探测传感器原理

1、、什么是传感器、什么是传感器传感器就是测量和探索自然界各种参数的检测元件。传感器就是测量和探索自然界各种参数的检测元件。、传感器的工作原理、传感器的工作原理分类方法分类方法传感器类别传感器类别优点优点不足不足被测量被测量加速度传感器、速度传感加速度传感器、速度传感器、位移传感器、压力传器、位移传感器、压力传感器、温度传感器、负荷感器、温度传感器、负荷传感器、扭矩传感器等传传感器、扭矩传感器等传感器。感器。方便、数据可以方便、数据可以直接读出，对于直接读出，对于生产单位与用户生产单位与用户来讲，被测量可来讲，被测量可以一目了然。以一目了然。名目繁多，不利名目繁多，不利于掌握传感器的于掌握传感器的

2、原理与设计和归原理与设计和归纳分析纳分析工作原理工作原理电阻应变式传感器，压电电阻应变式传感器，压电式传感器，电容传感器，式传感器，电容传感器，涡流式传感器，动圈式传涡流式传感器，动圈式传感器、磁电式传感器等等感器、磁电式传感器等等类别少，有利于类别少，有利于专业工作者对传专业工作者对传感器工作原理的感器工作原理的设计归纳与分析设计归纳与分析对传感器不够了对传感器不够了解的用户使用不解的用户使用不便便能量传递能量传递有源传感器是一种能量转换器，如电压式传感器，热电式传感器，有源传感器是一种能量转换器，如电压式传感器，热电式传感器，磁电式传感器等磁电式传感器等无源传感器不能能量变换，被测的非电学

3、量仅对传感器起控制或调无源传感器不能能量变换，被测的非电学量仅对传感器起控制或调节作用，所以无源传感器必须具有辅助能源（电源）节作用，所以无源传感器必须具有辅助能源（电源）3、传感器分类、传感器分类（1）温度传感器）温度传感器:是一种将温是一种将温度变化转换为电学量变化的装度变化转换为电学量变化的装置，它通过测量传感器元件的置，它通过测量传感器元件的电学量随温度变化来实现温度电学量随温度变化来实现温度测量。测量。次数次数1 12345温度温度 C1030507090电阻电阻 R（2）实验操作与收集数据）实验操作与收集数据器材介绍器材介绍（3）数据分析与论证：）数据分析与论证：热敏电阻：一般由金

4、属或半导体材料制成，其电阻热敏电阻：一般由金属或半导体材料制成，其电阻值随温度变化非常明显。值随温度变化非常明显。a.在工作温度范围内，正温度系数热敏电阻，其在工作温度范围内，正温度系数热敏电阻，其t t图线是随温度图线是随温度t t上升而增大。上升而增大。b.b.负温度系数热敏电阻，其负温度系数热敏电阻，其t t图线是随温度图线是随温度t t上升减小。上升减小。如图，因如图，因0101110VRTVRTRRERRREV或即分类方式分类方式类别类别电阻温度特性电阻温度特性 正温度系数、负温度系数正温度系数、负温度系数结构结构金属、半导体（单晶、多晶体、陶瓷）金属、半导体（单晶、多晶体、陶瓷）工

5、作方式工作方式球状、片状、杆状、膜状球状、片状、杆状、膜状工作温度工作温度直热式、旁热式直热式、旁热式用途用途常温、高温、低温常温、高温、低温热敏电阻优点热敏电阻优点热敏电阻的温度系数大，灵敏度高，响应迅速，热敏电阻的温度系数大，灵敏度高，响应迅速，测量线路简单，体积小，寿命长，价格便宜，耐测量线路简单，体积小，寿命长，价格便宜，耐湿、耐酸、耐热冲击，耐振动，可靠性高。湿、耐酸、耐热冲击，耐振动，可靠性高。热敏电阻应用热敏电阻应用 主要用于某点（位置）小温差测量，远距离、多主要用于某点（位置）小温差测量，远距离、多点测量与控制，以及温度补偿与电路的自动调制点测量与控制，以及温度补偿与电路的自动

