传感器电路制作与调试项目教程372

传感器电路制作与调试项目教程第3版绪论自动感应水龙头工业机器人什么是传感器能感受（或响应）规定的被测量对象并按照一定规律转换成可用信号输出的器件或装置。

一、什么是传感器一、传感器的定义Transducer:Sensor：可以将能量从一个领域变换到另一个领域，也就是将能量从一种类型转变为另一种类型。用来感知被测量系统的参数，它能将特定的被测参数的信息按照一定规律转换成某种便于处理、易于传输的信号。传感器的定义：

传感器是现代测控技术中不可缺少的重要组成部分，是被测对象和检测系统的接口。国家标准《传感器通用术语》英文中，有两个单词可能被翻译为传感器。即Transducer和Sensor。一、传感器的定义二、传感器的应用二、传感器的应用传感器智能手机中的应用二、传感器的应用热释电传感器应用在疫情防控二、传感器的应用传感器在生产线上的应用二、传感器的应用传感器在生命探测中的应用二、传感器的应用传感器在车辆检测中的应用二、传感器的应用传感器在平衡车中的应用二、传感器的应用传感器在卫星中的应用传感器的分类12工作原理输入信息3应用范围12物理型化学型3生物型三、传感器的分类按工作原理分：电阻式、电感式、电容式、磁电式、压电式、光电式、气体式、超声波式等按被测量分：位移、压力、速度、温度、气体等物理型传感器三、传感器的分类三、传感器的分类选用方法根据测量对象与测量环境确定传感器的类型

频率响应特性灵敏度的选择四、传感器的选用

线性范围

稳定性

精度1.传感器的使用保养（1）精度较高的传感器都需要定期校准，一般在每3—6个月校准一次。（2）传感器通过插头与供电电源和仪表连接时，应注意引线不能接错。（3）各种传感器都有一定的过载能力，但使用时应尽量不要超过量程。（4）在搬运和使用过程中，注意不要损坏传感器的探头。（5）传感器不使用时，应存放在温度为10~35℃、相对湿度不大于85%、无酸、无碱、无腐蚀性气体的室内。五、传感器的保养与维修五、传感器的保养与维修2.传感器的维修（1）调查法（2）直观检查法（3）替换法五、传感器的保养与维修五、传感器的保养与维修1、开发新材料、新工艺的新型传感器。2、开发数字化、集成化、微型化的传感器。3、开发可以实现智能网络化的传感器。六、传感器的发展趋势六、传感器的发展趋势思考题一、请你谈谈生活中常见的传感器有哪些？思考题0感谢聆听传感器与自动检测课程组传感器电路制作与调试项目教程第3版第一章测量测量误差测量什么是测量一、什么是测量

一、什么是测量测量就是通过一定的实验方法、借助一定的实验器具将待测量与选做标准的同类量进行比较的实验过程。

1、静态测量和动态测量2、直接测量和间接测量3、模拟式测量和数字式测量4、接触式测量和非接触式测量5、在线测量和离线测量二、测量方法1.静态测量和动态测量

二、测量方法2.直接测量和间接测量

二、测量方法二、测量方法3.模拟式测量和数字式测量

二、测量方法4.接触式测量和非接触式测量

二、测量方法5.在线测量和离线测量

二、测量方法在线测量离线测量思考题观察下图，看看这属于哪几种测量过方法？设计意图思考题第1章静态测量动态测量直接测量间接测量模拟式测量数字是测量接触式测量非接触式测量误差一个采购员买了100Kg大米，10Kg苹果，1Kg巧克力，回来称重发现大米是99.5Kg，苹果是9.5Kg，巧克力是0.5Kg，但采购员对卖巧克力的商家意见最大，这是为什么呢？如果是你，你对这三个卖家意见能一样吗？测量误差测量误差由于某些原因使测量数据不可避免地与实际数据产生的偏差称为误差。1、误差的分类2、误差产生的原因测量误差误差12绝对误差相对误差示值相对误差满度相对误差测量误差1.误差的分类-绝对误差所谓绝对误差是指某一物理量的测量值Ax与真值Ao的差值Δx=Ax-Ao绝对误差一定小于零吗？？采购员问题可否用绝对误差解释？？测量误差一个采购员买了100Kg大米，10Kg苹果，1Kg巧克力，回来称重发现大米是99.5Kg，苹果是9.5Kg，巧克力是0.5Kg，但采购员对卖巧克力的商家意见最大，这是为什么呢？如果是你，你对这三个卖家意见能一样吗？Δx=Ax-Ao购买大米的绝对误差：99.5Kg-100Kg=-0.5Kg购买苹果的绝对误差：9.5Kg-10Kg=-0.5Kg购买巧克力的绝对误差：0.5Kg-1Kg=-0.5Kg测量误差2.误差的分类-相对误差相对误差可以用来表示测量值偏离真实值的程度。也就是测量精确度的高低，相对误差有两种，一种是示值相对误差，另一种是满度相对误差。（1）示值相对误差δm=×100%ΔxAx测量误差一个采购员买了100Kg大米，10Kg苹果，1Kg巧克力，回来称重发现大米是99.5Kg，苹果是9.5Kg，巧克力是0.5Kg，但采购员对卖巧克力的商家意见最大，这是为什么呢？如果是你，你对这三个卖家意见能一样吗？购买大米的示值相对误差：-0.599.5×100%=0.5%购买苹果的示值相对误差：-0.59.5×100%=5%购买巧克力的示值相对误差：-0.50.5×100%=100%示值相对误

差用正值表示！δx=×100%ΔxAx测量误差2.误差的分类-相对误差（2）满度相对误差（3）精确度等级S=×100Am

Δmδm=×100%ΔmAm测量误差1.绝对误差和相对误差-2.5~5.0问：用其测量直流、交流电压时，可能产生的满度相对误差分别为多少？直流2.5交流5.0测量误差最大满度相对误差去掉百分号（%）后的数值定义为仪表的精度等级0.1,0.2,0.5,1.0,1.5,2.5,5.0若精度等级为5.0级表示仪表满度相对误差不超过5%测量误差按误差出现的规律分类12系统误差随机误差3粗大误差误差产生的因素测量误差1、系统误差测量误差2、随机误差测量误差3、粗大误差测量误差按误差是否随时间变化分类静态误差动态误差被测量不随时间变化思考题一、这是三张射击练习用的靶子，请大家分析一下，每张图都分别属于哪种误差？设计意图思考题1感谢聆听传感器与自动检测课程组传感器电路制作与调试项目教程第3版第二章

温度传感器温标热电阻热电偶热敏电阻集成式温度传感器热膨胀式温度传感器应用电路分析温标什么是温标一、什么是温标温标为了保证温度量值的统一，人们建立一个衡量温度高低的标准尺度称为温标。它规定了温度读数的起点（零点）以及温度的单位。常用的温标有三个：摄氏温标、华氏温标、热力学温标。

