第七章：其它传感器及应用ppt课件

1、7.1 热电阻式传感器热电阻式传感器7.2 霍尔传感器霍尔传感器7.3 压电式传感器压电式传感器第七章第七章 其它常用传感器其它常用传感器学学 习习 要要 求求1 1、学习和了解热电阻传感器和霍尔传感器的工作原理；、学习和了解热电阻传感器和霍尔传感器的工作原理；2 2、掌握热电阻传感器和霍尔传感器的主要参数和特点；、掌握热电阻传感器和霍尔传感器的主要参数和特点；3 3、了解热电阻传感器和霍尔传感器的应用范围。、了解热电阻传感器和霍尔传感器的应用范围。4 4、了解压电式传感器的工作原理和基本应用。、了解压电式传感器的工作原理和基本应用。第一节第一节 热电阻式传感器热电阻式传感器-利于导电物体的电

2、阻率随温度变化的温度电阻效应。利于导电物体的电阻率随温度变化的温度电阻效应。主要用于温度以及与温度有关的参量的测量。主要用于温度以及与温度有关的参量的测量。 取一只取一只 100W/220V 灯泡，用万用表测量其电阻值，可以灯泡，用万用表测量其电阻值，可以发现其冷态阻值只有几十欧姆，而计算得到的额定热态电阻值发现其冷态阻值只有几十欧姆，而计算得到的额定热态电阻值应为应为484 。 第一节第一节 热电阻式传感器热电阻式传感器按照热电阻的性质可分为两大类：按照热电阻的性质可分为两大类：金属热电阻金属热电阻半导体热电阻半导体热电阻简称简称“热电阻热电阻”简称简称“热敏电阻热敏电阻”易提纯、复现性好的

3、金属材料才可用于制作热电阻易提纯、复现性好的金属材料才可用于制作热电阻1.1 1.1 热电阻热电阻1. 1. 铂热电阻铂热电阻国际上公认的高精度测温标准传感器。国际上公认的高精度测温标准传感器。铂电阻是用很细的铂丝绕在云母支架上制成。铂电阻是用很细的铂丝绕在云母支架上制成。在在0 0630.74630.74范围内，铂电阻与温度的关系可以精确范围内，铂电阻与温度的关系可以精确表示为：表示为：Rt=R0(1+At+Bt2+Ct3)Rt=R0(1+At+Bt2+Ct3)式中式中 A A3.968473.96847103103B B-5.847-5.84710-710-7C C-4.22-4.2210

4、-1210-122. 2. 铜热电阻铜热电阻适用于测量精度要求不高，温度范围在适用于测量精度要求不高，温度范围在5050150150的场合。的场合。 铜热电阻的优点是：铜热电阻的优点是：1.1.价格便宜价格便宜2.2.铜的电阻与温度几乎是线性关系，即铜的电阻与温度几乎是线性关系，即Rt=R0(1+Rt=R0(1+t)t)3.3.电阻温度系数较大，电阻温度系数较大，（4.254.254.28) 4.28) 10-310-3/ 铜热电阻的缺点是：铜热电阻的缺点是：1.1.电阻率较小，体积较大电阻率较小，体积较大2.2.易氧化，使用环境要求高易氧化，使用环境要求高3.3.测量温度范围小测量温度范围小

5、3. 3. 其它热电阻其它热电阻随着科学技术的发展，对低温和超低温的测量提出了迫切要求。随着科学技术的发展，对低温和超低温的测量提出了迫切要求。1) 1) 铟电阻高精度低温电阻铟电阻高精度低温电阻铟的熔点为铟的熔点为150150，在，在4.24.215K15K温域内的灵敏度比铂电阻高温域内的灵敏度比铂电阻高1010倍。倍。缺点是材料软，复制性很差。缺点是材料软，复制性很差。2) 2) 锰电阻锰电阻特点是在特点是在63632K2K低温范围内，电阻随温度变化很大，灵敏度高。低温范围内，电阻随温度变化很大，灵敏度高。缺点是脆性大，难以控制成丝。缺点是脆性大，难以控制成丝。薄膜型及普通型铂热电阻薄膜型

6、及普通型铂热电阻小型铂热电阻小型铂热电阻防爆型铂热电阻防爆型铂热电阻汽车用水温传感器及水温表汽车用水温传感器及水温表铜热电阻铜热电阻学习查学习查“铂热电阻分度表铂热电阻分度表”附录附录 铂热电阻分度表铂热电阻分度表 铂电阻温度显示、变送器铂电阻温度显示、变送器1.2 1.2 半导体热敏电阻半导体热敏电阻 由金属氧化物如锰、镍、铜和铁的氧化物粉料按一定配方由金属氧化物如锰、镍、铜和铁的氧化物粉料按一定配方挤压成型，经过挤压成型，经过1000100015001500高温烧结而成。高温烧结而成。 热敏电阻的优点是温度系数大、体积小、热惯性小。热敏电阻的优点是温度系数大、体积小、热惯性小。 热敏电阻是

7、非线性电阻。主要表现在电阻值与温度间呈指数热敏电阻是非线性电阻。主要表现在电阻值与温度间呈指数关系；电流随电压的变化不服从欧姆定律。关系；电流随电压的变化不服从欧姆定律。热敏电阻的外形、结构及符号热敏电阻的外形、结构及符号a a圆片型热敏电阻圆片型热敏电阻 b b柱型热敏电阻柱型热敏电阻 c c珠型热敏电阻珠型热敏电阻 d d铠装型铠装型 e e厚膜型厚膜型 f f图形符号图形符号11热敏电阻热敏电阻 2 2玻璃外壳玻璃外壳 3 3引出线引出线 4 4紫铜外壳紫铜外壳 5 5传传热安装孔热安装孔 1.3 1.3 半导体热敏电阻的特性半导体热敏电阻的特性按半导体电阻随温度变化的特性分为三种类型：

