其它傳感器及應用課件

1、7.1 熱電阻式傳感器熱電阻式傳感器7.2 霍爾傳感器霍爾傳感器7.3 壓電式傳感器壓電式傳感器第七章第七章 其它常用傳感器其它常用傳感器其它傳感器及應用課件其它傳感器及應用課件學學 習習 要要 求求1 1、學習和了解熱電阻傳感器和霍爾傳感器的工作原理；、學習和了解熱電阻傳感器和霍爾傳感器的工作原理；2 2、掌握熱電阻傳感器和霍爾傳感器的主要參數(shù)和特點；、掌握熱電阻傳感器和霍爾傳感器的主要參數(shù)和特點；3 3、了解熱電阻傳感器和霍爾傳感器的應用范圍。、了解熱電阻傳感器和霍爾傳感器的應用范圍。4 4、了解壓電式傳感器的工作原理和基本應用。、了解壓電式傳感器的工作原理和基本應用。其它傳感器及應用課件

2、其它傳感器及應用課件第一節(jié)第一節(jié) 熱電阻式傳感器熱電阻式傳感器-利于導電物體的電阻率隨溫度變化的溫度電阻效應。利于導電物體的電阻率隨溫度變化的溫度電阻效應。主要用于溫度以及與溫度有關(guān)的參量的測量。主要用于溫度以及與溫度有關(guān)的參量的測量。 取一只取一只 100W/220V 燈泡，用萬用表測量其電阻值，可以燈泡，用萬用表測量其電阻值，可以發(fā)現(xiàn)其冷態(tài)阻值只有幾十歐姆，而計算得到的額定熱態(tài)電阻值發(fā)現(xiàn)其冷態(tài)阻值只有幾十歐姆，而計算得到的額定熱態(tài)電阻值應為應為484 。 其它傳感器及應用課件其它傳感器及應用課件第一節(jié)第一節(jié) 熱電阻式傳感器熱電阻式傳感器按照熱電阻的性質(zhì)可分為兩大類：按照熱電阻的性質(zhì)可分為兩

3、大類：金屬熱電阻金屬熱電阻半導體熱電阻半導體熱電阻簡稱簡稱“熱電阻熱電阻”簡稱簡稱“熱敏電阻熱敏電阻”其它傳感器及應用課件其它傳感器及應用課件易提純、復現(xiàn)性好的金屬材料才可用于制作熱電阻易提純、復現(xiàn)性好的金屬材料才可用于制作熱電阻其它傳感器及應用課件其它傳感器及應用課件1.1 1.1 熱電阻熱電阻1. 1. 鉑熱電阻鉑熱電阻國際上公認的高精度測溫標準傳感器。國際上公認的高精度測溫標準傳感器。鉑電阻是用很細的鉑絲繞在云母支架上制成。鉑電阻是用很細的鉑絲繞在云母支架上制成。在在0 0630.74630.74范圍內(nèi)，鉑電阻與溫度的關(guān)系可以精確范圍內(nèi)，鉑電阻與溫度的關(guān)系可以精確表示為：表示為：R Rt

4、 t=R=R0 0(1+At+Bt(1+At+Bt2 2+Ct+Ct3 3) )式中式中 A A3.968473.9684710103 3B B-5.847-5.8471010-7-7C C-4.22-4.221010-12-12其它傳感器及應用課件其它傳感器及應用課件2. 2. 銅熱電阻銅熱電阻適用于測量精度要求不高，溫度范圍在適用于測量精度要求不高，溫度范圍在5050150150的場合。的場合。 銅熱電阻的優(yōu)點是：銅熱電阻的優(yōu)點是：1.1.價格便宜價格便宜2.2.銅的電阻與溫度幾乎是線性關(guān)系，即銅的電阻與溫度幾乎是線性關(guān)系，即R Rt t=R=R0 0(1+(1+ t)t)3.3.電阻溫度

5、系數(shù)較大，電阻溫度系數(shù)較大， （4.254.254.28) 4.28) 1010-3-3 / 銅熱電阻的缺點是：銅熱電阻的缺點是：1.1.電阻率較小，體積較大電阻率較小，體積較大2.2.易氧化，使用環(huán)境要求高易氧化，使用環(huán)境要求高3.3.測量溫度范圍小測量溫度范圍小其它傳感器及應用課件其它傳感器及應用課件3. 3. 其它熱電阻其它熱電阻隨著科學技術(shù)的發(fā)展，對低溫和超低溫的測量提出了迫切要求。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，對低溫和超低溫的測量提出了迫切要求。1) 1) 銦電阻高精度低溫電阻銦電阻高精度低溫電阻銦的熔點為銦的熔點為150150，在，在4.24.215K15K溫域內(nèi)的靈敏度比鉑電阻高溫域內(nèi)的靈