温标3种温标摄氏温标华氏温标灵活运用摄氏温标是把在标准大气压下冰的熔点定位零摄氏度，把水的沸点定位100摄氏度，在这两个温度点间划分100等份，每一等份为1摄氏度。符号为t，单位为℃华氏温标是人们规定在标准大气压下冰的熔点定位32华氏度，把水的沸点定位212华氏度，在这两个温度点间划分180等份，每一等份为1华氏度。符号为θ，单位为℉。国际单位制中，以热力学温标作为基本温标。它做定义的温度称为热力学温度，符号为T，单位为开尔文（K）。开氏温标和摄氏温标的换算：T/K=t/℃+273.15二、温标的种类思考题观察下图所示三种温度计，试找出36.6℃所对应的华氏温度及热力学温度值。思考题第1章热电阻热电阻铂热电阻铜热电阻热电阻一、铂热电阻用铂制作的测温电阻叫做铂热电阻。铂电阻具有稳定性好、抗氧化能力强、测温精度高等特点，所以在温度传感器中得到了广泛应用。铂电阻的应用范围为（-200-850）℃。在-200～0℃范围内，铂电阻的电阻—温度特性方程是在0～850℃范围内，铂电阻的电阻—温度特性方程是热电阻我国规定工业用铂电阻有R0=10Ω和R0=100Ω两种，它们的分度号分别为Pt10和Pt100，其中R0=10Ω的铂电阻的感温原件是用较粗的铂丝绕制而成，耐温性能明显优于R0=100Ω的铂电阻，主要用于650℃以上的测温区，而R0=100Ω的铂电阻主要用于650℃以下的测温区，相对来说Pt100为常用。一、铂热电阻热电阻二、铜热电阻用铜制作的测温电阻叫做铜热电阻（铜电阻）。相对于铂来说铜价格低廉，因此在精度要求不高的场合和测温范围较小时，普遍使用铜电阻。铜电阻的应用范围为-50～150℃。铜电阻的电阻—温度特性是近似的线性关系由于α2、α3比α1小得多，所以可以简化为热电阻铜电阻的R0分度号为Cu50表示R0=50Ω，Cu100表示R0=100Ω。由于铜的电阻率比铂小，而且在空气中容易被氧化，故不适宜在高温和腐蚀性介质下工作。二、铜热电阻热敏电阻热敏电阻3种NTC(负温度系数热敏电阻)PTC(正温度系数热敏电阻)CTR(临界温度系数热敏电阻)通常所说的热敏电阻器指的就是这种负温度系数的热敏电阻器。其特性是，温度越高，其阻值越小；温度越低，其阻值越高，呈现负温度系数的特性。正温度系数热敏电阻通常是在钛酸钡陶瓷中加入施主杂质烧结而成的。其特性是，温度越高，其阻值越大；温度越低，其阻值越小，呈现正温度系数的特性。正突变：温度上升时，电阻缓慢变化，当温度升高到某一温度时，电阻突然增大，相当于开关的“开”状态。负突变：温度上升时，电阻缓慢变化，当温度升高到某一温度时，电阻突然减小，相当于开关的“关”状态。一、热敏电阻种类热敏电阻一、热敏电阻种类热敏电阻二、热敏电阻的应用温度补偿温度控制温度测量热敏电阻一般结构简单，价格较低廉。密封的热敏电阻不怕湿气的侵蚀，可以应用在较恶劣的环境下。热敏电阻可以在长达几千米的远距离测温中应用，测量电路多采用电桥电路。热敏电阻可在一定范围内对某些元件进行温度补偿。例如，动圈式表头中动圈由钢线绕制而成。温度升高，电阻增大，引起测量误差。可在动圈回路中串入由负温度系数热敏电阻组成的电阻网络，从而抵消由于温度变化所产生的误差。将CTR热敏电阻埋设在被测物中，并与继电器串联，给电路加上恒定电压。当周围介质温度升到某一数值时，电路中的电流可由十分之几毫安变为几十毫安，因此继电器动作从而实现温度控制或过热保护。热电偶热电偶一、工作原理工作原理是基于热电效应。两种不同的导体（或半导体）A和B组成一个闭合电路，如果它们两个接点的温度不同，则在回路中产生电动势，并有电流通过，这种把热能转换成电能的现象称为热电效应。产生的电动势称为热电动势，A、B两导体称为热电极，T端称为测量端或工作端或热端，T0端称为参考端或参比考端或冷端，温差越大，产生的热电动势也越大。热电偶二、基本定律（1）均质导体定律由一种导体（或半导体）组成的闭合回路，不论其截面、长度如何以及各处的温度如何分布，都不会产生热电动势。（2）中间导体定律（第三导体定律）在热电偶回路中，接入中间导体（第三导体），只要中间导体两端温度相同，则热电偶所产生的热电动势保持不变。中间导体定律，是热电偶实际测温应用中，采用热端焊接，冷端经连接导线与显示仪表连接构成测温系统的依据。（3）中间温度定律热电偶回路中，两接点温度为T和T0的热电动势，等于热电偶在温度为T、Tn时的热电势与在温度为Tn、T0时的热电势的代数和。热电偶三、常用热电偶热电偶三、常用热电偶热电偶3种结构装配式热电偶这种热电偶由热电极1、绝缘套管2、保护套管3、接线盒4及接线盒盖5组成。绝缘体一般使用陶瓷套管，其保护套有金属和陶瓷两种。装配式热电偶主要用于测量液体和气体的温度。四、热电偶的结构1—热电极2—绝缘套管3—保护套管4—接线盒5—接线盒盖热电偶3种结构铠装热电偶铠装热电偶是由热电偶丝、绝缘材料，金属套管三者拉细组合而成一体，又由于它的热端形状不同，可分为四种形式。它的突出优点是小型化(直径从1mm到0.25mm)、寿命长、热惯性小，使用方便，主要用于测量狭缝的场合。四、热电偶的结构(a)碰底型(b)露头型(c)帽型1—金属套管2—绝缘材料3—热电极热电偶3种结构薄膜热电偶薄膜型热电偶是用真空蒸镀等方法使两种热电极材料蒸镀到绝缘板上而形成薄膜状热电偶，其热接点极薄（0.01-0.1μm），因此特别适用于对壁面温度的快速测量，安装时，用粘结剂将它粘结在被测物体壁面上。四、热电偶的结构热电极2—电接点3—绝缘基板4—引出线热电偶五、热电偶的冷端处理及温度补偿1.补偿导线（1）使用补偿导线的目的工业中一般是采用补偿导线来延长热电偶的冷端，使之远离高温区。1—测量端；2—热电极；3—接线盒1（中间温度）；4—补偿导线；5—接线盒2（新的冷端）；6—铜引线（中间导线）；7—毫伏表热电偶五、热电偶的冷端处理及温度补偿1.补偿导线（2）在使用补偿导线时必须注意以下问题①补偿导线只能在规定的温度范围内（一般为0～100℃）与热电偶的热电动势相等或相近。②不同型号的热电偶有不同的补偿导线。③热电偶和补偿导线的两个接点处要保持同温度。④补偿导线有正、负极，需分别与热电偶的正、负极相连。⑤补偿导线的作用只有延伸热电偶的自由端，当自由端T0≠0时，还需进行其他补偿与修正。热电偶五、热电偶的冷端处理及温度补偿2.计算法若温度显示仪表分度时规定热电偶冷端温度为零摄氏度,而在使用中冷端温度不为零摄氏度时,根据热电偶的中间温度定律就可以求得。修正时，先测出冷端温度T0，然后从该热电偶分度表中查出EAB(T，0℃)(此值相当于损失掉的热动势)，并把它加到所测得的EAB(T，T0)上，根据热电偶的中间温度定律求出EAB(T，0℃),此值是已得到补偿的热电势，根据此值再在分度表中查出相应的温度值。计算修正法共需要查分度表两次，如果冷端温度低于0℃，仍可用上式计算修正，但查出的EAB(T，0℃)为负值。热电偶五、热电偶的冷端处理及温度补偿3.仪表机械零点调整法当热电偶与动圈式仪表配套使用时，若热电偶的自由端温度T0基本恒定，对测量精度要求又不高时，可将仪表的机械零点调至热电偶自由端温度T0。的位置上，这相当于在输入热电偶的热电动势EAB（T，T0）前先给仪表输入一个热电动势EAB（T0，0℃）。这样，仪表在使用时所指示的值即为EAB（T，T0）+EAB（T0，O℃）。进行仪表机械零点调整时，首先应将仪表的电源和输人信号切断，然后用螺丝刀调节仪表面板上的螺丝使指针指向T0的刻度上。此法虽有一些误差，但非常简便，在工业上经常采用。热电偶五、热电偶的冷端处理及温度补偿4.冷端恒温法（冰浴法）将热电偶的冷端置于装有冰水混合物的恒温容器中，使冷端的温度保持在0℃不变。此方法也称为冰浴法，它消除了t0不等于0℃而引入的误差，由于冰融化较快，所以一般只适用于实验室中。1—被测液体管道2—热电偶3—接线盒4—补偿导线5—铜制质导线6—毫伏表7—冰瓶8—冰水混合物9—试管10一新的冷端热电偶五、热电偶的冷端处理及温度补偿5.电桥补偿法电桥补偿法是最常用的自由端温度自动补偿的方法。它是利用直流电桥的不平衡电压来补偿热电偶因自由端温度变化而引起的热电动势变化值。RCu用铜丝统制，R1、R2、R3用锰铜丝绕制。当自由端温度增大时，由于RCu增加，使电桥输出的不平衡电压增加，以补偿热电偶热电动势的减小。热电偶五、热电偶的冷端处理及温度补偿6.软件补偿法在计算机监控系统中，有专门设计的热电偶信号采集卡或采集器，通常有单路、8路、或16路信号通道，带有隔离、放大、滤波等处理电路，在每一块卡上都在接线端子附近安有热敏电阻或半导体温度传感器，在采集卡驱动程序的支持下，计算机每次都采集各路热电动势信号和冷端温度信号，按计算修正法计算出每一路的热电动势值，就可以得到准确的被测值。

