sensor9传感器

1、第九章第九章 其它传感器其它传感器北京理工大学机电学院北京理工大学机电学院第二章第二章 信号及其描述信号及其描述sinIBKVHH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电动势，这种物理现象称为霍尔效应。 第九章 其他传感器北京理工大学机电学院北京理工大学机电学院第二章第二章 信号及其描述信号及其描述第九章 其他传感器北京理工大学机电学院北京理工大学机电学院第二章第二章 信号及其描述信号及其描述第九章 其他传感器北京理工大学机电学院北京理工大学机电学院第二章第二章 信号及其描述信号及其描述 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

2、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测。第九章 其他传感器北京理工大学机电学院北京理工大学机电学院第二章第二章 信号及其描述信号及其描述第九章 其他传感器北京理工大学机电学院北京理工大学机电学院第二章第二章 信号及其描述信号及其描述霍尔元件基本测量电路：霍尔元件基本测量电路：第九章 其他传感器北京理工大学机电学院北京理工大学机电学院第二章第二章 信号及其描述信号及其描述汽车速度测量：汽车速度测量：第九章 其他传感器北京理工大学机电学院北京理工大学机电学院第二章第二章 信号及其描述信号及其描述霍尔传感器在旋转舵机用于定子转子相对位置检测北京理工大学机电学院北京理工大学机电

3、学院第二章第二章 信号及其描述信号及其描述二、气体传感器二、气体传感器 气体与人类日常生活密切相关，对气体的检测已经是保护和改善生态居住环境不可缺少手段，气敏传感器发挥着极其重要的作用。 如生活环境中一氧化碳浓度达0.81.15 ml/L时，就会出现呼吸急促，脉搏加快，甚至晕厥。还有易燃、易爆气体、酒精等的探测。第九章 其他传感器北京理工大学机电学院北京理工大学机电学院第二章第二章 信号及其描述信号及其描述气体传感器的主要类型气体传感器的主要类型名称检测原理、现象具有代表性的气敏元件及材料检测气体半导体气敏元件电阻表面控制型SnO2、ZnO、In2O3、WO3、V2O5有机半导体、金属、酞菁、

4、蒽等可燃性气体、CO、C-Cl2-F2、NO2等体控制型-Fe2O3、-Fe2O3、CoC3、Co3O4、In1-xSrx、SrSnO3、TiO2、CoO、CoO-MgO、Nb2O5等可燃性气体O2(空燃比)二极管整流作用Pb/CdS、Pb/TiO2、Pd/ZnO、Pt/TiO2、Au/TiO2、Pd/MoSH2、CO、SiH4等FET气敏元件二极管栅极以Pd、Pt、SnO2为栅极的MOSFETH2、CO、H2S、NH3静电电容高分子感湿膜MOSFETH2O第九章 其他传感器北京理工大学机电学院北京理工大学机电学院第二章第二章 信号及其描述信号及其描述气体传感器的主要类型气体传感器的主要类型固

5、态电解质气敏元件电池、电动势CaO-ZrO2、Y2O3-ZrO2、Y2O3-TiO2、LaF3、KAg4I5、PbCl2、PbBr2、K2SO4、Na2SO4、-Al2O3、LiSO4-Ag2SO4、K2CO3、Ba(NH3)2、SrCe0.95、Yb0.05O3O2、卤素、SO2、SO3、CO、NOx、H2O、H2混合电位CaO-ZrO2、Zr(HPO4)2nH2O，有机电解质CO、H2电解电流CaO-ZrO2、YF6、LaF3O2电流Sb2O3nH2OH2第九章 其他传感器北京理工大学机电学院北京理工大学机电学院第二章第二章 信号及其描述信号及其描述气体传感器的主要类型气体传感器的主要类型

