1、本章學習要求本章學習要求 傳感器是一種獲取信息的裝置，是測試系統的首要環節。完成本章內容的學習后應能做到： 1.了解傳感器的的作用與工業應用情況 2.了解傳感器的分類 3.了解傳感器的最新發展動態 返回第四章第四章 信息的轉換信息的轉換傳感技術傳感技術4.1 概述4.2 電阻式傳感器4.3 電感式傳感器4.4 電容式傳感器4.5 壓電式傳感器4.6 磁電式傳感器4.7 半導體元件傳感器4.8 其他類型傳感器4.9 傳感器選用原則4.1 4.1 概述概述4.1.1 4.1.1 傳感器的作用傳感器的作用 用機械代替體力勞動是第一次產業革命，在那次革命中，火車、汽車取代了人力車，各種動力機械取代了繁

2、重的體力勞動。而用機械和電子裝置來代替部分腦力勞動，可以說是第二次或第三次產業革命，這也是當前科學技術發展的重要課題之一。在這一課題中，傳感器的研究是一個不可忽視的內容。 傳感器是借助于檢測元件接收一種形式的信息，并按一定的規律將所獲取的信息轉換成另一種信息的裝置。它獲取的信息可以為各種物理量、化學量和生物量，而轉換后的信息也可以有各種形式。但目前，傳感器轉換后的信號大多為電信號。因而從狹義上講，傳感器是把外界輸入的非電信號轉換成電信號的裝置。一般也稱傳感器為變換器、換能器和探測器，其輸出的電信號陸續輸送給后續配套的測量電路及終端裝置，以便進行電信號的調理、分析、記錄或顯示等。 4.1.2 4

3、.1.2 傳感器的組成傳感器的組成 傳感器一般由敏感器件與其它輔助器件組成。敏感器件是傳感器的核心，它的作用是直接感受被測物理量，并將信號進行必要的轉換輸出。如應變式壓力傳感器的彈性膜片是敏感元件，它的作用是將壓力轉換為彈性膜片的形變，并將彈性膜片的形變轉換為電阻的變化而輸出。 一般把信號調理與轉換電路歸為輔助器件，它們是一些能把敏感器件輸出的電信號轉換為便于顯示、記錄、處理等有用的電信號的裝置。 現在已經能把一些處理電路和傳感器集成在一起，構成集成傳感器。進一步的發展是將傳感器和微處理器相結合，裝在一個檢測器中形成一種新型的“智能傳感器”。它將具有一定的信號調理、信號分析、誤差校證、環境適應

4、等能力，甚至具有一定的辨認、識別、判斷的功能。 4.1.3 4.1.3 傳感器的分類傳感器的分類 傳感器的種類繁多。在工程測試中，一種物理量可以用不同類型的傳感器來檢測；而同一種類型的傳感器也可測量不同的物理量。 傳感器的分類方法很多，概括起來，主要有下面幾種分類方法。 (1)按被測物理量來分類，可分為位移傳感器、速度傳感器、加速度傳感器、力傳感器、溫度傳感器等。 (2)按傳感器工作的物理原理來分類，可分為機械式、電氣式、輻射式、流體式等。 (3)按信號變換特征來分類，可分為物性型和結構型。 所謂物性型傳感器，是利用敏感器件材料本身物理性質的變化來實現信號的檢測。例如，用水銀溫度計測溫，是利用

5、了水銀的熱脹冷縮的現象；用光電傳感器測速，是利用了光電器件本身的光電效應；用壓電測力計測力，是利用了石英晶體的壓電效應等。 所謂結構型傳感器，則是通過傳感器本身結構參數的變化來實現信號轉換的。例如，電容式傳感器，是通過極板間距離發生變化而引起電容量的變化；電感式傳感器，是通過活動銜鐵的位移引起自感或互感的變化等。 (4)按傳感器與被測量之間的關系來分類，可分為能量轉換型和能量控制型。 能量轉換型傳感器 (或稱無源傳感器)，是直接由被測對象輸入能量使其工作的。例如，熱電偶將被測溫度直接轉換為電量輸出。由于這類傳感器在轉換過程中需要吸收被測物體的能量，容易造成測量誤差。 (5) 按傳感器輸出量的性

6、質可分為模擬式和數字式兩種 前者的輸出量為連續變化的模擬量，而后者的輸出量為數字量。由于計算機在工程測試中的應用，數字式傳感器是很有發展前途的。當然，模擬量也可以通過模-數轉換變為數字量。4.1.4 4.1.4 傳感器的發展動向傳感器的發展動向 當今，傳感器技術的主要發展動向，一是開展基礎研究，重點研究傳感器的新材料和新工藝；二是實現傳感器的智能化。 (1)用物理現象、化學反應和生物效應設計制作各種用途的傳感器，這是傳感器技術的重要基礎工作。例如，利用某些材料的化學反應制成的能識別氣體的“電子鼻”；利用超導技術研制成功的高溫超導磁傳感器等。(2)傳感器向高精度、一體化、小型化的方向發展。 工業

7、自動化程度越高，對機械制造精度和裝配精度要求就越高，相應地測量程度要求也就越高。因此，當今在傳感器制造上很重視發展微機械加工技術。微機械加工技術除全面繼承氧化、光刻、擴散、沉積等微電子技術外，還發展了平面電子工藝技術，各向異性腐蝕、固相鍵合工藝和機械分斷技術。 (3)發展智能型傳感器。 智能型傳感器是一種帶有微處理器并兼有檢測和信息處理功能的傳感器。智能型傳感器被稱為第四代傳感器，使傳感器具備感覺、辨別、判斷、自診斷等功能，是傳感器的發展方向。 4.2 電阻式傳感器電阻式傳感器 學習要求學習要求 完成本節內容的學習后應能做到： 1.掌握電阻式傳感器的工作原理 2.了解電阻式傳感器的結構、分類

8、3.掌握變阻器式傳感器、電阻應變式傳感器、固態壓阻式傳感器在結構和工作原理的相同點和不同點 4.了解電阻式傳感器的應用 電阻式傳感器的基本原理是將被測物理量的變化轉換成電阻值的變化,再經相應的測量電路和裝置顯示或記錄被測量值的變化。按其工作原理可分為變阻器式(電位器式)、電阻應變式和固態壓阻式傳感器三種。 4.2.1 變阻器式傳感器變阻器式傳感器 (1) 變阻器式傳感器工作原理變阻器式傳感器工作原理 變阻器式傳感器也稱電位器式傳感器，其工作原理是將物體的位移轉換為電阻的變化。根據式 式中 電位器的電阻靈敏度。 相應電刷位移x的電壓輸出u0為 常用電位器式傳感器有直線位移型、角位移型和非線性型等