6、敏度比鉑電阻高1010倍。倍。缺點是材料軟，復制性很差。缺點是材料軟，復制性很差。2) 2) 錳電阻錳電阻特點是在特點是在63632K2K低溫范圍內(nèi)，電阻隨溫度變化很大，靈敏度高。低溫范圍內(nèi)，電阻隨溫度變化很大，靈敏度高。缺點是脆性大，難以控制成絲。缺點是脆性大，難以控制成絲。其它傳感器及應用課件其它傳感器及應用課件薄膜型及普通型鉑熱電阻薄膜型及普通型鉑熱電阻其它傳感器及應用課件其它傳感器及應用課件小型鉑熱電阻小型鉑熱電阻其它傳感器及應用課件其它傳感器及應用課件防爆型鉑熱電阻防爆型鉑熱電阻其它傳感器及應用課件其它傳感器及應用課件汽車用水溫傳感器及水溫表汽車用水溫傳感器及水溫表銅熱電阻銅熱電阻其

7、它傳感器及應用課件其它傳感器及應用課件學習查學習查“鉑熱電阻分度表鉑熱電阻分度表”附錄附錄 鉑熱電阻分度表鉑熱電阻分度表 其它傳感器及應用課件其它傳感器及應用課件鉑電阻溫度顯示、變送器鉑電阻溫度顯示、變送器其它傳感器及應用課件其它傳感器及應用課件1.2 1.2 半導體熱敏電阻半導體熱敏電阻 由金屬氧化物（如錳、鎳、銅和鐵的氧化物）粉料按一定配方由金屬氧化物（如錳、鎳、銅和鐵的氧化物）粉料按一定配方擠壓成型，經(jīng)過擠壓成型，經(jīng)過1000100015001500高溫燒結(jié)而成。高溫燒結(jié)而成。 熱敏電阻的優(yōu)點是熱敏電阻的優(yōu)點是溫度系數(shù)大、體積小、熱慣性小。溫度系數(shù)大、體積小、熱慣性小。 熱敏電阻是非線性

8、電阻。主要表現(xiàn)在電阻值與溫度間呈指數(shù)熱敏電阻是非線性電阻。主要表現(xiàn)在電阻值與溫度間呈指數(shù)關(guān)系；電流隨電壓的變化不服從歐姆定律。關(guān)系；電流隨電壓的變化不服從歐姆定律。其它傳感器及應用課件其它傳感器及應用課件熱敏電阻的外形、結(jié)構(gòu)及符號熱敏電阻的外形、結(jié)構(gòu)及符號a a）圓片型熱敏電阻）圓片型熱敏電阻 b b）柱型熱敏電阻）柱型熱敏電阻 c c）珠型熱敏電阻）珠型熱敏電阻 d d）鎧裝型）鎧裝型 e e）厚膜型）厚膜型 f f）圖形符號）圖形符號11熱敏電阻熱敏電阻 22玻璃外殼玻璃外殼 33引出線引出線 44紫銅外殼紫銅外殼 55傳傳熱安裝孔熱安裝孔 其它傳感器及應用課件其它傳感器及應用課件1.3

9、1.3 半導體熱敏電阻的特性半導體熱敏電阻的特性按半導體電阻隨溫度變化的特性分為三種類型：按半導體電阻隨溫度變化的特性分為三種類型：1 1、負電阻溫度系數(shù)熱敏電阻、負電阻溫度系數(shù)熱敏電阻 Negative Temperature CoefficientNegative Temperature Coefficient2 2、正電阻溫度系數(shù)熱敏電阻、正電阻溫度系數(shù)熱敏電阻 Positive Temperature CoefficientPositive Temperature Coefficient3 3、臨界溫度熱敏電阻、臨界溫度熱敏電阻 Critical Temperature Resisto

10、rCritical Temperature ResistorR Rt t0 0R Rt t0 0NTCNTCR Rt t0 0PTCPTCCTRCTR其它傳感器及應用課件其它傳感器及應用課件熱敏電阻外形熱敏電阻外形 MF12MF12型型 NTCNTC熱敏電阻熱敏電阻聚脂塑料封裝聚脂塑料封裝熱敏電阻熱敏電阻其它傳感器及應用課件其它傳感器及應用課件其他形式的熱敏電阻其他形式的熱敏電阻 玻璃封裝玻璃封裝 NTC熱敏電阻熱敏電阻MF58 型熱敏電阻型熱敏電阻其它傳感器及應用課件其它傳感器及應用課件其他形式的熱敏電阻其他形式的熱敏電阻 帶安裝孔的熱敏電阻帶安裝孔的熱敏電阻大功率大功率PTC熱敏電阻熱敏電

11、阻其它傳感器及應用課件其它傳感器及應用課件其他形式的熱敏電阻其他形式的熱敏電阻（續(xù)）（續(xù)） 貼片式貼片式NTC熱敏電阻熱敏電阻其它傳感器及應用課件其它傳感器及應用課件其他形式的熱敏電阻其他形式的熱敏電阻（續(xù)）（續(xù)） MF58型（珠形）高精度型（珠形）高精度負溫度系數(shù)熱敏電阻負溫度系數(shù)熱敏電阻MF5A-3型熱敏電阻型熱敏電阻其它傳感器及應用課件其它傳感器及應用課件熱敏電阻溫度面板表熱敏電阻溫度面板表 熱敏電阻熱敏電阻 LCD其它傳感器及應用課件其它傳感器及應用課件熱敏電阻體溫表熱敏電阻體溫表 其它傳感器及應用課件其它傳感器及應用課件熱敏電阻用于熱敏電阻用于CPU的溫度測量的溫度測量 其它傳感器及

