2被测量的获取

1、第三章第三章被测量的获取被测量的获取本章学习要求：本章学习要求：1.1.了解传感器的基本知识了解传感器的基本知识 2.2.掌握常用传感器测量原理掌握常用传感器测量原理3.3.了解汽车常用传感器测量了解汽车常用传感器测量原理原理本章主要内容本章主要内容传感器概述传感器概述电阻式传感器电阻式传感器电容式传感器电容式传感器电感式传感器电感式传感器压电式传感器压电式传感器磁电式传感器磁电式传感器热电式传感器热电式传感器光电式传感器光电式传感器霍尔式传感器霍尔式传感器1 1、传感器定义：、传感器定义： 传感器是借助检测元件将一种形式的信息转传感器是借助检测元件将一种形式的信息转换成另一种信息的装置。换成

2、另一种信息的装置。 物理量物理量电量电量 目前，传感器转换后的信号大多为电信号。目前，传感器转换后的信号大多为电信号。因而从狭义上讲，传感器是把外界输入的非电信因而从狭义上讲，传感器是把外界输入的非电信号转换成电信号的装置。号转换成电信号的装置。传感器概述传感器概述2 2、传感器的构成：、传感器的构成： 传感器由敏感器件与辅助器件组成。敏感器件的作用传感器由敏感器件与辅助器件组成。敏感器件的作用是感受被测物理量，并对信号进行转换输出。辅助器件则是感受被测物理量，并对信号进行转换输出。辅助器件则是对敏感器件输出的电信号进行放大、阻抗匹配，以便于是对敏感器件输出的电信号进行放大、阻抗匹配，以便于后

3、续仪表接入。后续仪表接入。 dv传感器概述传感器概述3 3、传感器的分类：、传感器的分类：1)1)按被测物理量分类按被测物理量分类常见的被测物理量常见的被测物理量机械量机械量: :长度长度, ,厚度厚度, ,位移位移, ,速度速度, ,加速度加速度, , 旋转角旋转角, ,转数转数, ,质量质量, ,重量重量, ,力力, , 压力压力, ,真空度真空度, ,力矩力矩, ,风速风速, ,流速流速, , 流量流量; ;声声: : 声压声压, ,噪声噪声. .磁磁: : 磁通磁通, ,磁场磁场. .温度温度: : 温度温度, ,热量热量, ,比热比热. .光：光： 亮度，色彩亮度，色彩传感器概述传感

4、器概述机械式机械式, ,电气式电气式, ,光学式光学式, ,流体式等流体式等. .2)2)按工作的物理基础分类按工作的物理基础分类: :传感器概述传感器概述能量转换型和能量控制型能量转换型和能量控制型. .3)3)按信号变换特征按信号变换特征: :能量转换型能量转换型: :直接由被测对象输入能量使其工作直接由被测对象输入能量使其工作. . 例如例如: :热电偶温度计热电偶温度计, ,压电式加速度计压电式加速度计. .能量控制型能量控制型: :从外部供给能量并由被测量控制外部从外部供给能量并由被测量控制外部 供给能量的变化供给能量的变化. .例如例如: :电阻应变片电阻应变片. .传感器概述传感

5、器概述4)4)按敏感元件与被测对象之间的能量关系按敏感元件与被测对象之间的能量关系: :物性型物性型: :依靠敏感元件材料本身物理性质的变化来依靠敏感元件材料本身物理性质的变化来实现信号变换实现信号变换. .如如: :水银温度计水银温度计. .结构型结构型: :依靠传感器结构参数的变化实现信号转变依靠传感器结构参数的变化实现信号转变. . 例如例如: :电容式和电感式传感器电容式和电感式传感器. .传感器概述传感器概述电阻式传感器电阻式传感器是把被测量转换为电阻变化的一种是把被测量转换为电阻变化的一种传感器传感器, ,按工作的原理可分为按工作的原理可分为: :变阻器式、电阻应变式、热变阻器式、