热电偶热电偶按照其连接方式可分为以下2种：六、热电偶的连接方式串联热电偶并联热电偶热膨胀式温度传感器热膨胀式温度传感器一、固体热膨胀式双金属片式典型的固体热膨胀式温度传感器。通常用来作开关使用的，常称为温控开关。该传感器的构成，主要是将两种不同的金属片熔接在一起。由于金属的热膨胀系数不同，所以温度的变化就会引起双金属片向不同的方向弯曲。若温度升高，双金属片就会向热膨胀系数小的方向弯曲；若温度降低，双金属片就会向热膨胀系数大的方向弯曲，从而形成开关的“开”与“关”的状态。热膨胀式温度传感器一、固体热膨胀式家用电熨斗

电熨斗的结构图热膨胀式温度传感器二、气体热膨胀式气体热膨胀式温度传感器是利用封闭容器中的气体压力随温度升高而升高的原理来测温的一种温度传感器，该温度计又称为压力式温度计。如图所示为气体膨胀式温度计，当温包受热后，其内部的工作介质温度升高体积膨胀压力增大，此压力经毛细管传到弹簧管内，使弹簧管产生变形，并由传动机构带动指针偏转，指示相应的温度值。热膨胀式温度传感器三、液体热膨胀式玻璃液体温度计：将酒精、水银、煤油等液体充入到透明有刻度的玻璃吸管中，两端封闭就制成了玻璃液体温度计，它是利用玻璃感温泡内的液体受热体积膨胀与玻璃体膨胀之差来测量温度的。集成式温度传感器集成式温度传感器一、集成式温度传感器集成温度传感器是半导体技术的产物。从20世纪80年代进入市场后，由于它的线性度好，精度适中，灵敏度高，故其应用越来越广泛。集成温度传感器是将温敏晶体管、放大电路、温度补偿电路等辅助电路集成在同一个芯片上的温度传感器。它的最大优点是线性度好，而且体积小、成本低、使用方便。集成式温度传感器一、集成式温度传感器LM35DS18B20AD590电流输出，1uA/K，-55～150，4～30V电压输出，10mV/℃，-50～150，4～30V数字输出，-55～＋125℃，通过数据结构读出温度值。集成式温度传感器一、集成式温度传感器DS18B20应用电路分析应用电路分析一、温度报警电路应用电路分析二、火灾报警电路应用电路分析三、多点温度报警电路思考题观察下图，分析这两种温度计工作原理有何区别，分别应用了那种类型的温度传感器？思考题第1章感谢聆听传感器与自动检测课程组传感器电路制作与调试项目教程第3版第三章光电传感器光辐射基础光电效应光敏电阻、光敏晶体管光电管和光电倍增管光电池红外传感器光辐射基础一、光辐射基础1.光和光谱一、光辐射基础2.光的度量（1）光通量

光通量是指人眼所能感觉到的辐射功率，它等于单位时间内某一波段的辐射能量和该波段的相对视见率的乘积。用符号

来表示，单位为流明，用符号（lm）来表示。（2）发光强度

光源在空间某一特定方向上的单位立体角内辐射的光通量（光通量的密度），称为光源在该方向上的发光强度（简称光强），用符号I来表示，单位为坎德拉（cd）。一、光辐射基础2.光的度量（3）照度

照度是用来表示被照面（点）上光的强弱。受照物体表面每单位面积上接收到的光通量称为照度，符号位E，单位为勒克斯（lx）。（4）亮度

亮度是指发光体（反光体）表面发光（反光）强弱的物理量。人眼从一个方向观察光源，在这个方向上的光强与人眼所“见到”的光源面积之比，定义为该光源单位的亮度，即单位投影面积上的发光强度。亮度用符号L表示，亮度的单位是坎德拉/平方米（cd/m2）。光电效应什么是光电效应？二、光电效应

光电效应是指当光照射到物体时，物体受到具有能量的光子轰击，使物体材料中的电子吸收光子的能量而发生相应的电效应，如电导率变化、发射电子或产生电动势的现象。二、光电效应光电效应外光电效应内光电效应光电导效应光生伏特效应二、光电效应1.外光电效应

外光电效应：在光线的作用下，能使电子逸出物体表面的现象称为外光电效应。二、光电效应1.外光电效应公式中：m

为电子质量；v

是电子逸出物体表面时的初速度；h

是普朗克常数，h=6.626×10-34J·S；F

为入射光频率；A

是物体逸出功。用爱因斯坦光电方程描述：2.内光电效应

由于光量子作用，引发物质电化学性质变化的现象称为内光电效应。内光电效应分为光电导效应和光生伏特效应。

（1）光电导效应：在光线作用下，使物体的电阻率发生变化的现象称为光电导效应。

（2）光生伏特效应：在光线作用下，使物体产生一定方向电动势的现象称为光生伏特效应。二、光电效应思考题一、可见光中，哪种颜色的光更容易使电子逸出？设计意图思考题1光电管和光电倍增管三、光电管和光电倍增管

光电管：通常把检测装置中发射电子的极板称为阴极，吸收电子的极板称为阳极，将两者封于同一壳内，连上电极，就称为光电二极管（简称光电管）。三、光电管和光电倍增管三、光电管和光电倍增管

