传感器与机器视觉 课件全套 第1-6章 认识传感器- 机器视觉

传感器与机器人视觉第一章认识传感器1.1传感器的外形和作用 1.2传感器的结构、分类和命名1.3传感器的测量误差 1.4传感器的特性指标 1.5选择合适的传感器 目

录1.1传感器的外形和作用

1.2传感器的结构、分类和命名1.3传感器的测量误差 1.4传感器的特性指标 1.5选择合适的传感器 目

录1.无传感不智能在自动控制系统中，传感器技术对系统各项功能的实现起着至关重要的作用，系统的自动化程序越高，对传感器的依赖性也越高。据统计：大型发电机组约有3000台传感器及其配套检测仪表；大型石油工厂约有6000台传感器及其配套检测仪表；钢铁厂约有20000台传感器及其配套检测仪表；电站约有5000台传感器及其配套检测仪表；一架飞机约有3600只传感器及其配套检测仪表；一辆汽车约有30-100只传感器及其配套检测仪表。传感器检测内容检测器件应用视觉平面位置距离形状缺陷ITV摄像机，位置传感器测距器线图像传感器面图像传感器位置决定、控制移动控制物体识别、判别检查、异常检测

触觉接触把握力荷重分布压力多压力力矩滑动限制开关应变计、半导体感压元件簧变位测量器导电橡胶、感压高分子材料应变片、半导体感压元件压阻元件、马达电流计光学旋转检测器动作顺序控制把握力控制张力控制、指压控制姿势、形状判别装配力控制协调控制滑动判定、力控制接近觉接近间隔倾斜光电开关、LED、激光光电晶体管、光电二极管电磁线圈、超声波传感器动作顺序控制障碍物躲避轨迹移动控制、探索听觉声音超声波麦克风超声波传感器语音控制（人机接口）移动控制嗅觉气体成分气体传感器、射线传感器化学成分探测味觉味道离子敏感器、PH计化学成分探测机器人身上的传感器2.传感器外形：千差万别3.传感器作用人类通过感官从外界获取刺激或信息，再将信息输入大脑进行分析判断，由大脑指挥肢体作出相应的动作。传感器在机器系统或自动控制系统中的作用就相当于感官在人体系统中的作用，发挥着信息的收集、信息数据的交换和控制信息的采集。比如空调中的温度传感器的作用就是接收外界温度信息，并将其传送给空调的主控中心，实现温度调节的目的。传感器Transducer：Sensor：感受外界信息，并能按照一定规律将这些信息转换为可用的输出信号的器件或装置。定义4.传感器定义感知外界信息将外界信息转换为可用的信号1.1传感器的外形和作用 1.2传感器的结构、分类和命名1.3传感器的测量误差 1.4传感器的特性指标 1.5选择合适的传感器 目

录1.传感器结构(1)敏感元件：敏感元件是传感器中能直接感受被测量的部分，即直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一物理或化学量。例如应变式压力传感器中的弹性敏感元件就是敏感元件，它将压力信号转换为位移信号，且压力信号与位移信号之间保持一定的函数关系。(2)转换元件转换元件是传感器中将敏感元件输出量转换为适于传输和测量的电信号部分。例如，应变式压力传感器中的电阻应变片就是转换元件，它将敏感元件输出的位移信号转换成电阻信号。(3)测量转换电路转换电路将电量参数转换成便于测量的电压、电流、频率等电量信号。例如，应变片式压力传感器中的测量电桥就是转换电路，它将转换元件输出的电阻信号转换为电压信号。关于传感器的结构有几个说明：(1)并不是所有的传感器必须同时包括敏感元件和转换元件。比如：热电偶温度传感器，因为敏感元件直接输出的是电量，它就同时兼为转换元件；又比如压电式传感器，因为转换元件能直接感受被测量而输出与之成一定关系的电量，传感器就没有敏感元件。(2)并不是所有的传感器都能明显分出敏感元件、转换元件和测量转换电路，传感器的三部分也可能是三者合一，随着半导体器件与集成技术在传感器中的应用，传感器的各部分可以集成在同一芯片上。例如半导体温度传感器，它们一般都是将感受的被测量直接转化为电信号，没有中间环节，外表上看就是一块小芯片，如图1-3（g）所示。(3)并不是所有的传感器只包含出敏感元件、转换元件和测量转换电路这三部分。比如微机电系统（MEMS，Micro-electroMechanicalSystems）是当今高科技发展的热点之一。MEMS系统主要包括微型传感器、执行器和相应的处理电路三部分。MEMS系统的主要特征之一就是它的微型化结构尺寸，典型尺寸仅几毫米甚至更小，但它并不是传统传感器按比例缩小的产物，功能更加地强大。2.传感器分类按工作原理分电阻式、电容式、电感式、压电式、热电式、光电式………按被测量分温度传感器（第2章）压力传感器（第3章）速度传感器（第4章）位移传感器（第5章）视觉传感器（第6章）………………3.传感器命名及代号国标命名：（国家标准GB/T7666-2005）命名法则：主题词+四级修饰语被测量。

转换原理，一般可后续以“式”字。特征描述：传感器结构、性能、材料特征等，一般可后续以“型”字。

主要技术指标(量程、精确度、灵敏度等)。如：100-160dB电容式声压传感器即“传感器”主题词第一级修饰语——被测量第二级修饰语——转换原理第三级修饰语——特征描述第四级修饰语——技术指标范围（量程、精确度、灵敏度）单位

传感器压力压阻式[单晶]硅0~2.5MPa力应变式[柱式]结构0~100kN重量（称重）应变式[悬臂梁式]结构0~10kN力矩应变式[静扭式]结构0~500N·m速度磁电式--600cm/s加速度电容式[单晶]硅±5g振动磁电式--5~1000Hz流量电磁式插入式[结构]0.5~10m2/h位移电涡流式非接触式[结构]25mm液位压阻式投入式[结构]0-100m厚度超声波式--1.5~99.99mm角度伺服式--±1~±90（度）°密度谐振式--0.3~3.0g/mL温度光纤式--800~2500℃（红外）光光纤式--20mA磁场强度霍尔式砷化镓0~2T电流霍尔式砷化镓或锑化铟0~1200A电压电感式--0~1000V噪声----40~120dB气体电化学--0~25%VOL湿度电容式高分子薄膜-10-90%RH结露----94~100%RHpH--参比电极型-2~+16（pH）注意：（）内的为可替换词，即同义词传感器命名构成传感器代号（国家标准GB/T7666-2005）

－

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自定义d.序号：字母数字国标提供c.转换原理：拼音首字母国标提供b.被测量：国际通用标志或拼音首字母固定a.主称：C（传感器拼音首字母）（共四部分）如：CY-YZ-ST1100：

传感器压力-压阻-ST1100(序号)CZS-HE-SPRKE10000:传感器转速-霍尔-SPRKE10000(序号)习惯命名：工作原理用途如：电容式压力传感器