6、电阻应变式、热敏式、光敏式、电敏式敏式、光敏式、电敏式.1 1、变阻器式传感器、变阻器式传感器电阻式传感器电阻式传感器（1 1）等效电路分析）等效电路分析: :xll-l-变阻器总长变阻器总长; ;x-x-电刷移动量电刷移动量. .r-r-总电阻总电阻; ; r rl l电刷电阻电刷电阻; ;ee1lx=rrl=ee1x=l*e1 / e电阻式传感器电阻式传感器x=l*e1 / e= k*e10 lee1x电阻式传感器电阻式传感器ee1v vrmrxr-rx1ee1= =xlrmr+ +lx()-电阻式传感器电阻式传感器负载效应负载效应1ee1= =xlrmr+ +lx()-0le(2) (2

7、) 变阻器式传感器的性能参数变阻器式传感器的性能参数: : 1) 1)线性线性( (或曲线的一致性或曲线的一致性); 4); 4)移动或旋转角度范围移动或旋转角度范围; ; 2) 2) 分辨率分辨率; 5); 5)电阻温度系数电阻温度系数; ; 3) 3)整个电阻值的偏差整个电阻值的偏差; 6); 6)寿命寿命; ;(3)(3)变阻器式传感器的分类变阻器式传感器的分类按测量类型：按测量类型：单圈电位器单圈电位器多圈电位器多圈电位器直线滑动式电位器直线滑动式电位器电阻式传感器电阻式传感器按制作方式：按制作方式：线绕电位器线绕电位器导电塑料电位器导电塑料电位器普通塑料基底普通塑料基底导电导电材料粉

8、材料粉电阻式传感器电阻式传感器变阻器式传感器产品变阻器式传感器产品电阻式传感器电阻式传感器案例：案例：重量的自动检测重量的自动检测-配料设备配料设备 比较比较重量设定原材料原材料原理：弹簧原理：弹簧-力力-位移位移 -电位器电位器-电阻电阻电阻式传感器电阻式传感器案例：案例：储量检测储量检测钢丝钢丝原理：钢丝原理：钢丝-收线圈数收线圈数 -电位器电位器 -电阻电阻电阻式传感器电阻式传感器案例：案例：玩具机器人（广州中鸣数码玩具机器人（广州中鸣数码 ）原理：电机原理：电机-转角转角 -电位器电位器 -电阻电阻电阻式传感器电阻式传感器2 2 电阻应变式传感器电阻应变式传感器-应变片应变片 电阻应变

9、片工作原理是基于金属导体的应变效应，即金电阻应变片工作原理是基于金属导体的应变效应，即金属导体在外力作用下发生机械变形时，其电阻值随着所受机属导体在外力作用下发生机械变形时，其电阻值随着所受机械变形械变形( (伸长或缩短伸长或缩短) )的变化而发生变化。的变化而发生变化。 电阻式传感器电阻式传感器1) 1) 工作原理工作原理上述任何一个参数变换均会引起电阻变化上述任何一个参数变换均会引起电阻变化, ,求导数求导数金属应变片的电阻金属应变片的电阻r r为为alr/=daldaaldladr+=2代入代入alr/=dradarldlrdr+=电阻式传感器电阻式传感器dadaldlrdr+=有：有：

10、金属丝：金属丝：2ra=drdrldlrdr+=2金属丝体积不变：金属丝体积不变：=ldlrdr电阻式传感器电阻式传感器有：有：drdr+=2对金属材料，导电率不变：对金属材料，导电率不变：)21(+=rdr金属丝应变片：金属丝应变片：电阻式传感器电阻式传感器应变计金属应变计金属应变计电阻式传感器电阻式传感器半导体应变计半导体应变计drdrldlrdr+=2简化为：简化为：drdr=e=优点：灵敏度大优点：灵敏度大; ;体积小体积小; ;缺点：温度稳定性和可重复性不如金属应变片。缺点：温度稳定性和可重复性不如金属应变片。电阻式传感器电阻式传感器3) 3) 应变片的主要参数应变片的主要参数 4

