工学测试技术河南科技大学常用传感器.pptx

河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院第第2章章 常用传感器常用传感器本章学习要求：本章学习要求：1.理解传感器的定义、组成及分类；理解传感器的定义、组成及分类；2.掌握常用传感器原理、特点及应用；掌握常用传感器原理、特点及应用；3.了解传感器的信号调理电路。了解传感器的信号调理电路。测试技术测试技术河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院第第2章章 常用传感器常用传感器2.1 概述概述1.传感器的定义传感器的定义 传感器传感器(Transducer/Sensor)是能感受规定的被测量，并按是能感受规定的被测量，并按照一定规律转换成照一定规律转换成可用信号可用信号(便于传输和处理便于传输和处理)的器件或装置。的器件或装置。非电物理量非电物理量电信号电信号传感器转换后的信号大多为传感器转换后的信号大多为电信号电信号。因而从狭义上讲，。因而从狭义上讲，传感器是把外界输入的非电物理量转换成电信号的装置。传感器是把外界输入的非电物理量转换成电信号的装置。现代信息技术的基础有三个主要方面：现代信息技术的基础有三个主要方面：信息采集信息采集 传感器技术传感器技术 信息传输信息传输 通信技术通信技术 信息处理信息处理 计算机技术计算机技术(包括软件和硬件包括软件和硬件)河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院2.传感器的组成传感器的组成传感器由传感器由敏感元件敏感元件、转换元件转换元件和和基本转换电路基本转换电路组成。敏感元件直接感受被测组成。敏感元件直接感受被测物理量物理量(力力)，并对被，并对被测量进行转换输出测量进行转换输出(应变应变)；转换元件将敏感元件的；转换元件将敏感元件的输出转换成便于传输和测量的电参量输出转换成便于传输和测量的电参量(电阻电阻)或电信或电信号；转换电路则对号；转换电路则对转换元件转换元件输出的信号进行放大、输出的信号进行放大、阻抗匹配、运算调制等，以便于接入后续仪表。阻抗匹配、运算调制等，以便于接入后续仪表。2.1 概述概述被测量被测量敏感元件敏感元件转换元件转换元件辅助电源辅助电源基本转换电路基本转换电路输出信号输出信号河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院3.传感器的分类传感器的分类（1）按被测物理量分类按被测物理量分类常见的被测物理量常见的被测物理量机械量：长度机械量：长度,厚度厚度,位移位移,速度速度,加速度加速度,旋转角旋转角,转速转速,质量质量,重量重量,力力,应力应力,应变应变,压力压力,真空度真空度,力矩力矩,风速风速,流速流速,流量。流量。声：声：声压声压,噪声。噪声。磁：磁：磁通磁通,磁场。磁场。温度：温度温度：温度,热量热量,比热。比热。光：光：亮度亮度,色彩。色彩。2.1 概述概述河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院 位移传感器位移传感器 力传感器力传感器 滑觉传感器滑觉传感器 压力传感器压力传感器 流量传感器流量传感器 温度传感器等温度传感器等（2）按被测量的性质分类按被测量的性质分类 2.1 概述概述河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院能量转换型和能量控制型两大类。能量转换型和能量控制型两大类。（3）按被测量与输出电信号的转换关系分类按被测量与输出电信号的转换关系分类能量转换型：能量转换型：直接将被测量转换为电信号直接将被测量转换为电信号(电压等电压等)。（有源）（有源）例如：例如：热电偶传感器，压电式传感器。热电偶传感器，压电式传感器。2.1 概述概述能量控制型：能量控制型：先将被测量转换为电参量先将被测量转换为电参量(电阻等电阻等)，在，在（无源）（无源）外部辅助电源作用下才能输出电信号，外部辅助电源作用下才能输出电信号，并由被测量控制输出电信号的变化。并由被测量控制输出电信号的变化。例如：例如：应变式传感器，电容式传感器。应变式传感器，电容式传感器。河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院（4）按工作原理分类按工作原理分类电阻应变式传感器电阻应变式传感器电容传感器电容传感器磁电式传感器磁电式传感器光电式传感器光电式传感器压电式传感器等压电式传感器等4.传感器的性能指标传感器的性能指标 灵敏度、线性度、重复性、稳定性、精灵敏度、线性度、重复性、稳定性、精确度、动态特性、环境影响等。确度、动态特性、环境影响等。2.1 概述概述河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院2.2 能量控制型传感器能量控制型传感器第第2章章 常用传感器常用传感器上式中任何一个参数变化均会引起电阻变化。