电工学第14章传感器

电子技术1第14章传感器14.3发电传感器14.4气敏传感器14.1传感器概述14.2参量传感器下一章上一章返回主页14.5光敏传感器14.7湿敏传感器14.8应用实例14.6热敏传感器第14章传感器高等教育出版社214.1传感器概述传感器：能够感受被测非电量传出的信息并转换成可供检测或控制之用的输出电信号的器件或装置。组成：敏感元件、转换元件敏感元件：能直接感受被测量；转换元件：能将敏感元件感受的被测量转换成适于传输和测量的电信号。第14章传感器高等教育出版社3分类：按被测量性质位移速度加速度压力负荷扭矩温度按被测量性质电阻式电容式电感式电磁式热电式压电式按能量传递方式有源无源按输出信号性质模拟式数字式按综合方式参量发电光敏气敏第14章传感器高等教育出版社414.2参量传感器分类：电阻式、电容式、电感式传感器工作原理：把被测量的变化转换成电阻、电容或电感等电参数的变化，然后通过对电参数的测量达到对被测非电量检测的目的。第14章传感器高等教育出版社5电阻应变式传感器一、电阻式传感器分类：电阻应变式传感器、热电阻传感器用途：检测张力、拉力、压力、重量、位移、扭矩等电阻应变片的金属应变量与其电阻变换量成正比。引线基板电阻丝第14章传感器高等教育出版社6电阻应变式传感器i434i211oURRRURRRU44332211io4RRRRRRRRUU当四个桥臂的电阻值变化时，若输出端开路输出电压电阻应变片越多，则测量精度越高。-+UOR4R3R1R2+-Ui-第14章传感器高等教育出版社7工作原理二、电容式传感器以电容器作为敏感元件，将被测量的变化转换为电容的变化，再经转换电路转换为电压。用途：检测厚度、角度、液压和压力等以平板电容器来说明。dACA、d的变化：反映线位移或角位移的变化，间接反映压力和弹力的变化；ε的变化：反映液变高度和材料温度的变化。第14章传感器高等教育出版社8分类：三、电感式传感器利用线圈的自感、互感或阻抗的变化来实现对非电量的检测和控制。用途：检测位移、压力、振动和流量等二次绕组铁心测杆一次绕组自感式、互感式和涡流式第14章传感器高等教育出版社9互感式传感器输出电压有效值N1N22N21I1＋U1－＋UO－M1M21)O21(IMMU当铁心处于中间位置时21MM0OU当铁心移动时1O2MIU第14章传感器高等教育出版社1014.3发电传感器基本原理：把被测量的变化直接转换成电压或电流的变化，然后通过放大处理把电信号检测出来，从而达到测量被测量的目的。分类：热电偶传感器、霍尔传感器和压电传感器第14章传感器高等教育出版社11工作原理——热电效应一、热电偶传感器将温度转换成电动势的一种测温传感器。用途：温度测量里应用最广泛的传感器之一。若连接点的温度不同，则在回路中产生电动势和电流。导体A（铜）导体B（康铜）高温端（热端）低温端（冷端）热电动势第14章传感器高等教育出版社12测温电路两点间温度之和测量两点间温度之差测量mV++t1t2B2A2A’2B’2B’1A’1A1B1t0CuCu+－U∑CumV++t1t2A2B2B’2A’2B’1A’1A1B1t0CuCu+－△UCu第14章传感器高等教育出版社13工作原理二、霍尔式传感器——霍尔效应霍尔效应产生的电压与磁场强度H和电流I的大小成正比。++++－－－－IIEHB第14章传感器高等教育出版社14应用：1.利用输出电压U与磁场强度H成正比的特性，测量磁场即与之有关的电量和非电量；2.利用输出电压U与电流I成正比的特性，制作回转器、隔离器和电流控制装置等；3.利用输出电压U与电流I和磁场强度H乘积成正比的规律，制作乘算器、除算器、乘方器、开方器和功率计等。