11、4）其它表示应变计性能的参数（工作温度、滞后、）其它表示应变计性能的参数（工作温度、滞后、蠕变、零漂以及疲劳寿命、横向灵敏度等）蠕变、零漂以及疲劳寿命、横向灵敏度等） 1 1）几何参数：表距）几何参数：表距l l和丝栅宽度和丝栅宽度b b，制造厂常用，制造厂常用 b bl l表示。表示。2 2）电阻值：应变计的原始电阻值。）电阻值：应变计的原始电阻值。 3 3）灵敏系数：表示应变计变换性能的重要参数。）灵敏系数：表示应变计变换性能的重要参数。 电阻式传感器电阻式传感器3) 3) 应变片测量电路应变片测量电路ver1r2r3r4errrrrrrrv)(32413142+=电阻式传感器电阻式传感器

12、errrrrrrrv)(32413142+=令：令：rr =1drrr+=4rrr=32errdrrrrrdrrrv)()(+=rdre=4)21(+=rdr金属丝应变片：金属丝应变片：v v与应变成线形关系，可以用电桥测量电压测量应变与应变成线形关系，可以用电桥测量电压测量应变电阻式传感器电阻式传感器电阻应变片的选择、粘贴技术电阻应变片的选择、粘贴技术 1.1.目测电阻应变片有无折痕目测电阻应变片有无折痕. .断丝等断丝等 缺陷，有缺陷的应变片不能粘贴。缺陷，有缺陷的应变片不能粘贴。2.2.用数字万用表测量应变片电阻值大用数字万用表测量应变片电阻值大 小。同一电桥中各应变片之间阻值小。同一电

13、桥中各应变片之间阻值 相差不得大于相差不得大于0.50.5欧姆欧姆. .3.3.试件表面处理：贴片处置用细纱纸打磨干净，用试件表面处理：贴片处置用细纱纸打磨干净，用 酒精棉球反复擦洗贴处，直到棉球无黑迹为止。酒精棉球反复擦洗贴处，直到棉球无黑迹为止。4.4.应变片粘贴应变片粘贴: :在应变片基底上挤一小滴在应变片基底上挤一小滴502502胶水，胶水， 轻轻涂抹均匀，立即放在应变贴片位置。轻轻涂抹均匀，立即放在应变贴片位置。电阻式传感器电阻式传感器5.5.焊线焊线: :用电烙铁将应变片的引线焊接到导引线上。用电烙铁将应变片的引线焊接到导引线上。6.6.用兆欧表检查应变片与试件之间的绝缘组织，应用

14、兆欧表检查应变片与试件之间的绝缘组织，应 大于大于500m500m欧。欧。7.7.应变片保护：用应变片保护：用704704硅橡胶覆于应变片上，防止硅橡胶覆于应变片上，防止 受潮。受潮。电阻式传感器电阻式传感器电阻应变式传感器的应用：测力电阻应变式传感器的应用：测力电阻式传感器电阻式传感器标准产品标准产品电阻式传感器电阻式传感器案例：案例：电子称电子称原理将物品重量通过悬臂梁转化结构变形再通过应变片转化为电量输出。电阻式传感器电阻式传感器案例：冲床生产记数案例：冲床生产记数 和生产过程监测和生产过程监测电阻式传感器电阻式传感器案例：机器人握力测量案例：机器人握力测量电阻式传感器电阻式传感器案例：