长光栅位移传感器欧姆龙数字压力传感器E8F2企业命名：欧姆龙传感器命名规则：光电开关是以E3开头

接近开关是以E2开头

温控器是以E5开头

旋转编码器以E6开头压力传感器以E8打头

微型光电是以EE开头………1.1传感器的外形和作用 1.2传感器的结构、分类和命名1.3传感器的测量误差

1.4传感器的特性指标 1.5选择合适的传感器 目

录1.测量误差的表达形式真值L：被测物理量客观存在的实际值（truevalue)，通常取多次测量的平均值；绝对误差（absoluteerror）：测量值与真值之间的差值。实际相对误差（relativeerror）:测量值的绝对误差与其实际真值的百分比。示值（标称）相对误差：测量值的绝对误差与测量值的百分比。例如：某指针式电压表的准确度为2.5级，用它来测量电压时可能产生的引用相对误差为仪表：精度等级与测量量程选择1.5V干电池的电压测量：10V量程、

2.5V量程测量？问示值相对误差哪一个大？(已知仪表精度为1.5)仪表：测量量程选择△x=10X1.5%=0.15V△x=2.5X1.5%=0.0375V仪表：测量量程选择10V量程2.5V量程测量△x=6

℃仪表：精度等级确定例题：某温度计的量程范围为0-500℃，校验时要求该温度计的最大绝对误差为6

℃，试确定该温度计的精度等级。Am=500℃

温度计精度等级为1.52.测量误差来源及分类误差来源：系统误差：固定不变或按一定规律变化的误差，如称偏轻、测量角度误差；随机误差：大小随机变化的误差，如温度变化引起的误差；粗大误差：测量结果明显偏离其实际值的误差；缓变误差：数值随时间缓慢变化的误差，如仪表老化引起的误差；1、如何发现误差并尽量相除呢？2、随机误差可以消除吗？1.1传感器的外形和作用 1.2传感器的结构、分类和命名1.3传感器的测量误差 1.4传感器的特性指标

1.5选择合适的传感器 目

录1.传感器的静态特性传感器基本特性：

传感器的输入、输出关系特性；

可用数字函数、坐标曲线、图表等表示；包含静态特性和动态特性；静态特性：

表征检测系统在被测参量处于稳定状态时的输出－输入关系。

衡量检测系统静态特性的主要参数是指测量范围、精度等级、灵敏度、线性度、迟滞性、重复性、分辨力、可靠性等。测量范围

按规定精度对被测变量进行测量的允许范围。测量范围的最小值和最大值分别称为测量下限和测量上限，简称下限和上限。量程=|测量上限-测量下限|量程相等，测量范围一定相等吗？满量程输出==量程？精密度：随机误差大小的标志，精密度高，意味着随机误差小。准确度：输出值与真值的偏离程度，准确度高则系统误差小。精确度：精密度和准确度两者的总和，常用仪表的基本误差表示。精确度

精度等级为1.0的仪表精确度一定高于精度等级为1.5的仪表？稳定性4.传感器的基本特性稳定度：

规定工作条件范围和时间内，传感器性能保持不变的能力。影响系数：

外界环境变化引起传感器输出值变化的量。稳定度的单位是什么？灵敏度输入增量△x与由它引起的输出增量△y之间的函数关系。即灵敏度S等于传感器输出增量与被测增量之比，它是传感器在稳态输出输入特性曲线上各点的斜率。Δxxyx10切点传感器特性曲线Δy灵敏度的量纲是输出、输入量的量纲之比。例如，某位移传感器，在位移变化1mm时，输出电压变化为100mV，则其灵敏度应表示为100mV/mm。

灵敏度越高越好吗？

灵敏度高，即灵敏阈值小（分辨率小）。但灵敏度愈高，测量范围愈窄，稳定性也往往愈差，而且费时、费钱。灵敏度域只要小于允许测量绝对误差的三分之一即可。

灵敏度理想静态特性曲线是一条直线，但是实际测的输入输出曲线往往不是直线。线性度反映测量系统实际输出、输入关系曲线与据此拟合的理想直线y(x)=a0+a1x的偏离程度。通常用最大非线性引用误差来表示：线性范围：传感器在线性工作时的可测量范围。非线性误差越小越好线性度传感器或检测系统的正向(输入量增大)和反向(输入量减少)时输出特性的不一致程度。即对应于同一大小的输入信号，传感器或检测系统在正、反行程时的输出信号的数值不相等的程度。迟滞迟滞越小，越不需要考虑被测量的变化方向。规定工作条件和规定时间内具有正常工作性能的能力。可靠度：达到规定性能的概率。平均无故障工作时间：相邻两次故障期间正常工作时间的平均值。平均修复时间：排除故障所花费时间的平均值。失效率或故障率：连续单位时间内发生失效的概率。可靠性实例请解读各特性参数时间常数上升时间调节时间最大超调量震荡次数稳态误差动态特性：动态测量时，输出量与随时间变化的输入量之间的关系。2.传感器的动态特性传感器的标定是利用精度高一级的标准设备对传感器进行定度的过程，从而确定传感器的输出量和输入量之间的对应关系。传感器的标定分静态标定和动态标定。3.传感器的标定静态标定步骤：(1)将传感器的测量范围分成若干个等间距的点。(2)根据传感器测量范围分点情况，由小到大等间距递增方式输入相应的标准量，并记录与各输入值相对应的输出值。(3)将输入值从大到小一点点地递减，同时记录与各输入值相对应的输出值。(4)按照(2)和(3)步骤，对传感器进行正、反行程往复循环多次测试，将得到的输出/输入测试数据用表格列出或绘制成曲线。(5)对测试数据进行必要的整理，根据处理结果就可以计算出传感器的线性度、灵敏度、滞后和重复性等静态特性指标了。静态标定是为了确定传感器的静态特性指标，如精度、灵敏度、稳定度等3.传感器的标定1.动态标定

通常采用正弦变化和阶跃变化的输入信号。采用阶跃输入信号研究传感器时域动态性能时，常用上升时间、响应时间和超调量等参数来描述；采用正弦输入信号研究传感器频域动态性能时，常采用幅频特性和相频特性来描述。2.校准传感器的校准是指通过定期检测传感器的基本性能参数，确定其是否可以继续使用。若能继续使用，则应对其有变化的主要性能指标进行数据修正，以确保传感器的测量精度。传感器的校准与标定的内容基本相同。3.传感器的标定1.1传感器的外形和作用 1.2传感器的结构、分类和命名1.3传感器的测量误差 1.4传感器的特性指标 1.5选择合适的传感器

目

录1.传感器选用原则依据：满足指标参数要求的情况下，成本低廉、工作可靠且容易维修，性价比高。测量目的测量环境测量对象具体考虑因素：测量条件与目的测试的目的被测量的选择测量范围过载发生的概率输入信号的频带测量的精度要求测量时间…传感器性能传感器使用条件精度稳定度响应速度输出型号类型工作寿命定标周期…安装方式安装环境与后续电路或设备的数据传输与连接方式信号传输距离日后维护维修便捷性…【例4】现有0.5级的量程为0~300℃和1.0级的量程为0~100℃的两个温度计，欲测量80℃的温度，试问选用哪一个温度计好?为什么?传感器手册：想一想：要求测温范围为-40~300℃