第14章传感器高等教育出版社15工作原理三、压电式传感器——压电效应压电元件产生的电荷量与外力的大小成正比。用途：测量最终能变换为力的非电量，如压力、力扭矩和加速度等。++++－－－－Fx第14章传感器高等教育出版社1614.4气敏传感器气敏传感器：将被测气体的特定成分和浓度转换为与其成一定关系的电量输出的装置或期间。主要方法：电气法、电化学法、光学法分类：干式和湿式第14章传感器高等教育出版社17工作原理一、半导体气敏传感器利用半导体气敏元件在与被测气体接触时会引起导电性能发生变化来检测特定气体的成分和浓度。气敏元件：氧化锌测量电路电阻Ro的电压随着被测气体的变化而变化。用途：环境保护、安全监督1Ec3RoU42EH第14章传感器高等教育出版社18工作原理二、固体电解质气敏传感器在高温下，当电解质两边氧气浓度之比发生变化时，两极间所形成的电动势也随之变化。电解质：氧化锆用途：检测废气和尾气第14章传感器高等教育出版社19工作原理三、接触燃烧式气敏传感器铂丝遇到空气中的可燃气体，发生氧化放映，产生反应热，使铂丝温度升高，电阻变化，电阻的增大量与可燃气体的浓度成正比。气敏元件：铂丝线圈外涂一层氧化物用途：检测可燃气体检测电路R1R2F2F1E0MW2W1第14章传感器高等教育出版社2014.5光敏传感器光敏传感器：将光信号转换为电信号的观点转换器件。分类：利用光电发射效应工作的；利用光电导效应工作的；利用光生伏特效应工作的。第14章传感器高等教育出版社21光电发射效应一、光电管在外部光线照射下，使电子逸出材料表面的现象——光电管光照越强，光电流越大光电倍增管阳极阴极阳极阴极第14章传感器高等教育出版社22光电导效应二、光敏电阻在光线的照射下材料的电导率发生变化的现象——光敏电阻根据光电流的大小可检测光的强度。光照光敏电阻第14章传感器高等教育出版社23光生伏特效应三、光电池当光线照射到半导体晶体的PN结上后，在PN结上产生电动势——光敏电阻根据光电流的大小可检测光的强度。NP光SiO2膜RL第14章传感器高等教育出版社2414.6热敏传感器热敏传感器：利用半导体材料的电阻随温度的变化而变化的特性来实现对温度的测控。应用最多——热敏电阻家用电器、空调、电子体温计负温度系数NTC型正温度系数PTC型临界温度系数CTR型分类T/C100OR/4016080120CTR200102104106PTCNTC第14章传感器高等教育出版社2514.7湿敏传感器用于检测大气中的水蒸气含量利用热敏电阻在干燥空气与潮湿空气中热传导率的差异实现湿度测量的传感器。一、绝对湿度传感器通气孔热敏电阻热敏电阻金属外壳干燥空气第14章传感器高等教育出版社26二、相对湿度传感器采用气体中的水蒸汽压力与该气体在同一温度下的饱和蒸汽压力之比来表示湿度。半导体陶瓷湿度电阻：电阻随湿度增加而减小第14章传感器高等教育出版社2714.8应用实例一、电子秤ICL7126∞△++IC2∞△++IC131/2位LCDRP1RP2RP3UCCLM385-1.2VR5R6R4R2R3R1R7R8R9R10C1C2V+V--UDDIN+COMMONA~GINLOINHIREFHIREFLO第14章传感器高等教育出版社28二、烟雾报警器~7810CiTr7805∞△++∞△++IC1IC2C1ABT2T1RP1输出R3R1R2R4R5R6R7HQ-2无烟雾时，A-B间为几十千欧，IC1输出低电平，T2截止，IC2输出高电平，T1处于导通状态。有烟雾存在，A-B间电阻迅速减小，IC1通过RP1所取得的分压随之增加，IC1输出高电平使T2导通，输出端便可产生报警信号。第14章传感器第14章结束下一章上一章返回主页