15、案例：振动式地音入侵探测器振动式地音入侵探测器 适合于金库、仓库、古建筑的防范，挖墙、打适合于金库、仓库、古建筑的防范，挖墙、打洞、爆破等破坏行为均可及时发现。洞、爆破等破坏行为均可及时发现。电阻式传感器电阻式传感器电阻式传感器电阻式传感器变换原理变换原理: :将被测量的变化转化为电容量变化将被测量的变化转化为电容量变化两平行极板组成的电两平行极板组成的电容器容器, ,它的电容量为它的电容量为: :ac0=+ a 、a a或或发生变发生变化时，都会引起化时，都会引起电容的变化。电容的变化。电容式传感器电容式传感器a)a)极距极距变化型变化型+ac0=+电容式传感器电容式传感器驻极体电容传声器驻

16、极体电容传声器 它采用聚四氟乙烯材料作为振动膜片。这种材它采用聚四氟乙烯材料作为振动膜片。这种材料经特殊电处理后，表面永久地驻有极化电荷，取料经特殊电处理后，表面永久地驻有极化电荷，取代了电容传声器极板，故名为驻极体电容传声器。代了电容传声器极板，故名为驻极体电容传声器。特点是体积小、性能优越、使用方便。特点是体积小、性能优越、使用方便。 电容式传感器电容式传感器b)b)面积变化型面积变化型ac0=角位移型角位移型+电容式传感器电容式传感器ac0=平面线位移型平面线位移型电容式传感器电容式传感器柱面线位移型柱面线位移型. .ac0=电容式传感器电容式传感器产品产品. .陶瓷电容压力传感器陶瓷电

17、容压力传感器 液体压力液体压力作用在陶作用在陶瓷膜片的瓷膜片的表面，使表面，使膜片产生膜片产生 位移。位移。 压力变送器压力变送器电容式传感器电容式传感器c) c) 介质变化型介质变化型ac0=电容式传感器电容式传感器产品产品. .电容式液位传感器（液位计电容式液位传感器（液位计/ /料位计）料位计）电容式传感器电容式传感器电容式接近开关电容式接近开关振荡电路振荡电路被测物体被测物体 感应电极感应电极被测电容被测电容测量头构成电容器的一个极板，测量头构成电容器的一个极板，另一个极板是物体本身，当物体另一个极板是物体本身，当物体移向接近开关时，物体和接近开移向接近开关时，物体和接近开关的介电常数

18、发生变化，使得和关的介电常数发生变化，使得和测量头相连的电路状态也随之发测量头相连的电路状态也随之发生变化生变化. .接近开关的检测物体，接近开关的检测物体，并不限于金属导体，也可以是绝并不限于金属导体，也可以是绝缘的液体或粉状物体。缘的液体或粉状物体。电容式传感器电容式传感器电容式传感器电容式传感器3 3 测量电路测量电路a)a)电桥电路电桥电路 电容式传感器电容式传感器b) b) 谐振电路谐振电路 lcf210=电容式传感器电容式传感器d) d) 运算放大器电路运算放大器电路 电容式传感器电容式传感器 电感式传感器是基于电磁感应原理，它是把被电感式传感器是基于电磁感应原理，它是把被测量转化

19、为电感量的一种装置。测量转化为电感量的一种装置。分类分类: :电感式传感器电感式传感器自感型自感型可变磁阻型可变磁阻型涡流式涡流式互感型互感型电感式传感器电感式传感器1 1 自感型自感型-可变磁阻式可变磁阻式可变导磁面积型可变导磁面积型差动型差动型2002anl =原理原理: :电磁感应电磁感应电感式传感器电感式传感器电感式接近传感器（金属）电感式接近传感器（金属）电感式传感器电感式传感器教学用低成本四线制无二次仪表传感器教学用低成本四线制无二次仪表传感器电感式传感器电感式传感器2 2 涡流式涡流式原理原理: :涡流效应涡流效应电感式传感器电感式传感器原线圈的等效阻抗原线圈的等效阻抗z z变化