9、 (2) 變阻式傳感器的優缺點變阻式傳感器的優缺點 優點：(1)結構簡單、尺寸小、重量輕、價格低廉且性能穩定；(2)受環境因素(如溫度、濕度、電磁場干擾等)影響?。?3)可以實現輸出輸入間任意函數關系；(4)輸出信號大，一般不需放大。缺點：因為存在電刷與線圈或電阻膜之間摩擦，因此需要較大的輸入能量；由于磨損不僅影響使用壽命和降低可靠性，而且會降低測量精度，所以分辨力較低；動態響應較差，適合于測量變化較緩慢的量。 (3) 變阻式傳感器的應用變阻式傳感器的應用 變阻式傳感器常用來測量位移、壓力、加速度等參量。 下圖是用變阻式傳感器制作的位移傳感器的結構圖。被測位移使測量軸沿導軌軸向移動時，帶動電刷

10、在滑線電阻上產生相同的位移，從而改變電位器的輸出電阻。精密電阻與電位器電阻式電橋的兩個橋臂，構成電橋測量電路。 4.2.2 電阻應變式傳感器電阻應變式傳感器 (1) 應變式傳感器的工作原理應變式傳感器的工作原理 當將電阻應變計用特殊膠劑粘在被測構件的表面上時，則敏感元件將隨構件一起變形，其電阻值也隨之變化，而電阻的變化與構件的變形保持一定的線性關系，進而通過相應的二次儀表系統即可測得構件的變形。通過應變計在構件上的不同粘貼方式及電路的不同聯接，即可測得應力、變形、扭矩等機械參數。 金屬電阻應變片的工作原理，是基于金屬導體的應變效應，即金屬導體在外力作用下發生機械變形時，其電阻值隨著它所受機械變

11、形(伸長或縮短)的變化而發生變化的現象。 若金屬絲的長度為l，截面積為s，電阻率為，其未受力時的電阻為r，則 式中r金屬絲的電阻值，； 金屬絲的電阻率，mm2/m； l金屬絲的長度，m； s金屬絲的截面積，mm2。 如果金屬絲沿軸向方向受拉力而變形，其長度l變化dl，截面積s變化ds，電阻率變化，因而引起電阻r變化dr。將式微分，整理可得 對于圓形截面有 為金屬絲軸向相對伸長，即軸向應變；為電阻絲徑向相對伸長，即徑向應變， 兩者之比即為金屬絲材料的泊松系數，負號表示符號相反，有 整理得 k0稱為金屬絲的靈敏系數，其物理意義是單位應變所引起的電阻相對變化。 金屬材料的靈敏系數受兩個因素影響： 一

12、個是受力后材料的幾何尺寸變化所引起的，即 另一個是受力后材料的電阻率變化所引起的，即 對于金屬材料 比 小得多。 大量實驗表明，在電阻絲拉伸比例極限范圍內，電阻的相對變化與其所受的軸向應變是成正比的，即k0為常數。 k0=1+2=常數 通常金屬電阻絲的k0=1.73.6。 (2) 應變計的主要參數應變計的主要參數 1）幾何參數：表距l和絲柵寬度b，制造廠常用bl表示。2）電阻值：應變計的原始電阻值。 3）靈敏系數：表示應變計變換性能的重要參數。 4）其它表示應變計性能的參數（工作溫度、滯后、蠕變、零漂以及疲勞壽命、橫向靈敏度等）。(3) 金屬電阻應變片金屬電阻應變片 金屬絲電阻應變片 采用光刻

13、技術制造，適用于大批量生產。由于金屬箔式應變片具有線條均勻、尺寸準確、阻值一致性好、傳遞試件應變性能好等優點。 金屬箔式應變片 (4) 電阻應變式傳感器應用電阻應變式傳感器應用 電阻應變式傳感器的應用主要體現在以下兩個方面。 1）將應變片粘貼于被測構件上，直接用來測定構件的應變和應力。例如，為了研究或驗證機械、橋梁、建筑等某些構件在工作狀態下的應力、變形情況，可利用形狀不同的應變片，粘貼在構件的預測部位，可測得構件的拉、壓應力、扭矩或彎矩等，從而為結構設計、應力校核或構件破壞的預測等提供可靠的實驗數據。 2）將應變片貼于彈性元件上，與彈性元件一起構成應變式傳感器。這種傳感器常用來測量力、位移、

14、加速度等物理參數。在這種情況下，彈性元件將被測物理量轉換為成正比變化的應變，再通過應變片轉換為電阻變化輸出。應變片的典型應用見下圖。圖中所示為加速度傳感器，由懸臂梁、質量塊、基座組成。測量時，基座固定在振動體上，振動加速度使質量塊產生慣性力，懸臂梁則相當于慣性系統的“彈簧”，在慣性力作用下產生彎曲變形。因此，梁的應變在一定的頻率范圍內與振動體的加速度成正比。4.2.3 固態壓阻式傳感器固態壓阻式傳感器 (1) 工作原理工作原理 半導體材料受到應力作用時，其電阻率會發生變化，這種現象稱為壓阻效應。實際上，任何材料都不同程度地呈現壓阻效應，但半導體材料的這種效應特別強。電阻應變效應的分析公式也適用

15、于半導體電阻材料，故仍可用上式來表達。對于金屬材料來說， 比較小，但對于半導體材料， ，即因機械變形引起的電阻變化可以忽略，電阻的變化率主要是由 引起的，即由半導體理論可知 式中l沿某晶向l的壓阻系數；。 沿某晶向l的應力； 。e半導體材料的彈性模量。 半導體材料的靈敏系數k0為 例如半導體硅，l=(4080)10-11m2/n，e=1.671011pa，則k0=le50100。半導體電阻材料的靈敏系數比金屬絲的要高5070倍。 最常用的半導體電阻材料有硅和鍺，摻入雜質可形成p型或n型半導體。由于半導體(如單晶硅)是各向異性材料，因此它的壓阻效應不僅與摻雜濃度、溫度和材料類型有關，還與晶向有關

