 本 定 律（ 3） 中 间 温 度 定 律ABt 1 t2中 间 温 度 定 律ABt1 t3 ABt3 t2= +热 电 势 为 ： eAB (t1 ,t2)= eAB (t1,t3 ) + eAB (t3,t2) 4.3.4 热 电 式 传 感 器 （ 1） 均 匀 回 路 定 律（ 2） 中 间 导 体 定 律 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院（ 4） 标 准 电 极 定 律ABt1 t2标 准 电 极 定 律ACt1 t2 CBt1 t2= +热 电 势 为 ： e AB (t1 ,t2)= eAC (t1,t2 ) + eCB (t1,t2) 4.3.4 热 电 式 传 感 器 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院3、 热 电 偶 传 感 器 的 结 构 及 应 用4.3.4 热 电 式 传 感 器 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院 目 前 采 用 的 数 字 式 传 感 器 主 要 有 码 盘 、 光 栅 、旋 转 变 压 器 等 。一 、 数 字 式 传 感 器4.4 其 他 类 型 传 感 器 码 盘 是 把 被 测 转 角 直 接 转 换 成 相 应 代 码 的 检 测元 件 。 码 盘 有 光 电 式 、 接 触 式 和 电 磁 式 三 种 。第 四 章 、 常 用 传 感 器 及 变 换 原 理1 码 盘 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院 工 作 时 ， 码 盘 的 一 侧 放 置 光 源 ， 另 一 侧 放 置 光 电接 受 装 置 ， 每 个 数 位 都 对 应 有 一 个 光 电 管 及 放 大 、整 形 电 路 。 码 盘 转 到 不 同 位 置 ， 光 电 元 件 接 收 光 信号 ， 并 转 成 相 应 的 电 信 号 ， 经 放 大 整 形 后 ， 成 为 相应 数 码 电 信 号 。 右 图 所 示 为 四 位 二 进 制 码盘 ， 码 盘 上 各 圆 环 分 别 代 表一 位 二 进 制 的 数 字 码 道 ， 在同 一 个 码 道 上 印 制 黑 （ 图 中表 示 为 红 色 ） 白 等 间 隔 图 案 ，形 成 一 套 编 码 。 黑 色 不 透 光区 和 白 色 透 光 区 分 别 代 表 二进 制 的 “ 0”和 “ 1”。 4.4 其 它 类 型 的 传 感 器 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院四 位 二 进 制 循 环 码 盘 带 判 位 光 电 装 置 的二 进 制 循 环 码 盘 4.4 其 它 类 型 的 传 感 器 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院3602n 若 采 用 n位 码 盘 ， 则 分 辨 的 角 度 为 ：位 数 n越 大 ， 能 分 辨 的 角 度 越 小 ， 测 量 也 就 越 精 确 。4.4 其 它 类 型 的 传 感 器 2 光 栅 光 栅 是 在 基 体 上 刻 有 均 匀 分 布 条 纹 的 光 学 元 件 。用 于 位 移 测 量 的 光 栅 称 为 计 量 光 栅 。 计 量 光 栅 分为 透 射 式 及 反 射 式 两 种 。 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院 光 栅 主 要 由 标 尺 光 栅 、 指 示 光 栅 、 光 路 系 统 和 光电 元 件 等 组 成 。 标 尺 光 栅 的 有 效 长 度 即 为 测 量 范 围 。必 要 时 ， 标 尺 光 栅 还 可 接 长 。 指 示 光 栅 比 标 尺 光 栅短 得 多 ， 但 两 者 刻 有 同 样 栅 距 。 测 量 线 位 移 的 光 栅 称 为 直 光 栅 ， 测 量 角 位 移 的 光栅 称 为 圆 形 光 栅 。 在 直 光 栅 中 ， 若 a为 刻 线 宽 度 ， b为 缝 隙 宽 度 ， 则 W a+b称 为 光 栅 的 栅 距 (也 称 光 栅常 数 )。 4.4 其 它 类 型 的 传 感 器 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院4.4 其 它 类 型 的 传 感 器 光 栅 测 量 原 理 电 信 号的 形 成 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院(3)莫 尔 条 纹 的 间 距 与 两 光 栅 线 纹 夹 角 之 间 的 关系 为 ：莫 尔 条 纹 有 如 下 的 重 要 特 征 ：(1)莫 尔 条 纹 由 光 栅 的 大 量 刻 线 共 同 形 成 ， 对 线 纹 的刻 划 误 差 有 平 均 抵 消 作 用 ， 能 在 很 大 程 度 上 消 除 短周 期 误 差 的 影 响 。(2)在 两 光 栅 沿 刻 线 的 垂 直 方 向 作 相 对 移 动 时 ， 莫 尔条 纹 在 刻 线 方 向 移 动 。 两 光 栅 相 对 移 动 一 个 栅 距 W，莫 尔 条 纹 也 同 步 移 动 一 个 间 距 BH 。 