第二章传感器1

1、袁媛4Sensor、Transducer例一：火灾报警器工作流程烟雾器应用：路灯自动控制器 路灯自动控制器，是天黑自动开灯、天亮自动关灯的装置，能节约劳力、电力和延长灯泡寿命，能自动根据天气晴或阴来推后或提前开灯时间。适用于工矿、街道、航标等外部照明控制，亦适合电力供应紧张地区的家属照明在天亮后自动关断电源，以节约生活用电。路灯自动控制器例三：测物体的质量例三：测物体的质量EPASBR0APASBR0VEPASBR0VE传感器应用设计举例传感器应用设计举例. 用如图示的电磁继电用如图示的电磁继电器设计一个高温报警器设计一个高温报警器，要求是：正常情器，要求是：正常情况绿灯亮，有险情时况绿灯亮，

2、有险情时电铃报警。可供选择电铃报警。可供选择的器材如下：热敏电的器材如下：热敏电阻、绿灯泡、小电铃、阻、绿灯泡、小电铃、学生用电源、继电器、学生用电源、继电器、滑动变阻器、开关、滑动变阻器、开关、导线。导线。aedcb例四：高温报警器例四：高温报警器什么是传感器什么是传感器？（1 1）什么是传感器？）什么是传感器？（2 2）传感器的作用是什么？）传感器的作用是什么？传感器是指这样一类元件：它能够感知诸传感器是指这样一类元件：它能够感知诸如如力、温度、光、声、化学成分力、温度、光、声、化学成分等非电学量，等非电学量，并把它们按照一定的规律转化成并把它们按照一定的规律转化成电压、电流电压、电流等等

3、电学量。电学量。传感器的作用是把非电学量转化为电学量，传感器的作用是把非电学量转化为电学量，从而实现很方便地从而实现很方便地测量、传输、处理和控制测量、传输、处理和控制 非 电 学 量非 电 学 量 传 感 器传 感 器 电 学 量电 学 量 角度角度位移位移速度速度压力压力温度温度湿度湿度声强声强光照光照传 感 器传 感 器电压电压电流电流电阻电阻电容电容什么是传感器？什么是传感器？1415161718192021“金字塔漫游者”简介 “金字塔漫游者”造价约20万美元，有美国“irobot”公司设计制造。它长30厘米，宽12厘米，高度可在11厘米至28厘米之间调节，重量仅2.7千克。它装配有

4、可用来测量岩石厚度的超声波传感器、世界上最小的地面探测雷达系统、力度测量仪、导电传感器以及一个由视觉纤维构成的高分辨率光纤摄像镜头。“五大法宝”“金字塔漫游者”拥有五大法宝： 、超声波传感器。它可以用来测量岩石的厚度，以确定石块到底是厚度有限的“门”，还是一块在通道内封住去路的巨石。 、世界上最小的地面探测雷达系统。它通过灵敏的探头发送的电磁波可穿透超过厘米的混凝土，根据电磁波穿透岩石的速度精确测出岩石的密度及厚度结构图。也就是说，如果这扇石门后面果真存在其他的远古遗迹，如除“国王殡室”和“王后殡室”之外的第三大墓室，一幅大致的金字塔秘密通道“素描”图将呈现在世人面前。 、力度测量仪。它可以测

5、试南通道的石门在施以压力的情况下能否移动及移动的方向。同时，在测试过程中，运用其他设备在岩石和通道壁之间寻找缝隙以便让光纤摄像镜头通过。 、一个由视觉纤维构成的高分别率光纤摄像镜头。它可以从石门下方的凹槽进入通道内部进行拍摄。工作人员将通过连接到机器人身上的控制线路操纵“金字塔漫游者”的活动。 、导电传感器。它将用于测试石门上的铜把手，检测上面是否带有某种电路装置。24252627温度传感器概述 温度传感器的分类 按原理分类 金属热电阻式 半导体热敏电阻式 热电偶式 其它 按用途分类 水温传感器 空气温度传感器 进气、排气温度传感器 其它热电阻式温度传感器 热电阻效应 物质的电阻率随其本身温度

