传感器及其工作原理模板.pptx

第三章第三章传感器传感器自动门自动门引引入入新新课课自动干手机自动干手机自动干手机自动干手机酒精含量测试仪酒精含量测试仪雷达测速仪雷达测速仪电子秤电子秤红外耳温计红外耳温计航空航天宇宙飞船航空航天宇宙飞船 飞行的速度、加速度、位置、姿态、温度、气压、磁场、振飞行的速度、加速度、位置、姿态、温度、气压、磁场、振动测量；动测量；“阿波罗阿波罗10”飞船对飞船对3295个参数进行检测，其中：个参数进行检测，其中：温度传感器温度传感器559个个 压力传感器压力传感器140个个 信号传感器信号传感器501个个 遥控传感器遥控传感器142个个专家说：专家说：整个宇宙飞船就是高性能传感器的集合体整个宇宙飞船就是高性能传感器的集合体视觉视觉嗅觉嗅觉听觉听觉味觉味觉触觉触觉光传感器光传感器湿度传感器湿度传感器气体传感器气体传感器声音传感器声音传感器味传感器味传感器温度传感器温度传感器压力传感器压力传感器人获取外界信息人获取外界信息机械自动化设备获取外界信息机械自动化设备获取外界信息一一 传感器：传感器：转换电路转换电路物理信息物理信息化学信息化学信息生物信息生物信息电信号电信号敏感元件敏感元件传感器传感器传感器是指这样一类元件：传感器是指这样一类元件：它能够感知诸如它能够感知诸如力、温度、光、声、化学成分力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并把它们按照一定的规律转化成等非电学量，并把它们按照一定的规律转化成电压、电流电压、电流等电学量，或转化为等电学量，或转化为电路的通断电路的通断。传感器有时又被称作检测器，探测器或变换器传感器有时又被称作检测器，探测器或变换器传感器有时又被称作检测器，探测器或变换器传感器有时又被称作检测器，探测器或变换器传感器传感器非电学量非电学量非电学量非电学量传感器传感器传感器传感器电学量电学量电学量电学量2.2.传感器的作用传感器的作用Text声音等声音等声音等声音等磁场磁场磁场磁场温度温度温度温度受力受力受力受力电容等电容等电容等电容等电阻电阻电阻电阻电压电压电压电压电流电流电流电流测量、传输、处理和控制测量、传输、处理和控制3 3、传感器的组成、传感器的组成 敏感元件敏感元件处理电路处理电路非电信息非电信息电信息敏感元件敏感元件是直接感受被测量，是直接感受被测量，并将这些信息变换成并将这些信息变换成易易于测量于测量的物理量的物理量，形成电信号，形成电信号处理电路处理电路能把微小的信号进行放大能把微小的信号进行放大，并除去干扰信号，并除去干扰信号，使敏感元件输出的电信号转变成便于显示、记录、处使敏感元件输出的电信号转变成便于显示、记录、处理和控制的理和控制的电学量电学量二、敏感元件的原理二、敏感元件的原理1敏感元件就其感知外界信息的原理可分为三类：敏感元件就其感知外界信息的原理可分为三类：(1)物理物理类类：基于力、热、光、电磁和声等物理效应：基于力、热、光、电磁和声等物理效应(2)化学化学类类：基于化学反应原理：基于化学反应原理(3)生物生物类类：基于酶、抗体和激素等分子识别功能：基于酶、抗体和激素等分子识别功能离子感烟器离子感烟器明火探测器明火探测器温度传感器温度传感器光电传感器光电传感器湿度传感器湿度传感器机油压力传感器机油压力传感器超声波传感器超声波传感器风速传感器风速传感器全自动血压机全自动血压机自动旋转门自动旋转门走廊声控灯的工作原理走廊声控灯的工作原理光敏传感器光敏传感器声敏传感器声敏传感器灯灯声声音音光光线线控控制制电电路路延延时时电电路路声声音音光光线线1热敏电阻热敏电阻特性：特性：热敏电阻的阻值会随着温度的热敏电阻的阻值会随着温度的升高升高而而_，具有负温度系数具有负温度系数减小减小热敏电阻用热敏电阻用半导体半导体材料制成，具有电阻随温度材料制成，具有电阻随温度灵敏变灵敏变化的特性，可以实现对温度的测量化的特性，可以实现对温度的测量敏感元件敏感元件金属热电阻金属热电阻金属热电阻金属热电阻铂电阻铂电阻（1 1）光敏电阻的电阻率与光照强度有关。）光敏电阻的电阻率与光照强度有关。）光敏电阻的电阻率与光照强度有关。）光敏电阻的电阻率与光照强度有关。（2 2）光敏电阻受到光照时电阻会变小光敏电阻受到光照时电阻会变小光敏电阻受到光照时电阻会变小光敏电阻受到光照时电阻会变小。（3 3）光敏电阻将光学量（光照强度）转化为电学量）光敏电阻将光学量（光照强度）转化为电学量）光敏电阻将光学量（光照强度）转化为电学量）光敏电阻将光学量（光照强度）转化为电学量（电阻）。（电阻）。