12、應用課件其它傳感器及應用課件熱敏電阻用于熱敏電阻用于電熱水器電熱水器的溫度控制的溫度控制 其它傳感器及應用課件其它傳感器及應用課件B BI II I第二節(jié)第二節(jié) 霍爾傳感器霍爾傳感器 - -是基于半導體材料的霍爾效應原理制成的敏感元件。是基于半導體材料的霍爾效應原理制成的敏感元件。1.1 1.1 霍爾效應霍爾效應f fL Lf fE EU UH H將一塊通以電流將一塊通以電流I I的導體薄片置于的導體薄片置于磁感應強度為磁感應強度為B B的磁場中，則的磁場中，則在垂直于電流和磁場的薄片在垂直于電流和磁場的薄片兩端產(chǎn)生一個正比于電流和兩端產(chǎn)生一個正比于電流和磁感應強度的電勢。磁感應強度的電勢。f

13、 fL L洛倫之力洛倫之力f fE E-電勢電勢U UH H產(chǎn)生的電場力產(chǎn)生的電場力霍爾電勢霍爾電勢U UH HK KH HIBIBK KH H是靈敏是靈敏度系數(shù)度系數(shù)其它傳感器及應用課件其它傳感器及應用課件1.2 1.2 霍爾元件基本檢測電路霍爾元件基本檢測電路1 1、元件電路符號、元件電路符號控制電流極控制電流極霍爾輸出端霍爾輸出端2 2、基本檢測電路、基本檢測電路E EI IU U0 0其它傳感器及應用課件其它傳感器及應用課件1.3 1.3 霍爾元件不等位電勢的補償霍爾元件不等位電勢的補償由于輸出端的不對稱和其它原因，霍爾元件在外磁場為零由于輸出端的不對稱和其它原因，霍爾元件在外磁場為零

14、 的情況下，仍有電勢輸出。的情況下，仍有電勢輸出。等效等效補償電路補償電路I IU UH HA AB BC CD DI IU UH Hr r1 1r r3 3r r4 4r r2 2A AB BC CD DB BR Rw wA AD DC CR Rw wA AD DC C其它傳感器及應用課件其它傳感器及應用課件1.3 1.3 霍爾傳感器的應用霍爾傳感器的應用1. 1. 位移檢測位移檢測N NS SN NS S x x x x霍爾元件霍爾元件 x x0 0時，時，B B0 0 x x變化時，變化時，B B增大，輸出電勢。增大，輸出電勢。動態(tài)范圍動態(tài)范圍5mm5mm，分辨率，分辨率0.001mm0

15、.001mm2.2.轉(zhuǎn)速測量轉(zhuǎn)速測量通過輸出的脈沖數(shù)量計算轉(zhuǎn)速。通過輸出的脈沖數(shù)量計算轉(zhuǎn)速。其它傳感器及應用課件其它傳感器及應用課件霍爾特斯拉計（高斯計）霍爾特斯拉計（高斯計） 霍爾元件霍爾元件其它傳感器及應用課件其它傳感器及應用課件霍爾轉(zhuǎn)速傳感器在汽車防抱死裝置（霍爾轉(zhuǎn)速傳感器在汽車防抱死裝置（ABS）中的應用）中的應用 若汽車在剎車時車輪被抱死，將產(chǎn)生危險。用若汽車在剎車時車輪被抱死，將產(chǎn)生危險。用霍爾轉(zhuǎn)速傳感器來檢測車輪的轉(zhuǎn)動狀態(tài)有助于控制剎霍爾轉(zhuǎn)速傳感器來檢測車輪的轉(zhuǎn)動狀態(tài)有助于控制剎車力的大小。車力的大小。帶有微帶有微型磁鐵型磁鐵的霍爾的霍爾傳感器傳感器其它傳感器及應用課件其它傳感器及應用課件霍爾轉(zhuǎn)速表的其他安裝方法霍爾轉(zhuǎn)速表的其他安裝方法 只要黑色金屬旋轉(zhuǎn)體的表面存在缺口或突起，只要黑色金屬旋轉(zhuǎn)體的表面存在缺口或突起，就可產(chǎn)生磁場強度的脈動，從而引起霍爾電勢的變就可產(chǎn)生磁場強度的脈動，從而引起霍爾電勢的變化，產(chǎn)生轉(zhuǎn)速信號?；a(chǎn)生轉(zhuǎn)速信號。 霍爾元件霍爾元件磁鐵磁鐵其它傳感器及應用課件其它傳感器及應用課件霍爾電流傳感器霍爾電流傳感器鐵心鐵心 線性霍爾線性霍爾IC EH=KH IB 其它傳感器及應用課件其它傳感器及應用課件霍爾鉗形電流表（交直流兩用）霍爾鉗形電流表（交直流兩用）壓舌壓舌豁口豁口其它