16、(即對晶體的不同方向上施加力時，其電阻的變化方式不同)。(2) 壓阻式傳感器的特點壓阻式傳感器的特點 優點：靈敏度非常高，有時傳感器的輸出不需放大可直接用于測量；分辨率高，例如測量壓力時可測出1020pa的微壓；測量元件的有效面積可做得很小，故頻率響應高；可測量低頻加速度和直線加速度。 缺點：溫度誤差大，故需溫度補償或恒溫條件下使用。 (3) 固態壓阻式傳感器的應用固態壓阻式傳感器的應用 固態壓阻式傳感器主要用于測量壓力和加速度等物理量。 利用壓阻效應構成的半導體加速度敏感元件如下圖所示。懸臂梁3由于加速度而產生位移，該位移引起擴散壓阻層區域變形從而引起壓阻層電阻變化，檢測出電阻變化即可檢測出

17、加速度大小。在100hz左右的帶寬中，可檢測（0.00150）g（9.8m/s2)的加速度。 下圖是一個采用單晶硅做成的懸臂梁式彈性元件，采用平面擴散工藝技術，在它上面形成四個性能一致的電阻，構成全橋；在梁的自由段連接敏感質量塊，組成懸臂梁應變式加速度傳感器。 4.3 電感式傳感器電感式傳感器 學習要求學習要求 完成本節內容的學習后應能做到：1.了解電感式傳感器的工作原理2.了解可變磁阻式電感傳感器、渦流式電感傳感器和差動變壓器式傳感器的特點3.了解可變磁阻式電感傳感器、渦流式電感傳感器和差動變壓器式傳感器的應用 電感式傳感器的工作原理是基于電磁感應原理，它是把被測量轉化為電感量的一種裝置。按

18、照轉換方式的不同可分為自感式（包括可變磁阻式與渦流式）和互感式（差動變壓器式）兩種。 4.3.1 可變磁阻式電感傳感器可變磁阻式電感傳感器 可變磁阻式傳感器的結構原理如圖所示，它由線圈、鐵芯及銜鐵組成。在鐵芯和銜鐵之間有空氣隙。根據電磁感應定律，當線圈中通以電流i時，產生磁通 ，其大小與電流成正比，即 式中w線圈匝數； 。l線圈電感，h。 根據磁路歐姆定律，磁通 式中 磁動勢，a； 。 磁阻，h-1。 所以，線圈電感(自感)可用下式計算 如果空氣隙較小，而且不考慮磁路的鐵損時，則磁路總磁阻為 因為 則 上式表明，自感l與空氣隙成反比，而與空氣隙導磁截面積s0成正比。當固定s0不變，變化時，l

19、與呈非線性（雙曲線）關系，如上圖所示。此時，傳感器的靈敏度為 因此，自感l可寫為 靈敏度s與氣隙長度的平方成反比，愈小，靈敏度愈高。由于s不是常數，故會出現非線性誤差，為了減小這一誤差，通常規定在較小的范圍內工作。 例如，若間隙變化范圍為（ ），則靈敏度為 由上式可以看出，當 時，由于 故靈敏度s趨于定值，即輸出與輸入近似成線性關系。實際應用中，一般取 。 這種傳感器適用于較小位移的測量，一般約為0.0011 mm。 幾種常用可變磁阻式傳感器的典型結構有:可變導磁面積型、差動型、單螺管線圈型、雙螺管線圈差動型。雙螺管線圈差動型，較之單螺管線圈型有較高靈敏度及線性，被用于電感測微計上，其測量范圍

20、為0300m，最小分辨力為0.5m。這種傳感器的線圈接于電橋上，構成兩個橋臂，線圈電感l1、l2隨鐵芯位移而變化，其輸出特性如下圖所示。 4.3.2 渦流式電感傳感器渦流式電感傳感器 (1) 渦流式傳感器原理渦流式傳感器原理 渦流式傳感器的變換原理是利用金屬導體在交流磁場中的渦電流效應。如圖所示，金屬板置于一只線圈的附近，它們之間相互的間距為，當線圈輸入一交變電流i時，便產生交變磁通量，金屬板在此交變磁場中會產生感應電流i1，這種電流在金屬體內是閉合的，所以稱之為“渦電流”或“渦流”。渦流的大小與金屬板的電阻率、磁導率、厚度h、金屬板與線圈的距離、激勵電流角頻率等參數有關。若改變其中的某兩項參

21、數，而固定其它參數不變，就可根據渦流的變化測量該參數。 (2) (2) 高頻反射式渦流傳感器高頻反射式渦流傳感器 如上圖所示，高頻(lmhz)激勵電流產生的高頻磁場作用于金屬板的表面，由于集膚效應，在金屬板表面將形成渦電流。與此同時，該渦流產生的交變磁場又反作用于線圈，引起線圈自感l或阻抗zl的變化。線圈自感l或阻抗zl的變化與距離該金屬板的電阻率、磁導率、激勵電流i及角頻率等有關，若只改變距離而保持其它參數不變，則可將位移的變化轉換為線圈自感的變化，通過測量電路轉換為電壓輸出。高頻反射式渦流傳感器多用于位移測量。(3) (3) 低頻透射式渦流傳感器低頻透射式渦流傳感器。工作原理如圖所示，發射

22、線圈1和接收線圈2分別置于被測金屬板材料g的上、下方。由于低頻磁場集膚效應小，滲透深，當低頻(音頻范圍)電壓e1加到線圈1的兩端后，所產生磁力線的一部分透過金屬板材料g,使線圈2產生感應電動勢e2。但由于渦流消耗部分磁場能量，使感應電動勢e2減少，當金屬板材料g越厚時，損耗的能量越大，輸出電動勢e2越小。因此，e2的大小與g的厚度及材料的性質有關，試驗表明，e2隨材料厚度h的增加按負指數規律減少,如圖所示，因此，若金屬板材料的性質一定，則利用e2的變化即可測量其厚度。4) 渦流式傳感器的應用渦流式傳感器的應用 渦流式電感傳感器主要用于位移、振動、轉速、距離、厚度等參數的測量，它可實現非線性測量

23、。下圖是用渦流式傳感器測厚和用渦流式傳感器進行零件計數的例子。 4.3.3 差動變壓器式電感傳感器差動變壓器式電感傳感器 互感型電感傳感器是利用互感m的變化來反映被測量的變化。這種傳感器實質上是一個輸出電壓可變的變壓器。當變壓器初級線圈輸入穩定交流電壓后，次級線圈便會有感應電壓輸出，該電壓隨被測量的變化而變化。 差動變壓器式電感傳感器是常用的互感型傳感器，其結構形式有多種， 螺管形差動變壓器式電感傳感器 傳感器主要由線圈、鐵芯和活動銜鐵三部分組成。線圈包括一個初級線圈和兩個反接的次級線圈，當初級線圈輸入交流激勵電壓時，次級線圈將產生感應電動勢e1和e2。由于兩個次級線圈極性反接，因此，傳感器的