，绝对误差不超过2℃，请选择合适类型的传感器。2.传感器特性参数表2.传感器特性参数表2.传感器特性参数表本章知识总结继续加油吧！传感器与机器视觉第二章温度检测传感器2.0概述 2.1热电偶温度传感器 2.2热电阻温度传感器 2.3集成温度传感器 2.4红外温度传感器

目

录2.0概述 2.1热电偶温度传感器 2.2热电阻温度传感器 2.3集成温度传感器 2.4红外温度传感器目

录1、温度测量基本概念2、温标

温度数值的表示方法称为温标。目前国际上规定的温标有摄氏温标、华氏温标、热力学温标（绝对温标）等。温度标志着物质内部大量分子无规则运动的剧烈程度。温度越高，表示物体内部分子热运动越剧烈。1.温度定义及温标华氏温标：冰的熔点为32F，水的沸点为212F。中间为180等分，每1等分为1华氏。符号为，单位F。3、几种温标的对比摄氏温标：冰的熔点定为0℃，水的沸点100℃；在0℃与100℃之间分100等分，每1等分为1摄氏；符号为t，单位为℃。热力学温标：又称开氏温标，规定分子运动停止时的温度为绝对零度。冰的熔点为273.15K，水的沸点为373.15K。中间为100等分，每1等分为1开氏。符号是T，单位是开尔文（K）。3、几种温标的对比温标间的相互转换摄氏转华氏：摄氏转开氏：温度检测热平衡热辐射接触式非接触式膨胀式电阻式电偶式集成式辐射式水银、煤油-50~600℃简单、方便、便宜，但受玻璃管限制双金属片-80~600℃结构简单，牢靠，精度低，多为开关型液体压力-30~600℃耐振、牢靠、价格低，但精度低，滞后严重气体压力-20~350℃水银温度计双金属温控开关压力温度计2.常见温度传感器温度检测热平衡热辐射接触式非接触式膨胀式电阻式电偶式集成式辐射式热敏电阻-50~350℃体积小、灵敏度高、线性度差金属热电阻-200~500℃（铂）-50~150℃（铜）价格稍贵、非常线性热敏电阻铂热电阻温度检测热平衡热辐射接触式非接触式膨胀式电阻式电偶式集成式辐射式铂铑-铂（R）0~1600℃测量范围大，精度高，但需要冷端补偿镍铬-镍硅（K）-200~1200℃热电偶温度检测热平衡热辐射接触式非接触式膨胀式电阻式电偶式集成式辐射式电流型AD590电流型-50~150℃精度高、使用范围窄，通常与微处理器相连电压型数字型电压型AN6701S数字型DS18B20温度检测热平衡热辐射接触式非接触式膨胀式电阻式电偶式集成式辐射式红外测温仪红外温度传感器红外式-50~3200℃

非接触式、能测高温、不会干扰温度源全辐射式800~3500℃光亮式700~3200℃比色式900~17000℃温度检测热平衡热辐射接触式非接触式膨胀式电阻式电偶式集成式辐射式红外式-50~3200℃全辐射式800~3500℃水银、煤油-50~600℃双金属片-80~600℃液体压力-30~600℃气体压力-20~350℃热敏电阻-50~350℃金属热电阻-200~500℃（铂）-50~150℃（铜）铂铑-铂（R）0~1600℃镍铬-镍硅（K）-200~1200℃电流型50~150℃电压型数字型高温低温低温中温低温2.0概述 2.1热电偶温度传感器 2.2热电阻温度传感器 2.3集成温度传感器 2.4红外温度传感器目

录1.热电偶的结构、种类根据其用途和安装装置不同，它具有多种结构形式，典型的热电偶结构有：普通装配式热电偶铠装热电偶防爆型热电偶薄膜热电偶

普通工业热电偶结构1.热电偶的结构、种类1.热电偶的结构、种类探头式S型热电偶

结构补偿导线引线端子热端冷端套管1.热电偶的结构、种类常见热电偶种类：1.热电偶的结构、种类常见热电偶种类：热电偶名称分度号测温范围℃特点镍铬-镍硅K-270~1370长期使用温度可达1000℃；抗氧化性强，价格便宜，是目前使用量最大的廉金属热电偶；但高温稳定性不够。铂铑10－铂S-50~1768长期使用温度可达1300℃；在所有热电偶中准确度等级最高，通常用作标准或测量较高温度；但价格较贵，机械强度低，不适宜在还原性气氛或有金属蒸汽的条件下使用。镍铬－铜镍E-270~800在常用的热电偶中，其热电势最大，即灵敏度最高；应用范围不及K型偶广泛，但在要求灵敏度高、热导率低、可容许大电阻的条件下，常常被选用。宜用于湿度较高的环境。镍铬硅－镍硅N-270~1370在400～1300℃范围内，Ｎ型热电偶的热电特性的线性比Ｋ型偶要好；但在低温范围内（-200～400℃）的非线性误差较大，同时，材料较硬难于加工铂铑30-铂铑6B0~1800俗称双铂铑热电偶，准确度高，稳定性好，测温温区大。但热电动势小，价格贵，高温下机械强度下降。适用于氧化性或惰性气体中，也可短暂用于真空。不适宜在还原性气氛或有金属蒸汽的条件下使用。铜-铜镍T-270~400常用热电偶中最便宜的，但常用温度一般不超过300℃，尤其适用于低温测量。铂铑13-铂R-50~1768与S型相比，其电动势大15%左右，其他性能基本相同结论：当两个结点温度不相同时，指针偏转，说明回路中产生电动势，并有电流在回路中流动。电流的强弱与两个接点的温差有关。1、热电效应（温差电现象）

AB热电极2.热电偶的原理和定律热端（热接点）T冷端（冷接点）T0热电势：EAB(T,T0)1、热电效应（温差电现象）

2.热电偶的原理和定律接触电动势

两种不同的金属互相接触时，由于不同金属内自由电子的密度不同，在两金属A和B的接触点处会发生自由电子的扩散现象。自由电子从密度大的金属A扩散到密度小的金属B，使A失去电子带正电，B得到电子带负电，从而产生热电势1、热电效应（温差电现象）

2.热电偶的原理和定律AT0TB同一导体两端的温度不同时，由于热敏效应，热端电子较多扩散到冷端，在导体的两端必然会形成一个电位差，这个电位差称为温差电动势。温差电动势1、热电效应（温差电现象）

温差电势接触电势逆时针方向：热电动势组成EAB(t,t0)1、热电效应（温差电现象）

2.热电偶的原理和定律①热电偶必须采用两种不同材料作为电极，否则无论导体截面如何、温度分布如何，回路中的总热电动势恒为零。②若热电偶两接点温度相同，尽管采用了两种不同的金属，回路总电动势恒为零。③热电偶回路总热电动势的大小只与材料和接点温度有关，与热电偶的尺寸、形状无关。热电偶的几个结论：1、热电效应（温差电现象）

