常用传感器详解：电阻式与电容式工作原理及应用

本课程讲义主要涵盖了常用传感器的基础理论和应用，包括电阻式、电容式等不同类型的传感器。章节分为三大部分：概述、机械式传感器、以及电阻式传感器。 **1. 概述** 传感器在工程领域中扮演着至关重要的角色，它们能够感知特定的物理量，并将这些量转换为可测量的电信号。传感器的作用类似于人体器官，能将不易测量的输入（如位移、力、温度等）转化为易于处理的输出信号，便于后续的信号处理和测量系统操作。 **2. 传感器的分类** 按照不同的标准，传感器可以分为多种类型： - **按被测量**：如位移式、力传感器和温度传感器，分别对应不同的测量对象。 - **按工作原理**：机械式、电气式（如电阻式、电感式、电容式）、光学式和流体式，反映了它们获取信息的基本方式。 - **信号变换特征**：物性型和结构型，区分了传感器通过物质性质还是物理结构改变来检测信号。 - **能量关系**：能量转换型和能量控制型，涉及传感器如何处理能量输入。 - **输出信号**：模拟式和数字式，区分了连续的模拟信号和离散的数字信号形式。 **3. 机械式传感器** 机械式传感器利用弹性元件对力、压力和温度等物理量的变化做出反应，常见的应用有环形测力计、弹簧秤、波纹膜片和双金属片等。这类传感器结构简单，易于使用，但存在线性误差较大、机械传动易受间隙影响、惯性大、固有频率低等局限，适用于缓变或静态测量。 **4. 电阻式传感器** 电阻式传感器是通过电阻变化来测量物理量，可分为变阻器式和应变片式。变阻器式传感器通过改变阻值响应外部参数，而应变片则利用材料的几何尺寸变化导致电阻变化，常用于力或压力测量，具有易于集成和精确度高的优点，但可能需要精确的补偿措施以抵消温度变化带来的影响。 这些章节深入探讨了各种传感器的工作原理、特点及实际应用场景，对于理解和设计基于这些传感器的系统具有重要意义。后续章节可能会进一步介绍电容式、电感式、压电式、磁电式和半导体式传感器，以及光纤传感器等其他类型，为学生提供了全面的传感器知识体系。