傳感器及其工作原理(1)課件

1、第三章第三章傳感器傳感器酒精含量測試儀酒精含量測試儀雷達(dá)測速儀雷達(dá)測速儀電子秤電子秤紅外耳溫計紅外耳溫計航空航天宇宙飛船航空航天宇宙飛船 飛行的速度、加速度、位置、姿態(tài)、溫度、氣壓、磁場、飛行的速度、加速度、位置、姿態(tài)、溫度、氣壓、磁場、振動測量；振動測量；“阿波羅阿波羅10”飛船對飛船對3295個參數(shù)進(jìn)行檢測，其個參數(shù)進(jìn)行檢測，其中：中： 溫度傳感器溫度傳感器559個個 壓力傳感器壓力傳感器140個個 信號傳感器信號傳感器501個個 遙控傳感器遙控傳感器142個個專家說：專家說：整個宇宙飛船就是高性能傳感器的集合體整個宇宙飛船就是高性能傳感器的集合體視覺視覺嗅覺嗅覺聽覺聽覺味覺味覺觸覺觸覺光

2、傳感器光傳感器濕度傳感器濕度傳感器氣體傳感器氣體傳感器聲音傳感器聲音傳感器味傳感器味傳感器溫度傳感器溫度傳感器壓力傳感器壓力傳感器人獲取外界信息人獲取外界信息機械自動化設(shè)備獲取外界信息機械自動化設(shè)備獲取外界信息一一 傳感器：傳感器：轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路物理信息物理信息化學(xué)信息化學(xué)信息生物信息生物信息電信號電信號敏感元件敏感元件傳感器傳感器傳感器是指這樣一類元件：傳感器是指這樣一類元件：它能夠感知諸如它能夠感知諸如力、溫度、光、聲、化學(xué)成分力、溫度、光、聲、化學(xué)成分等非電學(xué)量，并把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)化成等非電學(xué)量，并把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)化成電壓、電流電壓、電流等電學(xué)量，或轉(zhuǎn)化為等電學(xué)量，或轉(zhuǎn)化為

3、電路的通斷電路的通斷。2.2.傳感器的作用傳感器的作用Text測量、傳輸、處理和控制測量、傳輸、處理和控制3 3、傳感器的組成、傳感器的組成 敏感元件敏感元件處理電路處理電路非電信息非電信息電信息敏感元件敏感元件是直接感受被測量，是直接感受被測量， 并將這些信息變換成易并將這些信息變換成易于測量于測量的物理量的物理量，形成電信號，形成電信號處理電路處理電路能把微小的信號進(jìn)行放大，并除去干擾信號，能把微小的信號進(jìn)行放大，并除去干擾信號，使敏感元件輸出的電信號轉(zhuǎn)變成便于顯示、記錄、處使敏感元件輸出的電信號轉(zhuǎn)變成便于顯示、記錄、處理和控制的電學(xué)量理和控制的電學(xué)量二、敏感元件的原理二、敏感元件的原理1

4、敏感元件就其感知外界信息的原理可分為三類：敏感元件就其感知外界信息的原理可分為三類：(1)物理類：基于力、熱、光、電磁和聲等物理效應(yīng)物理類：基于力、熱、光、電磁和聲等物理效應(yīng)(2)化學(xué)類：基于化學(xué)反應(yīng)原理化學(xué)類：基于化學(xué)反應(yīng)原理(3)生物類：基于酶、抗體和激素等分子識別功能生物類：基于酶、抗體和激素等分子識別功能光敏傳感器光敏傳感器聲敏傳感器聲敏傳感器燈燈聲聲音音光光線線控控制制電電路路延延時時電電路路特性：特性：熱敏電阻的阻值會隨著溫度的熱敏電阻的阻值會隨著溫度的升高升高而而_，具有負(fù)溫度系數(shù)具有負(fù)溫度系數(shù)減小減小熱敏電阻用熱敏電阻用半導(dǎo)體半導(dǎo)體材料制成，具有電阻隨溫度靈敏變材料制成，具有電