2.热电偶的原理和定律在热电偶回路中接入第三种导体，只要第三种导体和原导体的两接点温度相同，则回路中总的热电动势不变。2.热电偶的原理和定律2、中间导体定律

热电偶在两接点温度T、T0时的热电动势等于该热电偶在接点温度为T、Tn和Tn、T0时的热电动势的代数和，即

EAB(T，T0)=EAB(T，Tn)+EAB(Tn，T0)当T0=0，Tn=T0时，上式可写成：EAB(T，0)=EAB(T，T0)+EAB(T0，0)当冷端温度t0恒定时，热电偶产生的热电动势只与热端的温度有关。3、中间温度定律

2.热电偶的原理和定律

如果两种导体A、B分别与第三种导体C组成的热电偶所产生的热电动势已知，那么由A、B导体组成的热电偶所产生的热电动势也就已知。4、标准电极定律

2.热电偶的原理和定律1.热电偶测量电路测量某点温度的基本电路3.热电偶的使用

将两个同型号的热电偶配用相同的补偿导线，其接线应使两热电势反向串联ET=E1-E2测量两点之间的温度差1.热电偶测量电路3.热电偶的使用

用几个同型号的热电偶依次将正负相连，A′、B′是与被测量热电偶热电性质相同的补偿导线。

输出电势大，可感应较小的信号。只要一个热电偶断路，总的热电势消失，或热电偶短路，将会引起仪表值的下降。ET=E1+E2+E3回路总的热电势为：

测量温度之和3.热电偶的使用

用几个同型号的热电偶(工作在线性段)并联在一起，在每一个热电偶线路中分别串联均衡电阻R，且仪表输入阻抗很大ET=(E1+E2+E3)/3测量设备中的平均温度

回路中总的热电势等于热电偶输出电势之和的平均值3.热电偶的使用3.热电偶的使用2.查分度表热电偶分度表是以冷端温度为0℃时做出的3.热电偶温度补偿由热电偶的工作原理可知，只有当冷端温度恒定时，热电动势才是热端温度的单值函数。由于热电偶分度表是以冷端温度为0℃时做出的，因此在使用时要正确反映热端温度（被测温度），最好设法使冷端温度恒为0℃，否则将产生测量误差。但在实际应用中，热电偶通常靠近被测对象，且受到周围环境温度的影响，其冷端温度不可能恒定不变。为此，必须采取一些相应的措施进行补偿或修正，以消除冷端温度变化和不为0℃所产生的影响。3.热电偶的使用3.热电偶的使用3.热电偶温度补偿冰浴法；导线补偿法；计算修正法；补偿电桥法；显示仪表机械零位调整法软件处理法补偿导线法补偿电桥法计算修正法冷端恒温法仪表机械零点调整法软件处理法导线补偿法热电偶由于受到材料价格的限制一般做得比较短，冷端距测温对象很近，使冷端温度较高且波动较大，采用补偿导线将冷端延伸。3.热电偶的使用两种不同性质的廉价金属材料制成，在0～150℃温度范围内与配接的热电偶具有相同热电特性。补偿导线起到延伸热电极的作用，移动热电偶冷端位置。A’B’屏蔽层保护层导线补偿3.热电偶的使用补偿导线的型号：两个字母组成。补偿导线类型:延伸型（X）和补偿型（C）。延伸型补偿导线：选用的金属材料与热电极材料相同；补偿型补偿导线所选金属材料与热电极材料不同。第一个字母与配用热电偶的型号相对应第二个字母表示补偿导线的类型SCKX导线补偿3.热电偶的使用补偿导线型号配用热电偶补偿导线材料补偿导线绝缘层着色正

极负

极正极负极SCS铜铜镍合金红色绿色KCK铜铜镍合金红色蓝色KXK镍铬合金镍硅合金红色黑色EXE镍硅合金铜镍合金红色棕色JXJ铁铜镍合金红色紫色TXT铜铜镍合金红色白色常用热电偶补偿导线导线补偿3.热电偶的使用导线补偿3、必须在规定范围内使用。4、极性切勿接反。1、两根补偿导线与热电偶两个电极接点温度必须相同；2、各补偿导线只能与相应型号热电偶相配注意问题：3.热电偶的使用计算修正法

在实际应用中，冷端温度并非一定为0℃，必须对温度进行修正。修正公式采用中间温度定律。EAB(t，0)=EAB(t，t0)+EAB(t0，0)

【例】

用镍铬-镍硅热电偶测炉温，当冷端温度为30℃（且为恒定时），测出热端温度为t时的热电动势为39.17

mV，求炉子的真实温度。3.热电偶的使用[解]：设炉子真实温度为t，已知冷端温度t0=30℃，则热电偶测得的热电势为E(t，t0)

=

E(t，30)

=

39.17

mV

查镍铬-镍硅热电偶分度表：E(30，0)

=

1.20

mV根据中间温度定律：

E(t，0)

=

E(t，30)

+

E(30，0)

=

39.17+1.20

=

40.37

mV

再查镍铬-镍硅热电偶分度表可知40.37

mV所对应的温度为977℃，因此炉子真实温度为t=977℃计算修正法3.热电偶的使用练习题：用K型热电偶测量炉温，已知热端温度为800，冷端温度为50，为了进行炉温的调节及显示，要将热电偶产生的热电动势信号送到仪表室，仪表室的温度为20，分别求冷端用铜导线与用补偿导线连接到仪表测得的炉温？并比较结果。3.热电偶的使用补偿电桥法是利用不平衡电桥产生的不平衡电势去补偿因热电偶冷端温度变化而引起的热电动势的变化，它可以自动地将冷端温度校正到补偿电桥的平衡点温度上。

补偿电桥法3.热电偶的使用+-补偿电桥1—热电偶；2—补偿导线；3—铜导线；4—补偿电桥。R1、R2、R3均为由锰铜丝绕制的1

电阻，RCu是用铜导线绕制的温度补偿电阻。3.热电偶的使用其他补偿方法冷端恒温法仪表机械零点调整法软件处理法3.热电偶的使用2.0概述 2.1热电偶温度传感器 2.2热电阻温度传感器

2.3集成温度传感器 2.4红外温度传感器目

录

热电阻温度传感器是利用导体或半导体的电阻值随温度变化而变化的原理进行测温的一种传感器温度计。热电阻温度传感器分为金属热电阻和半导体热敏电阻两大类。热敏电阻金属热电阻1.热电阻测温原理