24、輸出電壓為兩者之差，即ey=e1-e2。活動銜鐵能改變線圈之間的藕合程度。輸出ey的大小隨活動銜鐵的位置而變。當活動銜鐵的位置居中時，e1=e2，ey=0；當活動銜鐵向上移時，e1e2，ey0；當活動銜鐵向下移時，e1e2，ey(c+cf)，故固上式可簡化為 ey-q/cf 上式表明，在一定情況下，電荷放大器的輸出電壓與傳感器的電荷量成正此，并且與電纜分布電容無關。因此，采用電荷放大器時，即使連接電纜長度在百米以上，其靈敏度也無明顯變化，這是電荷放大器的突出優點。 4.6 磁電式傳感器磁電式傳感器 完成本節內容的學習后應能做到： 1.了解磁電式傳感器變換原理 2.了解動圈式傳感器的基本結構和工

25、作原理 3.了解磁阻式傳感器的基本結構和工作原理 學習要求學習要求4.6.1 磁電式傳感器變換原理磁電式傳感器變換原理 磁感應電式傳感器簡稱感應式傳感器，也稱電動式傳感器。它把被測物理量的變化轉變為感應電動勢，是一種機-電能量變換型傳感器，不需要外部供電電源，電路簡單，性能穩定，輸出阻抗小，又具有一定的頻率響應范圍(一般為101000hz)，適用于振動、轉速、扭矩等測量。但這種傳感器的尺寸和重量都較大。 根據法拉第電磁感應定律，n匝線圈在磁場中運動切割磁力線或線圈所在磁場的磁通變化時，線圈中所產生的感應電動勢e的大小決定于穿過線圈的磁通量的變化率，即 磁通變化率與磁場強度、磁路磁阻、線圈的運動

26、速度有關，故若改變其中一個因素，都會改變線圈的感應電動勢。 按工作原理不同，磁電感應式傳感器可分為恒定磁通式和變磁通式，即動圈式傳感器和磁阻式傳感器。 4.6.2 動圈式傳感器動圈式傳感器 工作原理工作原理當線圈在垂直于磁場方向作直線運動或旋轉運動時，若以線圈相對磁場運動的速度v或角速度表示，則所產生的感應電動勢e為式中l每匝線圈的平均長度； 。b線圈所在磁場的磁感應強度； 。s每匝線圈的平均截面積 。 在傳感器中當結構參數確定后，b、l、n、s均為定值，感應電動勢e與線圈相對磁場的運動速度(v或)成正比，所以這類傳感器的基本形式是速度傳感器，能直接測量線速度或角速度。如果在其測量電路中接入積

27、分電路或微分電路，那么還可以用來測量位移或加速度。但由上述工作原理可知，磁電感應式傳感器只適用于動態測量。 動圈式磁電傳感器等效電路如下圖所示，其等效電路的輸出電壓 式中e0為發電線圈感應電動勢；。r0為線圈電阻，一般r0=0.13k；。rl為負載電阻（放大器輸入電阻）；。cc為電纜導線的分布電容，一般cc=70pf/m；。rc為電纜導線電阻，一般rc=0.03/m。 在不使用特別加長電纜時，cc可忽略，因此，當rlr0時，則放大器輸入電壓ele0。感應電動式經放大、檢波后，即可推動指示儀表。 4.6.3 磁阻式傳感器磁阻式傳感器 磁阻式傳感器又稱為變磁通式傳感器或變氣隙式傳感器，常用來測量旋

28、轉物體的角速度。其結構原理如下圖所示。 圖a為開路變磁通式傳感器，線圈和磁鐵靜止不動，測量齒輪由導磁材料制成，安裝在被測旋轉體上，隨之一起轉動，每轉過一個齒，傳感器磁路磁阻變化一次，線圈產生的感應電動勢的變化頻率等于測量齒輪上齒輪的齒數和轉速的乘積。 圖b為閉合磁路變磁通式傳感器結構示意圖，被測轉軸帶動橢圓形測量齒輪在磁場氣隙中等速轉動，使氣隙平均長度周期性變化，因而磁路磁阻也周期性變化，磁通同樣周期性變化，則在線圈中產生感應電動勢，其頻率f與測量齒輪轉速n(r/min)成正比，即f=n/60。 變磁通式傳感器對環境條件要求不高，能在-15090的溫度下工作，也能在油、水霧、灰塵等條件下工作。

29、但它的工作頻率下限較高，約為50hz，上限可達100hz。 4.7 半導體元件傳感器半導體元件傳感器 完成本節內容的學習后應能做到： 1.了解磁電轉換元件傳感器的工作原理 2.了解光電轉換元件傳感器的工作原理 3.了解熱敏電阻傳感器的工作原理 4.了解氣敏電阻傳感器的工作原理 學習要求學習要求4.7.1 磁電轉換元件傳感器磁電轉換元件傳感器 霍爾傳感器也是一種磁電式傳感器。它是利用霍爾元件基于霍爾效應原理而將被測量轉換成電動勢輸出的一種傳感器。由于霍爾元件在靜止狀態下，具有感受磁場的獨特能力，并且具有結構簡單、體積小、噪聲小、頻率范圍寬(從直流到微波)、動態范圍大(輸出電勢變化范圍可達1000

30、:1)、壽命長等特點，因此獲得了廣泛應用。 例如，在測量技術中用于將位移、力、加速度等量轉換為電量的傳感器；在計算技術中用于作加、減、乘、除、開方、乘方以及微積分等運算的運算器等。 (1) 霍爾效應霍爾效應 金屬或半導體薄片置于磁場中，當有電流流過時，在垂直于電流和磁場的方向上將產生電動勢，這種物理現象稱為霍爾效應。 假設薄片為n型半導體，磁感應強度為b的磁場方向垂直于薄片，如上圖所示，在薄片左右兩端通以控制電流i，那么半導體中的載流子(電子)將沿著于電流i相反的方向運動。由于外磁場b的作用，使電子受到磁場力fl(洛侖茲力)而發生偏轉，結果在半導體的后端面上電子積累帶負電，而前端面缺少電子帶正