光电倍增管：在普通光电管阴、阳极的基础上，又加入了光电二次发射的倍增极。这些光电倍增极上面有Sb-Cs或Ag-Mg等光敏材料。在工作时，这些电极的电位逐级提高。光敏电阻光敏晶体管四、光敏电阻、光敏晶体管1.光敏电阻：又称光导管，它是利用多晶半导体的光导电特性而制成的，是属于一种无结的半导体器件。

当光导体受到光照时，其表面层就会产生空穴和电子，并有效地参与导电，从而使光导体的电阻率下降。光照越强，电阻越小。光敏电阻的工作原理是基于内光电效应。四、光敏电阻、光敏晶体管四、光敏电阻、光敏晶体管2.光敏晶体管：光敏二极管、光敏三极管、光敏晶闸管等统称为光敏晶体管，它们的工作原理是基于内光电效应。

光敏二极管

光敏三极管

光敏晶闸管四、光敏电阻、光敏晶体管将发光器件与光敏元件集成在一起，便可构成光耦合器。光耦合器的典型结构光电池五、光电池五、光电池

光电池也称为太阳能电池，它的工作原理是基于光生伏特效应，即光照射在光电池上时，可以直接输出电动势及光电流。五、光电池

硅光电池实质上是一个大面积的硅半导体PN结，其基本材料为薄片P型单晶硅。在N型受光层上制作栅状负电极，并在受光面上均匀覆盖很薄的天蓝色一氧化硅膜（抗反射膜），提高对入射光的吸收能力。

这种单晶硅光电池是目前应用最广泛的光电池。硅光电池的结构五、光电池按光电池主要的应用用作光伏器件使用用作光电转换器件使用思考题一、图中有儿童戴的风扇帽、赛车、滑翔器、路灯、卫生间的烘手器，分析它们中哪个是利用光电池进行工作的？思考题1红外传感器六、红外传感器

红外线传感器是一种能够感应目标辐射红外线，利用红外线的物理性质来进行测量的传感器。红外线又称红外光，具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性质。热释电红外传感器

红外摄影机六、红外传感器红外线传感器主要应用：红外线传感器测量时不与被测物体直接接触，不存在摩擦，具有灵敏度高，响应快等优点。目前已广泛应用于现代科技、国防、工农业和生活等领域。红外辐射计，用于辐射和光谱测量；应用一热成像系统，可产生整个目标红外辐射的分布图象；应用二红外测距和通信系统；应用三搜索和跟踪系统，用于搜索和跟踪红外目标，确定其空间位置并对它的运动进行跟踪；应用四混合系统，是指以各类系统中的两个或者多个的组合。应用五12345

利用红外辐射的热效应，探测器的敏感元件吸收辐射能后引起温度升高，进而使某些有关物理参数发生变化，通过测量物理参数的变化来确定探测器所吸收的红外辐射。主要有热释电、热敏电阻、热电偶等。热探测器（热电型）光子探测器（量子型）

利用入射光辐射的光子流与探测器材料中的电子互相作用，从而改变电子的能量状态，引起各种电学现象。主要有光敏电阻、光电管、光电池等。量子型光子探测器与光电传感器原理相同。

红外传感器一般由光学系统、探测器、信号调理电路及显示单元等组成。

红外探测器是红外传感器的核心，是利用红外辐射与物质相互作用呈现的物理效应来探测红外辐射的，按探测机理不同，分为热探测器和光子探测器。六、红外传感器六、红外传感器

PM2.5传感器也称为粉尘传感器或灰尘传感器，可以用来检测我们周围空气中的粉尘浓度PM2.5颗粒的大小。

其内部对角安放着红外线发光二极管和光电晶体管，他们的光轴相交，当带灰尘的气流通过光轴相交的交叉区域，粉尘对红外光反射，反射的光强与灰尘浓度成正比。光电晶体管使得其能够探测到空气中尘埃反射光，红外发光二极管发射出光线遇到粉尘产生反射光，接收传感器检测到反射光的光强，输出信号，根据输出信号光强的大小判断粉尘的浓度，通过输出两个不同的脉宽调制信号（PWM）区分不同灰尘颗粒物的浓度。感谢聆听传感器与自动检测课程组传感器电路制作与调试项目教程第3版第四章

气体传感器接触燃烧式热传导式半导体式电化学式通用型应用电路分析

什么是气体传感器气体传感器：是一种将检测到的气体成分与浓度转换为电信号的传感器。接触燃烧式接触燃烧式接触燃烧型气体传感器是利用与被测气体（可燃性气体）发生化学反应时产生的热量与气体浓度的关系进行检测的传感器。这种传感器一般应用于石油化工、造船厂、矿山及隧道等场所，用来检测可燃性气体的浓度及防止危险事故的发生。接触燃烧型气体传感器的敏感元件是用高纯度的铂丝绕制成的线圈。基本原理接触燃烧式传感器工作时，铂丝先起加热作用，可燃性气体一旦与预先加热的传感器表面相接触，就会发生燃烧现象，这时传感器的温度上升，铂丝线圈的电阻值增大。基本原理接触燃烧式工作电路一般接成电桥型。上图中F1是检测元件，F2是补偿元件，其作用是补偿可燃性气体接触燃烧以外的环境温度、电源电压变化等因素所引起的偏差。工作时，要求在F1和F2上保持100～200mA的电流通过，以供可燃性气体在检测元件F1上发生接触燃烧所需要的热量。当检测元件F1与可燃性气体接触时，由于剧烈的氧化作用（燃烧），释放出热量，使得检测元件的温度上升，电阻值相应增大，桥式电路不再平衡，在A、B间产生电位差。基本原理热传导式热传导式热传导式气体传感器主要用来检测混合气体中的氢气、二氧化碳、二氧化硫等气体的含量或上述气体中杂质的含量。在流动的空气中放入一些比气体温度高的物体，气体会从物体中吸取热量。气体的热传导率（材料直接传导热量的能力称为热传导率，或称热导率）越大，吸收的热量也越多。热传导式气体传感器经常被用来检测海上运输石油的船只，以确保运输的安全。基本原理热传导式假如导热系数以空气为基准，则氢气相对空气的导热系数为7.15，氧气为1.013，二氧化碳为0.605。由此可以看出氢气是热的良导体，而二氧化碳是热的不良导体。右图为两种不同型号的热传导式二氧化碳传感器。基本原理MD-62NAK-21A电化学式电化学式电化学式气体传感器，主要利用两个电极间的化学电位差，一个在气体中测量气体浓度，另一个是固定的参比电极。电化学式传感器采用恒电位电解方式和伽伐尼电池方式工作。一、基本原理电化学式电化学传感器有两电极和三电极结构，主要区别在于有无参比电极。两电极CO传感器没有参比电极，结构简单，易于设计和制造，成本较低适用于低浓度CO的检测和报警；三电极CO传感器引入参比电极，使传感器具有较大的量程和良好的精度，但参比电极的引入增加了制造工序和材料成本二、基本结构电化学式三、种类及特点半导体式半导体式半导体气体传感器是利用由于气体吸附而使半导体本身的电阻值发生变化这一特性制作的传感器，常用的半导体有氧化锡、氧化锌和氧化铁。半导体气体传感器具有结构简单、使用方便、工作寿命长等特点，多用于气体的粗略鉴别和定性分析。一、基本原理半导体式二、种类及特点通用型通用型通用型气体传感器的工作原理是：周围的环境气氛中如果存在还原性气体成分，测气探头的电阻值就会下降，这样就可以检测出各种还原性气体。典型的通用型气体传感器有MQ系列一、基本原理通用型二、典型电路通用型三、型号及特点应用电路分析应用电路分析一、酒精检测仪电路应用电路分析一、酒精检测仪电路分析：电路中采用酒精气体传感器MQ-3作为敏感元件，若检测到酒精气味，则气体传感器MQ-3引脚A-B间电阻变小，电位器RP的滑动端电位升高。通过集成驱动器IC对信号进行比较放大，从而驱动发光二极管显示。气体传感器的输出电压信号送至集成驱动器IC的输入端5脚，通过比较放大，当电压信号的电位高于输入端5脚的电位时，输出高电平，对应的LED发光，指示当前酒精的浓度级别。应用电路分析二、瓦斯报警器电路应用电路分析二、瓦斯报警器电路分析：电路中，由气敏元件MQ-5和电位器RP组成气体检测电路，时基电路555和其外围元件组成多谐振荡器。当无瓦斯气体时，气敏元件A、B间的电导率很小，电位器RP滑动触点的输出电压小于0.7V，555集成电路的4脚被强行复位，振荡器处于不工作状态，扬声器不发出响声。当周围空气中有瓦斯气体时，A、B间的电导率迅速增加，555集成电路4脚变为高电平，振荡器电路起振，扬声器发出报警声。思考题在电路中，电位器RP的作用是什么？如果换成小阻值的电位器对电路有什么影响？如果换成大阻值的对电路又有什么影响？思考题第4章感谢聆听传感器与自动检测课程组传感器电路制作与调试项目教程第3版第五章