随着温度的增高，金属材料的电阻率ρ会随着发生变化，这个电阻率变化的比例我们用一个系数来表示，称为材料的电阻温度系数αt，这种现象我们就称为热电阻效应。

Rt=R0(1+

t)1、金属热电阻热电阻效应优点：非常线性，常用于测量1.热电阻测温原理

Rt=100(1+0.00392t)1、金属热电阻分类铂热电阻：测温范围-200

~

650℃

铜热电阻：测温范围-50~150℃1.热电阻测温原理2、热敏电阻

原理：利用半导体的电阻值随温度显著变化的特性制成的。优点：灵敏度高（约200Ω/°C）、反应快、体积小；缺点：阻值与温度的非线性；易老化，

测量范围：-50~350°C；1.热电阻测温原理1、热敏电阻分类1.热电阻测温原理正温度系数热敏电阻PTC负温度系数热敏电阻NTC临界温度热敏电阻CTR2、热敏电阻分类1.热电阻测温原理CTR：自动控温和报警电路，构成热控制开关，温度低于某一个温度/开，温度高于某一个温度/关，恒温控制箱，中央空调可以用。PTC：恒温控制装置，温度超过某一限定值，实现控制。彩色电视机自动消磁装置；功率型PTC作为发热元件。NTC：构成热测量装置，或者温度补偿。2、热敏电阻分类1.热电阻测温原理1、热电阻测量接线方式：两线制连接导线的电阻Rw造成测量误差控制室现场2.热电阻使用1、热电阻测量接线方式：三线制控制室现场2.热电阻使用三线制接法应用1.热电阻测量接线方式：热电阻导线测量电桥放大电路2.热电阻使用2.热电阻使用三线制热电阻温度测量电路的实例恒流源1.热电阻测量接线方式：四线制接法应用2.热电阻使用2.热电阻使用四线制热电阻温度测量电路的实例2.热电阻使用热电阻管道流量计2.热电阻使用热敏电阻的温度报警器2.0概述 2.1热电偶温度传感器 2.2热电阻温度传感器 2.3集成温度传感器

2.4红外温度传感器目

录

原理：利用半导体PN结的电流电压与温度有关的特性。

优点：输出线性好、测量精度高,、体积非常小、使用方便、价格便宜；

分类：电压输出型：AN6701S；电流输出型：AD590;数字输出型：DS1820;电流型AD590电压型AN6701S数字型DS18B20集成温度传感器原理AD590引脚编号符号功能1U+电源正极2U-电源负极3—金属管外壳，一般不用AD590是美国ADI公司生产的单片集成两端感温电流型集成温度传感器，产生的输出电流与绝对温度成正比.主要特性有：(1)电源电压范围为4V～30V。AD590具有消除电源波动的特性，即使电源在5~15V范围内波动，其电流只在1μA内下作微小变化；可以承受44V正向电压和20V反向电压，因此器件反接也不会被破坏；(2)测温范围为-55℃～+150℃；(3)流过器件的电流(μA)等于器件所处环境的热力学温度(开尔文)度数，即灵敏度为1μA/K；输出电流以绝对零度为基准（-273℃），每增加1℃，它会增加1μA输出电流。(4)高输出阻抗，适合于远距离测量；(5)精度高。AD590共有I、J、K、L、M5等型号，其中M型号精度最高，在-55℃～+150℃范围内，非线性误差为±0.3℃。AD590AD590LM3911LM3911是四端型的一款电压型集成温度传感器，可在-25℃至+85℃温度范围内使用。LM3911主要特性有：(1)最大工作温度范围：-40~+125℃；(2)灵敏度：10mV/K；(3)线性偏差：0.5%~2%；(4)长期稳定性和重复性：0.3%；(5)测量精度：±4K；(6)输出能驱动高达35V的负载；(7)低功耗。DS18B20是一线制数字温度传感器。DS18B20引脚及功能DS1820123GNDI/OVDD(a)PR—35封装

DS1820的管脚排列DS182012345678I/OGND(b)SOIC封装NCNCNCNCVDDNC

GND：地；

VDD：电源电压

I/O：数据输入／输出脚与单片机连接电路：DS18B20功能简介

单线接口：仅需一根口线与MCU连接；

无需外围元件；

由总线提供电源；

测温范围为-55℃～125℃，精度为0.5℃；

九位温度读数；

A/D变换时间为200ms；

用户可以任意设置温度上、下限报警值，且能够识别具体报警传感器。

[125-(-55)]/0.5=360DS18B20温度值为9位（符号点1位），但因符号位扩展成高8位，故以16位补码形式读出，温度/℃输出的二进制码对应的十六进制码+125000000001111101000FAH+2500000000001100100032H+1/200000000000000010001H000000000000000000000H-1/21111111111111111FFFFH-251111111111001110FFCEH-551111111110010010FF92HDS1820温度与数字量对应关系表32H=50D=50*0.5=25℃高8位,FF代表符号“-”低8位,FF的补码是01==1*0.5=-0.5℃DS18B20基于DS18B20的数字温度计仿真DS18B202.0概述 2.1热电偶温度传感器 2.2热电阻温度传感器 2.3集成温度传感器 2.4红外温度传感器目

录

红外测温原理：红外辐射

红外辐射俗称红外线，是一种不可见光。由于它是位于可见光中红色光线以外的光线，所以被称为红外线。它的波长范围大致为0.76～1

000

m。红外传感器测温原理

红外传感器测温原理

用红外线作为检测媒介来测量某些非电量，具有以下几方面的优越性：可昼夜测量。不必设光源。适用于遥感技术。可工作在恶劣环境下。红外传感器测温原理

红外温度传感器外形红外温度传感器应用什么是温度变送器？温度变送器是将温度变量转换为可传送的标准化输出信号的仪表，主要用于工业过程温度参数的测量和控制。温度变送器采用热电偶、热电阻作为测温元件，从测温元件输出信号送到变送器模块，转换成与温度成线性关系的4～20mA电流信号或0~5V电压信号输出。温度变送器有什么作用？使信号能够以通讯协议方式输出当传感器更换时，无需更换控制室其他硬件温度变送器温度变送器温度变送器本章知识总结湖南铁道职业技术学院谢谢！传感器与机器视觉第三章力传感器3.1概述 3.2电阻应变式传感器 3.3压电式传感器 3.4电感式传感器 3.5电容式传感器 目

录3.1概述 3.2电阻应变式传感器 3.3压电式传感器 3.4电感式传感器 3.5电容式传感器 目

录压强是垂直地作用在单位面积上的力。它的大小由两个因素，即受力面积和垂直作用力的大小决定。其表达式为压强的概念1.力及表示方法

压强的单位是“帕斯卡”，简称“帕”，符号为“Pa”。即1N的力垂直均匀作用在1m2的面积上所形成的压力值为1Pa。1.力及表示方法TIPS:在受力面积S不变的情况下，由于压力F和压强P成正比，因此在测量领域，压力传感器的量程经常用压强大小表示。比如某应变式压力传感器的量程为100Pa。常用单位工程大气压标准大气压约定毫米水柱约定毫米汞柱1.力及表示方法工程大气压

1.力及表示方法标准大气压单位符号为atm，是指在纬度45°的海平面上，0℃时的平均大气压力。1.力及表示方法约定毫米汞柱

1.力及表示方法约定毫米水柱

1.力及表示方法常用压力单位换算1.力及表示方法压力的常用表示方式绝对压力：以绝对真空作为基准所表示的压力。相对压力：以大气压力作为基准所表示的压力，由于大多数测压仪表所测得的压力都是相对压力，故相对压力也称表压力。真空度（负压）：当绝对压力小于大气压力时，可用容器内的绝对压力不足一个标准大气压的数值。绝对压力=大气压力十相对压力相对压力（表压）大气压力线负压绝对压力真空度10绝对压力绝对压力的零线11.力及表示方法电阻应变片式压力传感器电阻丝应变片电子称2.力传感器类型压电式压力传感器压电晶体压电式压力传感器2.力传感器类型电感式和电容式压力传感器电感式压力传感器2.力传感器类型电容式压力传感器2.力传感器类型压力传感器类型原理特点典型应用电阻应变式应变效应性能稳定重力测量压电式压电效应结构简单，但不能测量静态参数机床切削力测量电感式电感值变化测量精度高、稳定气体压力测量电容式电容值变化结构简单、抗干扰能力强液体或气体压力测量3.1概述 3.2电阻应变式传感器