20、：变化：),(zz =电感式传感器电感式传感器电感式传感器电感式传感器产品：产品：电感式传感器电感式传感器案例：连续油管的椭圆度测量案例：连续油管的椭圆度测量coiled tubeeddy sensor reference circle电感式传感器电感式传感器案例：无损探伤案例：无损探伤原理裂纹检测，缺陷造成涡流变化。火车轮检测火车轮检测油管检测油管检测电感式传感器电感式传感器2 2 互感型互感型-差动变压器差动变压器ww1w2esx-x工作原理工作原理: :互感现象互感现象.eweout电感式传感器电感式传感器单螺管线圈型单螺管线圈型螺管线圈差动螺管线圈差动双螺管线圈差动型双螺管线圈差动型传

21、感器测量电路传感器测量电路电感式传感器电感式传感器差动变压器差动变压器测量电路测量电路电感式传感器电感式传感器差动变压器位移传感器差动变压器位移传感器电感式传感器电感式传感器案例：案例：板的厚度测量板的厚度测量 电感式传感器电感式传感器案例：案例：张力测量张力测量电感式传感器电感式传感器1.1.变换原理变换原理: :压电效应压电效应 +串联串联+并联并联 某些物质，如石英，受到外力作用时，不仅几某些物质，如石英，受到外力作用时，不仅几何尺寸会发生变化，而且内部会被极化，表面产生何尺寸会发生变化，而且内部会被极化，表面产生电荷；当外力去掉时，又重新回到原来的状态，这电荷；当外力去掉时，又重新回到

22、原来的状态，这种现象称为压电效应。种现象称为压电效应。f+q=df压电式传感器压电式传感器2 2、测量电路、测量电路 压电式传感器输出电信号很微弱，通常应把传压电式传感器输出电信号很微弱，通常应把传感器信号先输入到高输入阻抗的前置放大器中，经感器信号先输入到高输入阻抗的前置放大器中，经过阻抗变换后，方可输入到后续显示仪表中。过阻抗变换后，方可输入到后续显示仪表中。 压电式传感器压电式传感器产品产品压力变送器压力变送器加速度计加速度计力传感器力传感器 压电式传感器压电式传感器案例：飞机模态分析案例：飞机模态分析压电式传感器压电式传感器案例：热轧设备诊断案例：热轧设备诊断压电式传感器压电式传感器1

23、.1.变换原理变换原理: : 磁电式传感器是把被测量的物理量转换为感磁电式传感器是把被测量的物理量转换为感应电动势的一种转换器。应电动势的一种转换器。dtdwe=感应线圈的感应电动势感应线圈的感应电动势e e为为磁通变化率与磁场强度、磁阻、线圈运动速度有磁通变化率与磁场强度、磁阻、线圈运动速度有关，改变其中一个因素，都会改变感应电动势。关，改变其中一个因素，都会改变感应电动势。 cos=sb),(mdtdrb磁电式传感器磁电式传感器2 2 分类分类 磁磁电电式式动圈式动圈式磁阻式磁阻式线速度型线速度型角速度型角速度型n磁电式传感器磁电式传感器动圈式传感器动圈式传感器 线速度型线速度型 磁电式传

24、感器磁电式传感器角速度型角速度型测速电机测速电机磁电式传感器磁电式传感器磁阻式传感器磁阻式传感器 磁电式车速传感器磁电式车速传感器磁电式传感器磁电式传感器n ns s案例：鼠笼电机转子断细条检测案例：鼠笼电机转子断细条检测磁电式传感器磁电式传感器sinibkvhh= 金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流流过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生流过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势，这种物理现象称为电动势，这种物理现象称为霍尔效应霍尔效应。 1 1 霍尔元件霍尔元件 霍尔式传感器霍尔式传感器霍尔元件由霍尔片、四根引线和壳体组成，如图。霍尔元件由霍尔片、

