第七章其它傳感器及應(yīng)用 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)檢測(cè)原理與技術(shù).ppt

1、7.1 熱電阻式傳感器,7.2 霍爾傳感器,7.3 壓電式傳感器,第七章 其它常用傳感器,學(xué) 習(xí) 要 求,1、學(xué)習(xí)和了解熱電阻傳感器和霍爾傳感器的工作原理；,2、掌握熱電阻傳感器和霍爾傳感器的主要參數(shù)和特點(diǎn)；,3、了解熱電阻傳感器和霍爾傳感器的應(yīng)用范圍。,4、了解壓電式傳感器的工作原理和基本應(yīng)用。,第一節(jié) 熱電阻式傳感器,-利于導(dǎo)電物體的電阻率隨溫度變化的溫度電阻效應(yīng)。,主要用于溫度以及與溫度有關(guān)的參量的測(cè)量。,取一只 100W/220V 燈泡，用萬(wàn)用表測(cè)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(jì)算得到的額定熱態(tài)電阻值應(yīng)為484 。,第一節(jié) 熱電阻式傳感器,按照熱電阻的性質(zhì)可分為兩大類：

2、,簡(jiǎn)稱“熱電阻”,簡(jiǎn)稱“熱敏電阻”,易提純、復(fù)現(xiàn)性好的金屬材料才可用于制作熱電阻,1.1 熱電阻,1. 鉑熱電阻,國(guó)際上公認(rèn)的高精度測(cè)溫標(biāo)準(zhǔn)傳感器。,鉑電阻是用很細(xì)的鉑絲繞在云母支架上制成。,在0630.74范圍內(nèi)，鉑電阻與溫度的關(guān)系可以精確 表示為：,Rt=R0(1+At+Bt2+Ct3),式中 A3.96847103,B-5.84710-7,C-4.2210-12,2. 銅熱電阻,適用于測(cè)量精度要求不高，溫度范圍在50150的場(chǎng)合。, 銅熱電阻的優(yōu)點(diǎn)是：,1.價(jià)格便宜,2.銅的電阻與溫度幾乎是線性關(guān)系，即Rt=R0(1+t),3.電阻溫度系數(shù)較大，（4.254.28) 10-3/, 銅熱電

3、阻的缺點(diǎn)是：,1.電阻率較小，體積較大,2.易氧化，使用環(huán)境要求高,3.測(cè)量溫度范圍小,3. 其它熱電阻,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)低溫和超低溫的測(cè)量提出了迫切要求。,1) 銦電阻高精度低溫電阻,銦的熔點(diǎn)為150，在4.215K溫域內(nèi)的靈敏度比鉑電阻高10倍。,缺點(diǎn)是材料軟，復(fù)制性很差。,2) 錳電阻,特點(diǎn)是在632K低溫范圍內(nèi)，電阻隨溫度變化很大，靈敏度高。,缺點(diǎn)是脆性大，難以控制成絲。,薄膜型及普通型鉑熱電阻,小型鉑熱電阻,防爆型鉑熱電阻,汽車用水溫傳感器及水溫表,銅熱電阻,學(xué)習(xí)查“鉑熱電阻分度表”,附錄 鉑熱電阻分度表,鉑電阻溫度顯示、變送器,1.2 半導(dǎo)體熱敏電阻,由金屬氧化物（如錳、鎳、

4、銅和鐵的氧化物）粉料按一定配方 擠壓成型，經(jīng)過(guò)10001500高溫?zé)Y(jié)而成。,熱敏電阻的優(yōu)點(diǎn)是溫度系數(shù)大、體積小、熱慣性小。,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。,熱敏電阻的外形、結(jié)構(gòu)及符號(hào),a）圓片型熱敏電阻 b）柱型熱敏電阻 c）珠型熱敏電阻 d）鎧裝型 e）厚膜型 f）圖形符號(hào) 1熱敏電阻 2玻璃外殼 3引出線 4紫銅外殼 5傳熱安裝孔,1.3 半導(dǎo)體熱敏電阻的特性,按半導(dǎo)體電阻隨溫度變化的特性分為三種類型：,1、負(fù)電阻溫度系數(shù)熱敏電阻 Negative Temperature Coefficient,2、正電阻溫度系數(shù)熱敏電阻 P

5、ositive Temperature Coefficient,3、臨界溫度熱敏電阻 Critical Temperature Resistor,NTC,PTC,CTR,熱敏電阻外形,MF12型 NTC熱敏電阻,聚脂塑料封裝熱敏電阻,其他形式的熱敏電阻,玻璃封裝 NTC熱敏電阻,MF58 型熱敏電阻,其他形式的熱敏電阻,帶安裝孔的熱敏電阻,大功率PTC熱敏電阻,其他形式的熱敏電阻（續(xù)）,貼片式NTC熱敏電阻,其他形式的熱敏電阻（續(xù)）,MF58型（珠形）高精度負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻,MF5A-3型熱敏電阻,熱敏電阻溫度面板表,熱敏電阻,LCD,熱敏電阻體溫表,熱敏電阻用于CPU的溫度測(cè)量,熱敏電阻用

6、于電熱水器的溫度控制,第二節(jié) 霍爾傳感器,-是基于半導(dǎo)體材料的霍爾效應(yīng)原理制成的敏感元件。,1.1 霍爾效應(yīng),fL,fE,將一塊通以電流I的導(dǎo)體薄片置于 磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)中，則 在垂直于電流和磁場(chǎng)的薄片 兩端產(chǎn)生一個(gè)正比于電流和 磁感應(yīng)強(qiáng)度的電勢(shì)。,fL洛倫之力,fE-電勢(shì)UH產(chǎn)生的電場(chǎng)力,霍爾電勢(shì)UHKHIB,KH是靈敏度系數(shù),1.2 霍爾元件基本檢測(cè)電路,1、元件電路符號(hào),控制電流極,霍爾輸出端,2、基本檢測(cè)電路,1.3 霍爾元件不等位電勢(shì)的補(bǔ)償,由于輸出端的不對(duì)稱和其它原因，霍爾元件在外磁場(chǎng)為零 的情況下，仍有電勢(shì)輸出。,補(bǔ)償電路,B,1.3 霍爾傳感器的應(yīng)用,1. 位移檢測(cè),霍爾元

7、件,x0時(shí)，B0,x變化時(shí)，B增大，輸出電勢(shì)。,動(dòng)態(tài)范圍5mm，分辨率0.001mm,2.轉(zhuǎn)速測(cè)量,通過(guò)輸出的脈沖數(shù)量計(jì)算轉(zhuǎn)速。,霍爾特斯拉計(jì)（高斯計(jì)）,霍爾元件,霍爾轉(zhuǎn)速傳感器在汽車防抱死裝置（ABS）中的應(yīng)用,若汽車在剎車時(shí)車輪被抱死，將產(chǎn)生危險(xiǎn)。用霍爾轉(zhuǎn)速傳感器來(lái)檢測(cè)車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)有助于控制剎車力的大小。,帶有微型磁鐵的霍爾傳感器,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，就可產(chǎn)生磁場(chǎng)強(qiáng)度的脈動(dòng)，從而引起霍爾電勢(shì)的變化，產(chǎn)生轉(zhuǎn)速信號(hào)。,霍爾元件,磁鐵,霍爾電流傳感器,鐵心,線性霍爾IC,EH=KH IB,I,I,霍爾鉗形電流表（交直流兩用）,壓舌,豁口,第七章小結(jié),1、