第2讲被测量的获取-传感器原理课件2

1、关于“传感器”继续1关于“传感器”继续1压电传感器 压电效应：某些材料在承受机械应变作用时，内部会产生极化作用，从而在材料的相应表面产生电荷；反之，当它们承受电场作用时会改变几何尺寸。 常见的压电材料分为三类：单晶压电晶体，如石英；多晶压电陶瓷，如极化的铁电陶瓷（钛酸钡）；某些高分子压电薄膜。 压电传感器常用于测量力（力矩）、振动（加速度）等物理量。2压电传感器 压电效应：某些材料在承受机械应变作用时，内部会压电传感器 晶片受外力作用而在两级上产生等量而极性相反的电荷。 若积聚在极板上的电荷无泄漏，则当外力持续作用时电荷量保持不变，当外力撤去时电荷随之消失。 对于压电式力传感器，测量的力与传感

2、器产生的电荷量成正比，通过测量电荷值便可求得所施加得力。压电晶片串联并联等效电荷源3压电传感器 晶片受外力作用而在两级上产生等量而极性相反的电磁电式传感器 磁电式传感器是一种将被测物理量转换为感应电动势的装置，亦称电磁感应式或电动力式传感器。由电磁感应定律e = W d/dt ， 感应电动势的大小取决于线圈匝数和穿过线圈的磁通变化率。而磁通变化率又与磁场强度、磁路磁阻及线圈相对于磁场的运动速度有关。 磁电式传感器可分为动圈式、动铁式、磁阻式三类。4磁电式传感器 磁电式传感器是一种将被测物理量转换为感应电动磁电式传感器 线位移式动圈传感器：线圈直线运动切割磁力线，感应电动势 e = WBlvy

3、正比于线圈运动速度 速度传感器。经微分或积分，还可测量加速度和位移。 线位移式动铁传感器5磁电式传感器 线位移式动圈传感器：线圈直线运动切割磁力线，磁电式传感器动圈磁电式传感器等效电路（图4.76）6磁电式传感器动圈磁电式传感器等效电路（图4.76）6磁电式传感器 磁阻式传感器是使线圈和磁铁固定不动，由导磁体的运动来影响磁路的磁阻，从而引起磁场强弱变化，使线圈产生感应电势。7磁电式传感器 磁阻式传感器是使线圈和磁铁固定不动，由导磁体红外辐射检测 物体的温度只要高于绝对零度，就处于“热状态”，其物质原子和分子不断振动、旋转并发生电子跃迁，从而产生电磁波。这些电磁波的波长处于可见光的红光之外，称为

4、“红外线” 红外辐射近红外0.76-2.5/中红外2.5-25/远红外25-1000m 电磁波谱8红外辐射检测 物体的温度只要高于绝对零度，就处于“热状态”红外辐射检测 Stefan-Boltzmann定律：物体辐射强度与其热力学温度的四次方成正比 W = T 4 W：单位面积辐射功率， ：比辐射率(非黑体辐射度/黑体辐射度)， ：常数 黑体：在任何温度下能全部吸收任何波长的辐射 = 1 灰体：一般物体1 ，不能全部吸收投射到表面的辐射功率，发射热辐射的能力也小于黑体。9红外辐射检测 Stefan-Boltzmann定律：物体辐红外辐射检测 红外探测器：将红外辐射量转化为电量的装置。 热敏探测

5、器是利用半导体薄膜在受到红外辐射时产生的热效应，响应时间慢（毫秒级），且在整个红外波长范围内灵敏度基本不变。 光电探测器是光敏半导体器件，响应快（纳秒级），但必须在低温工作。10红外辐射检测 红外探测器：将红外辐射量转化为电量的装置。1红外辐射检测辐射温度计一般用于800C以上高温测量受热板人造黑体11红外辐射检测辐射温度计一般用于800C以上高温测量受热板红外辐射检测红外测温装置：被测物热辐射经光学聚焦、光栅调制成一定频率入射到热敏电阻探测器测温范围0 700C，时间常数4 8ms12红外辐射检测红外测温装置：被测物热辐射经光学聚焦、光栅调制霍尔传感器 霍尔传感器属于半导体磁敏器件砷化铟、锑

6、化铟、砷化镓等高阻率半导体材料。 霍尔效应：将霍尔板置于磁场中，板厚一般远小于板宽和板长，在板长方向通以控制电流时，板宽方向会产生电势差霍尔电压。 （图4.123 ）13霍尔传感器 霍尔传感器属于半导体磁敏器件砷化铟、锑化铟霍尔传感器霍尔电压与控制电流和磁感应强度成正比： U = k I B霍尔效应的产生是由于磁场中洛伦兹力作用的结果。霍尔传感器首先是用来测磁场的，此外用来测量可产生或影响磁场的物理量。14霍尔传感器霍尔电压与控制电流和磁感应强度成正比：14霍尔传感器 大电流测量（图4.124）15霍尔传感器 大电流测量（图4.124）15霍尔传感器霍尔乘法器（图4.125）UkIB*IRB用电器16霍尔传感器霍尔乘法器（图4.125）UkIB*IRB用电霍尔传感器位置测量（图4.126）17霍尔传感器位置测量（图4.126）17霍尔传感器转速测量（图4.127）18霍尔传感器转速测量（图4.127）18霍尔传感器齿轮转动方向测量（图4.128）19霍尔传感器齿