物联网概论 课件 第6章 传感器

《物联网概论（第3版）》第6章传感器第6章传感器6.1传感器的基本概念6.2传感器种类6.3传感器应用6.4新型传感器6.1传感器的基本概念6.1.1传感器的定义6.1.2传感器的构成6.1.3传感器的特性6.1.1传感器的定义GB7665－87对传感器的定义“能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置”《物联网概论》-韩毅刚4传感器的功能一感二传感受被测信息并传送出去《物联网概论》-韩毅刚56.1.2传感器的构成敏感元件转换元件转换电路《物联网概论》-韩毅刚6传感器的构成《物联网概论》-韩毅刚7传感器结构类型自源型辅助能源型带激励源外源型。《物联网概论》-韩毅刚86.1.3传感器的特性静态特性动态特性《物联网概论》-韩毅刚9传感器静态特性线性度灵敏度迟滞重复性漂移《物联网概论》-韩毅刚10拟合方法《物联网概论》-韩毅刚11传感器动态特性时域单位阶跃响应性能指标频域频率特性性能指标《物联网概论》-韩毅刚12

6.2传感器种类6.2.1阻抗型传感器6.2.2电压型传感器6.2.3磁敏型传感器6.2.1阻抗型传感器1.电阻式传感器2.电容式传感器3.电感式传感器《物联网概论》-韩毅刚141.电阻式传感器电位器式传感器电阻应变式传感器《物联网概论》-韩毅刚15电阻式传感器产品（a）是典型的电位器式传感器（b）是BF350-3AA型电阻应变片《物联网概论》-韩毅刚16电位器式传感器电位器式传感器工作原理《物联网概论》-韩毅刚17电位器式传感器的结构形式线绕电位器非线绕电位器《物联网概论》-韩毅刚18电阻应变式传感器基于应变电阻效应的电阻式传感器应变片组成结构应变片测量电路弹性敏感元件一些附件如外壳连接设备等《物联网概论》-韩毅刚19

2.电容式传感器变极距型电容传感器变面积型电容传感器变介电常数型电容传感器《物联网概论》-韩毅刚20电容式传感器产品ZCS1100型精密电容位移传感器《物联网概论》-韩毅刚213.电感式传感器自感式传感器互感式传感器《物联网概论》-韩毅刚22自感式传感器组成线圈铁芯衔铁《物联网概论》-韩毅刚23自感式传感器类型变气隙式变面积式螺管式《物联网概论》-韩毅刚24自感式传感器产品《物联网概论》-韩毅刚256.2.2电压型传感器1.压电式传感器2.热电偶传感器3.光电式传感器4.光纤传感器《物联网概论》-韩毅刚261.压电式传感器压电效应压电元件有源传感器《物联网概论》-韩毅刚27压电材料类型压电晶体（单晶）压电石英晶体其他压电单晶压电陶瓷（多晶半导瓷）新型压电材料压电半导体有机高分子压电材料《物联网概论》-韩毅刚28压电式传感器产品《物联网概论》-韩毅刚29