5、阻隨溫度靈敏變化的特性，可以實現(xiàn)對溫度的測量化的特性，可以實現(xiàn)對溫度的測量敏感元件敏感元件鉑電阻鉑電阻2、光敏電阻（光電傳感器）光敏電阻的工作原理光敏電阻的工作原理 光敏電阻能夠把光照強弱這個光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這光敏電阻能夠把光照強弱這個光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個電學(xué)量。個電學(xué)量。干簧管是一種能感知磁場的敏感元件，干簧管是一種能感知磁場的敏感元件，例例1.1.如圖所示為光敏電阻自動計數(shù)器的示意圖，其中如圖所示為光敏電阻自動計數(shù)器的示意圖，其中R R1 1為光敏電阻，為光敏電阻，R R2 2為定值電阻此光電計數(shù)器的基為定值電阻此光電計數(shù)器的基本工作原理是（本工作原理是（ ）A A當(dāng)有光照射當(dāng)有光照射R

6、R1 1時，信號處理系統(tǒng)獲得高電壓時，信號處理系統(tǒng)獲得高電壓B B當(dāng)有光照射當(dāng)有光照射R R1 1時，信號處理系統(tǒng)獲得低電壓時，信號處理系統(tǒng)獲得低電壓C C信號處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就計數(shù)一次信號處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就計數(shù)一次DD信號處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就計數(shù)一次信號處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就計數(shù)一次AR1R2信號處理系統(tǒng)例例2 2、有定值電阻、熱敏電阻、光敏電阻三、有定值電阻、熱敏電阻、光敏電阻三只元件分別接入如圖所示電路中只元件分別接入如圖所示電路中A A、B B兩點兩點后，用黑紙包住元件置入熱水中，觀察歐后，用黑紙包住元件置入熱水中，觀察歐姆表的示數(shù)，下列說法正確的是（姆表的示

7、數(shù)，下列說法正確的是（ ）ABA.A.置入熱水中與不置入熱水中相比，歐姆表示數(shù)變化較置入熱水中與不置入熱水中相比，歐姆表示數(shù)變化較大，這只元件一定是熱敏電阻大，這只元件一定是熱敏電阻B.B.置入熱水中與不置入熱水中相比，歐姆表示數(shù)不變化，置入熱水中與不置入熱水中相比，歐姆表示數(shù)不變化，這只元件一定是定值電阻這只元件一定是定值電阻C.C.用黑紙包住與不用黑紙包住元件相比，歐姆表示數(shù)變用黑紙包住與不用黑紙包住元件相比，歐姆表示數(shù)變化較大，這只元件一定是光敏電阻化較大，這只元件一定是光敏電阻D.D.用黑紙包住與不用黑紙包住元件相比，歐姆表示數(shù)相用黑紙包住與不用黑紙包住元件相比，歐姆表示數(shù)相同，這只元

8、件一定是定值電阻同，這只元件一定是定值電阻例題例題3如圖所示，如圖所示，R1、R2為定值電阻，為定值電阻，L是小燈泡，是小燈泡，R3為為光敏電阻，當(dāng)照射光強度增大時，（光敏電阻，當(dāng)照射光強度增大時，（ ）A電壓表的示數(shù)增大電壓表的示數(shù)增大 BR2中電流減小中電流減小C小燈泡的功率增大小燈泡的功率增大 D電路的路端電壓增大電路的路端電壓增大定片定片動片動片電介質(zhì)電介質(zhì)金屬芯線金屬芯線導(dǎo)電液體導(dǎo)電液體待測壓力待測壓力F固定電極固定電極可動電極可動電極x極板極板極板極板電介質(zhì)電介質(zhì)示意圖示意圖被測物體被測物體x電容器極板電容器極板電介質(zhì)板電介質(zhì)板待測壓力F固定電極膜片電極例例4 4傳感器是一種采集信

9、號的重要器件，如圖是一種測傳感器是一種采集信號的重要器件，如圖是一種測定壓力的電容式傳感器，當(dāng)待測壓力定壓力的電容式傳感器，當(dāng)待測壓力F F作用于可動膜片作用于可動膜片產(chǎn)生變形，引起電容的變化，若將電容器、靈敏電流計產(chǎn)生變形，引起電容的變化，若將電容器、靈敏電流計和電源串聯(lián)接成閉合電路，那么（和電源串聯(lián)接成閉合電路，那么（ ）A A當(dāng)當(dāng)F F向上壓膜片電極時，電容將減小向上壓膜片電極時，電容將減小B B當(dāng)當(dāng)F F向上壓膜片電極時，電容將增大向上壓膜片電極時，電容將增大C C若電流計有示數(shù)，則壓力若電流計有示數(shù)，則壓力F F發(fā)生變化發(fā)生變化D D若電流計有示數(shù)，則壓力若電流計有示數(shù)，則壓力F F

