传感器应用技术

章节摘录

版权页：   插图：   压电式传感器是以某些晶体受力后在其表面产生电荷，当外力去掉后，又重新恢复到不带电状态的压电效应为转换原理的传感器。它可以测量最终能变换为力的各种物理量，如力、压力、加速度等。 压电传感器具有结构简单、体积小、质量轻、灵敏度和精度高等特点。近年来压电测试技术的迅速发展，特别是电子技术的迅速发展，使压电式传感器在电声学、生物医学、工程力学等方面的应用越来越广泛。 一、压电式传感器工作原理 1.压电效应 （1）正压电效应 某些电介质在沿一定方向上受到外力作用而变形时，内部会产生极化现象，同时在其表面上产生电荷，当外力去掉后，又重新回到不带电的状态，这种现象称为正压电效应。 （2）逆压电效应 在电介质的极化方向上施加交变电场或电压，它会产生机械变形，当去掉外加电场时。电介质变形随之消失，这种现象称为逆压电效应（电致伸缩效应）。故压电效应是可逆的。压电式传感器是一种典型的“双向传感器”。 具有压电效应的电介质称为压电材料。在自然界中，已发现20多种单晶具有压电效应，石英（SiO2）就是一种性能良好的天然压电晶体。此外，人造压电陶瓷，如钛酸钡、锆钛酸铅等多晶体也具有良好的压电功能。利用逆压电效应可制成多种超声波发生器和压电扬声器，如电子手表就是压电谐振器。 如图5—20所示是压电效应的示意图，在晶体的弹性限度内，压电材料受力后，其表面产生电荷Q与所施加的力F成正比。即Q=dF式中，d——压电常数，单位：C／N（库仑／牛）。 2.压电材料的分类及特性 压电式传感器中的压电元件材料一般有三类：第一类是压电晶体（单晶体）；第二类是经过极化处理的压电陶瓷（多晶体）；第三类是高分子压电材料。 （1）石英晶体 石英晶体有天然和人造两类。人造石英晶体其物理及化学性质几乎与天然石英晶体没有多大区别，因此目前广泛应用成本较低的人造石英晶体。它在几百摄氏度的温度范围内，压电系数不随温度变化而变化。石英晶体在537～C时将完全丧失压电性质。它有很大的机械强度和稳定的机械性能，没有热释电效应，但灵敏度很低，介电常数小，因此逐渐被其他压电材料所代替。

书籍目录

第一章 传感器技术基础
 第一节 传感器基本知识
 第二节 测量基本知识
第二章 光电类传感器
 第一节 光电传感器
 第二节 红外线传感器
 第三节 光纤传感器
第三章 磁电传感器
 第一节 磁敏传感器
 第二节 霍尔传感器
 第三节 电涡流传感器
第四章 位置传感器
 第一节 模拟式位移传感器
 第二节 数字式位移传感器
 第三节 接近传感器
第五章 力传感器
 第一节 弹性敏感元件
 第二节 电阻应变片式力传感器
 第三节 压电式力传感器
 第四节 自感式力传感器
 第五节 其他类型力传感器
第六章 温度传感器
 第一节 温度测量与温度传感器
 第二节 热电偶式温度传感器
 第三节 热电阻式温度传感器
 第四节 半导体温度传感器
第七章 气敏传感器和湿敏传感器
 第一节 气敏传感器
 第二节 湿敏传感器
第八章 其他新型传感器
 第一节 生物传感器
 第二节 超声波传感器
 第三节 微波传感器
 第四节 机器人传感器
实验与实训一 路灯自动控制器的制作与调试（光电传感器）
实验与实训二 红外线演示器的制作与调试（红外线传感器）
实验与实训三 电子秤电路的制作与调试（力传感器）
实验与实训四 温度报警器的制作与调试（温度传感器）
实验与实训五 湿度显示电路的制作与调试（湿度传感器）

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《全国高级技工学校电气自动化设备安装与维修专业教材:传感器应用技术》为全国高级技工学校电气自动化设备安装与维修专业教材。

作者简介

《全国高级技工学校电气自动化设备安装与维修专业教材:传感器应用技术》主要介绍传感器技术基础、光电类传感器、磁电传感器、位置传感器、力传感器、温度传感器、气敏传感器、湿度传感器，以及其他新型传感器方面的知识，并适当安排了相关的实验与实训内容。 

《全国高级技工学校电气自动化设备安装与维修专业教材:传感器应用技术》由王涵主编，杨敬东、吕爱英、杨永、李文静、商杰、李国栋、蒋立新参加编写；刘进峰审稿。

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