3.3压电式传感器 3.4电感式传感器 3.5电容式传感器 目

录

组成：由敏感栅1、基底2、盖片3、引线4和粘结剂等组成，敏感栅是实现应变与电阻转换的敏感元件。2341bl栅长栅宽1.应变片结构及分类分类：金属丝式

将金属电阻丝粘贴在绝缘基片上，上面覆盖一层薄膜，使它们变成一个整体。蠕变较大，金属丝易脱胶；便宜；直径0.015~0.05mm。

1.应变片结构及分类分类：金属箔式利用光刻、腐蚀等工艺制成一种很薄的金属箔栅，粘贴在基片上，上面再覆盖一层薄膜而制成。

散热条件较好；蠕变较小；直径0.001~0.01mm。

1.应变片结构及分类分类：金属薄膜式

采用真空蒸发或真空沉淀等方法在薄的绝缘基片上形成0.1μm以下的金属电阻薄膜的敏感栅,最后再加上保护层。

它的优点是应变灵敏度系数大,允许电流密度大,工作范围广。

1.应变片结构及分类分类：半导体应变片

基于半导体材料的压阻效应而制成的一种纯电阻性元件。指半导体材料在某一轴向受外力作用时,其电阻率ρ发生变化的现象。体积小、灵敏度高、机械滞后小温度稳定性差、非线性严重

1.应变片结构及分类对比：

半导体应变片的灵敏度特别高，但是对温度敏感.电阻应变片半导体应变片1.应变片结构及分类（1）应变效应我们可以做这样一个较简单的实验：取一根细电阻丝，记下其初始阻值（图中为10.01

）。当我们用力将该电阻丝拉长时，会发现其阻值略有增加（增加到为10.05

）。1.应变片传感器原理（1）应变效应

设有一长度为l、截面积为A、半径为r、电阻率为

的金属单丝，它的电阻值R可表示为

当沿金属丝的长度方向作用均匀拉力（或压力）时，上式中

、r、l都将发生变化，从而导致电阻值R发生变化。例如（1）金属丝受拉时，l将变长、r变小，均导致R变大；（2）某些半导体受拉时,

将变大，导致R变大。1.应变片传感器原理（1）应变效应电阻丝及应变片的电阻相对变化量

R

R与材料力学中的轴向应变

x的关系在很大范围内是线性的，即K—电阻应变片的灵敏度

x—称为电阻丝的轴向应变，也称纵向应变。

x通常很小，在应变测量中，也常将之称为微应变。

弹性敏感元件电阻应变片F

x测量电桥u或i1.应变片传感器原理（1）应变效应原理：将被测量的变化转换为电阻值的变化，再经过转换电路变成电信号输出。电阻应变片传感器主要由电阻应变片和应变电桥等组成。弹性体应变电桥应变电桥A/D显示器补偿电路稳压电路指示器+被测力电阻应变传感器结构1.应变片传感器原理1.应变片传感器原理（2）.弹性敏感元件：物体在外力作用下改变原来尺寸或形状的现象称为变形。如果变形后的物体在外力去除后又恢复原来形状的变形称为弹性变形，具有弹性变形特性的物体称为弹性敏感元件。（4）应变电桥——惠斯通电桥电桥平衡：检测电阻的微小变化；电桥平衡条件：Uo=0；I2I11.应变片传感器原理（3）

应变电桥——惠斯特电桥单臂桥：

1.应变片传感器原理（3）应变电桥——惠斯特电桥双臂桥：

1.应变片传感器原理(3)应变电桥——惠斯特电桥全桥：

可见：电压输出是单臂电桥的4倍，比半桥也提高了一倍。环式力传感器1.应变片传感器原理(1)应用：重力测量2.应变片传感器应用(2)应用：筒式应变片压力传感器2.应变片传感器应用(3)应用：应变片测转矩2.应变片传感器应用(4)应用：应变片测液体重量2.应变片传感器应用3.1概述 3.2电阻应变式传感器 3.3压电式传感器

3.4电感式传感器 3.5电容式传感器 目

录

分正压电效应和逆压电效应。

正压电效应：某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态。当作用力的方向改变时，电荷的极性也随之改变。1.压电效应逆压电效应：当在电介质的极化方向上施加电场，这些电介质也会发生变形，电场去掉后，电介质的变形随之消失；电场方向不同，形变方向不同。1.压电效应一种自发式传感器，以压电效应为基础，在外力的作用下，在电介质的表面产生电荷，实现力与电荷的转换；

测量力、加速度等；但不能用于静态参数的测量；

具有结构简单、质量轻、灵敏度高等特点；2.压电传感器压电晶体：以石英晶体SiO2为代表。特点：天然的单晶体、压电常数稳定、压电常数较小；应用：标准传感器、精密测量；3.压电材料压电晶体：以石英晶体SiO2为代表。石英晶体振荡器（晶振）3.压电材料

压电陶瓷：

人造多晶体

特点：压电灵敏度更高，但机械强度较低；成本低；

居里点：310摄氏度

3.压电材料

压电陶瓷：

人造多晶体

超声波美容仪器用压电陶瓷晶片医用B超换能器用晶片3.压电材料高分子压电材料:柔软，可根据需要制成薄膜或电缆套管等形状。它不易破碎，具有防水性，可以大量连续拉制，制成较大面积或较长的尺度，价格便宜，频率响应范围较宽，测量动态范围可达80dB3.压电材料高分子压电薄膜制作的压电喇叭

（逆压电效应）

压电喇叭3.压电材料压电式压力传感器

引线壳体基座压电晶片受压膜片导电片p4.应用受压膜片会受到压力F作用，在压电晶片表面产生电荷：其中d为压电常数，S为受力面积。压力传感器的输出电压：C为传感器的电容量。当压电式压力传感器受到压强P时，压电式加速度传感器

4.应用当紧急碰撞时，速度突变，产生大的加速度a由于牛顿惯性定律，质量块受到惯性力F的冲击：由于压电效应，压电元件产生电荷：压电传感器的输出电压：压电式周界报警系统：埋在泥土的浅表层，可起分布式地下麦克风或听音器的作用，可在几十米范围内探测人的步行,对轮式或履带式车辆也可以通过信号处理系统分辨出来。4.应用压电式速度传感器