8、按半导体电阻随温度变化的特性分为三种类型：1 1、负电阻温度系数热敏电阻、负电阻温度系数热敏电阻 Negative Temperature Coefficient Negative Temperature Coefficient2 2、正电阻温度系数热敏电阻、正电阻温度系数热敏电阻 Positive Temperature Coefficient Positive Temperature Coefficient3 3、临界温度热敏电阻、临界温度热敏电阻 Critical Temperature Resistor Critical Temperature ResistorR Rt t0 0R R

9、t t0 0NTCNTCR Rt t0 0PTCPTCCTRCTR热敏电阻外形热敏电阻外形 MF12 MF12型型 NTCNTC热敏电阻热敏电阻聚脂塑料封装聚脂塑料封装热敏电阻热敏电阻其他形式的热敏电阻其他形式的热敏电阻 玻璃封装玻璃封装 NTCNTC热敏电阻热敏电阻MF58 型热敏电阻型热敏电阻其他形式的热敏电阻其他形式的热敏电阻 带安装孔的热敏电阻带安装孔的热敏电阻大功率大功率PTC热敏电阻热敏电阻其他形式的热敏电阻续）其他形式的热敏电阻续） 贴片式贴片式NTC热敏电阻热敏电阻其他形式的热敏电阻续）其他形式的热敏电阻续） MF58型珠形高精型珠形高精度负温度系数热敏电阻度负温度系数热敏电阻

10、MF5A-3型热敏电阻型热敏电阻热敏电阻温度面板表热敏电阻温度面板表 热敏电阻热敏电阻 LCD热敏电阻体温表热敏电阻体温表 热敏电阻用于热敏电阻用于CPUCPU的温度测量的温度测量 热敏电阻用于电热水器的温度控制热敏电阻用于电热水器的温度控制 B BI II I第二节第二节 霍尔传感器霍尔传感器 - -是基于半导体材料的霍尔效应原理制成的敏感元件。是基于半导体材料的霍尔效应原理制成的敏感元件。1.1 1.1 霍尔效应霍尔效应fLfLfEfEUHUH将一块通以电流将一块通以电流I I的导体薄片置于的导体薄片置于磁感应强度为磁感应强度为B B的磁场中，那么的磁场中，那么在垂直于电流和磁场的薄片在垂

11、直于电流和磁场的薄片两端产生一个正比于电流和两端产生一个正比于电流和磁感应强度的电势。磁感应强度的电势。fLfL洛伦之力洛伦之力fE-fE-电势电势UHUH产生的电场力产生的电场力霍尔电势霍尔电势UHUHKHIBKHIBKHKH是灵敏是灵敏度系数度系数1.2 1.2 霍尔元件基本检测电路霍尔元件基本检测电路1 1、元件电路符号、元件电路符号控制电流极控制电流极霍尔输出端霍尔输出端2 2、基本检测电路、基本检测电路E EI IU0U01.3 1.3 霍尔元件不等位电势的补偿霍尔元件不等位电势的补偿由于输出端的不对称和其它原因，霍尔元件在外磁场为零由于输出端的不对称和其它原因，霍尔元件在外磁场为零

12、 的情况下，仍有电势输出。的情况下，仍有电势输出。等效等效补偿电路补偿电路I IUHUHA AB BC CD DI IUHUHr1r1r3r3r4r4r2r2A AB BC CD DB BRwRwA AD DC CRwRwA AD DC C1.3 1.3 霍尔传感器的应用霍尔传感器的应用1. 1. 位移检测位移检测N NS SN NS Sx x x x霍尔元件霍尔元件 x x0 0时，时，B B0 0 x x变化时，变化时，B B增大，输出电势。增大，输出电势。动态范围动态范围5mm5mm，分辨率，分辨率0.001mm0.001mm2.2.转速测量转速测量通过输出的脉冲数量计算转速。通过输出的

13、脉冲数量计算转速。霍尔特斯拉计高斯计）霍尔特斯拉计高斯计） 霍尔元件霍尔元件霍尔转速传感器在汽车防抱死装置霍尔转速传感器在汽车防抱死装置ABS中的应用中的应用 若汽车在刹车时车轮被抱死，将产生若汽车在刹车时车轮被抱死，将产生危险。用霍尔转速传感器来检测车轮的危险。用霍尔转速传感器来检测车轮的转动状态有助于控制刹车力的大小。转动状态有助于控制刹车力的大小。带有微带有微型磁铁型磁铁的霍尔的霍尔传感器传感器霍尔转速表的其他安装方法霍尔转速表的其他安装方法 只要黑色金属旋转体的表面存在缺口或突起，只要黑色金属旋转体的表面存在缺口或突起，就可产生磁场强度的脉动，从而引起霍尔电势的变就可产生磁场强度的脉动，从而引起霍尔电势的变化，产生转速信号。化，产生转速信号。 霍尔元件霍尔元件磁铁磁铁霍尔电流传感器霍尔电流传感器铁心铁心 线性霍尔线性霍尔IC EH=KH IB 霍尔钳形电流表交直流两用）霍尔钳形电流表交直流两用）压舌压舌豁口豁口第七章小结第七章小结1 1、热电阻式传感