31、電，在前后端面間形成電場。該電場產生的電場力fe阻止電子繼續偏轉。當fe和fl相等時，電子積累達到動態平衡。這時在半導體前后兩端面之間(即垂直于電流和磁場方向)建立電場，稱為霍爾電場eh，相應的電勢稱為霍爾電勢uh。 (2) 霍爾元件霍爾元件 基于霍爾效應工作的半導體器件稱為霍爾元件，霍爾元件多采用n型半導體材料?；魻栐奖?d越小)，kh就越大，薄膜霍爾元件厚度只有1m左右?；魻栐苫魻柶?、四根引線和殼體組成，如圖所示。 霍爾片是一塊半導體單晶薄片(一般為4mm2mm0.1mm)，在它的長度方向兩端面上焊有a、b兩根引線，稱為控制電流端引線，通常用紅色導線，其焊接處稱為控制電極；在它的另

32、兩側端面的中間以點的形式對稱地焊有c、d兩根霍爾輸出引線，通常用綠色導線，其焊接處稱為霍爾電極?；魻栐臍んw是用非導磁金屬、陶瓷或環氧樹脂封裝。目前最常用的霍爾元件材料有鍺(ge)、硅(si)、銻化銦(insb)、砷化銦(inas)等半導體材料。 (3) 應用舉例應用舉例 將霍爾元件置于磁場中，左半部磁場方向向上，右半部磁場方向向下，從 a端通人電流i，根據霍爾效應，左半部產生霍爾電勢vh1，右半部產生露爾電勢vh2，其方向相反。因此，c、d兩端電勢為vh1vh2。如果霍爾元件在初始位置時vh1=vh2，則輸出為零；當改變磁極系統與霍爾元件的相對位置時，即可得到輸出電壓，其大小正比于位移量。

33、 4.7.2 光電轉換元件傳感器光電轉換元件傳感器 光電傳感器通常是指能敏感到由紫外線到紅外線光的光能量，并能將光能轉化成電信號的器件。 其工作原理是基于一些物質的光電效應。由于被光照射的物體材料不同，所產生的光電效應也不同，通常光照射到物體表面后產生的光電效應分為：外光電效應、內光電效應。 (1) 光電效應及分類光電效應及分類(2) 外光電效應外光電效應 在光線作用下,物質內的電子逸出物體表面向外發射的現象,稱為外光電效應。根據愛因斯坦的假設,一個光子的能量只給一個電子,因此,如果要使一個電子從物質表面逸出,光子具有的能量e必須大于該物質表面的逸出功a0,這時逸出表面的電子就具有動能ek e

34、k與光的頻率有關，頻率高則動能大。由于不同材料具有不同的逸出功,因此對某種材料而言便有一個頻率限，當入射光的頻率低于此頻率限時，不論光強多大，也不能激發出電子；反之，當入射光的頻率高于此極限頻率時，即使光線微弱也會有光電子發射出來，這個頻率限稱為“紅限頻率”，其波長為: ， 其中，c為光在空氣中的速度，k為波長，k=c/。該波長稱為臨界波長?；谕夤怆娦墓怆娖骷儆诠怆姲l射型器件,有光電管、光電倍增管等。 k為光電陰極,a為光電陽極,在二者之間又加入d1、d2、d3，等若干個光電倍增極(又稱二次發射極),這些倍增極涂有sb-cs或ag-mg等光敏物質。 在工作時,這些電極的電位是逐級增高的

35、,當光線照射到光電陰極后,它產生的光電子受第一級倍增極d1正電位作用,加速并打在這個倍增極上,產生二次發射；由第一倍增極d1產生的二次發射電子,在更高電位的d2極作用下,又將加速入射到電極d2上,在d2極上又將產生二次發射這樣逐級前進,一直到達陽極a為止。 由上述的工作過程可見,光電流是逐級遞增的,因此光電倍增管具有很高的靈敏度。 (3) 內光電效應內光電效應 。 受光照物體(通常為半導體材料)電導率發生變化或產生光電動勢的效應稱為內光電效應。內光電效應按其工作原理分為兩種：光電導效應和光生伏特效應。 1)1)光電導效應光電導效應 光電導效應是指半導體材料受到光照時會產生電子-空穴對,使其導電

36、性能增強,光線愈強，阻值愈低，這種光照后電阻率發生變化的現象,稱為光電導效應?；谶@種效應的光電器件有光敏電阻(光電導型)和反向工作的光敏二極管、光敏三極管(光電導結型)。 光敏電阻(光導管)： 光敏電阻是一種電阻元件,具有靈敏度高,體積小,重量輕,光譜響應范圍寬,機械強度高,耐沖擊和振動,壽命長等優點。 在黑暗的環境下,它的阻值很高,當受到光照并且光輻射能量足夠大時,光導材料禁帶中的電子受到能量大于其禁帶寬度的光子激發,由價帶越過禁帶而躍遷到導帶,使其導帶的電子和價帶的空穴增加,電阻率變小。 光敏電阻常用的半導體材料有硫化鎘(cds，eg=2.4ev和硒化鎘(cdse，eg=1.8ev)。

37、。光敏二極管和光敏三極管：光敏管的工作原理與光敏電阻是相似的,其差別只是光照在半導體結上而已。 2)2)光生伏特效應光生伏特效應 。光生伏特效應指半導體材料p-n結受到光照后產生一定方向的電動勢的效應。因此光生伏特型光電器件是自發電式的,屬有源器件。以可見光作光源的光電池是常用的光生伏特型器件,硒和硅是光電池常用的材料,也可以使用鍺。 (4)光電傳感器的應用光電傳感器的應用 由于光電測量方法靈活多樣，可測參數眾多，又具有非接觸、高精度、高分辨率、高可靠性和響應快等優點，加之激光光源、光柵、光學碼盤、ccd器件、光導纖維等的相繼出現和成功應用，使得光電傳感器在檢測和控制領域得到了廣泛的應用。按其

38、接收狀態可分為模擬式光電傳感器和脈沖光電傳感器。 光電傳感器在工業上的應用可歸納為吸收式、遮光式、反射式、輻射式四種基本形式。下圖表明了四種形式的工作方式。 實例直射式光電轉速傳感器 它由開孔圓盤、光源、光敏元件及縫隙板等組成。開孔圓盤的輸入軸與被測軸相連接，光源發出的光，通過開孔圓盤和縫隙板照射到光敏元件上被光敏元件所接收，將光信號轉為電信號輸出。開孔圓盤上有許多小孔，開孔圓盤旋轉一周，光敏元件輸出的電脈沖個數等于圓盤的開孔數，因此，可通過測量光敏元件輸出的脈沖頻率，得知被測轉速n=f/n ，式中n轉速； f脈沖頻率； n圓盤開孔數。 4.7.3 熱敏電阻傳感器熱敏電阻傳感器 半導體熱敏電阻

