傳感器原理及應(yīng)用課件

傳感器原理及應(yīng)用

一、傳感器的概念傳感器是指這樣一類(lèi)元件：它能夠感受諸如力、溫度、光、聲等

非電學(xué)量，并能把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為電壓、電流等

電學(xué)

量，或轉(zhuǎn)換為電路的

通斷

把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量以后，就可以很方便地進(jìn)行測(cè)量、傳輸、處理和控制了．

二、常用傳感器元器件工作原理

1．光敏電阻：光敏電阻的材料是一種半導(dǎo)體，無(wú)光照時(shí)，載流子少，導(dǎo)電性能差；隨著光照的增強(qiáng)，載流子增多，導(dǎo)電性變

好

.光敏電阻能夠把光照強(qiáng)弱這個(gè)非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量．

3．霍爾元件：霍爾元件能夠把

磁感應(yīng)強(qiáng)度

這個(gè)

磁學(xué)

量轉(zhuǎn)換為

電壓

這個(gè)電學(xué)量．霍爾系數(shù)k=

d：沿磁場(chǎng)方向長(zhǎng)度（常常被稱(chēng)作霍耳材料厚度）

4．應(yīng)變式力傳感器：應(yīng)變式力傳感器是由金屬梁和應(yīng)變片組成的．應(yīng)變片是一種敏感元件．彈簧鋼制成的梁形元件一端固定，在梁的上下表面各貼一個(gè)應(yīng)變片，在梁的自由端施加向下的力F，則梁發(fā)生彎曲，上表面拉伸，下表面壓縮，上表面應(yīng)變片的電阻

變大

，下表面的電阻

變小

.F越大，彎曲形變?cè)酱螅瑧?yīng)變片的電阻變化就越大．如果讓?xiě)?yīng)變片中通過(guò)的電流保持恒定，那么上面應(yīng)變片兩端的電壓

變大

，下面應(yīng)變片兩端的電壓

變小.傳感器把這兩個(gè)電壓的差值輸出．力F越大，輸出的電壓差值也就越

大

.應(yīng)變片能夠把物體

形變

這個(gè)力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個(gè)電學(xué)量．

6．雙金屬片：雙金屬片巧妙地利用了不同金屬熱膨脹的差異．把膨脹系數(shù)不同的兩種金屬片黏合在一起，常溫下是直的，當(dāng)加熱時(shí)，由于兩種金屬的膨脹程度不同，雙金屬片就會(huì)向膨脹程度小的金屬片那一側(cè)彎曲．7．感溫鐵氧體：電飯鍋應(yīng)用了一種特殊材料——感溫鐵氧體是用氧化錳、氧化鋅和氧化鐵粉末混合燒結(jié)而成的，它的特點(diǎn)是：常溫下具有

鐵磁性

，能夠被磁體吸引，但是溫度上升到約103℃時(shí)，就失去了

鐵磁性

，不能被磁體吸引了．這個(gè)溫度在物理學(xué)中稱(chēng)為該材料的“居里溫度”或“

居里點(diǎn)

”．

三、傳感器的分類(lèi)傳感器可以根據(jù)其利用的元器件進(jìn)行分類(lèi)，如電容式傳感器、電阻式傳感器、電感式傳感器等．也可以按其轉(zhuǎn)換的信號(hào)來(lái)分類(lèi)，一般可以分為：力電傳感器、熱電傳感器、聲電傳感器、光電傳感器等．

電容式話筒的工作原理如圖所示．Q是絕緣支架，薄金屬膜M和固定電極N形成一個(gè)電容器，被直流電源充電．當(dāng)聲波使膜片振動(dòng)時(shí)，電容發(fā)生變化，電路中形成變化的電流，于是電阻R兩端就輸出了與聲音變化規(guī)律相同的電壓．

熱傳感器的應(yīng)用——電熨斗的結(jié)構(gòu)和工作原理．電熨斗是利用雙金屬片溫度傳感器來(lái)控制電路的通斷的．圖中雙金屬片上層金屬的膨脹系數(shù)大于下層金屬．常溫下，電熨斗的上下觸點(diǎn)應(yīng)當(dāng)是接觸的，當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，雙金屬片向下彎曲到一定程度，從而使觸點(diǎn)分離，使電熱絲停止加熱．如果需要設(shè)定較高的溫度，應(yīng)調(diào)節(jié)調(diào)溫旋鈕，使升降螺絲下降一些，可使在更高的溫度時(shí)，觸點(diǎn)再分離．光傳感器應(yīng)用——機(jī)械式鼠標(biāo)當(dāng)鼠標(biāo)器在桌面上移動(dòng)時(shí)，滾球的運(yùn)動(dòng)通過(guò)滾軸帶動(dòng)兩個(gè)碼盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，紅外接收管就收到斷續(xù)的紅外線脈沖，輸出相應(yīng)的電脈沖信號(hào)，計(jì)算機(jī)分別統(tǒng)計(jì)x，y兩個(gè)方向的脈沖信號(hào)，處理后就使屏幕上的光標(biāo)產(chǎn)生相應(yīng)的位移。電阻式加速度傳感器1.(單選)關(guān)于傳感器，下列說(shuō)法正確的是()A．所有傳感器都是由半導(dǎo)體材料做成的B．金屬材料也可以制成傳感器C．干簧管是一種能夠感知電場(chǎng)的傳感器D．傳感器一定是通過(guò)感知電壓的變化來(lái)傳遞信號(hào)的練習(xí)題2.(多選)有定值電阻、熱敏電阻、光敏電阻三只元件，將這三只元件分別接入如圖10－3－4所示電路中的A、B兩點(diǎn)后，用黑紙包住元件或者把元件置入熱水中，觀察歐姆表的示數(shù)，下列說(shuō)法中正確的是()圖10－3－4A．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B．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C．用黑紙包住元件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D．用黑紙包住元件與不用黑紙包住元件相比，歐姆表示數(shù)相同，這只元件一定是定值電阻答案：AC

解析：本題考查了熱敏電阻、光敏電阻、定值電阻的特性．熱敏電阻的阻值隨溫度變化而變化，定值電阻和光敏電阻的阻值隨溫度變化不明顯；光敏電阻的阻值隨光照變化而變化，定值電阻和熱敏電阻的阻值不隨之變化．

4：唱卡拉OK用的話筒，內(nèi)有傳感器．其中有一種是動(dòng)圈式的，它的工作原理是在彈性膜片后面粘接一個(gè)輕小的金屬線圈，線圈處于永磁體的磁場(chǎng)中，當(dāng)聲波使膜片前后振動(dòng)時(shí)，就將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)．下列說(shuō)法正確的是()A．該傳感器是根據(jù)電流的磁效應(yīng)工作的B．該傳感器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的C．膜片振動(dòng)時(shí)，穿過(guò)金屬線圈的磁通量不變D．膜片振動(dòng)時(shí)，金屬線圈中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

解析：由話筒的工作原理可知話筒的傳感器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的，故B正確．答案：B

點(diǎn)評(píng)：聽(tīng)筒與話筒的工作原理是不同的，要注意區(qū)分．

例2：如圖是電熨斗的結(jié)構(gòu)圖，下列說(shuō)法正確的是(