（电阻）。（电阻）。2、光敏电阻（光电传感器）光敏电阻的工作原理光敏电阻的工作原理 光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量。个电学量。硫化镉是一硫化镉是一硫化镉是一硫化镉是一种半导体材料，种半导体材料，种半导体材料，种半导体材料，无光照时，载流无光照时，载流无光照时，载流无光照时，载流子极少，导电性子极少，导电性子极少，导电性子极少，导电性能不好；随着光能不好；随着光能不好；随着光能不好；随着光照的增强，载流照的增强，载流照的增强，载流照的增强，载流子也增多，导电子也增多，导电子也增多，导电子也增多，导电性变好性变好性变好性变好3 3干簧管干簧管防盗报警器防盗报警器干簧管是一种能感知磁场的敏感元件，干簧管是一种能感知磁场的敏感元件，例例1.1.如如图图所所示示为为光光敏敏电电阻阻自自动动计计数数器器的的示示意意图图，其其中中R R1 1为为光光敏敏电电阻阻，R R2 2为为定定值值电电阻阻此此光光电电计计数数器器的的基基本本工作原理是（工作原理是（）A A当有光照射当有光照射R R1 1时，信号处理系统获得高电压时，信号处理系统获得高电压B B当有光照射当有光照射R R1 1时，信号处理系统获得低电压时，信号处理系统获得低电压C C信号处理系统每获得一次低电压就计数一次信号处理系统每获得一次低电压就计数一次DD信号处理系统每获得一次高电压就计数一次信号处理系统每获得一次高电压就计数一次AR1R2信号处理系统BD例例2 2、有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三、有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件分别接入如图所示电路中只元件分别接入如图所示电路中A A、B B两点两点后，用黑纸包住元件置入热水中，观察欧后，用黑纸包住元件置入热水中，观察欧姆表的示数，下列说法正确的是（姆表的示数，下列说法正确的是（）ABA.A.置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数变化较置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是热敏电阻大，这只元件一定是热敏电阻B.B.置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数不变化，置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数不变化，这只元件一定是定值电阻这只元件一定是定值电阻C.C.用黑纸包住与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数变用黑纸包住与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是光敏电阻化较大，这只元件一定是光敏电阻D.D.用黑纸包住与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数相用黑纸包住与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数相同，这只元件一定是定值电阻同，这只元件一定是定值电阻ACAC例例题题3如如图图所所示示，R1、R2为为定定值值电电阻阻，L是是小小灯灯泡泡，R3为为光敏电阻，当照射光强度增大时，（光敏电阻，当照射光强度增大时，（）A电压表的示数增大电压表的示数增大 BR2中电流减小中电流减小C小灯泡的功率增大小灯泡的功率增大 D电路的路端电压增大电路的路端电压增大ABC（1 1）测定角度）测定角度）测定角度）测定角度 （2 2）测定液面高度）测定液面高度）测定液面高度）测定液面高度h h（3 3）测定压力）测定压力）测定压力）测定压力F F（4 4）测定位移）测定位移）测定位移）测定位移x x 定片定片动片动片电介质电介质金属芯线金属芯线导电液体导电液体待测压力待测压力F固定电极固定电极可动电极可动电极x极板极板极板极板电介质电介质电容式传感器电容式传感器电容式传感器电容式传感器电容式位移传感器电容式位移传感器电容式位移传感器把力学量（位移）电容式位移传感器把力学量（位移）转换为电学量（电容）。转换为电学量（电容）。