39、的材料是一種由錳、鎳、銅、鈷、鐵等金屬氧化物按一定比例混合燒結而成的半導體。一般稱為半導體熱敏電阻，或簡稱熱敏電阻。它具有負的電阻溫度系數，隨溫度上升而阻值下降。 根據半導體理論，在一定的溫度范圍內，熱敏電阻在溫度t時的電阻為 由式可知，測出熱敏電阻的阻值后，就可以確定被測物體的溫度。 式中r0為溫度t0時的電阻值，一般t0取為25； 。r為溫度t時的電阻； 。為材料的特性系數，一般溫度范圍在20004500k內，取3400k。 半導體熱敏電阻與金屬熱電阻比較，有如下優點。 (1)電阻溫度系數大，靈敏度高，可測量微小的溫度變化值。例如，可以測出0.0010.005的溫度變化。 。(2)體積小，

40、熱慣性小，響應快。例如，直徑可小到0.5mm，響應時間可短到毫秒級。 。(3)元件本身的電阻值可達3700k，當遠距離測量時，導線電阻的影響可不考慮。 。(4)在-50350的溫度范圍內，具有較好的穩定性。 典型的熱敏電阻元件有圓形、桿形和珠形等，其結構及溫度特性如圖所示。下圖中曲線上所標的是其室溫下的電阻值。 4.7.4 氣敏電阻傳感器氣敏電阻傳感器 氣敏傳感器是一種將檢測到的氣體成分和濃度轉換為電信號的傳感器。在現代社會的生產和生活中，會接觸到各種各樣的氣體，需要進行檢測和控制。比如化工生產中氣體成分的檢測與控制、煤礦瓦斯濃度的檢測與報警、環境污染情況的監測、煤氣泄漏、火災報警、燃燒情況的

41、檢測與控制等。 (1) 氣敏傳感器及其分類氣敏傳感器及其分類 氣敏傳感器的種類較多，主要包括敏感氣體種類的氣敏傳感器、敏感氣體量的真空度氣敏傳感器，以及檢測氣體成分的氣體成分傳感器。 前者主要有半導體氣敏傳感器和固體電解質氣敏傳感器， 后者主要有高頻成分傳感器和光學成分傳感器。 由于半導體氣敏傳感器具有靈敏度高、響應快、使用壽命長和成本低等優點，應用很廣，因此。本節將著重介紹半導體氣敏傳感器。 (2) 半導體氣敏傳感器工作原理半導體氣敏傳感器工作原理 半導體氣敏傳感器是利用半導體氣敏元件同氣體接觸后，造成半導體性質的變化來檢測特定氣體的成分或者測量其濃度。 半導體氣敏傳感器大體上可分為兩類：電

42、阻式和非電阻式。 電阻式半導體氣敏傳感器是利用氣敏半導體材料，如氧化錫(sno2)、氧化錳(mno2)等金屬氧化物制成敏感元件，當它們吸收了可燃氣體的煙霧，如氫、一氧化碳、烷、醚、醇、苯以及天然氣、沼氣等時，會發生還原反應，放出熱量，使元件溫度相應增高，電阻發生變化。 利用半導體材料的這種特性，將氣體的成分和濃度變換成電信號，進行監測和報警。 下圖所示為典型氣敏元件的阻值-濃度關系。從圖中可以看出，元件對不同氣體的敏感程度不同，如對乙醚、乙醇、氫氣等具有較高的靈敏度，而對甲烷的靈敏度較低。 一般隨氣體的濃度增加，元件阻值明顯增大，在一定范圍內呈線性關系。 (3) 應用應用 氣敏傳感器廣泛應用于

43、防災報警，如可制成液化石油氣、天然氣、城市煤氣、煤礦瓦斯以及有毒氣體等方面的報警器。也可用于對大氣污染進行監測以及在醫療上用于對o2、co等氣體的測量。生活中則可用于空調機、烹調裝置、酒精濃度探測等方面。 4.8 其它類型傳感器其它類型傳感器 完成本節內容的學習后應能做到： 1.了解熱輻射檢測傳感器工作原理及特點 2.了解超聲波檢測傳感器工作原理及特點 3.了解聲發射檢測傳感器工作原理及特點 4.了解光纖傳感器工作原理及特點 5.了解ccd圖像傳感器工作原理及特點 學習要求學習要求 4.8.1 熱輻射檢測傳感器熱輻射檢測傳感器 人眼能感覺到的光(可見光)是波長為0.380.75m的電磁波?？梢?/p>

44、光是由光照度來定義的，即人眼受光刺激的程度，但紫外線、紅外線等作為電磁波來處理時是以物理上的能量的大小來表示的。只是由于可見光人眼能直接感受，所以很早以前就作為一門學科進行研究，其實同為電磁波的可見光并沒有特別之處。 絕對零度以上的物體都有輻射，其強度依賴于物體的溫度(k)，在此僅考慮黑體(black body)也稱全輻射體(full radiator)的輻射能和波長的關系，即輻射輝度l(，t)。根據普朗克輻射定律有以下表達式 t為物體的溫度，k； 。為熱輻射波長，m； 。c1,c2為普朗克第1、第2常數。 c1,c2可以由下式表示 c為真空中的光速，2.998x108m/s； 。h為普朗克常

45、，6.6261034 js； 。k為玻爾茲曼常量，1.38066lo-23j/k。 分光輻射輝度與波長、溫度的關系如下圖所示。分光輻射輝度為最大時，波長m與此時物體溫度t的積為一定值，由下式表示 此關系稱為維恩位移定律。 (2) 用輻射溫度計測量溫度用輻射溫度計測量溫度 用輻射溫度計測量溫度時，是先測出分光輻射輝度的大小再換算成溫度。此時選擇什么樣的波長成為關鍵。光探測器對不同的波長有不同的靈敏度，因此探測器的選擇也很重要。 測量高溫物體的溫度時，因分光輻射輝度大，用短波長探測器就夠了，故常用硅光電二極管（silicon photodiode)。硅光探測器(silicon cell)輸出電流和