10、不發(fā)生變化不發(fā)生變化 BCABC1 1如圖所示，如圖所示，R R1 1、R R2 2為定值電阻，為定值電阻，L L為小燈泡，為小燈泡，R R3 3為為光敏電阻，當(dāng)光照射到光敏電阻，當(dāng)光照射到R R3 3上的光強度增大時上的光強度增大時( () )A電壓表的示數(shù)增大電壓表的示數(shù)增大BR2中電流減小中電流減小C小燈泡的功率增大小燈泡的功率增大D電路的路端電壓增大電路的路端電壓增大2如圖所示，將多用電表的選擇開關(guān)置于電阻擋，如圖所示，將多用電表的選擇開關(guān)置于電阻擋，再將電表的兩支表筆分別與光敏電阻再將電表的兩支表筆分別與光敏電阻Rt的兩端相的兩端相連，這時表針恰好指在刻度盤的中央若用不透連，這時表針

11、恰好指在刻度盤的中央若用不透光的黑紙將光的黑紙將Rt包裹起來，表針將向包裹起來，表針將向_(選選填填“左左”或或“右右”)轉(zhuǎn)動；若用手電筒光照射轉(zhuǎn)動；若用手電筒光照射Rt，表，表針將向針將向_(選填選填“左左”或或“右右”)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動左左右右3如圖所示，如圖所示，R1為定值電阻，為定值電阻，R2為負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，為負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，當(dāng)溫度降低時，電阻變大，當(dāng)溫度降低時，電阻變大，L為小燈泡，當(dāng)溫度降低時為小燈泡，當(dāng)溫度降低時()AR1兩端的電壓增大兩端的電壓增大B電流表的示數(shù)增大電流表的示數(shù)增大C小燈泡的亮度變強小燈泡的亮度變強D小燈泡的亮度變?nèi)跣襞莸牧炼茸內(nèi)魿4 4如圖所示，將萬用

12、表的選擇開關(guān)置于如圖所示，將萬用表的選擇開關(guān)置于“歐姆歐姆”擋，再擋，再將電表的兩支表筆與負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻將電表的兩支表筆與負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻RtRt的兩端相的兩端相連，這時表針恰好指在刻度盤的正中間若往連，這時表針恰好指在刻度盤的正中間若往RtRt上擦一上擦一些酒精，表針將向些酒精，表針將向_(_(填填“左左”或或“右右”)”)移動；移動；若用吹風(fēng)機將熱風(fēng)吹向電阻，表針將向若用吹風(fēng)機將熱風(fēng)吹向電阻，表針將向_(_(填填“左左”或或“右右”)”)移動移動左左右右一、溫度傳感器一、溫度傳感器1、熱雙金屬片溫度傳感器、熱雙金屬片溫度傳感器（1）用來控制電路的通斷。）用來控制電路的通斷。（2）

13、原理：）原理：不同金屬的膨脹系數(shù)不同不同金屬的膨脹系數(shù)不同，將兩種膨脹，將兩種膨脹系數(shù)相差較大的不同金屬片焊接或軋制成一體后，系數(shù)相差較大的不同金屬片焊接或軋制成一體后，溫度升高時，由于兩面金屬膨脹程度不同，雙金屬溫度升高時，由于兩面金屬膨脹程度不同，雙金屬片受熱變形片受熱變形2、熱電阻傳感器、熱電阻傳感器用金屬絲制作的感溫電阻叫熱電阻。用金屬絲制作的感溫電阻叫熱電阻。電阻與溫度的關(guān)系：RR0（1t）作用：測溫，測流量。原理：金屬絲的電阻隨溫度的升高而增大原理：金屬絲的電阻隨溫度的升高而增大3 3、熱敏電阻傳感器、熱敏電阻傳感器（1）NTC熱敏電阻熱敏電阻電阻隨溫度升高而減?。ㄒ话闼f熱電阻電阻隨溫度升高而減?。ㄒ话闼f熱電阻都是此類）都是此類）（2）PTC熱敏電阻熱敏電阻電阻隨溫度升高而增大。電阻隨溫度升高而增大。作用：作用：測溫、溫度控制或過熱保護(hù)測溫、溫度控制或過熱保護(hù)二、光傳感