工程测试技术第三章传感器测量原理

1、工程测试技术第三章传感器测量原理霍尔元件由霍尔片、四根引线和壳体组成，如图示。 可用于微位移、压差、高度、加速度及振动量的测量测转角：电流传感器 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大小成正比，这一磁场可以通过软磁材料来聚集，然后用霍尔器件进行检测。 铁磁材料裂纹检测 NS叶片和齿轮位置传感器应用 案例：汽车速度测量:2 磁阻元件磁阻效应- -+ +lwx特点 电阻的增量与磁场的平方成正比； 与磁场的正负无关； 温度系数影响大； 磁感应的范围比霍尔元件大。应用 磁头；接近开关和无触点开关。磁敏元件传感器3 磁感应半导体元件分类霍尔元件磁电阻元件磁敏二极管磁晶体管磁半

2、导体开关磁敏元件传感器案例转速测量热敏传感器 把两种膨胀系数不同的金属薄片焊接在一起制成的。它是一种固体膨胀温度计，可将温度变化转换成机械量变化。优点：结构简单牢固可靠防爆 热敏传感器热敏传感器荧光灯启辉器荧光灯 荧光灯 零线火线 当电路接通，启辉器两端极片得电，击穿惰性气体而导电（辉光放电），双金属片发热弯曲而与静触板接通形成闭合电路。电路中电流突然中断，使镇流器两端产生一个比电源电压高得多的感应电动势，在强电场的作用下，引起管内汞蒸气电离而形成弧光放电.热敏传感器产品温控器热敏传感器应用汽车发动机传感器水温感应塞还广泛应用于空调、暖气、电子体温计等 气敏电阻传感器 气体与人类日常生活密切相

3、关，对气体的检测已经是保护和改善生态居住环境不可缺少手段，气敏传感器发挥着极其重要的作用。 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。还有易燃、易爆气体、酒精等的探测。烟雾报警器酒精传感器二氧化碳传感器气敏电阻传感器 气敏传感器是利用气敏半导体材料，如氧化锡、氧化锰。当它们吸收了气体烟雾，如一氧化碳、醇等时，电阻发生变化。从而使气敏元件电阻值随被测气体的浓度改变而变化。 气敏电阻传感器气敏电阻传感器 气敏电阻传感器实验室中的传感器气敏电阻传感器燃气报警器烟雾报警器 酒精传感器气敏电阻传感器3.8 超声波检测传感器 1)声波及其分类(1)次声波，

4、振动频率低于l6Hz的机械波。(2)声波:振动频率在16Hz20KHz之间的机械波。(3)超声波:高于20KHz的机械波。2）超声波的物理性质 超声波与声波比，振动频率高，波长短，具有束射特性，方向性强，可以定向传播，其能量远远大于振幅相同的声波，并具有很高的穿透能力。 3.8 超声波检测传感器声压 所谓声压，是指某点上各瞬间的压力与大气压力之差值，单位为Pa，1Pa =1N/m2。声强 声强是声波在传播方向上单位时间内通过单位面积的能量。声功率 声功率(W)是声源在单位时间内发射出的总能量，单位是W。超声波传感器原理 超声波发射原理是把铁磁材料置于交变磁场中，产生机械振动，发射出超声波。 接

5、收原理是当超声波作用在磁致材料上时，使磁滞材料磁场变化，使线圈产生感应电势输出。 3.8 超声波检测传感器超声波传感器对3.8 超声波检测传感器超声波传感器应用 超声波探伤/测距/测物tA3.8 超声波检测传感器案例：输油管检测的检测机器人3.8 超声波检测传感器倒车雷达3.8 超声波检测传感器 鱼群探测器 3.8 超声波检测传感器3.9 光电传感器 光电传感器通常是指能敏感到由紫外线到红外线光的光能量，并能将光能转化成电信号的器件。其工作原理是基于一些物质的光电效应。 内光电效应 半导体材料受到光照时会产生电子-空穴对,使其导电性能增强,光线愈强，阻值愈低，这种光照后电阻率发生变化的现象,称

6、为内光电效应 。光敏电阻、光敏二极管和光敏三极管照相机自动测光光控灯工业控制半导体敏感元件传感器 光电池 光生伏特效应指半导体材料P-N结受到光照后产生一定方向的电动势的效应。以可见光作光源的光电池是常用的光生伏特型器件。+-PN半导体敏感元件传感器 应用 光电传感器在工业上的应用可归纳为辐射式(直射式)、吸收式、遮光式、反射式、四种基本形式。 半导体敏感元件传感器 半导体敏感元件传感器 半导体敏感元件传感器 半导体敏感元件传感器 案例：半导体敏感元件传感器 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。半导体敏感元件传感

7、器 相机测距反射式光电传感器3.10 光纤传感器 物性型光纤传感器是利用光纤对环境变化的敏感性，将输入物理量变换为调制的光信号。 1）物性型光纤传感器第三章、传感器测量原理光纤流速传感器3.10 光纤传感器 结构型光纤传感器是由光检测元件与光纤传输回路及测量电路所组成的测量系统。其中光纤仅作为光的传播媒质，所以又称为传光型或非功能型光纤传感器。2）结构型光纤传感器3.10 光纤传感器光纤检测型光电传感器作业件检测颜色检测3.10 光纤传感器3.11 生物传感器第三章、传感器测量原理热/光电量微生物/酶等敏感元件 生物传感器与其它传感器区别是检测对象中含生命物质。根据敏感物质不同,生物传感器分酶

8、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。第三章、传感器测量原理2、环境监测应用领域1、发酵工业(食品)第三章、传感器测量原理血糖乳酸测定流程体育上耐力训练第三章、传感器测量原理德国研发的环境废水BOD分析仪第三章、传感器测量原理手掌型葡萄糖(glucose)分析仪第三章、传感器测量原理工厂发酵车间化验员正在分析样品发酵工厂谷氨酸-葡萄糖分析3.12 智能传感器第三章、传感器测量原理 传感器一般指能够感知某种物理量（如电、光、磁等）、化学量（如浓度、PH值等）、生物量（如细菌等）等的信息，并将该信息转化为电信息的装置。 智能传感器是将传感器与微型计算机集成在一块芯片上，其主

9、要特征是将敏感技术和信息处理技术相结合，使其除了具有感知的本能外，还具有认知能力。第三章、传感器测量原理嵌入式计算机智能倾角RS232传感器IC总线数字温度传感器振动网络传感器智能压力网络传感器第三章、传感器测量原理GSM/SMS第三章、传感器测量原理3.13 传感器选用原则 选择传感器主要考虑灵敏度、响应特性、线性范围、稳定性、精确度、测量方式等六个方面的问题。 1、灵敏度 一般说来，传感器灵敏度越高越好，但，在确定灵敏度时，要考虑以下几个问题。 a)灵敏度过高引起的干扰问题； b)量程范围。 c)交叉灵敏度问题。2 响应特性 传感器的响应特性是指在所测频率范围内，保持不失真的测量条件。 实际上传感器的响应总不可避免地有一定延迟，但总希望延迟的时间越短越好。 3 线性范围 任何传感器都有一定线性工作范围。在线性范围内输出与输入成比例关系，线性范围愈宽，则表明传感