测量速度、重量和车型。4.应用3.1概述 3.2电阻应变式传感器 3.3压电式传感器 3.4电感式传感器 3.5电容式传感器 目

录1.外形非接触式位移传感器测厚传感器电感粗糙度仪接近式传感器2.概述概述：电感式传感器是一种机电转换装置，特别是在自动控制设备中广泛应用。能测量位移、振动、压力、应变、流量、比重等物理量。原理：电感式传感器利用电磁感应定律将被测非电量转换为电感或互感的变化。电感式传感器自感式传感器互感式传感器电涡流式传感器电磁感应被测非电量自感系数L互感系数M测量电路

U、I、f分类原理根据结构型式，分气隙型和螺管型3.优缺点优点：结构简单、可靠，测量力小：衔铁为(0.5～200)×10-4N时，磁吸力为(1~10)×10-4N；分辨力高：机械位移：0.1μm，甚至更小；角位移：0.1角秒。输出信号强，电压灵敏度可达数百mV/mm。重复性好，线性度优良：在几十μm到数百mm的位移范围内，输出特性的线性度较好，且比较稳定。不足：存在交流零位信号，不宜于高频动态测量。4.自感式线圈铁芯衔铁气隙型电感传感器线圈电感：N-线圈匝数如果S保持不变，则L为lδ的单值函数，构成变气隙式自感传感器。若保持lδ不变，使S随被测量（如位移）变化，则构成变截面式自感传感器。R1R2L2L1差动气隙型电感传感器在实际使用中，常采用两个相同的传感线圈共用一个衔铁，构成差动式自感传感器4.自感式4.互感式L1R22L21M1M2L22R21R1～～～差动变压器的等效电路普通变压器差动变压器磁路闭合开互感常数随衔铁位移而变123螺管型差动变压器41：初级线圈

——>L12，3：次级线圈

——>L21，L224：衔接

——>M1M2e1/e21=N1/N21;e1/e22=N1/N22;E2=e21-e224.互感式～220V1接头2膜盒3底座4线路板5差动变压器6衔铁7罩壳V振荡器稳压电源差动变压器相敏检波电路1234567这种变送器可分档测量(–5×105～6×105)N/m2压力，输出信号电压为(0～50)mV，精度为1.5级。5.电涡流式原理：交变磁通在包围它的任何闭合导电回路中都将产生感应电流。当导体置于交变磁场或在磁场中运动时，导体上引起感生电流ie，此电流在导体内闭合，称为涡流。涡流的大小影响因素：导体电阻率ρ；磁导率μ；线圈激励电流的频率f

；线圈与被测体之间距离x；5.电涡流式某电感式接近开关的特性参数3.1概述 3.2电阻应变式传感器 3.3压电式传感器 3.4电感式传感器

3.5电容式传感器 目

录1.外形电容差压变送器电容式液位计智能化液位限位传感器2.优缺点工作原理：将被测量转化为电容量的变化实现测量。实质上相当于具有可变参数的电容器。应用范围:

位移、压力、加速度、液位、成份含量等测量。优点:1.温度稳定性好：电容值与电极材料无关，本身发热极小2.结构简单、适应性强：能够承受高压力、高冲击、过载等情况3.动态响应好4.可以实现非接触测量、具有平均效应缺点:1.输出阻抗高、负载能力差：必须采取屏蔽措施。2.寄生电容影响大198

S——极板相对覆盖面积；

δ

——极板间距离；

εr——相对介电常数；

ε0——真空介电常数，；

ε

——电容极板间介质的介电常数。δSε3.工作原理4.分类c)变介电常数型a)极距变化型;+++b)面积变化型:角位移型,平面线位移型,柱面线位移型.++++++变极距(δ）型:(a)、(e)变面积型(S)型:(b)、(c)、(d)、(f)、(g)（h）变介电常数(ε

)型:（i）～(l)4.分类5.应用--电容式差压传感器201高压侧进气口低压侧进气口电子线路位置内部不锈钢膜片的位置P2玻璃盘镀金层金属膜片C2电极引线p1C1结构简单、灵敏度高、响应速度快(约100ms)能测微小压差(0～0.75Pa)、真空或微小绝对压力需把膜片的一侧密封并抽成高真空(10-5Pa)即可利用电容差压变送器测量液体的液位

差压变送器施加在高压侧腔体内的压力与液位成正比：

p=

gh5.应用--电容式差压传感器5.应用--电容式加速度传感器231B面A面546C1C21、5－固定极板2－壳体3－簧片4－质量块6－绝缘体硅微加工加速度传感器微加工三轴加速度传感器5.应用--指纹识别

指纹识别目前最常用的是电容式传感器，也被称为第二代指纹识别系统。它的优点是体积小、成本低，成像精度高，而且耗电量很小，因此非常适合在消费类电子产品中使用。5.应用--指纹识别

指纹识别所需电容传感器包含一个大约有数万个金属导体的阵列，其外面是一层绝缘的表面，当用户的手指放在上面时，金属导体阵列/绝缘物/皮肤就构成了相应的小电容器阵列。它们的电容值随着脊（近的）和沟（远的）与金属导体之间的距离不同而变化。5.应用--电容屏（自电容式）原理：每一个通道都是感应通道，感应通道跟地之间会形成寄生电容Cp，当人手触摸时，人手和地、感应通道也形成电容Cfinger，控制IC通过检测电容的增加判断是否有触摸。5.应用--电容屏（自电容式）原理：把感应通道做成三角形，多个三角形像爪字一样排列组成一个平面，控制IC通过检测感应通道的电容变化量，就能计算出X、Y坐标。单点触摸+放大缩小5.应用--电容屏（互容式）原理：驱动通道TX，感应通道RX，两者互相形成电容Cm；TX发射脉冲电压信号，经过Cm后去到RX接收。当手指触摸时，手指和TX、RX通道又形成新的电容Cp，控制IC通过检测增加的电容来计算X、Y坐标。红色的为感应通道RX，在正面，绿色的为驱动通道TX假设触摸在左上角，左边第1条TX发射信号，上边第1条RX接收到信号，那控制IC就可以判断到触摸在左上角。5.应用--电容屏（互容式）互容式触摸屏图案---条形互容式触摸屏图案---菱形PPT模板下载：/moban/行业PPT模板：/hangye/节日PPT模板：/jieri/PPT素材下载：/sucai/PPT背景图片：/beijing/PPT图表下载：/tubiao/优秀PPT下载：/xiazai/PPT教程：/powerpoint/Word教程：/word/Excel教程：/excel/资料下载：/ziliao/PPT课件下载：/kejian/范文下载：/fanwen/试卷下载：/shiti/教案下载：/jiaoan/PPT论坛：

湖南铁道职业技术学院谢谢！传感器与机器人视觉第四章速度检测传感器4.1概述

4.2光电式传感器4.3霍尔式传感器

目

录4.1概述 4.2光电式传感器4.3霍尔式传感器

目

录1.速度及表示方法

速度在国际单位制的最基本单位是米每秒，国际符号是m/s，中文符号是米/秒。常用单位：千米/小时，国际符号是km/h。单位换算：1m/s=3.6km/h。

在自动化技术中，旋转运动速度测量较多，多用转速来表示。转速是指单位时间内，物体做圆周运动的次数，用符号n表示；其国际标准单位为r/s（转/秒）、r/min（转/分）或RPM（revolutionsperminute）。2.常见速度传感器类型