6、接触燃烧式燃烧热(电阻)Pt丝+催化剂(Pd、PtAl2O3、CuO)可燃性气体电化学式恒电位电解电流气体透过膜+贵金属阴极+贵金属阳极CO、NO、SO2、O2伽伐尼电池式气体透过膜+贵金属阴极+贱金属阳极O2、NH3第九章 其他传感器北京理工大学机电学院北京理工大学机电学院第二章第二章 信号及其描述信号及其描述1 1 接触燃烧式接触燃烧式 可燃性气体(H2、CO、CH4等)与空气中的氧接触，发生氧化反应，产生反应热(无焰接触燃烧热)，使得作为敏感材料的铂丝温度升高，电阻值相应增大，因此，只要测定作为敏感件的铂丝的电阻变化值(R)，就可以检测空气中可燃性气体的浓度。 第九章 其他传感器北京理工

7、大学机电学院北京理工大学机电学院第二章第二章 信号及其描述信号及其描述2 2 半导体气敏式半导体气敏式目前，半导体气体敏感元件，大多是以金属氧化物半导体为基础材料。当被测气体在该半导体表面吸附后，引起其电学特性(例如电导率)发生变化。第九章 其他传感器北京理工大学机电学院北京理工大学机电学院第二章第二章 信号及其描述信号及其描述第九章 其他传感器北京理工大学机电学院北京理工大学机电学院第二章第二章 信号及其描述信号及其描述第九章 其他传感器北京理工大学机电学院北京理工大学机电学院第二章第二章 信号及其描述信号及其描述烟雾报警器烟雾报警器第九章 其他传感器北京理工大学机电学院北京理工大学机电学院

8、第二章第二章 信号及其描述信号及其描述第九章 其他传感器北京理工大学机电学院北京理工大学机电学院第二章第二章 信号及其描述信号及其描述三、湿度传感器三、湿度传感器 湿度传感器依据所使用的材料不同，分为电解质型、陶瓷型、高分子型和半导体型等湿度传感器。从性能的总体来看，无论哪一种材料制成的传感器，都有它各自的特点，既有长处，也有短处，它们分别能满足某些方面的要求。电解质型：以氯化锂为例，它在绝缘基板上制作一对电极，涂上氯化锂盐胶膜。氯化锂极易潮解，并产生离子电导，随湿度升高而电阻减小。第九章 其他传感器北京理工大学机电学院北京理工大学机电学院第二章第二章 信号及其描述信号及其描述三、湿度传感器三

9、、湿度传感器陶瓷型：一般以金属氧化物为原料，通过陶瓷工艺，制成一种多孔陶瓷。利用多孔陶瓷的阻值对空气中水蒸气的敏感特性而制成。高分子型：先在玻璃等绝缘基板上蒸发梳状电极，通过浸渍或涂覆，使其在基板上附着一层有机高分子感湿膜。有机高分子的材料种类也很多，工作原理也各不相同。单晶半导体型：所用材料主要是硅单晶，利用半导体工艺制成。制成二极管湿敏器件和MOSFET湿度敏感器件等。其特点是易于和半导体电路集成在一起。第九章 其他传感器北京理工大学机电学院北京理工大学机电学院第二章第二章 信号及其描述信号及其描述三、湿度传感器三、湿度传感器氯化锂湿度传感器的结构A涂有聚苯乙烯薄膜的圆筒 B钯丝第九章 其

10、他传感器北京理工大学机电学院北京理工大学机电学院第二章第二章 信号及其描述信号及其描述三、湿度传感器三、湿度传感器 陶瓷湿度传感器 单片氯化锂湿度传感器测湿范围窄，而多片组合体积大、成本高，怕结露，不抗污染，难于在高湿和低湿的环境中使用。而且工作温度不高、寿命短、响应时间也比较慢。 陶瓷湿度传感器的优点：测湿范围宽；工作温度高，工作温度在150 以下，而高温湿度传感器的工作温度可达800 ，响应时间比较短，精度高，抗污染能力强，工艺简单，成本低廉。第九章 其他传感器北京理工大学机电学院北京理工大学机电学院第二章第二章 信号及其描述信号及其描述三、湿度传感器三、湿度传感器第九章 其他传感器北京理