上式中任何一个参数变化均会引起电阻变化。金属电阻丝的电阻为：金属电阻丝的电阻为：转换原理：转换原理：将被测量变化转换为电阻变化。将被测量变化转换为电阻变化。2.2.1 电阻式传感器电阻式传感器河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院 金属电阻丝在外力作用下发生金属电阻丝在外力作用下发生机械变形机械变形时，其时，其电阻值随着所受机械变形电阻值随着所受机械变形(伸长或缩短伸长或缩短)的变化而发的变化而发生变化的现象。生变化的现象。（1）工作原理：）工作原理：电阻应变效应电阻应变效应1.电阻应变式传感器电阻应变式传感器(金属电阻应变片金属电阻应变片)2.2.1 电阻式传感器电阻式传感器河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院对上式求偏导数对上式求偏导数 代入代入金属电阻丝的电阻为：金属电阻丝的电阻为：2.2.1 电阻式传感器电阻式传感器河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院有：有：2.2.1 电阻式传感器电阻式传感器式中：式中：轴向相对轴向相对变形变形(纵向应变纵向应变)；径向相对径向相对变形变形(体积不变体积不变)；电阻率相对变化电阻率相对变化。河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院故：故：电阻丝灵电阻丝灵敏系数：敏系数：对于金属电阻应变片，在外力作用下电阻率对于金属电阻应变片，在外力作用下电阻率基本不变基本不变(不同于半导体应变片不同于半导体应变片)：(由由实验确定实验确定)2.2.1 电阻式传感器电阻式传感器河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院应变计（2）应变片的结构及类型）应变片的结构及类型金属应变片按敏感栅的结金属应变片按敏感栅的结构可分为：构可分为：丝绕式丝绕式、短接短接丝式丝式、箔式箔式、应变花应变花。2.2.1 电阻式传感器电阻式传感器河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院（3）应变片的主要参数应变片的主要参数5）其它参数：如环境温度、滞后、蠕变、零漂其它参数：如环境温度、滞后、蠕变、零漂 以及疲劳寿命、横向效应等。以及疲劳寿命、横向效应等。1）几何尺寸：基长几何尺寸：基长基宽基宽=lb0 时时，e1e2，ey0；当当 x0 时时，e1 e2，eyNB)。AT0BT河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院（2）温差电势：）温差电势：接点温度接点温度不同，温度扩散不同，温度扩散(T T0)。汤姆逊系数，与材料性质和两端温度有关。汤姆逊系数，与材料性质和两端温度有关。，第三节第三节 能量转换型传感器能量转换型传感器 当热电偶材料一定，冷端温度时，总当热电偶材料一定，冷端温度时，总热电势为热端温度热电势为热端温度 的单值函数的单值函数(分度表分度表)。ABTT0河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院2热电偶的基本定律热电偶的基本定律（1）均质导体定律）均质导体定律 若组成热电偶回路的两种导体相同，则无论两若组成热电偶回路的两种导体相同，则无论两 接点温度如何，接点温度如何，热电偶回路中的总热电偶回路中的总热电势为零；热电势为零；若两接点温度相同，则尽管导体材料不同，若两接点温度相同，则尽管导体材料不同，热电热电 偶回路中的总热电势也为零。偶回路中的总热电势也为零。（2）中间导体定律中间导体定律 在热电偶回路中接入第三种材料的导体，只要在热电偶回路中接入第三种材料的导体，只要 其两端的温度相等，该导体的接入就不会影响热电其两端的温度相等，该导体的接入就不会影响热电 偶回路的总热电势偶回路的总热电势工程应用？工程应用？TT0V2.3.3 热电偶传感器热电偶传感器河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院3冷端温度处理冷端温度处理 （2）热电势修正法热电势修正法 （3）电桥补偿法电桥补偿法 （1）恒温法恒温法 （4）延伸导线法延伸导线法 TTnV2.3.3 热电偶传感器热电偶传感器热电极热电极热端热端冷端冷端河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院2.3.3 热电偶传感器热电偶传感器河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院2.3.3 热电偶传感器热电偶传感器河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院第第2章章 常用传感器常用传感器 工作原理：工作原理：热阻效应热阻效应(能量控制型能量控制型)利用电阻值随温度变化的特点制成的。