传感器原理3课件

第三章、常用的传感器3.6磁电式传感器

1.变换原理:

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。感应线圈的感应电动势e为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。

2分类

磁电式动圈式磁阻式线速度型角速度型N3.6磁电式传感器

动圈式传感器线速度型3.6磁电式传感器

E=NBlv磁阻式传感器

磁电式车速传感器3.6磁电式传感器

NS案例：鼠笼电机转子断细条检测3.6磁电式传感器

1、磁感应半导体元件分类霍尔元件磁电阻元件磁敏二极管磁晶体管磁半导体开关3.7

磁敏元件传感器霍尔元件由霍尔片、四根引线和壳体组成，如图示。

3.7磁敏元件传感器3.7磁敏元件传感器测转角：3.7磁敏元件传感器铁磁材料裂纹检测

NS3.7磁敏元件传感器叶片和齿轮位置传感器应用3.7磁敏元件传感器案例：汽车速度测量:3.7磁敏元件传感器特点电阻的增量与磁场的平方成正比；与磁场的正负无关；温度系数影响大；磁感应的范围比霍尔元件大。应用磁头；接近开关和无触点开关。3.7磁敏元件传感器产品3.7磁敏元件传感器案例：转速测量3.7磁敏元件传感器

3.8热敏传感器3.8热敏传感器荧光灯启辉器荧光灯

荧光灯

零线火线当电路接通，启辉器两端极片得电，击穿惰性气体而导电（辉光放电），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，使镇流器两端产生一个比电源电压高得多的感应电动势，在强电场的作用下，引起管内汞蒸气电离而形成弧光放电.3.8热敏传感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1～8秒的时间，双金属片收缩回原来状态，启辉器停止工作。ABTT0k——玻耳兹曼常数，e——电子电荷量，T——接触处的温度NA，NB——分别为导体A和B的自由电子密度。3.8热敏传感器热电偶测温基本定律1)均质导体定律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生热电动势。TT02)中间导体定律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热电偶回路的总热电动势。TT0V3.8热敏传感器3)参考电极定律两种导体A,B分别与参考电极C组成热电偶，如果他们所产生的热电动势为已知，A和B两极配对后的热电动势可用下式求得：ABTT0=ACTT0—CBTT0由于铂的物理化学性质稳定、人们多采用铂作为参考电极。3.8热敏传感器3.8热敏传感器3.8热敏传感器3、金属热电阻热电阻温度传感器的基本工作原理是利用物质的电阻率随温度变化而变化的特性，即热阻效应。

常用的金属热电阻材料有铂、铜、镍、铟、锰、碳等。

因为铂的物理和化学性能稳定，抗氧化能力强，电阻率高，且材料易于提纯，复制性、工艺性好，作为测温电阻十分理想。在国际实用温标中，从温度范围内，以铂电阻温度计作为标准仪器。R2RaGR1R4ERtr2r3r1a)R2Rtr2r3r1GR1R4RaEb)R2RaGR1R4ERt3.8热敏传感器热电阻温度计的测量电路最常用的是电桥电路。为消除引线引起的测量误差，一般采用三线连接法和四线连接法。

三线法四线法4、热敏电阻传感器

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导体，它具有负的电阻温度系数，随温度上升而阻值下降。3.8热敏传感器RT3.8热敏传感器3.8热敏传感器3.8热敏传感器产品温控器3.8热敏传感器应用汽车发动机传感器水温感应塞还广泛应用于空调、暖气、电子体温计等

3.9气敏电阻传感器3.9气敏电阻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0.8～1.15ml/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。烟雾报警器酒精传感器二氧化碳传感器3.9气敏电阻传感器气敏传感器是利用气敏半导体材料，如氧化锡、氧化锰。当它们吸收了气体烟雾，如一氧化碳、醇等时，电阻发生变化。从而使气敏元件电阻值随被测气体的浓度改变而变化。

3.9气敏电阻传感器3.9气敏电阻传感器

3.9气敏电阻传感器实验室中的传感器3.9气敏电阻传感器燃气报警器烟雾报警器

酒精传感器3.9气敏电阻传感器3.10超声波检测传感器

3.10超声波检测传感器1)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16Hz―20KHz之间的机械波。(3)超声波:高于20KHz的机械波。2）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。3.10超声波检测传感器声压所谓声压，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。声强声强是声波在传播方向上单位时间内通过单位面积的能量，单位为W/m2。声功率声功率(W)是声源在单位时间内发射出的总能量，单位是W。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，使磁滞材料磁场变化，使线圈产生感应电势输出。

3.10超声波检测传感器超声波传感器对3.10超声波检测传感器超声波传感器应用

超声波探伤/测距/测物tA3.10超声波检测传感器案例：输油管检测检测机器人3.10超声波检测传感器倒车雷达3.10超声波检测传感器

鱼群探测器

3.10超声波检测传感器3.11光电传感器3.11光电传感器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。其工作原理是基于一些物质的光电效应。内光电效应

半导体材料受到光照时会产生电子-空穴对,使其导电性能增强,光线愈强，阻值愈低，这种光照后电阻率发生变化的现象,称为内光电效应

。光敏电阻、光敏二极管和光敏三极管3.11光电传感器3.11光电传感器

照相机自动测光光控灯工业控制

3.11光电传感器

光电池

光生伏特效应指半导体材料P-N结受到光照后产生一定方向的电动势的效应。以可见光作光源的光电池是常用的光生伏特型器件。+++---PN应用光电传感器在工业上的应用可归纳为辐射式(直射式)、吸收式、遮光式、反射式、四种基本形式。

案例：光电鼠标就是利用LED与光敏晶体管组合来测量位移。

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。

相机测距反射式光电传感器

3.12光纤传感器

物性型光纤传感器是利用光纤对环境变化的敏感性，将输入物理量变换为调制的光信号。1）物性型光纤传感器第三章、传感器原理光纤流速传感器3.12光纤传感器

结构型光纤传感器是由光检测元件与光纤传输回路及测量电路所组成的测量系统。其中光纤仅作为光的传播媒质，所以又称为传光型或非功能型光纤传感器。2）结构型光纤传感器3.12光纤传感器光纤检测型光电传感器作业件检测颜色检测3.12光纤传感器第三章、传感器原理3.13传感器选用原则

选择传感器主要考虑灵敏度、响应特性、线性范围、稳定性、精确度、测量方式等六个方面的问题。1、灵敏度

一般说来，传感器灵敏度越高越好，但，在确定灵敏度时，要考虑以下几个问题。a)灵敏度过高引起的干扰问题；b)量程范围。c)交叉灵敏度问题。2响应特性

传感器的响应特性是指在所测频率范围内，保持不失真的测量条件。实际上传感器的响应总不可避免地有一定延迟，但总希望延迟的时间越短越好。3线性范围

任何传感器都有一定线性工作范围。在线性范围内输出与输入成比例关系，线性范围愈宽，则表明传感器的工作量程愈大。