11、工大学机电学院北京理工大学机电学院第二章第二章 信号及其描述信号及其描述三、湿度传感器三、湿度传感器 高分子湿度传感器 某些高分子电介质吸湿后，介电常数明显改变，制成了电 容式湿度传感器。某些高分子电介质吸湿后，电阻明显变 化，制成了电阻式湿度传感器；利用胀缩性高分子(如树 脂)材料和导电粒子在吸湿之后的开关特性，制成了结露 传感器。第九章 其他传感器北京理工大学机电学院北京理工大学机电学院第二章第二章 信号及其描述信号及其描述三、湿度传感器三、湿度传感器电容式高分子薄膜湿度传感器的基本结构第九章 其他传感器北京理工大学机电学院北京理工大学机电学院第二章第二章 信号及其描述信号及其描述四、超声

12、波检测传感器四、超声波检测传感器 1 1）声波及其分类）声波及其分类(1)次声波：振动频率低于l6Hz的机械波。(2)声波：振动频率在16Hz20kHz之间的机械波。(3)超声波：高于20kHz的机械波。 2 2）超声波的物理性质）超声波的物理性质 超声波与声波比，振动频率高，波长短，具有束射特性，方向性强，可以定向传播，其能量远远大于振幅相同的声波，并具有很高的穿透能力。 第九章 其他传感器北京理工大学机电学院北京理工大学机电学院第二章第二章 信号及其描述信号及其描述所谓声压，是指某点上各瞬间的压力与大气压力之差值，单位为Pa，1Pa =1N/m2。所谓声强是指声波在传播方向上单位时间内通过

13、单位面积的能量，单位为W/m2。所谓声功率，是指声源在单位时间内发射出的总能量，单位是W。第九章 其他传感器北京理工大学机电学院北京理工大学机电学院第二章第二章 信号及其描述信号及其描述超声波传感器原理超声波传感器原理超声波发射原理是把铁磁材料置于交变磁场中，产生机械振动，发射出超声波。 接收原理是当超声波作用在磁致材料上时，使磁致材料磁场变化，使线圈产生感应电势输出。第九章 其他传感器北京理工大学机电学院北京理工大学机电学院第二章第二章 信号及其描述信号及其描述超声波传感器应用超声波传感器应用超声波探伤超声波探伤/测距测距/测物测物第九章 其他传感器北京理工大学机电学院北京理工大学机电学院第

14、二章第二章 信号及其描述信号及其描述输油管检测检测机器人输油管检测检测机器人第九章 其他传感器北京理工大学机电学院北京理工大学机电学院第二章第二章 信号及其描述信号及其描述倒车雷达倒车雷达第九章 其他传感器北京理工大学机电学院北京理工大学机电学院第二章第二章 信号及其描述信号及其描述鱼群探测器鱼群探测器第九章 其他传感器北京理工大学机电学院北京理工大学机电学院第二章第二章 信号及其描述信号及其描述五、光纤型传感器五、光纤型传感器光纤传光原理光纤传光原理斯乃尔定理斯乃尔定理第九章 其他传感器北京理工大学机电学院北京理工大学机电学院第二章第二章 信号及其描述信号及其描述五、光纤型传感器五、光纤型传

15、感器光纤传感器结构原理光纤传感器结构原理传统传感器与光纤传感器示意图(a)传统传感器 (b)光纤传感器第九章 其他传感器北京理工大学机电学院北京理工大学机电学院第二章第二章 信号及其描述信号及其描述五、光纤型传感器五、光纤型传感器光纤传感器优点光纤传感器优点 电绝缘。因为光纤本身是电介质，而且敏感元件也可用电介质材料制作，因此光纤传感器具有良好的电绝缘性，特别适用于高压供电系统及大容量电机的测试。 抗电磁干扰。这是光纤测量及光纤传感器的极其独特的性能特征，因此光纤传感器特别适用于高压大电流、强磁场噪声、强辐射等恶劣环境中，能解决许多传统传感器无法解决的问题。 第九章 其他传感器北京理工大学机电

