传感器及其工作原理(1)课件

1、第三章第三章传感器传感器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、飞行的速度、加速度、位置、姿态、温度、气压、磁场、振动测量；振动测量；“阿波罗阿波罗10”飞船对飞船对3295个参数进行检测，其个参数进行检测，其中：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

2、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

3、电路的通断电路的通断。2.2.传感器的作用传感器的作用Text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易并将这些信息变换成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，并除去干扰信号，能把微小的信号进行放大，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、处理和控制的电学量理和控制的电学量二、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)物理类：基于力、热、光、电磁和声等物理效应物理类：基于力、热、光、电磁和声等物理效应(2)化学类：基于化学反应原理化学类：基于化学反应原理(3)生物类：基于酶、抗体和激素等分子识别功能生物类：基于酶、抗体和激素等分子识别功能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，具有电阻随温度灵敏变材料制成，具有电

5、阻随温度灵敏变化的特性，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铂电阻铂电阻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。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.如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中R R1 1为光敏电阻，为光敏电阻，R R2 2为定值电阻此光电计数器的基为定值电阻此光电计数器的基本工作原理是（本工作原理是（ ）A A当有光照射当有光照射R

6、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

7、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

8、件一定是定值电阻同，这只元件一定是定值电阻例题例题3如图所示，如图所示，R1、R2为定值电阻，为定值电阻，L是小灯泡，是小灯泡，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传感器是一种采集信

9、号的重要器件，如图是一种测传感器是一种采集信号的重要器件，如图是一种测定压力的电容式传感器，当待测压力定压力的电容式传感器，当待测压力F F作用于可动膜片作用于可动膜片产生变形，引起电容的变化，若将电容器、灵敏电流计产生变形，引起电容的变化，若将电容器、灵敏电流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

10、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

11、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，为负温度系数的热敏电阻，当温度降低时，电阻变大，当温度降低时，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

12、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，再挡，再将电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻将电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻RtRt的两端相的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的正中间若往连，这时表针恰好指在刻度盘的正中间若往RtRt上擦一上擦一些酒精，表针将向些酒精，表针将向_(_(填填“左左”或或“右右”)”)移动；移动；若用吹风机将热风吹向电阻，表针将向若用吹风机将热风吹向电阻，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）

13、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