湿度传感器湿度基本概念绝对湿度传感器结露传感器

相对湿度传感器应用电路分析

什么是湿度，如何检测湿度基本概念一、什么是湿度湿度基本概念湿度是表示空气中水蒸气多少的物理量。在一定的温度下在一定体积的空气里含有的水汽越少，则空气越干燥；水汽越多，则空气越潮湿。常用绝对湿度、相对湿度、露点来表示；人体感觉舒适的湿度是：相对湿度低于70%。温标3种相对湿度绝对湿度露点是用空气中的水蒸气压力P与相同空气中、相同温度下饱和水蒸气的压力PS之比来表示的，其关系式为H=P/PS，通常用百分比%RH表示表示的是单位体积中水蒸气的质量，单位为克每立方米（g/m3）是指大气中原来所含有的未饱和水蒸气变成饱和水蒸气所必须降低的温度值。二、湿度的表示方式湿度基本概念湿度传感器是由湿敏元件和转换电路等组成，将环境湿度变换为电信号的装置。三、湿度传感器四、湿度传感器种类按传感器的输出信号又可分为电阻型、电容型、电抗型和频率型等，其中电阻型最多。按湿敏元件工作机理来分，可分为水分子亲和力型和非水分子亲和力型两大类，其中水分子亲和力型应用更为广泛；按材料分，可分为陶瓷型、有机高分子型、半导体型和电解质型等。绝对湿度传感器一、基本原理湿度基本概念绝对温度传感器是使用微小的PSB热敏电阻作为感应元件的，因此具有高稳定性，可用于工业产品和小家电产品的湿度探测和控制元件（图5-1～图5-4）。HS-5、HS-6、HS-7均为绝对湿度传感器。HS-5型传感器可用于200℃高温及恶劣的条件下。HS-5由金属网罩覆盖，HS-6由聚乙烯多孔罩代替网罩，而HS-7由金属网罩和多孔聚乙烯罩覆盖。绝对湿度传感器主要应用在烘干机等产品中。二、常用型号湿度基本概念HS-5系列绝对湿度传感器HS-6系列绝对湿度传感器HS-7系列绝对湿度传感器绝对湿度传感器CHS-1相对湿度传感器一、电阻型相对湿度传感器相对湿度传感器电阻型相对湿度传感器是一种通用型相对湿度传感器，通常情况下相对湿度传感器可使用的湿度范围都在20%～95%。高耐水性的相对湿度传感器可以在20%～100%的相对湿度下使用，即使是在农业塑料大棚和洗澡间的换风扇之类有露水凝结的环境条件下也可以使用。右图为电阻型相对湿度传感器模块AM1001二、电容型相对湿度传感器相对湿度传感器高分子电容型相对湿度传感器是利用高分子材料（聚苯乙烯、聚酰亚胺、酪酸醋酸纤维等）吸水后，其介电常数发生变化的特性进行工作的。由于高分子薄膜上的电极是很薄的金属微孔蒸发膜，水分子可以通过两端的电极被水分子薄膜吸附或释放，当高分子薄膜吸附水分后，由于高分子介质的介电常数（3～6）远远小于水的介电常数（81），所以介质中水的成分对总介电常数的影响比较大，使元件总电容发生变化，因此只要检测出电容即可测得相对湿度。二、电容型相对湿度传感器相对湿度传感器由于电容型相对湿度传感器的湿度检测范围宽、线性好，因此很多湿度计都用它作为传感器件。在农业上，以前经常手工判断玉米含水量，现在可以应用电容型相对湿度传感器将大量玉米放入两极板间，因为玉米含水量大，所以改变了介电常数，于是引起电容值的变化。三、陶瓷型相对湿度传感器相对湿度传感器湿度传感器长时间处于高湿环境下，性能会劣化，为了能够进行可重复的、性能良好的相对湿度测量，必须定期进行清洁处理。陶瓷型相对湿度传感器的感湿材料通常采用由两种以上金属氧化物半导体材料（如ZnO-LiO2-V2O5等）混合烧结而成的多孔陶瓷。陶瓷型相对湿度传感器的感湿部位即使被污染，只要加热到几百摄氏度就可以达到清洁的目的，感湿部位就可以复原。四、氧化铝型相对湿度传感器相对湿度传感器氧化铝传感器的突出优点是，体积可以非常小（例如用于探空仪的湿敏元件仅90μm厚、12mg重），灵敏度高（测量下限达-110℃露点），响应速度快（一般在0.3s到3s之间），测量信号直接以电参量的形式输出，大大简化了数据处理程序结露传感器结露传感器结露传感器是一种特殊的湿度传感器，它与一般的湿度传感器的不同之处在于它对低湿不敏感，仅对高湿敏感，主要用来检测物体表面是否附着由水蒸气凝结成的水滴，所以，结露传感器一般不用于测湿，而作为提供开关信号的结露信号器，用于自动控制或报警，如检测磁带录像机、照相机结露及汽车玻璃窗的除露等。结露传感器结露传感器结构应用电路分析应用电路分析一、婴儿尿湿报警电路分析：该电路主要由湿度传感器和音乐报警电路组成。湿度传感器两端的电阻随被测物品的湿度而变化，干燥时湿度传感器两端电阻非常大，处于绝缘状态；当被测物品含有水分时，湿度传感器受水分子作用具有导电能力，对音乐片产生触发电信号，音乐片放出音乐信号通过蜂鸣器进行报警。应用电路分析二、湿度测试仪电路分析：该电路主要由湿度传感器和音乐报警电路组成。湿度传感器两端的电阻随被测物品的湿度而变化，干燥时湿度传感器两端电阻非常大，处于绝缘状态；当被测物品含有水分时，湿度传感器受水分子作用具有导电能力，对音乐片产生触发电信号，音乐片放出音乐信号通过蜂鸣器进行报警。思考题自行查阅资料，找出AM1001电阻型湿度传感器湿度与输出电压的关系；选择一种常用的电容型相对湿度传感器并描述其特性。思考题第5章感谢聆听传感器与自动检测课程组传感器电路制作与调试项目教程第3版第六章磁敏传感器霍尔传感器霍尔集成传感器磁簧开关磁敏电阻磁敏晶体管磁场传感器磁敏传感器的应用磁敏传感器磁敏传感器是一种利用导体和半导体的磁电转换原理，对磁感应强度、磁场强度和磁通量敏感把磁学量转换成电信系的传感器。司南指南鱼指南针生活中我们遇到过哪些磁传感器的应用呢？日常生活中的刷卡消费汽车行驶中遇到紧急情况下——汽车防抱死装置量子弱磁共振分析仪霍尔传感器一.霍尔效应霍尔效应（Halleffect），是指置于磁场中的导体或半导体内通入电流，若电流与磁场方向垂直，则在磁场和电流都垂直的方向上会出现一个电势差。一.霍尔效应霍尔效应产生的条件：外加电流外加磁场二.霍尔电动势磁感应强度B垂直于霍尔元件霍尔电动势EH：

