传感器原理与应用第七章其它传感器及应用

1、传感器原理与应用第七章其它传感器及应用第1页，共36页，2022年，5月20日，21点25分，星期日学 习 要 求1、学习和了解热电阻传感器和霍尔传感器的工作原理；2、掌握热电阻传感器和霍尔传感器的主要参数和特点；3、了解热电阻传感器和霍尔传感器的应用范围。4、了解压电式传感器的工作原理和基本应用。第2页，共36页，2022年，5月20日，21点25分，星期日第一节 热电阻式传感器-利于导电物体的电阻率随温度变化的温度电阻效应。主要用于温度以及与温度有关的参量的测量。 取一只 100W/220V 灯泡，用万用表测量其电阻值，可以发现其冷态阻值只有几十欧姆，而计算得到的额定热态电阻值应为484

2、。 第3页，共36页，2022年，5月20日，21点25分，星期日第一节 热电阻式传感器按照热电阻的性质可分为两大类：金属热电阻半导体热电阻简称“热电阻”简称“热敏电阻”第4页，共36页，2022年，5月20日，21点25分，星期日易提纯、复现性好的金属材料才可用于制作热电阻第5页，共36页，2022年，5月20日，21点25分，星期日1.1 热电阻1. 铂热电阻国际上公认的高精度测温标准传感器。铂电阻是用很细的铂丝绕在云母支架上制成。在0630.74范围内，铂电阻与温度的关系可以精确表示为：Rt=R0(1+At+Bt2+Ct3)式中 A3.96847103B-5.84710-7C-4.221

3、0-12第6页，共36页，2022年，5月20日，21点25分，星期日2. 铜热电阻适用于测量精度要求不高，温度范围在50150的场合。 铜热电阻的优点是：1.价格便宜2.铜的电阻与温度几乎是线性关系，即Rt=R0(1+t)3.电阻温度系数较大，（4.254.28) 10-3/ 铜热电阻的缺点是：1.电阻率较小，体积较大2.易氧化，使用环境要求高3.测量温度范围小第7页，共36页，2022年，5月20日，21点25分，星期日3. 其它热电阻随着科学技术的发展，对低温和超低温的测量提出了迫切要求。1) 铟电阻高精度低温电阻铟的熔点为150，在4.215K温域内的灵敏度比铂电阻高10倍。缺点是材料

4、软，复制性很差。2) 锰电阻特点是在632K低温范围内，电阻随温度变化很大，灵敏度高。缺点是脆性大，难以控制成丝。第8页，共36页，2022年，5月20日，21点25分，星期日薄膜型及普通型铂热电阻第9页，共36页，2022年，5月20日，21点25分，星期日小型铂热电阻第10页，共36页，2022年，5月20日，21点25分，星期日防爆型铂热电阻第11页，共36页，2022年，5月20日，21点25分，星期日汽车用水温传感器及水温表铜热电阻第12页，共36页，2022年，5月20日，21点25分，星期日学习查“铂热电阻分度表”附录 铂热电阻分度表 第13页，共36页，2022年，5月20日，

5、21点25分，星期日铂电阻温度显示、变送器第14页，共36页，2022年，5月20日，21点25分，星期日1.2 半导体热敏电阻 由金属氧化物（如锰、镍、铜和铁的氧化物）粉料按一定配方挤压成型，经过10001500高温烧结而成。 热敏电阻的优点是温度系数大、体积小、热惯性小。 热敏电阻是非线性电阻。主要表现在电阻值与温度间呈指数关系；电流随电压的变化不服从欧姆定律。第15页，共36页，2022年，5月20日，21点25分，星期日热敏电阻的外形、结构及符号a）圆片型热敏电阻 b）柱型热敏电阻 c）珠型热敏电阻 d）铠装型 e）厚膜型 f）图形符号1热敏电阻 2玻璃外壳 3引出线 4紫铜外壳 5传