6、调制（4）热敏电阻传感器的分类、优点和应用。）热敏电阻传感器的分类、优点和应用。（1）光敏电阻：光敏电阻在）光敏电阻：光敏电阻在被光照射时电阻发生变化，被光照射时电阻发生变化，它可以把光照强弱转换为电它可以把光照强弱转换为电阻大小的电学量，从而做成阻大小的电学量，从而做成光电传感器，如光电池、光光电传感器，如光电池、光电二极管、光电三极管。电二极管、光电三极管。（2）光敏电阻在有光照时）光敏电阻在有光照时电阻非常小（一般在电阻非常小（一般在 级），在无光照时电阻非级），在无光照时电阻非常大，（一般在常大，（一般在 级）。级）。kM日光灯的启动器也可看成是一个热敏传感装置，日光灯的启动器也可看成

7、是一个热敏传感装置，它的热敏功能器是双金属片，你能说出启动器的工作原它的热敏功能器是双金属片，你能说出启动器的工作原理吗？理吗？ 日光灯启动器结构如图日光灯启动器结构如图1 1所所示，内有一双金属片，热膨胀系数不示，内有一双金属片，热膨胀系数不同。开关闭合后，启动器两极之间有同。开关闭合后，启动器两极之间有电压使氖气放电而发出辉光，辉光发电压使氖气放电而发出辉光，辉光发出的热量使出的热量使U U形动触片受热膨胀向外形动触片受热膨胀向外延伸，碰到静触片接触，电路接通；延伸，碰到静触片接触，电路接通；温度降低时，温度降低时，U U动触片向里收缩，离动触片向里收缩，离开触点，切断电路。开触点，切断电

8、路。 U形动形动触片触片静触片静触片氖泡氖泡图图1给你如下器材：热敏电阻、电铃、电源继电器，给你如下器材：热敏电阻、电铃、电源继电器，滑动变阻器，开关和导线若干。试从所给器材中选用一滑动变阻器，开关和导线若干。试从所给器材中选用一些器材制作一个高温自动报警器，要求是：不必要的器些器材制作一个高温自动报警器，要求是：不必要的器材尽量不用，画出电路图。材尽量不用，画出电路图。选择热敏电阻、电铃、电选择热敏电阻、电铃、电源继电器及导线若干，连接电路源继电器及导线若干，连接电路如图如图2 2。当温度升高，热敏电阻电当温度升高，热敏电阻电阻减小，螺线管中电流增大，电阻减小，螺线管中电流增大，电磁铁磁性变

9、强，衔铁被吸下，与磁铁磁性变强，衔铁被吸下，与触头接触，含电铃电路闭合，电触头接触，含电铃电路闭合，电铃鸣响报报警。铃鸣响报报警。电铃电铃热敏电阻热敏电阻触头触头衔铁衔铁弹簧弹簧图图2例例3 3：如图：如图3 3所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中A A是发光仪器，是发光仪器，B B是传送带上物品，是传送带上物品，R R1 1为光敏电阻，为光敏电阻，R R2 2为定为定值电阻，此光电计数器的基本工作原理是（值电阻，此光电计数器的基本工作原理是（ ）A A、R R1 1、R R2 2信号处理系统图信号处理系统图3 3（A A）当有光照射）当有光照射R R1

10、 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记数一次）信号处理系统每获得一次低电压就记数一次（D D）信号处理系统每获得一次高电压就记数一次）信号处理系统每获得一次高电压就记数一次 A AR R1R R2 2信 号信 号处 理处 理系系 统统图图3 3光敏电阻自动计数器原理图如上，当传送带上没光敏电阻自动计数器原理图如上，当传送带上没有物品挡住由有物品挡住由A A射出的光信号时射出的光信号时, ,光敏电阻阻值变小，由光敏电阻阻值变小，由分压规律知供