固 定 点 上 的 光 强则 变 化 一 周 。 而 且 在 光 栅 反 向 移 动 时 ， 莫 尔 条 纹 移动 方 向 也 随 之 反 向 。4.4 其 它 类 型 的 传 感 器 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院式 中 BH 莫 尔 条 纹 的 间 距 ； W光 栅 栅 距 ； 两 光 栅 刻 线 间 的 夹 角 (rad)。 若 用 光 电 元 件 接 收 莫 尔 条 纹 移 动 时 光 强 的 变 化 ，则 光 信 号 被 转 换 为 电 信 号 (电 压 或 电 流 )输 出 。 输 出电 压 信 号 的 幅 值 为 光 栅 位 移 量 x的 函 数 ， 即 4.4 其 它 类 型 的 传 感 器 式 中 u 0输 出 信 号 中 的 直 流 分 量 ； um 输 出 正 弦 信 号 的 幅 值 ； x两 光 栅 间 的 瞬 时 相 对 位 移 。 电 信 号的 形 成 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院3、 旋 转 变 压 器旋 转 变 压 器 是 一 种 其 输 出 电 压 随 转 子 转 角 而 变化 的 角 度 测 量 装 置 ， 由 定 子 和 转 子 组 成 。 当 激 励电 压 U 1加 到 定 子 绕 组 时 ， 转 子 绕 组 产 生 感 应 电动 势 U2 4.4 其 它 类 型 的 传 感 器 光 栅 式 位 移 传 感 器 优 点 ： 具 有 分 辨 力 高 (可 达 1 m或 更 小 ） 、 测 量 范 围 大 （ 几 乎 不 受 限 制 ） 、 动 态 范围 宽 等 ， 且 易 于 实 现 数 字 化 测 量 和 自 动 控 制 ， 是 数控 机 床 和 精 密 测 量 中 应 用 较 广 的 检 测 元 件 。缺 点 ： 对 使 用 环 境 要 求 较 高 ， 在 现 场 使 用 时 要 求 密封 ， 以 防 止 油 污 、 灰 尘 、 铁 屑 等 的 污 染 。 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院 旋 转 变 压 器 4.4 其 它 类 型 的 传 感 器 有 刷 式 旋 转 变 压 器1-定 子 ； 2-转 子 ； 3-电 刷 ； 4-滑 环 感 应电 压 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院式 中 K 变 压 比 ； Um 最 大 瞬 时 电 压 （ 电 压 幅 值 峰 值 ） 。 显 然 ， U2为 一 等 幅 正 弦 波 并 随 而 改 变 ， 测 得 此电 压 的 峰 值 即 可 求 出 转 角 的 大 小 。4.4 其 它 类 型 的 传 感 器 旋 转 变 压 器 优 点 ： 结 构 简 单 ， 动 作 灵 敏 ， 对 环境 无 特 殊 要 求 ， 维 护 方 便 ， 输 出 信 号 幅 值 大 ， 抗干 扰 强 ， 广 泛 应 用 于 数 控 技 术 检 测 。 2 1 sin sin sinmU KU KU t 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院二 、 射 线 式 传 感 器 射 线 式 传 感 器 也 称 核 辐 检 测 装 置 ， 它 是 利 用 放 射性 同 位 素 、 根 据 被 测 物 质 对 放 射 线 的 吸 收 、 散 射 或射 线 对 被 测 物 质 的 电 离 激 发 、 穿 透 作 用 而 进 行 工 作的 。 1、 工 作 原 理2、 组 成 射 线 式 传 感 器 一 般 由 射 线 源 、 探 测 器 、 电 信 号 转换 电 路 和 显 示 记 录 装 置 等 四 部 分 组 成 。4.4 其 它 类 型 的 传 感 器 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院 利 用 射 线 式 传 感 器 进 行 测 量 时 ， 都 要 有 可 发 射 出、 粒 子 或 射 线 的 辐 射 源 。（ 1） 射 线 源选 择 射 线 源 应 尽 量 提 高 检 测 灵 敏 度 和 减 小 统 计 误 差 。 为 避 免 经 常 更 换 放 射 源 ，要 求 采 用 的 同 位 素 有 较 长 的半 衰 期 及 合 适 的 放 射 强 度 。最 常 用 的 有 60Co（ 钴 ） 、137Cs（ 铯 ） 、 241Am（ 镅 ） 及90Sr（ 锶 ） 等 。 薄 膜 4.4 其 它 类 型 的 传 感 器 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院（ 2） 探 测 器作 用 ： 把 射 线 能 量 转 换 为 容 易 测 量 的 电 信 号 。工 作 原 理 ： 基 于 粒 子 辐 射 对 于 物 质 的 电 离 作 用 ；或 利 用 射 线 使 某 些 物 质 产 生 荧 光 的 性 质 ， 再 通过 光 电 元 件 转 换 为 电 信 号 。一 般 常 用 有 ： 比 例 计 数 管 、 盖 革 计 数 管 、 闪 烁计 数 管 、 半 导 体 探 测 器 等 。4.4 其 它 类 型 的 传 感 器 中 国 矿 业 大 学 机 电 学 院 闪 烁 计 数 管 结 构 示 意 图 4.4 其 它 类 型 的