25、四根引线和壳体组成，如图。 霍尔式传感器霍尔式传感器霍尔式传感器霍尔式传感器测转角：测转角：电流传感器电流传感器 当电流流过导线时，将在导线周围产生磁场，当电流流过导线时，将在导线周围产生磁场，磁场大小与流过导线的电流大小成正比，这一磁场磁场大小与流过导线的电流大小成正比，这一磁场可以通过软磁材料来聚集，然后用霍尔器件进行检可以通过软磁材料来聚集，然后用霍尔器件进行检测。测。 铁磁材料裂纹检测铁磁材料裂纹检测 ns叶片和齿轮位置传感器叶片和齿轮位置传感器应用应用 案例：案例：汽车速度测量汽车速度测量:1.1.双金属温度计双金属温度计 把两种膨胀系数不同的金属薄片焊接在一起把两种膨胀系数不同的金

26、属薄片焊接在一起制成的。它是一种固体膨胀温度计，可将温度变制成的。它是一种固体膨胀温度计，可将温度变化转换成机械量变化。化转换成机械量变化。优点：优点：结构简单结构简单牢固牢固可靠可靠防爆防爆 热敏式传感器热敏式传感器 荧光灯启辉器荧光灯启辉器零线零线火线火线 当电路接通，启辉器两端极片得电，当电路接通，启辉器两端极片得电，击穿惰性气体而导电（辉光放电），击穿惰性气体而导电（辉光放电），双金属片发热弯曲而与静触板接通形双金属片发热弯曲而与静触板接通形成闭合电路。电路中电流突然中断，成闭合电路。电路中电流突然中断，使镇流器两端产生一个比电源电压高使镇流器两端产生一个比电源电压高得多的感应电动势，

27、得多的感应电动势，在强电场的作用在强电场的作用下，引起管内汞蒸气电离而形成弧光下，引起管内汞蒸气电离而形成弧光放电放电. .荧光灯启辉器荧光灯启辉器 启辉器由玻璃管制成的辉光放电管与小电容器并联而成辉光放电管内启辉器由玻璃管制成的辉光放电管与小电容器并联而成辉光放电管内有一个有一个u形双金属片，一个固定静止触极电板，称为静触板或静触极，玻形双金属片，一个固定静止触极电板，称为静触板或静触极，玻璃管内充有氖气或氩气，或氖氩混合的惰性气体。当电路接通，启辉器两璃管内充有氖气或氩气，或氖氩混合的惰性气体。当电路接通，启辉器两端极片得电，击穿惰性气体而导电（辉光放电过程），双金属片发热弯曲端极片得电，

28、击穿惰性气体而导电（辉光放电过程），双金属片发热弯曲而与静触板接通形成闭合电路。此时电流直接经过双金属片与静触板流通，而与静触板接通形成闭合电路。此时电流直接经过双金属片与静触板流通，惰性气体失去作用而不放电，双金属片开始冷却，经过惰性气体失去作用而不放电，双金属片开始冷却，经过18秒的时间，双秒的时间，双金属片收缩回原来状态，启辉器停止工作。金属片收缩回原来状态，启辉器停止工作。2. 2. 热电温度计热电温度计( (热电偶热电偶) ) 热电效应热电效应 将两种不同材料的导体将两种不同材料的导体a a和和b b串接成一个闭合串接成一个闭合回路，当两个接点温度不同时，在回路中就会产回路，当两个接

29、点温度不同时，在回路中就会产生热电势，形成电流，此现象称为热电效应。生热电势，形成电流，此现象称为热电效应。baabnnektteln)(=abtt0k k玻耳兹曼常数，玻耳兹曼常数，e e电子电荷量，电子电荷量，t t接触处的温度接触处的温度nana，nbnb分别为导体分别为导体a a和和b b的自由电子密度。的自由电子密度。baabnnektteln)(00=热电偶测温基本定律热电偶测温基本定律1)1)均质导体定律均质导体定律 由一种均质导体组成的闭合回路，不论导由一种均质导体组成的闭合回路，不论导体的横截面积、长度以及温度分布如何均不产体的横截面积、长度以及温度分布如何均不产生热电动势。