11、给信号处理系统的电压变低；当传送带上分压规律知供给信号处理系统的电压变低；当传送带上有物品挡住由有物品挡住由A A射出的光信号时，光敏电阻的阻值变大，射出的光信号时，光敏电阻的阻值变大，供给信号系统的电压变高并记数一次。这种高低交替变供给信号系统的电压变高并记数一次。这种高低交替变化的信号经过信号处理系统的处理，就会自动将其转化化的信号经过信号处理系统的处理，就会自动将其转化为相应的数字为相应的数字, ,实现自动计数的功能。实现自动计数的功能。 A AR R1R R2 2信 号信 号处 理处 理系系 统统图图3 3给你光电管、电磁继电器、直流电源、开关、照给你光电管、电磁继电器、直流电源、开关

12、、照明电路、路灯及导线，设计一个用于街道的路灯自动控明电路、路灯及导线，设计一个用于街道的路灯自动控制开关，达到日出路灯熄，日落路灯亮的效果，并说明制开关，达到日出路灯熄，日落路灯亮的效果，并说明设计原理。设计原理。 S S触点触点衔铁衔铁光电管光电管零线零线火线火线图图4 4设计电路如图设计电路如图4 4，当光照加强时，当光照加强时，光电管电阻变小，通过线圈的电流变大，光电管电阻变小，通过线圈的电流变大，电磁铁磁性变强，把衔铁吸下，脱离触电磁铁磁性变强，把衔铁吸下，脱离触点，照明电路断开，灯熄灭；当光照减点，照明电路断开，灯熄灭；当光照减弱时，光电管电阻变大，电流减小，电弱时，光电管电阻变大

13、，电流减小，电磁铁磁性减弱，衔铁被弹簧弹回与触点磁铁磁性减弱，衔铁被弹簧弹回与触点接触，照明电路接通，灯亮。因此就可接触，照明电路接通，灯亮。因此就可做到日出灯熄，日落灯熄。做到日出灯熄，日落灯熄。如图如图5是电容式话筒的示意图，它是利用电容制作的传感器，是电容式话筒的示意图，它是利用电容制作的传感器，话筒的振动膜前面镀有薄薄的金属层，膜后距膜几十微米处有一话筒的振动膜前面镀有薄薄的金属层，膜后距膜几十微米处有一金属板，振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极，在金属板，振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极，在两极间加一电压两极间加一电压U，人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使电容

14、，人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使电容发生变化，导致话筒所在电路中的其它量发生变化，使声音信号发生变化，导致话筒所在电路中的其它量发生变化，使声音信号被话筒转化为电信号，其中导致电容变化的原因可能是容器两板被话筒转化为电信号，其中导致电容变化的原因可能是容器两板间的（间的（ ）（A A）距离变化）距离变化 （B B）正对面积变化）正对面积变化（C C）介质变化）介质变化 （D D）电压变化）电压变化金属板金属板金属膜金属膜振动膜振动膜外电路外电路图图5这个声电传感器又可归到电容传感这个声电传感器又可归到电容传感器中。由题意对着话筒说话时，振动膜前器中。由题意对着话筒说话时，振动膜前后振动，

15、则金属层和金属板间距离改变，后振动，则金属层和金属板间距离改变，即电容器两极板间距改变，故导致电容变即电容器两极板间距改变，故导致电容变化的原因可能是容器两极间的距变变化，化的原因可能是容器两极间的距变变化，选选A。 （风力测定仪）如图所示为一种测定风作用力的仪器原理图，图（风力测定仪）如图所示为一种测定风作用力的仪器原理图，图中中P P为金属球，悬挂在一细长裸金属丝下面，为金属球，悬挂在一细长裸金属丝下面，O O是悬挂点，是悬挂点，R0R0是保是保护电阻，护电阻，CDCD是水平放置的光滑电阻丝，与悬挂小球的细金属丝始是水平放置的光滑电阻丝，与悬挂小球的细金属丝始终保持良好接触，无风时细金属丝与电阻丝在终保持良好接触，无风时细金属丝与电阻丝在C C点接触，此时电路点接触，此时电路中的电流为中的电流为I I，有风时细金属丝将偏转一角度，有风时细金属丝将偏转一角度（与风力大小有与风力大小有关），细金属丝与电阻丝在关），细金属丝与电阻丝在 点接触，已知风力方向水平向左，点接触，已知风力方向水平向左，O