利用电阻值随温度变化的特点制成的。（1）铂电阻：）铂电阻：（2）铜电阻：）铜电阻：2.3.4 热电阻传感器：温度热电阻传感器：温度电阻电阻1金属热电阻：正电阻温度系数金属热电阻：正电阻温度系数（3）铟和锰电阻：）铟和锰电阻：，：河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院2.3.4 热电阻传感器热电阻传感器（4）金属热电阻的测量电路）金属热电阻的测量电路电桥电桥 三线接法三线接法四线接法四线接法河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院2半导体半导体热敏电阻热敏电阻 热敏电阻不宜用于较宽的温度范围，但对于特定热敏电阻不宜用于较宽的温度范围，但对于特定温度点的检测却十分灵敏。因此可用做检测元件、电温度点的检测却十分灵敏。因此可用做检测元件、电路保护元件、温度补偿元件、温度报警元件等。路保护元件、温度补偿元件、温度报警元件等。（2）PTC 型：型：正电阻温度系数正电阻温度系数（过热保护）（过热保护）2.3.4 热电阻传感器热电阻传感器（3）CT R型：型：临界电阻温度系数临界电阻温度系数（开关元件）（开关元件）（1）NTC 型：型：负电阻温度系数负电阻温度系数热敏电阻材料的特征常数热敏电阻材料的特征常数(20006000K)。（温度测量）（温度测量）河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院2.3.4 热电阻传感器热电阻传感器河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院产品产品2.3.4 热电阻传感器热电阻传感器河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院温控器温控器应用应用水温感应塞水温感应塞还广泛应用于空调、暖气、电子体温计等还广泛应用于空调、暖气、电子体温计等2.3.4 热电阻传感器热电阻传感器河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院第第2章章 常用传感器常用传感器2.4 磁敏传感器：磁信息磁敏传感器：磁信息电信息电信息 半导体薄片置于磁场中，当有电流流过时，在半导体薄片置于磁场中，当有电流流过时，在垂直于电流和磁场的方向上会产生电势垂直于电流和磁场的方向上会产生电势(霍尔电势霍尔电势)，这种现象称为霍尔效应。这种现象称为霍尔效应。2.4.1 霍尔式传感器：霍尔式传感器：霍尔效应霍尔效应河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院霍尔式传感器由霍尔片、四根引线和壳体组成。霍尔式传感器由霍尔片、四根引线和壳体组成。2.4.1 霍尔式传感器霍尔式传感器河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院2.4.1 霍尔式传感器霍尔式传感器河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院霍尔转角传感器霍尔转角传感器2.4.1 霍尔式传感器霍尔式传感器河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院霍尔电流传感器霍尔电流传感器 当电流流过导线时，将在导线周围产生磁场，当电流流过导线时，将在导线周围产生磁场，磁场大小与流过导线的电流成正比，磁场通过钳形磁场大小与流过导线的电流成正比，磁场通过钳形软磁铁心来聚集，然后用霍尔元件进行检测。软磁铁心来聚集，然后用霍尔元件进行检测。2.4.1 霍尔式传感器霍尔式传感器河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院 当金属表面有裂纹时，在裂纹处出现漏磁场，当金属表面有裂纹时，在裂纹处出现漏磁场，霍尔元件通过漏磁场将获得一个脉动电压信号。霍尔元件通过漏磁场将获得一个脉动电压信号。案例：案例：金属表面裂纹和钢丝绳断丝检测金属表面裂纹和钢丝绳断丝检测 NS2.4.1 霍尔式传感器霍尔式传感器河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院案例：案例：汽车速度测量汽车速度测量(r/min)2.4.1 霍尔式传感器霍尔式传感器河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院2.4.2 磁敏电阻传感器：磁敏电阻传感器：磁阻效应磁阻效应 当霍尔元件的长宽比小于当霍尔元件的长宽比小于1 1时，在外磁场作用时，在外磁场作用下霍尔电势难以建立，输入端电流方向会发生倾斜下霍尔电势难以建立，输入端电流方向会发生倾斜而导致电阻值增大，这种现象称为磁阻效应。而导致电阻值增大，这种现象称为磁阻效应。