6、热安装孔 第16页，共36页，2022年，5月20日，21点25分，星期日1.3 半导体热敏电阻的特性按半导体电阻随温度变化的特性分为三种类型：1、负电阻温度系数热敏电阻 Negative Temperature Coefficient2、正电阻温度系数热敏电阻 Positive Temperature Coefficient3、临界温度热敏电阻 Critical Temperature ResistorRt0Rt0NTCRt0PTCCTR第17页，共36页，2022年，5月20日，21点25分，星期日热敏电阻外形 MF12型 NTC热敏电阻聚脂塑料封装热敏电阻第18页，共36页，2022年，

7、5月20日，21点25分，星期日其他形式的热敏电阻 玻璃封装 NTC热敏电阻MF58 型热敏电阻第19页，共36页，2022年，5月20日，21点25分，星期日其他形式的热敏电阻 带安装孔的热敏电阻大功率PTC热敏电阻第20页，共36页，2022年，5月20日，21点25分，星期日其他形式的热敏电阻（续） 贴片式NTC热敏电阻第21页，共36页，2022年，5月20日，21点25分，星期日其他形式的热敏电阻（续） MF58型（珠形）高精度负温度系数热敏电阻MF5A-3型热敏电阻第22页，共36页，2022年，5月20日，21点25分，星期日热敏电阻温度面板表 热敏电阻 LCD第23页，共36页

8、，2022年，5月20日，21点25分，星期日热敏电阻体温表 第24页，共36页，2022年，5月20日，21点25分，星期日热敏电阻用于CPU的温度测量 第25页，共36页，2022年，5月20日，21点25分，星期日热敏电阻用于电热水器的温度控制 第26页，共36页，2022年，5月20日，21点25分，星期日BII第二节 霍尔传感器 -是基于半导体材料的霍尔效应原理制成的敏感元件。1.1 霍尔效应fLfEUH将一块通以电流I的导体薄片置于磁感应强度为B的磁场中，则在垂直于电流和磁场的薄片两端产生一个正比于电流和磁感应强度的电势。fL洛伦之力fE-电势UH产生的电场力霍尔电势UHKHIBK

9、H是灵敏度系数第27页，共36页，2022年，5月20日，21点25分，星期日1.2 霍尔元件基本检测电路1、元件电路符号控制电流极霍尔输出端2、基本检测电路EIU0第28页，共36页，2022年，5月20日，21点25分，星期日1.3 霍尔元件不等位电势的补偿由于输出端的不对称和其它原因，霍尔元件在外磁场为零 的情况下，仍有电势输出。等效补偿电路IUHABCDIUHr1r3r4r2ABCDBRwADCRwADC第29页，共36页，2022年，5月20日，21点25分，星期日1.3 霍尔传感器的应用1. 位移检测NSNSxx霍尔元件x0时，B0 x变化时，B增大，输出电势。动态范围5mm，分辨

10、率0.001mm2.转速测量通过输出的脉冲数量计算转速。第30页，共36页，2022年，5月20日，21点25分，星期日霍尔特斯拉计（高斯计） 霍尔元件第31页，共36页，2022年，5月20日，21点25分，星期日霍尔转速传感器在汽车防抱死装置（ABS）中的应用 若汽车在刹车时车轮被抱死，将产生危险。用霍尔转速传感器来检测车轮的转动状态有助于控制刹车力的大小。带有微型磁铁的霍尔传感器第32页，共36页，2022年，5月20日，21点25分，星期日霍尔转速表的其他安装方法 只要黑色金属旋转体的表面存在缺口或突起，就可产生磁场强度的脉动，从而引起霍尔电势的变化，产生转速信号。 霍尔元件磁铁第33页，共36页，2022年，5月20日，21点25分，星期日霍尔电流传感器铁心 线性霍尔IC EH=KH IB II第34页，共36页，2022年，5月20日，21点25分，星期日霍尔钳形电流表（交直流两用）压舌豁口第35页，共36页，2022年，5