16、学院北京理工大学机电学院第二章第二章 信号及其描述信号及其描述光纤传感器优点光纤传感器优点 非侵入性。由于传感头可做成电绝缘的，而且其体积可以做得最小，因此，对于弱电磁场及小管道内流速、流量等的监测特别具有实用价值。 高灵敏度。高灵敏度是光学测量的优点之一。利用光作为信息载体的光纤传感器的灵敏度很高，它是某些精密测量与控制的必不可少的工具。 容易实现对被测信号的远距离监控。由于光纤的传输损耗很小(目前石英玻璃系光纤的最小光损耗，可低达0.16 dB/km)。第九章 其他传感器北京理工大学机电学院北京理工大学机电学院第二章第二章 信号及其描述信号及其描述五、光纤型传感器五、光纤型传感器光纤传感器

17、类型光纤传感器类型1.功能型(全光纤型)光纤传感器2.非功能型(传光型)光纤传感器3.拾光型光纤传感器第九章 其他传感器北京理工大学机电学院北京理工大学机电学院第二章第二章 信号及其描述信号及其描述 光纤光纤传感器关键元件传感器关键元件1光源2 检测器第九章 其他传感器北京理工大学机电学院北京理工大学机电学院第二章第二章 信号及其描述信号及其描述利用光纤对环境变化的敏感性，输入物理量变换为调制的光信号。 光纤传感器应用光纤传感器应用功能型光纤传感器功能型光纤传感器第九章 其他传感器北京理工大学机电学院北京理工大学机电学院第二章第二章 信号及其描述信号及其描述 光纤传感器应用光纤传感器应用拾光型

18、光纤拾光型光纤传感器传感器第九章 其他传感器北京理工大学机电学院北京理工大学机电学院第二章第二章 信号及其描述信号及其描述第九章 其他传感器北京理工大学机电学院北京理工大学机电学院第二章第二章 信号及其描述信号及其描述六、生物传感器六、生物传感器热热/ /光光微生物微生物/ /酶等酶等敏感元件敏感元件生物传感器与其它传感器是检测对象中含生命物质。根据敏感物生物传感器与其它传感器是检测对象中含生命物质。根据敏感物质不同，生物传感器分酶传感器、微生物传感器、组织传感器、细胞质不同，生物传感器分酶传感器、微生物传感器、组织传感器、细胞器传感器、免疫传感器等。器传感器、免疫传感器等。第九章 其他传感器

19、北京理工大学机电学院北京理工大学机电学院第二章第二章 信号及其描述信号及其描述血糖乳酸血糖乳酸测定流程测定流程体育上体育上耐力训练耐力训练第九章 其他传感器北京理工大学机电学院北京理工大学机电学院第二章第二章 信号及其描述信号及其描述第九章 其他传感器北京理工大学机电学院北京理工大学机电学院第二章第二章 信号及其描述信号及其描述第九章 其他传感器北京理工大学机电学院北京理工大学机电学院第二章第二章 信号及其描述信号及其描述第九章 其他传感器北京理工大学机电学院北京理工大学机电学院第二章第二章 信号及其描述信号及其描述七、智能传感器七、智能传感器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。第九章 其他传感器北京理工大学机电学院北京理工大学机电学院第二章第二章 信号及其描述信号及其描述第九章 其他传感器北京理工大学机电学院北京理工大学机电学院第二章第二章 信号及其描述信号及其描述第九章 其他传感器第十章第十章 传感器选用原则传感器选用原则北京理工大学机电学院北京理工