时时，当当当当时时，；2.4 磁敏传感器磁敏传感器河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院磁阻电阻可用于位移测量、票证检伪、无触点开关。磁阻电阻可用于位移测量、票证检伪、无触点开关。当磁铁远离当磁铁远离InSb电阻，处于无磁场状态，电阻电阻，处于无磁场状态，电阻R0较小，晶体管截止，继电器较小，晶体管截止，继电器K断电，处于开状态；断电，处于开状态；当磁铁接近当磁铁接近InSb电阻时，电阻变大，晶体管导电阻时，电阻变大，晶体管导通，继电器通，继电器K通电，处于关状态。通电，处于关状态。2.4.3 磁敏管磁敏管 磁敏二、三极管广磁敏二、三极管广泛用于磁场、转速、漏泛用于磁场、转速、漏磁探伤、无触点开关。磁探伤、无触点开关。2.4 磁敏传感器磁敏传感器河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院 第第2章章 常用传感器常用传感器2.5 光敏传感器：光信息光敏传感器：光信息电信息电信息1.工作原理：工作原理：光电效应光电效应 （1）外光电效应）外光电效应 在光照作用下，物体内的电子从物体表面逸出在光照作用下，物体内的电子从物体表面逸出的现象。光电器件有的现象。光电器件有光电管光电管和和光电倍增管光电倍增管。（2）内光电效应）内光电效应 在光照作用下，物体的导电性增加而电阻率在光照作用下，物体的导电性增加而电阻率下降的现象。光电器件有下降的现象。光电器件有光敏电阻光敏电阻和和光导管光导管。2.5.1 光电式传感器光电式传感器河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院2.5.1 光电传感器光电传感器（3）光生伏特效应）光生伏特效应 在光照作用下，能使物体产生一定方向电动势在光照作用下，能使物体产生一定方向电动势的现象。光电器件有的现象。光电器件有光敏晶体管光敏晶体管和和光电池光电池。2.光电器件光电器件注意：注意：各种各种光电器件有光电器件有不同的光谱不同的光谱特性，使用特性，使用时考虑光源时考虑光源的波长。的波长。河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院光电池：光电池：半半导导体体材材料料P-N结结受受到到光光照照后后产产生生一一定定方方向向的电动势，的电动势，用可用可见光作光源。见光作光源。+-PN2.5.1 光电传感器光电传感器河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院照相机自动测光；照相机自动测光；光控灯；光控灯；工业控制。工业控制。产品：产品：2.5.1 光电传感器光电传感器河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院3.工程应用工程应用 光光电电元元件件在在工工业业上上的的应应用用可可归归纳纳为为辐辐射射式式(直直射式射式)、吸收式、遮光式、反射式。、吸收式、遮光式、反射式。2.5.1 光电传感器光电传感器测量物体的温度测量物体的温度河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院测量半透明体的透明度测量半透明体的透明度2.5.1 光电传感器光电传感器河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院测量非透明体的位置和尺寸测量非透明体的位置和尺寸2.5.1 光电传感器光电传感器河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院测量表面粗糙度测量表面粗糙度2.5.1 光电传感器光电传感器河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院(r/min)2.5.1 光电传感器光电传感器河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院光电池自动干手器：光电池自动干手器：220V交流电经变压器、整流桥和滤波电容后，变为交流电经变压器、整流桥和滤波电容后，变为12V直流电源供给检测电路。当手放入干手器时，手遮住灯泡发直流电源供给检测电路。当手放入干手器时，手遮住灯泡发出的光，光电池不感受光照，晶体管出的光，光电池不感受光照，晶体管V导通，继电器导通，继电器K通电，通电，常开触点常开触点K1吸合。风机和电热丝通电，吹出热风烘手。吸合。风机和电热丝通电，吹出热风烘手。2.5.1 光电传感器光电传感器河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院案例：案例：光电鼠标就是利用光电鼠标就是利用LED与光敏晶体管组合来与光敏晶体管组合来 测量位移。测量位移。2.5.1 光电传感器光电传感器河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院亮度传感器：亮度传感器：通过检测周围环境的亮度，再与内部设定值通过检测周围环境的亮度，再与内部设定值相比较，调整光源的亮度和分布，有效利用自然相比较，调整光源的亮度和分布，有效利用自然光线，达到节约电能的目的。