46、光強度之間的線性非常好，而且長期穩定性好，其特性幾乎不受周圍溫度改變的影響。 隨著所測溫度的降低，需使用敏感長波長的探測器，如ge，inas，pbs，insb，hgcdte等半導體檢測器、熱電元件、熱敏電阻和輻射熱測量計等熱電型探測器，具有代表性的探測器對波長的依賴關系如下圖所示。 半導體檢測器的靈敏度對波長的依賴關系強，而熱電型探測器對波長的依賴性較弱。 利用黑體校正輻射溫度計的校正裝置其機構如下圖所示。 在光電二極管前放置干涉濾光器，這是測量單一波長的輻射溫度計的標準形式。輸出特性嚴格遵守普朗克定律。 若使用的波長為0.6m，則成為1000t以上的國際標準測溫計。這種標準輻射溫度計首先由日

47、本提出，后來根據大量的實驗數據經不斷改進而成為國際標準溫度計。 3.8.2 超聲波檢測傳感器超聲波檢測傳感器 聲波是一種能在氣體、液體和固體中傳播的機械波。根據振動頻率的不同，可分為次聲波、聲波、超聲波和微波等。 (1)次聲波：振動頻率低于l6hz的機械波。 (2)聲波：振動頻率在162104hz之間的機械波，在這個頻率范圍內能為人耳所聞。 (3)超聲波：高于21o4hz的機械波。 (4)微波：頻率在31o831o11hz之間的機械波。1)聲波及其分類聲波及其分類(1) 聲學基礎知識聲學基礎知識 2)聲壓與聲強聲壓與聲強 介質中有聲波傳播時的壓強與無聲波傳播時的靜壓強之差稱為聲壓。隨著介質中各

48、點聲振動的周期性變化，聲壓也在作周期性變化，聲壓的單位是pa(n/m2)。 。聲強又稱為聲波的能流密度，即單位時間內通過垂直于聲波傳播方向的單位面積的聲波能量。聲強是一個矢量，它的方向就是能量傳播的方向，聲強的單位是w/m2。 3)物質的聲學特性物質的聲學特性 。(1)聲速：聲波在介質中的傳播速度取決于介質的密度和彈性性質。除水以外，大部分液體中的聲速隨溫度的升高而減小，而水中的聲速則隨溫度的升高而增加。流體中的聲速隨壓力的增加而增加。 。(2)聲阻抗特性：聲阻抗特性能直接表征介質的聲學性質，其有效值等于傳聲介質的密度與聲速c之積，記作z=c。聲波在兩種介質的界面上反射能量與透射能量的變化，取

49、決于這兩種介質的聲阻抗特性。兩種介質的聲阻抗特性差愈大，則反射波的強度愈大。例如，氣體與金屬材料的聲阻抗特性之比，接近于1:80000，所以當聲波垂直入射在空氣與金屬的界面上時，幾乎是百分之百地被反射。溫度的變化對聲阻抗特性值有顯著的影響，實際中應予以注意。 (3)聲的吸收：傳聲介質對聲波的吸收是聲衰減的主要原因之一。固體介質的結構情況對聲波在其中的吸收有很大的影響。例如，均勻介質對超聲波的吸收并不顯著，而當介質結構不均勻時，聲吸收情況將發生明顯變化。 (2) 超聲波及其物理性質超聲波及其物理性質 由于聲波在介質中施力方向與聲波在介質中傳播方向的不同，聲波的波型也不同，通常有以下幾種。 。(l

50、)縱波：質點振動方向與波的傳播方向一致的波稱為縱波，縱波能在固體、液體和氣體中傳播。 。(2)橫波：質點振動方向與波的傳播方向相垂直的波稱為橫波，橫波只能在固體中傳播。 。(3)表面波：質點的振動介于縱波和橫波之間，沿著表面傳播，振幅隨深度增加而迅速衰減的波稱為表面波。表面波質點振動的軌跡是橢圓形，其長軸垂直于傳播方向，短軸平行于傳播方向。表面波只在固體的表面傳播。 1）超聲波的波型）超聲波的波型 2）超聲波的物理性質）超聲波的物理性質 具有束射特性，方向性強，可以定向傳播，其能量遠遠大于振幅相同的一般聲波，并且具有很高的穿透能力。例如，在鋼材中甚至可穿透10m米以上。 超聲波在反射、折射過程

51、中，其能量及波型都將發生變化。 超聲波在介質中傳播時，隨著傳播距離的增加，能量逐漸衰減，能量的衰減決定于波的擴散、散射 (或漫射)及吸收。擴散衰減，是超聲波隨著傳播距離的增加，在單位面積內聲能的減弱； 散射衰減，是由于介質不均勻性產生的能量損失；超聲波被介質吸收后，將聲能直接轉換為熱能，這是由于介質的導熱性、粘滯性及彈性造成的。 (3) 超聲波傳感器及應用超聲波傳感器及應用 。以超聲波為檢測手段，包括有發射超聲波和接收超聲波，并將接收的超聲波轉換成電量輸出的裝置稱為超聲波傳感器。習慣上稱為超聲波換能器或超聲波探頭。常用的超聲波傳感器有兩種，即壓電式超聲波傳感器 (或稱壓電式超聲波探頭)和磁致式

52、超聲波傳感器。 1）壓電式超聲波傳感器）壓電式超聲波傳感器 壓電式超聲波傳感器主要由超聲波發射器(或稱發射探頭)和超聲波接收器(或稱接收探頭)兩部分組成，它們都是利用壓電材料(如石英、壓電陶瓷等)的壓電效應進行工作的。利用逆壓電效應將高頻電振動轉換成高頻機械振動，產生超聲波，以此作為超聲波的發射器。而利用正壓電效應將接收的超聲振動波轉換成電信號，以此作為超聲波的接收器。 在實際應用中，壓電式超聲波傳感器的發射器和接收器合成為一體，由一個壓電元件作為“發射”和“接收”兼用，其工作原理為：將脈沖交流電壓加在壓電元件上，使其向被測介質發射超聲波，同時又利用它接收從該介質中反射回來的超聲波，并將反射波