2.热电偶传感器热电效应简称热电偶《物联网概论》-韩毅刚30热电效应示意图塞贝克效应回路中产生的电势使热能转变为电能《物联网概论》-韩毅刚31热电材料规格表型号标志材料温度范围(0C）型号标志材料温度范围(0C）S铂铑10-铂-50~1768N镍铬硅-镍硅-270~1300R铂铑13-铂-50~1768E镍铬-康铜-270~1000B铂铑30-铂铑60~1820J铁-康铜-210~1200K镍铬-镍硅-270~1372T铜-康铜-270~400《物联网概论》-韩毅刚32热电偶传感器产品高温热电偶传感器《物联网概论》-韩毅刚333.光电式传感器光电发射型光电器件光导型光电器件光伏型光电器件《物联网概论》-韩毅刚34光电效应外光电效应光导效应光生伏特效应《物联网概论》-韩毅刚35光电传感器的类型透射式反射式辐射式遮挡式开关式《物联网概论》-韩毅刚36光电传感器产品红外避障传感器《物联网概论》-韩毅刚376.2.3磁敏型传感器1.霍尔传感器2.磁电传感器《物联网概论》-韩毅刚381.霍尔传感器霍尔效应当有电流流过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势《物联网概论》-韩毅刚39霍尔效应原理图《物联网概论》-韩毅刚40霍尔传感器霍尔电流传感器霍尔位移传感器霍尔位置传感器《物联网概论》-韩毅刚41霍尔电流传感器通电螺线管内部存在磁场其大小与导线中的电流成正比《物联网概论》-韩毅刚42霍尔位移传感器的原理几种产生梯度磁场的磁系统几种霍尔位移传感器的静态特性《物联网概论》-韩毅刚43霍尔位移传感器HP-M/HW-M型霍尔位移传感器《物联网概论》-韩毅刚44霍尔位置传感器四霍尔元件组合定位《物联网概论》-韩毅刚45霍尔位置传感器产品用霍尔位置传感器制成的复位开关《物联网概论》-韩毅刚462.磁电传感器变磁通式传感器恒磁通式传感器《物联网概论》-韩毅刚47磁电式扭矩传感器一般结构模型《物联网概论》-韩毅刚48磁电感应式流量计结构模型《物联网概论》-韩毅刚49磁电转速传感器HZ-60式无源磁电转速传感器《物联网概论》-韩毅刚506.3传感器的应用6.3.1光纤传感器6.3.2湿敏传感器6.3.3气体传感器6.3.4生物传感器6.3.1光纤传感器利用光导纤维的传光特性光学性质强度波长频率相位偏正态《物联网概论》-韩毅刚52光纤传感器产品光纤陀螺仪《物联网概论》-韩毅刚536.3.2湿敏传感器1.氯化锂湿敏电阻2.半导体陶瓷湿敏电阻《物联网概论》-韩毅刚546.3.3气体传感器1.半导体气体传感器2.震动频率型气体传感器《物联网概论》-韩毅刚551.半导体气体传感器电阻型氧化物半导体气体传感器非电阻型MOSFET金属氧化层半导体场效晶体管《物联网概论》-韩毅刚56氧化物半导体气体传感器传感器吸入一定的氧化性气体，则阻值增大《物联网概论》-韩毅刚57氧化物半导体气体传感器产品TGS821型氢气传感器《物联网概论》-韩毅刚58MOSFET气体传感器工作原理挥发性有机化合物气体与催化金属接触发生反应反应产物扩散到MOSFET的栅极从而改变了器件的性能《物联网概论》-韩毅刚592.震动频率型气体传感器表面弹性波传感器晶振膜传感器《物联网概论》-韩毅刚60表面弹性波传感器SAWsurfaceacousticwavedevice《物联网概论》-韩毅刚61晶振膜传感器QCMquartzcrystalmicro-balance石英晶体微质量秤晶体片涂层接触被测气体有气体分子吸附时膜质量增加谐振频率降低《物联网概论》-韩毅刚626.3.4生物传感器

微生物传感器免疫传感器组织传感器细胞传感器酶传感器DNA传感器《物联网概论》-韩毅刚636.4新型传感器6.4.1多功能传感器6.4.2MEMS传感器6.4.3纳米传感器6.4.4智能传感器6.4.1多功能传感器《物联网概论》-韩毅刚65实现形式应用举例多功能传感器的实现形式几种不同的敏感元件组合在一起同一敏感元件的不同效应同一敏感元件在不同的激励下所表现出不同的特性《物联网概论》-韩毅刚66多功能传感器产品HCS01多功能传感器一个三轴加速度传感器一个气压传感器两个磁阻传感器《物联网概论》-韩毅刚676.4.2MEMS传感器1．MEMS的特点2．MEMS的组成3．MEMS的应用4．MEMS传感器的工作原理《物联网概论》-韩毅刚68MEMS微机电系统MicroElectroMechanicalSystem特征尺度介于1μm和1nm之间既有电子部件，又有机械部件《物联网概论》-韩毅刚691．MEMS的特点微型化批量生产集成化方便扩展多学科交叉《物联网概论》-韩毅刚70

2．MEMS的组成微传感器微执行器信号处理和控制电路通信接口电源等部件《物联网概论》-韩毅刚71MEMS系统组成及信号流图《物联网概论》-韩毅刚72

3．MEMS的应用MEMS传感器速度加速度压力温度湿度气体磁、光、声生物化学等《物联网概论》-韩毅刚73电脑体感控制器基于MEMS技术实现的电脑体感控制器《物联网概论》-韩毅刚74MEMS传感器微压力传感器微加速度传感器微陀螺微流量传感器微气体传感器微温度传感器《物联网概论》-韩毅刚754．MEMS传感器的工作原理微压力传感器MEMS硅压阻式压力传感器MEMS硅电容式压力传感器《物联网概论》-韩毅刚76MEMS硅压阻式压力传感器原理《物联网概论》-韩毅刚77MEMS硅压阻式压力传感器结构图应力杯《物联网概论》-韩毅刚78硅压阻式压力传感器产品《物联网概论》-韩毅刚79MEMS硅电容式压力传感器结构模型产品《物联网概论》-韩毅刚806.4.3纳米传感器纳米电化学生物传感器纳米化学传感器纳米气敏传感器《物联网概论》-韩毅刚816.4.4智能传感器1．智能传感器的特征2．智能传感器的组成和工作原理《物联网概论》-韩毅刚821．智能传感器的特征A/D模块自己的指令系统自我诊断功能双向数据通信功能数据储存功能自动补偿功能自校准功能安全识别功能和超限报警功能《物联网概论》-韩毅刚832．智能传感器组成和工作原理智能传感器组成智能传感器工作原理《物联网概论》-韩毅刚84智能传感器组成传感器敏感元件信号处理模块微处理器模块输出接口电路《物联网概论》-韩毅刚85智能传感器工作