光线，达到节约电能的目的。2.5.1 光电传感器光电传感器河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院照相机测距反射式照相机测距反射式 光电传感器光电传感器2.5.1 光电传感器光电传感器河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院P35-T46P39-T522.5.1 光电传感器光电传感器河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院机械手抓取鸡蛋实验照片机械手抓取鸡蛋实验照片案例：案例：利用光电式滑觉传感器实现机械手软抓取利用光电式滑觉传感器实现机械手软抓取2.5.1 光电传感器光电传感器河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院滑与不滑的波形滑与不滑的波形NNU(V)U(V)(b)触头触头滑觉传感器结构图滑觉传感器结构图(a)基座基座光电元件光电元件AB弹性体弹性体2.5.1 光电传感器光电传感器河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院2.5.2 光纤传感器光纤传感器 1.工作原理：工作原理：全反射现象全反射现象 全反射条件：全反射条件：或或2.5 光敏传感器光敏传感器河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院 根根据据光光电电器器件件所所接接收收的的光光强强来来测测量量被被测测反反射射表面的距离。表面的距离。2.光纤位移传感器光纤位移传感器 2.5.2 光纤传感器光纤传感器河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院光纤检测型传感器光纤检测型传感器工件检测工件检测颜色检测颜色检测应用应用:2.5.2 光纤传感器光纤传感器河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院2.5.3 CCD固态图像传感器固态图像传感器 MOS光敏元的结构是在光敏元的结构是在P型半导体硅片上形成型半导体硅片上形成一层氧化物一层氧化物(SiO2)，在氧化物上再沉积一层金属电，在氧化物上再沉积一层金属电极，由此形成一个金属极，由此形成一个金属-氧化物氧化物-半导体结构元。半导体结构元。2.5 光敏传感器光敏传感器河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院 在在半半导导体体硅硅片片上上按按线线阵阵或或面面阵阵排排列列MOS单单元元，如如果果照照射射在在这这些些光光敏敏元元上上的的是是一一幅幅明明暗暗起起伏伏的的图图像像，则则这这些些光光敏敏元元上上就就会会感感应应出出一一幅幅与与光光照照强强度度相对应的光生电荷图像。相对应的光生电荷图像。2.5.3 CCD固态图像传感器固态图像传感器河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院01111100CCD阵列阵列 运算电路运算电路显示电路显示电路结束信号结束信号驱动脉冲驱动脉冲CCD并并联联串串联联转转换换器器放大器放大器 2.5.3 CCD固态图像传感器固态图像传感器河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院特点：特点：(1)非接触检测；非接触检测；(2)响应快；响应快；(3)可靠性高，维修简便；可靠性高，维修简便；(4)测量精度高；测量精度高；(5)体积小，重量轻，容易与计算机连接；体积小，重量轻，容易与计算机连接；(6)对被测物体需要强光照射；对被测物体需要强光照射；(7)受被测物体以外的光影响。受被测物体以外的光影响。条形码扫描器条形码扫描器 2.5.3 CCD固态图像传感器固态图像传感器 应用：应用：(1)宽度测量；宽度测量；(2)外径测量；外径测量；3)主轴径向跳动测量。主轴径向跳动测量。河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院数码相机：数码相机：2.5.3 CCD固态图像传感器固态图像传感器河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院2.5.4 光栅传感器光栅传感器 2.5 光敏传感器光敏传感器河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院光栅传感器的应用：光栅传感器的应用：将光源、透镜、指示将光源、透镜、指示光栅和光电器件固定在机光栅和光电器件固定在机床床身上，主光栅固定在床床身上，主光栅固定在机床运动部件上。机床运动部件上。