(1)磁电式传感器根据法拉第电磁感应定律,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,线圈中所产生的感应电动势的大小取决于穿过线圈的磁通的变化率①直线移动式磁电传感器。直线移动式磁电传感器由水久磁铁、线圈和传感器壳体等组成。当壳体随被测振动体一起振动且在振动频率远大于传感器的固有频率时,由于弹簧较软,运动件重量相对较大,运动件来不及随振动体一起振动(静止不动)。此时,磁铁与线圈之间的相对运动速度接近振动体的振动速度②转动式磁电传感器。软铁、线圈和永久磁铁固定不动。由导磁材料制成的测量齿轮安装在被测旋转体上,每转过一个齿,测量齿轮与软铁之间构成的磁路磁阻变化一次,磁通量也变化一次。线圈中感应电动势的变化频率(脉冲数)等于测量齿轮上的齿数和转速的乘积(2)霍尔效应式传感器①霍尔效应。半导体基片或金属薄片(称为霍尔元件)置于磁场中,当电流通过放在磁场中的半导体基片且电流方向和磁场方向垂直时,在垂直于磁场和电流的方向上产生电动势,这种现象称为霍尔效应②霍尔元件。目前常用的霍尔元件材料有锗(Ge)、硅(Si)、锑化铟(lnSb)、砷化铟(InAs)等。N型锗容易加工制造,霍尔系数、温度性能、线性度较好;P型硅的线性度最好,霍尔系数、温度性能同N型锗,但电子迁移率较低,带负载能力较差,通常不作为单个霍尔元件使用(3)压电式传感器①压电效应。某些电介质在沿一定方向且受到外力的作用而变形时,其内部会产生极化现象,同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。当外力撤除后,又会恢复到不带电的状态,这种现象称为正压电效应。在电介质的极化方向施加电场,电介质会在一定方向上产生机械变形或机械压力,当外电场去除后,变形或应力随之消失,此现象称为逆压电效应②压电元件。压电式传感器是物性型的发电式传感器。常用的压电材料有石英晶体(SO2)和人工合成的压电陶瓷。压电陶瓷的压电常数是石英晶体的几倍,灵敏度较高(4)光电式传感器①光电效应,当光线照射物体时,可看作一串具有能量E的光子轰击物体,如果光子的能量足够大,则物体内部电子吸收光子能量后,会摆脱内部力的约束而发生相应电效应的物理现象,称为光电效应a.在光线作用下,电子逸出物体表面的现象,称为外光电效应。利用该现象工作的元件有光电管、光电倍增管等b.在光线作用下,物体的电阻率改变的现象,称为内光电效应。利用该现象工作的元件有光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光敏晶闸管等c.在光线作用下,物体产生一定方向电动势的现象,称为光生伏特现象。利用该现象工作的元件有光电池(属于对感光面入射光点位置敏感的器件)等。 ②光敏电阻。光敏电阻受到光线照射时,电子迁移,产生电子空穴对,使电阻率变小。光照越强,阻值越低。入射光线消失,电子空穴对恢复,电阻值逐渐恢复原值③光敏管。光敏管(光敏二极管、光敏三极管、光敏晶闸管等)属于半导体器件④电致发光。固体发光材料在电场激发下产生的发光现象称为电致发光。电致发光是将电能直接转换成光能的过程。发光二极管(LED)是以特殊材料掺杂制成的半导体电致发光器件。当其PN结正向偏置时,由于电子空穴复合时产生过剩能量,该能量以光子形式放出而发光(5)热电式传感器①热电效应。将两种不同性质的金属导体A、B接成一个闭合回路,如果两接合点温度不相等(T。≠T),则在两导体间会产生电动势,并且回路中有一定大小的电流存在,此现象称为热电效应②热电阻传感器。热电阻材料通常为纯金属,广泛使用的是铂、铜、镍、铁等③热敏电阻传感器。热敏电阻用半导体制成,与金属热电阻相比有以下特点a.电阻温度系数大,灵敏度高b.结构简单,体积小,易于点测量c.电阻率高,且适合动态测量d.阻值与温度变化的关系是非线性的e.稳定性较差(6)磁阻效应磁阻效应是指半导体材料的电阻值随与电流相同或垂直方向的磁场强弱而变化的现象。在一个长方形半导体元件的两端面通电,无磁场时,电流电极间的电阻值取最小电流分布。当长方形元件处于磁场中时,由于两电极间的电流路径因磁场作用而加长从而使电极间的电阻值增加。利用磁阻效应,可实现磁和电→电阻的转换。对于非铁磁性物质,外加磁场通常使电阻率增加,即产生正的磁阻效应通过半导体元件的磁通量发生变化时,半导体元件的电阻会随之发生变化,该半导体元件被称为磁阻元件(7)自感与互感由线圈内部磁通量的变化而在线圈自身中产生感应电动势的现象称为自感。由自感产生的感应电动势称为自感电动势。 产乙一个线圈中的电流变化而使另一个线圈产生感应电动势的现象称为互感现象,由互感的感应电动势称为互感电动势(8)焦耳定律1841年英国物理学家焦耳发现载流导体中产生的热量Q(称为焦耳热与电流的平方、导体电阻R,通电时间:成正比,这个规律称为焦耳定律。
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