30、生热电动势。tt02)中间导体定律中间导体定律 在热电偶回路中接入第三种材料的导体，只在热电偶回路中接入第三种材料的导体，只要其两端的温度相等，该导体的接入就不会影响要其两端的温度相等，该导体的接入就不会影响热电偶回路的总热电动势。热电偶回路的总热电动势。tt0v3)3)参考电极定律参考电极定律 两种导体两种导体a,ba,b分别与参考电极分别与参考电极c c组成热电偶，如组成热电偶，如果他们所产生的热电动势为已知，果他们所产生的热电动势为已知，a a和和b b两极配对后两极配对后的热电动势可用下式求得：的热电动势可用下式求得：),(),(),(000ttettettecbacab=abtt0=

31、actt0cbtt0由于铂的物理化学性质稳定、人们多采用铂作为参考电极由于铂的物理化学性质稳定、人们多采用铂作为参考电极。3 3 热敏电阻传感器热敏电阻传感器 半导体热敏电阻的材料是一种由锰、镍、铜、半导体热敏电阻的材料是一种由锰、镍、铜、钻、铁等金属氧化物按一定比例混合烧结而成的半钻、铁等金属氧化物按一定比例混合烧结而成的半导体，它具有负的电阻温度系数，随温度上升而阻导体，它具有负的电阻温度系数，随温度上升而阻值下降。值下降。 )11(00tterr=rt产品产品温控器温控器应用：应用：汽车发动机传感器汽车发动机传感器水温感应塞水温感应塞还广泛应用于空调、暖气、电子体温计等还广泛应用于空调、

32、暖气、电子体温计等 光电传感器通常是指能敏感到由紫外线到红外光电传感器通常是指能敏感到由紫外线到红外线光的光能量，并能将光能转化成电信号的器件。线光的光能量，并能将光能转化成电信号的器件。其工作原理是基于一些物质的光电效应。其工作原理是基于一些物质的光电效应。 内光电效应内光电效应 半导体材料受到光照时会产生电子半导体材料受到光照时会产生电子- -空穴对空穴对, ,使其导电性能增强使其导电性能增强, ,光线愈强，阻值愈低，这种光线愈强，阻值愈低，这种光照后电阻率发生变化的现象光照后电阻率发生变化的现象, ,称为称为内光电效应内光电效应 。光敏电阻、光敏二极管和光敏三极管光敏电阻、光敏二极管和光

33、敏三极管光电式传感器光电式传感器光电式传感器光电式传感器照相机自动测光照相机自动测光光控灯光控灯工业控制工业控制光电式传感器光电式传感器光电池光电池 光生伏特效应指半导体材料光生伏特效应指半导体材料p-np-n结受到光照后结受到光照后产生一定方向的电动势的效应。以可见光作光源产生一定方向的电动势的效应。以可见光作光源的光电池是常用的光生伏特型器件。的光电池是常用的光生伏特型器件。+-pn光电式传感器光电式传感器应用应用 光电传感器在工业上的应用可归纳为辐射光电传感器在工业上的应用可归纳为辐射式式( (直射式直射式) )、吸收式、遮光式、反射式、四种、吸收式、遮光式、反射式、四种基本形式。基本形

34、式。 光电式传感器光电式传感器光电式传感器光电式传感器光电式传感器光电式传感器光电式传感器光电式传感器案例：案例：光电鼠标就是利用光电鼠标就是利用ledled与光敏晶体管组合来与光敏晶体管组合来 测量位移。测量位移。光电式传感器光电式传感器亮度传感器：亮度传感器：通过检测周围环境的亮度，再与内部设定值相比通过检测周围环境的亮度，再与内部设定值相比较，调整光源的亮度和分布，有效利用自然光线，较，调整光源的亮度和分布，有效利用自然光线，达到节约电能的目的。达到节约电能的目的。光电式传感器光电式传感器相机测距反射式光电传感器相机测距反射式光电传感器光电式传感器光电式传感器光电式传感器光电式传感器cc