主光栅主光栅的长度由量程确定。的长度由量程确定。当两光栅相对移动时便产生莫尔条纹，该条纹随光栅以当两光栅相对移动时便产生莫尔条纹，该条纹随光栅以一定的速度移动，用光电器件检测条纹亮度的变化，即可得一定的速度移动，用光电器件检测条纹亮度的变化，即可得到周期变化的电信号，电信号通过前置放大器送入数字显示到周期变化的电信号，电信号通过前置放大器送入数字显示器，直接显示被测位移的大小。器，直接显示被测位移的大小。(光栅位移传感器光栅位移传感器)2.5 光敏传感器光敏传感器河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院光栅传感器的细分结构：光栅传感器的细分结构：2.5.4 光栅传感器光栅传感器 在一个莫尔条纹间距内并列放置四个光电器在一个莫尔条纹间距内并列放置四个光电器件，当光栅相对移动一个栅距时，可得到相位差件，当光栅相对移动一个栅距时，可得到相位差 的四个脉冲信号，从而实现了四细分。的四个脉冲信号，从而实现了四细分。河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院第第2章章 常用传感器常用传感器2.6 气敏传感器气敏传感器 气体检测是保护和改善生态居住环境不可缺少气体检测是保护和改善生态居住环境不可缺少手段。手段。如生活环境中一氧化碳浓度达如生活环境中一氧化碳浓度达0.81.15 ml/L时，就会出现呼吸急促，脉搏加快，甚至晕厥。另时，就会出现呼吸急促，脉搏加快，甚至晕厥。另外，易燃、易爆气体、酒精等的探测，外，易燃、易爆气体、酒精等的探测，气敏传感器气敏传感器发挥着极其重要的作用。发挥着极其重要的作用。烟雾报警器烟雾报警器 酒精传感器酒精传感器 二氧化碳传感器二氧化碳传感器河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院 2.6 气敏传感器气敏传感器 利用半导体气敏材料利用半导体气敏材料(如氧化锡、氧化锰等如氧化锡、氧化锰等)，吸，吸附被测气体附被测气体(氢气、一氧化碳、甲烷、乙醇等氢气、一氧化碳、甲烷、乙醇等)时，时，电阻率发生变化，从而使电阻值随被测气体浓度电阻率发生变化，从而使电阻值随被测气体浓度的改变而变化。的改变而变化。1.工作原理：工作原理：气敏效应气敏效应河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院气敏器件电阻值与气体浓度关系曲线：气敏器件电阻值与气体浓度关系曲线：2.6 气敏传感器气敏传感器河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院 2.气敏器件气敏器件 2.6 气敏传感器气敏传感器河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院烟雾报警器烟雾报警器应用：应用：2.6 气敏传感器气敏传感器燃气报警器燃气报警器河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院酒精传感器酒精传感器应用：应用：2.6 气敏传感器气敏传感器河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院2.7 其它传感器其它传感器 超声波发射原理：把铁磁材料置于交变磁场中，超声波发射原理：把铁磁材料置于交变磁场中，产生机械振动，发射出超声波。产生机械振动，发射出超声波。接收原理：当超声波作用在磁滞材料上时，接收原理：当超声波作用在磁滞材料上时，使磁滞材料磁场变化，线圈产生感应电势。使磁滞材料磁场变化，线圈产生感应电势。第第2章章 常用传感器常用传感器2.7.1 超声波传感器超声波传感器 河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院te案例：案例：超声波探伤超声波探伤/测距测距/测物测物 2.7.1 超声波传感器超声波传感器河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院案例：案例：倒车雷达倒车雷达 2.7.1 超声波传感器超声波传感器河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院案例：案例：鱼群探测器鱼群探测器 2.7.1 超声波传感器超声波传感器河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院2.7.2 声发射传感器声发射传感器 材材料料或或结结构构受受外外力力或或内内力力作作用用产产生生变变形形或或断断裂裂，以以弹弹性性波波形形式式快快速速释释放放出出应应变变能能的的现现象象称称声声发发射射。各各种种材材料料声声发发射射频频率率范范围围很很宽宽，从从次次声声、声声频频到到超超声。多数金属的声发射频带在超声范围内。声。多数金属的声发射频带在超声范围内。