53、轉換為電信號輸出。因此，壓電式超聲波傳感器實質上是一種壓電式傳感器。 2 2）磁滯式超聲波傳感器）磁滯式超聲波傳感器 磁滯式超聲波傳感器主要由鐵磁材料和線圈組成。超聲波的發射原理是：把鐵磁材料置于交變磁場中，產生機械振動，發射出超聲波。其接收原理是：當超聲波作用在磁致材料上時，使磁滯材料振動，引起內部磁場變化，根據電磁感應原理，使線圈產生相應的感應電勢輸出。 3)超聲波傳感器的應用超聲波傳感器的應用 利用超聲波反射、折射、衰減等物理性質，可以實現液位、流量、粘度、厚度、距離以及探傷等參數的測量。所以，超聲波傳感器已廣泛地應用于工業、農業、輕工業以及醫療等各技術領域。 主控制器控制發射電路，按一

54、定頻率發射出脈沖信號，此信號經過放大后，一方面加于示波器上，另一方面激勵探頭，發出超聲波，至試件底面反射回來，再由同一探頭接收，接收到的超聲波信號也經放大后與標記發生器發出的定時脈沖信號同時輸入示波器，在示波器熒光屏上可以直接觀察到發射脈沖和接收脈沖信號，根據橫軸上的標記信號，可以測出從發射到接收的時間間隔t,如果已知超聲波在試件中的傳播速度c，那么試件厚度h很容易求得,即h=ct/2。 4.8.3 聲發射檢測傳感器聲發射檢測傳感器 材料或結構受外力或內力作用產生變形或斷裂，以彈性波形式釋放出應變能的現象稱聲發射。聲發射也稱應力波發射。除極少數材料外，金屬和非金屬材料在特定條件下都有聲發射產生

55、。各種材料聲發射的頻率范圍很寬，從次聲頻、聲頻到超聲頻，但多數金屬(如鋼、鐵等)的聲發射頻帶，均在超聲范圍內。 聲發射源基本上分為四組： 1）位錯運動；2）相變；3）摩擦過程；4）裂紋形成和擴展。 發射出來的信號可粗略地分為兩類：1）連續發射(類似白噪聲)；2）突發發射。由于結構和傳感器的諧振，檢測到的發射信號像衰減的正弦波，檢測到的兩類信號如下圖所示。 常用的聲發射儀器,可分為單通道檢測儀、多通道聲發射源定位和分析儀兩個基本類型。 單通道聲發射檢測儀 由探頭將接收到的聲發射信號轉換為電信號。為了提高信噪比，前置放大器輸入端噪聲電平應不超過5v,應具有4060db的增益，并具有較大的動態范圍和

56、頻帶寬度。濾波器的頻帶寬度視要求而定。主放大器的增益一般應為6odb左右，并且有足夠的動態范圍和頻帶寬度。鑒幅整形可設置固定或可變的閾值電平門限，超過此值的信號形成振鈴脈沖或事件脈沖。 聲發射率和總計數電路將對振鈴脈沖或事件脈沖進行計數。 除數字顯示外，還有模擬量輸出，供給x-y函數記錄儀記錄。 還可以采用大部分通用設備來組成聲發射測量與分析系統，如下圖所示。在組合結構的系統中，可以增加峰值振幅檢測、有效值電壓和能量檢測等多功能的測量插件。 多通道聲發射檢測儀最少通道數不少于2，目前有雙通道、3通道乃至72通道聲發射檢測儀器或系統，均采用功能組件組合方式，根據不同的需要組成不同功能的系統。 例

57、如美國dunegan/endevco公司生產的3000，6000，8000及1032系統； 美國聲發射技術公司生產的aet5o00組件系統； 日 本 n f 回 路 株 式 會 社 生 產 的 n f ae9000組件系統和日本新日鐵公司生產的nais、m和a三種組件系統等。4.8.4 光纖傳感器光纖傳感器 光纖自20世紀60年代問世以來，就在傳遞圖像和檢測技術等方面得到了應用。利用光導纖維作為傳感器的研究始于20世紀70年代中期。由于光纖傳感器具有不受電磁場干擾、傳輸信號安全、可實現非接觸測，而且具有高靈敏度、高精度、高速度、高密度、適應各種惡劣環境下使用以及非破壞性和使用簡便等一些優點。

58、無論是在電量(電流、電壓、磁場)的測量，還是在非電物理量(位移、溫度、壓力、速度、加速度、液位、流量等)的測量方面，都取得了驚人的進展。 (1) 光纖傳感器簡介光纖傳感器簡介 光纖傳感器一般由三個環節組成，即信號的轉換、信號的傳輸、信號的接收與處理。 信號的轉換環節，將被測參數轉換成為便于傳輸的光信號。 。 信號的傳輸環節，利用光導纖維的特性將轉換的光信號進行傳輸。 。 信號的接收與處理環節，將來自光導纖維的信號送入測量電路，由測量電路進行處理并輸出。 (2) 物性型光纖傳感器及其應用物性型光纖傳感器及其應用 。 物性型光纖傳感器是利用光纖對環境變化的敏感性，將輸入物理量變換為調制的光信號。

59、其工作原理基于光纖的光調制效應，即光纖在外界環境因素(如溫度、壓力、電場、磁場等)改變時，其傳光特性 (如相位與光強)會發生變化的現象。 因此，如果能測出通過光纖的光相位、光強變化，就可以知道被測物理量的變化。這類傳感器又被稱為敏感元件型或功能型光纖傳感器， 圖a所示為光纖在均衡壓力作用下，由于光彈性效應而引起光纖折射率、形狀和尺寸的變化，從而導致光纖傳播光的相位變化和偏振面旋轉； 圖b所示為光纖在點壓力作用下，引起光纖局部變形，使光纖由于折射率不連續變化導致傳播光散亂而增加損耗，從而引起光振幅變化。 下圖為光纖流速傳感器，主要由多模光纖、光源、銅管、光電二極管及測量電路所組成。多模光纖插入順

60、流而置的銅管中，由于流體流動而使光纖發生機械變形，從而使光纖中傳播的各模式光的相位發生變化，光纖的發射光強出現強弱變化，其振幅的變化與流速成正比，這就是光纖傳感器測流速的工作原理。 (3) 結構型光纖傳感器及其應用結構型光纖傳感器及其應用 結構型光纖傳感器是由光檢測元件與光纖傳輸回路及測量電路所組成的測量系統。其中光纖僅作為光的傳播媒質，所以又稱為傳光型或非功能型光纖傳感器。 下圖所示為激光多普勒效應速度傳感器測試系統，所謂多普勒效應，即當波源相對于介質運動時，波源的頻率與介質中的波動頻率不相同。同樣，介質中的頻率與一個相對于介質運動的接收器所記錄的頻率也不相同，這兩種情況都稱為多普勒效應，所