示意图示意图被测物体被测物体x电容器极板电容器极板电介质板电介质板待测压力F固定电极膜片电极例例4 4传传感感器器是是一一种种采采集集信信号号的的重重要要器器件件，如如图图是是一一种种测测定定压压力力的的电电容容式式传传感感器器，当当待待测测压压力力F F作作用用于于可可动动膜膜片片产产生生变变形形，引引起起电电容容的的变变化化，若若将将电电容容器器、灵灵敏敏电电流流计计和电源串联接成闭合电路，那么（和电源串联接成闭合电路，那么（）A A当当F F向上压膜片电极时，电容将减小向上压膜片电极时，电容将减小B B当当F F向上压膜片电极时，电容将增大向上压膜片电极时，电容将增大C C若电流计有示数，则压力若电流计有示数，则压力F F发生变化发生变化D D若电流计有示数，则压力若电流计有示数，则压力F F不发生变化不发生变化 BCABC1 1如图所示，如图所示，R R1 1、R R2 2为定值电阻，为定值电阻，L L为小灯泡，为小灯泡，R R3 3为为光敏电阻，当光照射到光敏电阻，当光照射到R R3 3上的光强度增大时上的光强度增大时()A电压表的示数增大电压表的示数增大BR2中电流减小中电流减小C小灯泡的功率增大小灯泡的功率增大D电路的路端电压增大电路的路端电压增大2如图所示，将多用电表的选择开关置于电阻挡，如图所示，将多用电表的选择开关置于电阻挡，再将电表的两支表笔分别与光敏电阻再将电表的两支表笔分别与光敏电阻Rt的两端相的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的中央若用不透连，这时表针恰好指在刻度盘的中央若用不透光的黑纸将光的黑纸将Rt包裹起来，表针将向包裹起来，表针将向_(选选填填“左左”或或“右右”)转动；若用手电筒光照射转动；若用手电筒光照射Rt，表，表针将向针将向_(选填选填“左左”或或“右右”)转动转动左左右右3如图所示，如图所示，R1为定值电阻，为定值电阻，R2为负温度系数的热敏电阻，当为负温度系数的热敏电阻，当温度降低时，电阻变大，温度降低时，电阻变大，L为小灯泡，当温度降低时为小灯泡，当温度降低时()AR1两端的电压增大两端的电压增大B电流表的示数增大电流表的示数增大C小灯泡的亮度变强小灯泡的亮度变强D小灯泡的亮度变弱小灯泡的亮度变弱C4 4如图所示，将万用表的选择开关置于如图所示，将万用表的选择开关置于“欧姆欧姆”挡，再将电挡，再将电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻RtRt的两端相连，的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的正中间若往这时表针恰好指在刻度盘的正中间若往RtRt上擦一些酒上擦一些酒精，表针将向精，表针将向_(_(填填“左左”或或“右右”)移动；若用吹风机移动；若用吹风机将热风吹向电阻，表针将向将热风吹向电阻，表针将向_(_(填填“左左”或或“右右”)移动移动左左右右动圈式话筒动圈式话筒电容式话筒电容式话筒电熨斗电熨斗电饭锅电饭锅一、温度传感器一、温度传感器1、热双金属片温度传感器、热双金属片温度传感器（1）用来控制电路的通断。）用来控制电路的通断。（2）原理：）原理：不同金属的膨胀系数不同不同金属的膨胀系数不同，将两种膨胀，将两种膨胀系数相差较大的不同金属片焊接或轧制成一体后，系数相差较大的不同金属片焊接或轧制成一体后，温度升高时，由于两面金属膨胀程度不同，双金属温度升高时，由于两面金属膨胀程度不同，双金属片受热变形片受热变形2、热电阻传感器、热电阻传感器用金属丝制作的感温电阻叫热电阻。用金属丝制作的感温电阻叫热电阻。电阻与温度的关系：RR0（1t）作用：测温，测流量。原理：金属丝的电阻随温度的升高而增大原理：金属丝的电阻随温度的升高而增大3 3、热敏电阻传感器、热敏电阻传感器（1）NTC热敏电阻热敏电阻电阻随温度升高而减小（一般所说热电阻电阻随温度升高而减小（一般所说热电阻都是此类）都是此类）（2）PTC热敏电阻热敏电阻电阻随温度升高而增大。电阻随温度升高而增大。作用：作用：测温、温度控制或过热保护测温、温度控制或过热保护二、光传感器二、光传感器定义：测量光信号的传感器定义：测量光信号的传感器原理：有些金属或半导体材料，在电路原理：有些金属或半导体材料，在电路中受到光照时，可以产生电流或电压，中受到光照时，可以产生电流或电压，实现光信号向电信号的转化。实现光信号向电信号的转化。应用：光电门应用：光电门 非接触式自动水龙头非接触式自动水龙头 光电式烟尘浓度计光电式烟尘浓度计 光电式转速表光电式转速表光控门.rm非接触式自动水龙头非接触式自动水龙头