2.7 其它传感器其它传感器河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院 声发射声发射AE(Acoustic Emission)技术是应用仪器技术是应用仪器检测、分析声发射信号并确定声发射源的技术。利检测、分析声发射信号并确定声发射源的技术。利用声发射技术可以对部件的缺陷进行判断和预报，用声发射技术可以对部件的缺陷进行判断和预报，并作出评价。并作出评价。声发射检测诊断特点：声发射检测诊断特点：（1）声发射技术是一种动态无损检测技术，能声发射技术是一种动态无损检测技术，能判断发射的部位和状态，了解缺陷的形成过程和发判断发射的部位和状态，了解缺陷的形成过程和发展趋势。展趋势。（2）声发射检测灵敏度高，被检对象的缺陷在声发射检测灵敏度高，被检对象的缺陷在形成初期就有声发射现象，只要及时检测，就可以形成初期就有声发射现象，只要及时检测，就可以尽早发现被检对象的缺陷。尽早发现被检对象的缺陷。2.7.2 声发射传感器声发射传感器河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院案例：案例：利用声发射传感器进行轴承故障诊断利用声发射传感器进行轴承故障诊断 压电加速度计压电加速度计声发射传感器声发射传感器 2.7.2 声发射传感器声发射传感器河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院案例：案例：材料断裂等结构监测材料断裂等结构监测 2.7.2 声发射传感器声发射传感器河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院2.7.3 生物传感器生物传感器热热/光光电信号电信号酶酶/微生物等微生物等热敏热敏/光敏器件光敏器件 生物传感器生物传感器由生物敏感膜与变换器构成，由生物敏感膜与变换器构成，根据根据敏感物质不同，可分酶传感器、微生物传感器、组敏感物质不同，可分酶传感器、微生物传感器、组织传感器、细胞器传感器、免疫传感器等。织传感器、细胞器传感器、免疫传感器等。2.7 其它传感器其它传感器河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院血糖乳酸测定血糖乳酸测定体育上耐力训练体育上耐力训练 2.7.3 生物传感器生物传感器河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院德国研发的环境废水德国研发的环境废水BOD分析仪分析仪 2.7.3 生物传感器生物传感器河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院手掌型葡萄糖手掌型葡萄糖(glucose)分析仪分析仪 2.7.3 生物传感器生物传感器河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院工厂发酵车间化验工厂发酵车间化验员正在分析样品员正在分析样品发酵工厂谷氨酸发酵工厂谷氨酸-葡萄糖分析葡萄糖分析 2.7.3 生物传感器生物传感器河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院2.7.4 智能传感器智能传感器 智能传感器是将传感器、信号调理电路与微智能传感器是将传感器、信号调理电路与微型计算机等集成在一块芯片上，其特征是将敏感型计算机等集成在一块芯片上，其特征是将敏感技术和信息处理技术相结合，使其除了具有感知技术和信息处理技术相结合，使其除了具有感知的本能外，还具有逻辑判断、信息处理等功能。的本能外，还具有逻辑判断、信息处理等功能。2.7 其它传感器其它传感器河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院嵌入式计算机嵌入式计算机智能倾角智能倾角RS232传感器传感器IC总线数字温度传感器总线数字温度传感器 2.7.4 智能传感器智能传感器河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院智能压力网络传感器智能压力网络传感器振动网络传感器振动网络传感器 2.7.4 智能传感器智能传感器河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院2.7.5 离子敏传感器离子敏传感器 当当敏敏感感膜膜与与被被测测溶溶液液接接触触时时，由由于于氢氢离离子子的的存存在在，在在敏敏感感膜膜与与溶溶液液界界面面上上感感应应出出对对离离子子敏敏感感的的界界面面电电势势。该该电电势势控控制制沟沟道道的的导导电电性性，使使得得漏漏源源电电流流发发生生变变化化，从从而而实实现现对对被被测测溶溶液液中中离子活度的检测。离子活度的检测。2.7 其它传感器其它传感器河南科技大学机电学院河南科技大学机电学院2.7.6 多传感器信息融合多传感器信息融合 2.7 其它传感器其它传感器加速度加速度传感器传感器声发射声发射传感器传感器 触觉触觉传感器传感器 滑觉滑觉传感器传感器