式中EH——霍尔电动势KH——霍尔元件的灵敏度EH=KHBI磁感应强度B不垂直于霍尔元件，而是与其法线成某一角度θ时霍尔电动势EH：

EH=KHBIcosθ三.特性参数霍尔元件特性参数（1）霍尔系数RH霍尔系数RH由半导体材料的性质决定，单位是m3/C。其大小可表示为：

——d为半导体材料的厚度，I为电流，B为磁场强度。（2）乘积灵敏度KH:其单位为mV／（mA·T）。霍尔电压与控制电流及磁感应强度的乘积成正比，KH称为乘积灵敏度，单位为mV／（mA·T）。EH=RHBI/d三.特性参数（3）最大激励电流Im由于霍尔电动势随激励电流增大而增大，故在应用中总希望选用较大的激励电流。但激励电流增大，霍尔元件的功耗增大，元件的温度升高，从而引起霍尔电动势的温漂增大，因此每种型号的元件均规定了相应的最大激励电流，它的数值从几毫安至十几毫安。霍尔元件特性参数三.特性参数霍尔元件特性参数（4）最大磁感应强度Bm

磁感应强度超过Bm时，霍尔电动势的非线性误差将明显增大，Bm的数值一般小于零点几特斯拉。（5）输入电阻Ri

霍尔元件两激励电流端的直流电阻称为输入电阻。它的数值从几十欧到几百欧，视不同型号的元件而定。三.特性参数霍尔元件特性参数（6）输出电阻Rc两个霍尔传感器电势输出端之间的电阻称为输出电阻，它的数位与输入电阻同一数量级。（7）不等位电动势在额定激励电流下，当外加磁场为零时，霍尔输出端之间的开路电压称为不等位电动势。三.特性参数霍尔元件特性参数（8）霍尔电动势温度系数在一定磁场强度和激励电流的作用下，温度每变化l℃时霍尔电动势变化的百分数称为霍尔电动势温度系数，它与霍尔元件的材料有关，一般约为0.1％左右。在要求较高的场合，应选择低温漂的霍尔元件。四.元件类型霍尔元件传感器按构造分：有无铁心型、铁心型和测试用探针霍尔集成电路三类。按出线端子分：有三端子组件、四端子组件和五端子组件三种类型。霍尔集成传感器一.

霍尔线性输出型集成传感器

1.组成：霍尔元件和恒流源、线形差动放大器以及其他电路等制作在一块芯片上。2.特点：输出的是模拟量，测量精度高、线性度好，往往限于特殊场合应用。二.

霍尔开关输出型集成传感器

1.组成：组成：霍尔元件和稳压电路、低耗放大器、施密特触发器以及OC门等制作在一块芯片上。2.工作过程：当磁场强度超过规定工作点时，OC门由高阻状态变为低阻状态(即导通状态)，输出的霍尔电动势由高至低；当磁场强度低于释放点时，OC门重新恢复成高阻状态，输出的霍尔电动势由低至高。二.

霍尔开关输出型集成传感器

3.特点：输出的是数字量，通常与微型计算机等数字电路兼容，具有无触点、无磨损、输出波形清晰、无抖动、无回跳、位置重复精度高（可达μm级）。A1101EUA-T型单极性霍尔开关传感器SS41F双极性霍尔开关传感器磁敏电阻磁敏晶体管一.磁敏电阻

磁敏电阻传感器又称磁控电阻传感器，简称磁敏电阻或磁控电阻，是一种对磁场敏感的半导体元件。磁阻效应：某些金属或半导体的电阻值随外加磁场变化而变化的现象。几何磁阻效应：与器件形状、尺寸有关的磁阻效应。一.磁敏电阻

磁敏电阻在自动控制中的应用主要有以下几个方面：1.作计量控制元件特点：阻值R随垂直通过它的磁通密度的变化而变化一.磁敏电阻

磁敏电阻在自动控制中的应用主要有以下几个方面：2.作计量控制元件3.作为无触点电位器一.磁敏电阻

磁敏电阻在自动控制中的应用主要有以下几个方面：4.作运算器5.作开关电路二.磁敏二极管传感器

1.特点：一种对磁场极为敏感的半导体器件。2.功能：探测较弱磁场。3.种类：硅磁敏二级管和锗磁敏二级管两种。二.磁敏二极管传感器

4.结构：其结构和电路符号如图。其中i区为本征（不掺杂）的或接近本征的半导体，其长度为L，它比载流子扩散长度大数倍，两端分别为重掺杂的P+、N+区，在i区的一个侧面上，再做一个高复合区r，在r区域内载流子的复合速率较大。磁敏二极管的结构及电路符号二.磁敏二极管传感器

(a)无磁场(b)加正向磁场(c)加反向磁场三.磁敏三极管传感器

1.特点：在弱P型或弱N型本征半导体上用合金法或扩散法形成发射极、基极和集电极。2.种类：NPN和PNP两种三.磁敏三极管传感器

3.结构：基区较长，基区结构类似磁敏二极管，有高复合速率的r区和本征I区。长基区分为运输基区和复合基区。NPN型磁敏三极管的结构和符号三.磁敏三极管传感器

（1）无磁场作用（2）外磁场作用（3）内磁场作用三.磁敏三极管传感器

4.磁敏二极管和磁敏三极管的比较（1）磁敏三极管的灵敏度比磁敏二极管高几倍甚至十几倍，并且具有功率输出。（2）磁敏三极管比磁敏二极管功耗低。（3）磁敏三极管比磁敏二极管动态范围宽。（4）磁敏三极管比磁敏二极管噪声小。（5）磁敏三极管特别适合用在低电压范围工作。磁簧开关一.磁簧开关的结构

干簧管又称干簧继电器和磁簧开关，是一种机械式开关，在磁场作用下直接产生通与断的动作。一.磁簧开关的结构

二.磁簧开关的工作原理

永久磁铁或线圈所产生的磁场施加于开关上时，使磁簧开关两个舌簧磁化，一个舌簧在触点位置上生成N极，另一个舌簧的触点位置上生成S极。若生成的磁场吸引力克服了舌簧的弹性产生的阻力，异性磁极相互吸引，舌簧被吸引力作用接触导通，即电路闭合。一旦磁场力消除，舌簧因弹力作用又重新分开，即电路断开。三.磁簧开关的类型