（a）光电传感器

（b）霍尔传感器

（c）磁电式振动传感器4.1概述

4.2光电式传感器4.3霍尔式传感器

目

录

一种将被测的非电量转换为光信号的变化、进而再将光信号转换为电信号的传感器。光电传感器属于非接触式测量、反应快、应用广泛，可用来测量转速、位移、温度、表面粗糙度等参数。1.概述光电效应：用光照射某一物体，可以看做物体受到一连串能量为E的光子的轰击，组成这种物体的材料吸收光子能量而发生相应电效应的物理现象。分外光电效应、内光电效应、光生伏特效应2.光电效应外光电效应：在光线作用下使物体的电子逸出表面的现象。如光电管、光电倍增管2.光电效应内光电效应：在光线作用下能使物体电阻率改变的现象，如光敏电阻等属于这类光电器件。阻挡层光电效应(光生伏特效应)：在光线作用下能使物体产生一定方向的电动势的现象。如光电池、光敏晶体管等。3.光电器件光敏电阻光电管光敏二极管光电池光敏三极管3.光电器件光电管当阴极受到适当波长（阴极决定）的光线照射时便发射电子，电子被带正电位的阳极所吸引，在光电管内就有电子流，在外电路中便产生了电流。3.光电器件光电管充气光电管:构造和真空光电管基本相同，所不同的仅仅是在玻璃泡内充以少量的惰性气体。优点是：灵敏度高.缺点：其灵敏度随电压变化的稳定性、频率特性等都比真空光电管差3.光电器件光电管光电管在各种自动化装置中有很多应用，街道的路灯自动控制开关就是其应用之一，上图所示为其模拟电路，其中A为光电管，B为电磁继电器，C为照明电路，D为路灯.试简述其工作原理.3.光电器件光电管紫外线紫外管当入射紫外线照射在紫外管阴极板上时，电子克服金属表面对它的束缚而逸出金属表面，形成电子发射。紫外管多用于紫外线测量、火焰监测等。3.光电器件光电管在入射光极为微弱时，光电管能产生的光电流就很小，光电倍增管：放大光电流组成：光电阴极+若干倍增极+阳极光电倍增管3.光电器件电阻随光照强度的变化而变化光敏电阻当无光照时，光敏电阻值(暗电阻)很大，电路中电流很小当有光照时，光敏电阻值(亮电阻)急剧减少，电流迅速增加工作原理：3.光电器件光敏电阻光敏电阻的灵敏度易受潮湿的影响，因此要将光电导体严密封装在带有玻璃的壳体中。1.玻璃2.光电导层3.电极4.绝缘衬底5.金属壳6.黑色绝缘玻璃7.引线结构：3.光电器件光敏电阻主要参数：

（1）暗电阻和暗电流光敏电阻在室温条件下，在全暗后经过一定时间测量的电阻值，称为暗电阻。此时流过的电流，称为暗电流。（2）亮电阻光敏电阻在某一光照下的阻值，称为该光照下的亮电阻，此时流过的电流称为亮电流。

（3）光电流亮电流与暗电流之差，称为光电流。3.光电器件光敏电阻伏安特性：在一定照度下，光敏电阻两端所加的电压与光电流之间的关系在给定的偏压情况下，光照度越大，光电流也就越大；在一定光照度下，加的电压越大，光电流越大，没有饱和现象。光敏电阻的最高工作电压是由耗散功率决定的，耗散功率又和面积以及散热条件等因素有关。3.光电器件光敏电阻光照特性：光敏电阻的光电流与光强之间的关系由于光敏电阻的光照特性呈非线性，因此不宜作为测量元件，一般在自动控制系统中常用作开关式光电信号传感元件。3.光电器件光敏电阻光谱特性：光敏电阻对不同波长的光，灵敏度是不同的3.光电器件光敏电阻响应时间和频率特性：光电导的弛豫现象：光电流的变化对于光的变化，在时间上有一个滞后。通常用响应时间t表示。不同材料的光敏电阻具有不同的响应时间，所以它们的频率特性也就不尽相同。

3.光电器件光敏电阻温度特性：光敏电阻受温度的影响较大。当温度升高时，它的暗电阻和灵敏度都下降。随着温度升高，光谱响应峰值向短波方向移动。因此，采取降温措施，可以提高光敏电阻对长波光的响应。硫化镉光敏电阻的温度特性硫化铅光敏电阻的光谱温度特性3.光电器件光敏电阻光敏电阻基本应用电路利用光敏电阻将光线的强弱变为电阻值的变化，以达到光控制电路的目的。

工作原理是：当照度下降到设置值时由于光敏电阻阻值上升激发VT1导通，VT2的激励电流使继电器工作，常开触点闭合，常闭触点断开，实现对外电路的控制3.光电器件光敏二极管

工作原理：结构与一般二极管相似，装在透明玻璃外壳中 在电路中一般是处于反向工作状态的3.光电器件光敏二极管236236在没有光照时，由于二极管反向偏置，反向电流（暗电流）很小。

当光照增加时，光电流IΦ与光照度成正比关系。光敏二极管的反向偏置接法UO+—光照3.光电器件

工作原理：光敏三极管与一般晶体管很相似，具有两个pn结。把光信号转换为电信号同时，又将信号电流加以放大。3.光电器件

光谱特性：光敏三极管入射光的波长增加时，相对灵敏度要下降可见光或探测赤热状态物体时，一般都用硅管。在红外光进行探测时，则锗管较为适宜。硅和锗光敏二极（晶体）管的光谱特性3.光电器件

伏安特性：光敏三极管硅光敏管的伏安特性3.光电器件

光照特性：光敏三极管硅光敏管的光照特性光敏二极管的光照特性曲线的线性较好3.光电器件

温度特性：光敏三极管其暗电流及光电流与温度的关系温度变化对光电流影响很小，而对暗电流影响很大。3.光电器件频率响应：光敏三极管具有一定频率的调制光照射时，光敏管输出的光电流(或负载上的电压)随频率的变化关系硅光敏晶体管的频率响应3.光电器件

工作原理：光电池直接将光能转换为电能的光电器件，是一个大面积的pn结。当光照射到pn结上时，便在pn结的两端产生电动势(p区为正，n区为负)。用导线将pn结两端用导线连接起来，就有电流流过，电流的方向由P区流经外电路至n区。若将电路断开，就可以测出光生电动势。可以作为输出电能的器件；可以用于检测光的强弱；3.光电器件光谱特性：光电池光电池对不同波长的光，灵敏度是不同的3.光电器件

光照特性：光电池不同光照度下，光电流和光生电动势是不同的。短路电流与光照度成线性关系；开路电压与光照度是非线性的光电池作为测量元件使用时，应把它当作电流源的形式来使用3.光电器件短路电流：光电池外接负载电阻相对于它的内阻来说很小情况下的电流值。负载越小，光电流与照度之间的线性关系越好，而且线性范围越宽3.光电器件

频率响应：光电池指输出电流随调制光频率变化的关系硅光电池具有较高的频率响应,用于高速计数的光电转换3.光电