35、d图像传感器又名电荷耦合器，英文名图像传感器又名电荷耦合器，英文名为为charge coupled device，简称，简称ccd。20世纪世纪60年代美国贝尔电报电话公司的工年代美国贝尔电报电话公司的工程师发明程师发明它由以阵列方式（线阵、面阵）排列在衬它由以阵列方式（线阵、面阵）排列在衬底材料上的金属氧化物半导体（底材料上的金属氧化物半导体（metal oxide semiconductor，简称，简称mos）电容）电容器件组成的。器件组成的。ccd图像传感器图像传感器 mos(metal oxide semiconductor) mos(metal oxide semiconductor

36、)光敏元的结光敏元的结构是在半导体构是在半导体(p(p型硅型硅) )基片上形成一种氧化物基片上形成一种氧化物( (如二如二氧化硅氧化硅) )，在氧化物上再沉积一层金属电极，以此，在氧化物上再沉积一层金属电极，以此形成一个金属形成一个金属- -氧化物氧化物- -半导体结构元（像素）半导体结构元（像素）。 ccd图像传感器图像传感器 在半导体硅片上按线阵或面阵排列在半导体硅片上按线阵或面阵排列mosmos结构元，结构元，如果照射在这些光敏元上的是一幅明暗起伏的图如果照射在这些光敏元上的是一幅明暗起伏的图像，则这些光敏元上就会感生出一幅与光照强度像，则这些光敏元上就会感生出一幅与光照强度相对应的光生

37、电荷图像。相对应的光生电荷图像。ccd图像传感器图像传感器功能：光生电荷、积蓄和转移电荷功能：光生电荷、积蓄和转移电荷组成：组成：ccd芯片和芯片和ccd驱动器驱动器ccd图像传感器图像传感器并联串联转换器运算电路显示电路结束信号驱动脉冲ccd特点特点: (1) 非接触检测；非接触检测； (2) 响应快；响应快； (3) 可靠性高可靠性高,为修简便；为修简便； (4) 测量精度高；测量精度高； (5) 体积小，重量轻，容易与计算机连接；体积小，重量轻，容易与计算机连接； (6) 对被测物体需要强光照射；对被测物体需要强光照射； (7) 受被测物体以外的光的影响。受被测物体以外的光的影响。 cc

38、d图像传感器图像传感器ccd图像传感器图像传感器应用：应用： 条码阅读器，可视电话，数码摄像机，数码照相机，传条码阅读器，可视电话，数码摄像机，数码照相机，传真机，复印机真机，复印机 位移、位置、高度、速度、振动等各类物理量的测量位移、位置、高度、速度、振动等各类物理量的测量 工业领域的在线检测，交通、指纹识别工业领域的在线检测，交通、指纹识别 复杂物体的三维扫描复杂物体的三维扫描 宽度测量 外径测量 主轴径向跳动测量.grey = red*0.299 + greeg*0.587 + blue*0.114 数码相机数码相机ccd图像传感器图像传感器 传感器一般指能够感知某种物理量（如电、传感器

39、一般指能够感知某种物理量（如电、光、磁等）、化学量（如浓度、光、磁等）、化学量（如浓度、phph值等）、生物值等）、生物量（如细菌等）等的信息，并将该信息转化为电量（如细菌等）等的信息，并将该信息转化为电信息的装置。信息的装置。 智能传感器是将传感器与微型计算机集成在智能传感器是将传感器与微型计算机集成在一块芯片上，其主要特征是将敏感技术和信息处一块芯片上，其主要特征是将敏感技术和信息处理技术相结合，使其除了具有感知的本能外，还理技术相结合，使其除了具有感知的本能外，还具有认知能力。具有认知能力。智能传感器智能传感器嵌入式计算机嵌入式计算机智能智能倾角倾角rs232rs232传感器传感器ic总线数字温度传感器总线数