干簧管的接点形式有两种类型：1.常开型：平时簧片断开，磁化时触点闭合。2.转换型：结构上有三个簧片，簧片1由只导电不导磁的材料做成，簧片2、3由即导电又导磁的材料做成。四.磁簧开关使用时的注意事项

1.磁簧开关遇高温时间过长可能会导致玻璃与金属密封处裂开及泄露，因此必须采取快速及可靠的焊接技术。建议的焊接条件为：手焊：280-300℃；自动焊接：250-300℃。2.磁簧开关焊接时，焊接的电流所产生的磁场效应，能使磁控管开关动作导致触点损坏，因此焊接时，必须采取适当的保护措施。

四.磁簧开关使用时的注意事项

3.不得同时焊接磁簧开关两端的引线脚。4.磁簧开关安装及焊接到PCB板时需注意PCB板的变形及热膨胀特性，其应力亦可能会损伤磁控管的玻璃与金属密封。

高压干簧管继电器低压干簧管继电器四.磁簧开关使用时的注意事项

5.当PCB板上安装磁簧开关时，建议PCB板与磁簧开关间需保持适当的间距，或将磁控管插入PCB板的孔位中。6.当磁簧开关由30cm以上高度跌落至地面时，其电气特性包括启动及释放值皆会改变。

500欧常开干簧继电器磁场传感器磁场传感器

原理：利用磁滞回线B-H特性曲线为矩形的铁芯制作成的磁通门磁敏传感器。基本原理是基于磁芯材料的非线性磁化特性。其敏感元件是由高导磁系数、易饱和材料制成的磁芯，有两个绕组围绕该磁芯;一个是激励线圈，另一个则是信号线圈。磁通量闸门型磁敏传感器的名字很少见，但它具有很高的灵敏度，因此可以用于检测地磁场等场合。磁场传感器

霍尓探矿磁力仪水下手持质子磁力仪航空IMPULSE磁力仪磁通门磁力仪原理：利用具有高导磁率的软磁铁芯在外磁场作用下的电磁感应现象测定外磁场的仪器。磁敏传感器的应用高斯计

高斯计（现称毫特斯拉计）是根据霍尔效应原理制成的测量磁感应强度的仪器。它由霍尔探头和测量仪表构成。霍尔探头在磁场中因霍尔效应而产生霍尔电压，测出霍尔电压后根据霍尔电压公式和已知的霍尔系数可确定磁感应强度的大小。高斯计的读数以高斯或千高斯为单位。高斯计是用于测量和显示单位面积平均磁通密度或磁感应强度的精密仪器。高斯计

量子弱磁共振分析仪

人体所发射的电磁波信号代表了人体的特定状态，人体健康、亚健康、疾病等不同状态下，所发射的电磁波信号也是不同的，如果能测定出这些特定的电磁波信号，就可以测定人体的生命状态。量子弱磁共振分析仪就是解析这种现象的新型仪器。通过手握传感器来收集人体微弱磁场的频率和能量，经仪器放大、计算机处理后与仪器内部设置的疾病、营养指标的标准量子共振谱比较，用傅立叶分析法分析样品的波形是否变得混乱。根据波形分析结果，对被测者的健康状况和主要问题做出分析判断，并提出规范的防治建议。量子弱磁共振分析仪

汽车防抱死装置

在汽车防抱死装置中装有带有微型磁铁的霍尔传感器，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转动状态有助于控制刹车力的大小。入侵报警器

入侵报警系统intruderalarmsystem(IAS)利用传感器技术和电子信息技术探测并指示非法进入或试图非法进入设防区域（包括主观判断面临被劫持或遭抢劫或其他危急情况时，故意触发紧急报警装置）的行为、处理报警信息、发出报警信息的电子系统或网络。其中磁敏传感器作为检测传感器在入侵报警系统中占有很大的作用。入侵报警器

感谢聆听传感器与自动检测课程组传感器电路制作与调试项目教程第3版第七章超声波传感器超声波的原理超声波传感器的概念超声波传感器的制作超声波传感器的应用本次课程的知识点：超声波什么是声波一、什么是声波一、什么是声波声波是一种机械波，有不同的频率：振动频率低于20Hz的声波，称为次声波；振动频率在20Hz～20kHz的范围内时，称为可闻声波；振动频率高于20kHz的声波，称为超声波；振动频率在300MHz～300GHz的声波，称为微波。1、超声波的波型2、超声波的声速3、超声波的反射和折射4、声波在介质中的衰减5、超声波的波长二、超声波的概念二、超声波的概念纵波：纵波是指质点的振动方向与波的传播方向一致的波，它能在固体、液体和气体介质中传播；横波：横波是指质点的振动方向垂直于传播方向的波，它只能在固体介质中传播；表面波：表面波是指质点的振动介于纵波和横波之间，沿着表面传播，振幅随深度增加而迅速衰减的波。人说话的声波是哪种波分析：超声波的波型01二、超声波的概念气体：液体：固体：常温15摄氏度时超声波在空气中的速度计算：超声波的声速公式02二、超声波的概念入射波反射波折射波可以通过超声波进行水下测量吗分析：超声波的反射和折射03二、超声波的概念由于多数介质中都含有微小的结晶体或不规则的缺陷，超声波在这样的介质中传播时，在晶体表面或缺陷界面会引起散射，从而使沿入射方向传播的超声波的声强下降。超声波传播距离是否大于可闻声波分析：超声波的衰减04二、超声波的概念超声波的波长λ乘以频率f等于声速C：C=λf假设超声波声速为340米每秒，频率为20Khz，计算一下超声波波长。计算：超声波的波长051.超声波传感器的概念：

超声波传感器就是利用超声波作为信息传递媒介的传感器，习惯上又称为超声波换能器或超声波探头。

三、超声波传感器三、超声波传感器动圈式转换器可变电容式转换器磁滞伸缩器件压电陶瓷振子式压电陶瓷振子式利用了什么原理分析：超声波传感器的结构01三、超声波传感器超声波传感器结构：

1、压电晶体

2、栅孔

3、圆锥谐振器

4、外壳

5、引线端子压电效应：接收

逆压电效应：发射

三、超声波传感器三、超声波传感器通用型防水型高频型什么情况下应用哪种超声波传感器讨论：超声波传感器的分类2三、超声波传感器超声波探伤超声波测量流量超声波测量厚度超声波测量物体位置空化作用

超声波测量液体密度怎么设计并制作一个超声波传感器讨论：超声波传感器的应用3超声波测距仪反相器74LS04RP电位器电阻电容1、超声波发射电路2、超声波接收电路

测距超声波传感器

HC-SR04思考题观察下图，分析用到了超声波哪种功能设计意图思考题第7章感谢聆听传感器与自动检测课程组传感器电路制作与调试项目教程第3版第八章力传感器什么是力传感器

力传感器的用途极广，在工农业生产、矿业、医学、国防、航空、航天、交通运输等许多领域都得到了广泛的应用。力的测量需要通过力传感器间接完成。

一、测力的传感器一、传感器的定义应变片传感器压电传感器电感传感器电容传感器应变片传感器超市称重什么是应变片二、应变效应电阻应变片传感器：电阻应变片传感器是一种利用电阻应变效应将机械形变转换为电阻应变的传感器。导体或半导体材料在外力的作用下产生机械形变时，其电阻值亦将发生变化，这种现象称为电阻应变效应。电阻应变片传感器：导体或半导体材料在外力的作用下，会产生机械变形，其电阻值也将随着发生变化，这种现象称为应变效应。电阻应变传感器主要由电阻应变片及测量转换电路等组成。一、电阻应变片传感器二、应变片工作原理