6、变化而变化的现象 热电阻式传感器 根据热电阻效应制成的传感器 一般使用金属或半导体材料制造 分类 金属热电阻式温度传感器 常用铜、铂等金属材料 半导体热敏电阻式温度传感器金属热电阻式温度传感器 金属的电阻温度系数Rt=R0(1+t)其中：其中：Rtt时的电阻；时的电阻； R00时的电阻；时的电阻； 电阻温度系数；电阻温度系数； 铜的电阻温度系数：（铜的电阻温度系数：（4.251034.28103）1 t温度（温度（）R0Rt0温度（ ）电阻（）t金属热电阻式温度传感器 常用种类 铂电阻：适用于-200850 铜电阻：适用于50150 外形半导体热敏电阻式温度传感器 由陶瓷半导体材料（金属氧化物

7、）制成 电阻温度系数很大,比金属大10100倍，所以对温度很敏感 热敏电阻的种类 正温度系数热敏电阻（PTC） 负温度系数热敏电阻（NTC） 临界温度系数热敏电阻（CTR）半导体热敏电阻式温度传感器 半导体热敏电阻的温度特性 负温度系数、正温度系数和临界温度系数特性 前者温度变化范围较大，后二者只在狭窄温度范围内电阻有显著变化1负温度系数（负温度系数（NTC） 2正温度系数（正温度系数（PTC） 3临界温度系数（临界温度系数（CTR ） 注意纵坐标注意纵坐标非线性！非线性！半导体热敏电阻式温度传感器 负温度系数负温度系数（Negative Temperature Coefficient，缩写N

8、TC）热敏电阻 传感器温度升高，电阻值减小；温度下降，电阻值增加。 汽车中用于发动机冷却水温传感器、进气温度传感器、以及空调中车内外温度传感器等的测量。半导体热敏电阻式温度传感器 正温度系数正温度系数(Positive Temperature Coefficient,缩写PTC）热敏电阻 当温度升高到某一值（居里点）附近时，电阻急剧增加。应用：电流通过元件温度升高电阻急剧增加电流减小温度降低电阻减小电流再增大，从而使温度保持在一定范围。也称为“热敏开关” 常用于恒温电器恒温电器如恒温电烙铁、空调、暖风机等。还可以对电器起过热保护作用。汽车上用的PTC温度传感器较少半导体热敏电阻式温度传感器 临

9、界温度系数临界温度系数（Critic Temperature Coefficient Resistor ，缩写CTR）热敏电阻 在某个临界温度临界温度时电阻值将急剧变化（降低） 具体临界温度与半导体材料有关 通常将其用作开关控制，如温控报警开关。半导体热敏电阻式温度传感器 主要特点 电阻随温度显著变化 体积小，结构简单，价格低 在汽车中的应用 发动机冷却水温度传感器、进气温度传感器、机油温度传感器和空调用温度传感器 主要使用负温度系数的热敏电阻热电偶式温度传感器 热电偶及测温原理 不同材料的接触电势：自由电子的扩散形成 不同温度的温差电势：自由电子从热端向冷端移动形成图4-6 接触电势图4-7

10、 温差电势热电偶式温度传感器 热电偶回路总的热电势 为温差电势与接触电势的代数和 热电偶的连接 信号很小，需要放大温差电势温差电势接触电势接触电势热热冷冷热电偶式温度传感器 特点 测量精度高 性能稳定可靠 测量温度范围宽：2712800 适合远距离传输和记录 要求冷端温度恒定 应用 广泛用于工业测温 汽车上应用较少，主要测量较高温度，如热电偶式排热电偶式排气温度传感器气温度传感器。当排气温度上升到900时，报警灯亮，就应迅速降低车速或停车，用以保证三元催化装置的工作寿命。应用举例：发动机冷却水温传感器应用举例：发动机冷却水温传感器 水温传感器与ECU的连接应用举例：进气温度传感器图4-15 进气温度传感器的外形结构1绝缘套 2塑料外壳 3防水插座 4铜垫圈 5热敏电阻应用举例：用于水温表的传感器 水温表系统的组成 组成及工作原理 传感器：半导体热敏电阻1加热用线圈与双金属片 2指示部件 3感温部件 4热敏电阻热敏电阻的特性双金属片半导体热敏电阻应用举例：空调用空气温度传感器 传感器：半导体热敏电阻式 应用：汽车空调系统 热敏电阻作为传感器放置在被测温度之处，如空调系统的风道内、蒸发器出口处思考题1