设有一长度为、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。当金属丝受拉时，l将变长、r变小，均导致R变大；某些半导体受拉时，

将变大，导致R变大。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二、测量转换电路——不平衡电桥不平衡电桥：金属应变片的电阻变化范围很小，如果直接用欧姆表测量其电阻值的变化将十分困难，且误差很大。为了更好的进行测量，必须使用不平衡电桥来解决这个问题。不平衡电桥就是把对某物理量的电阻敏感材料加工成传感器，作为电桥中的某一臂电阻，或某几个臂电阻，通过电桥的失衡程度（桥路电流或电压）来判断该物理量的大小。二、测量转换电路——不平衡电桥不平衡电桥：

不平衡电桥由四个电阻R1、R2、R3、R4组成一个四边形的回路，每一边称作电桥的“桥臂”。有4个结点。在a、c结点之间接入电源Ui，而另一对结点(b、d)之间的电压差作为输出电压端Uo

。b、d的对地电压相等时称作“电桥平衡”；反之，称作“电桥不平衡”。

电桥平衡的条件是：上下桥臂的左右位置电阻比例相等。二、测量转换电路——不平衡电桥电桥平衡的条件：

R1/R2=R4/R3二、测量转换电路——不平衡电桥电桥的种类及特点：灵敏度最低输出电压Uo成倍地增大灵敏度最高应变片三、应变片的粘贴1.去污打磨去污、去锈酒精或丙酮擦拭三、应变片的粘贴2.贴片三、应变片的粘贴3.测量三、应变片的粘贴4.焊接三、应变片的粘贴5.固定四、电阻应变片的应用悬臂梁四、电阻应变片的应用四、电阻应变片的应用汽车衡感谢聆听传感器与自动检测课程组压电传感器滑沙发出嗡嗡声F嗡嗡F++++------+++一、压电效应二、压电元件1、晶体二、压电元件2、压电陶瓷二、压电元件3、高分子压电材料三、压电传感器基本应用电路++++----

+

-1、压电传感器的等效电路三、压电传感器基本应用电路A压电片的面积

h压电片的厚度相对介电常数真空介电常数压电元件的内部电容三、压电传感器基本应用电路CaUa=QCa电压源CaQ电荷源1、压电传感器的等效电路三、压电传感器基本应用电路压电传感器2、压电传感器的测量电路输出电量小测量电路输入电阻大减小测量误差压电传感器输出端接入高输入阻抗前置放大器前置放大器压电传感器输出信号放大高输出阻抗变为低输出阻抗作用形式电压放大器电荷放大器三、压电传感器基本应用电路2、压电传感器的测量电路电压放大器RiCiCcRaUaCa-AR=Ra//RiC=CC+Ci

-ARUaCaC三、压电传感器基本应用电路三、压电传感器基本应用电路QCa电荷放大器RaCcCiRiRfACfUoR=Ra//RiC=Ca+CC+Ci

三、压电传感器基本应用电路RfAQRCCfUoUi三、压电传感器基本应用电路RfAQRCCfUoUiA电压放大器电荷放大器-ARUaCaC四、压电传感器的应用利用压电陶瓷传感器测量刀具切削力四、压电传感器的应用压电式玻璃震碎报警装置四、压电传感器的应用压电式脚踏四、压电传感器的应用高速公路中压电传感器的应用地下线缆电容传感器电容是怎么测力的？一、工作原理及结构电容传感器的基本公式为一、工作原理及结构1.变面积式电容传感器一、工作原理及结构2.变极距式电容传感器差动式电容传感器一、工作原理及结构一、工作原理及结构3.变介电常数式

3.变介电常数式

二、测量转换电路1.调频电路2.谐振电路3.运算放大器式电路4.二极管双T型交流电路5.脉冲宽度调制电路6.电桥测量电路二、测量转换电路调频电路

二、测量转换电路

调频电路将电容式传感器作为LC振荡器谐振回路的一部分，当电容传感器工作时，电容Cx发生变化，就使振荡器的频率f

产生相应的变化。

三、电容传感器的应用

电容器的容量受三个因素影响，即：相对面积A、极距d和极间介电常数

。固定其中两个变量，电容量C就是另一个变量的一元函数。只要想办法将被测非电量转换成极距或者面积、介电常数的变化，就可以通过测量电容量这个电参数来达到非电量电测的目的。

三、电容传感器的应用加速度传感器三、电容传感器的应用测量汽车加速度传感器三、电容传感器的应用钻地炸弹三、电容传感器的应用电感传感器工业生产中的磁敏速度开关常用电感传感器来制作纺织冶金国防、重工业中也有电感传感器的身影重工业国防什么是电感式力敏传感器？一、工作原理及结构什么是电感式力敏传感器？它有什么特点？

电感式力敏传感器是利用线圈自感或互感的变化实现压力测量的一种传感器。电感式压力传感器的基本原理是电磁感应原理，利用电磁感应将被测非电量（力、压力、位移等）转换成电感量的输出。电感式传感器与其他传感器相比，有以下优点：1.结构简单可靠，可以测量微小的被测量；2.分辨率高；3.零点漂移少；4.测量准确度高、线性度好；5.输出功率大。一、工作原理及结构电感传感器通过线圈自感或互感量系数的变化来实现非电量电测（如压力、位移等），常用的有自感式和互感式两类。1.自感式传感器电感式传感器通常是指自感式传感器，它主要由铁芯、衔铁和绕组三部分组成。如图所示。这种传感器的线圈匝数和材料导磁系数都是一定的，其电感量的变化是由于位移输入量导致线圈磁路的几何尺寸变化而引起的。当把线圈接入测量电路并接通激励电源时，就可获得正比于位移输入量的电压或电流输出。

1—线圈2—铁芯（定铁芯）3—衔铁（动铁芯）123一、工作原理及结构1—线圈2—铁芯（定铁芯）3—衔铁（动铁芯）123

N：线圈匝数Rm:磁路总磁阻Rm=Rm1+Rm0

导磁体磁阻气隙磁阻

一、工作原理及结构1.自感式传感器（1）变间隙型电感传感器（2）变面积型电感传感器（3）螺线管型电感传感器(a)变隙式(b)变面积型(c)螺线管型1—线圈2—铁芯3—衔铁4—测杆5—导轨6—工件7—转轴一、工作原理及结构2.互感式传感器（差动变压器）一种广泛用于电子技术和非电量检测中的变压装置。用于测量位移、压力、振动等非电量参量。它既可用于静态测量，也可用于动态测量。互感式传感器本身就是一只变压器，利用了变压器原理，有一次绕组和二次绕组，经常做成差动式，常称为差动变压器式传感器，在变隙式差动电感传感器中，当衔铁随被测量移动而偏离中间位置时，两个线圈的电感量一个增加，一个减小，形成差动形式，其结构如图所示。变隙式差动传感器螺线管式差动传感器二、测量转换电路1.交流电桥式测量电路2.变压器式交流电桥3.差动变压器式传感器测量电路二、测量转换电路螺线管式测位移当被测压力导入膜盒时，膜盒中心产生的位移作用在测杆上，并带动动铁心引起位移，使差动变压器产生输出。三、电感传感器的应用三、电感传感器的应