常用传感器课件

医用电子仪器医械系徐彬锋常用传感器概要一、电阻式传感器二、电容式传感器三、电感式传感器四、热电式传感器五、磁电式传感器六、霍尔式传感器常用传感器第三节常用的生物医学传感器一、电阻式传感器电阻式传感器就是利用一定的方式将被测量的变化转化为敏感元件电阻值的变化，进而通过电路变成电压或电流信号输出的一类传感器。常用分类：电阻应变片、热电阻、光敏电阻、气敏电阻，湿敏电阻等。常用传感器1.电阻应变片

电阻应变片基于金属导体的应变效应，即阻值随机械变形的变化而发生变。

常用传感器电阻应变片的类型及常用材料1）金属电阻应变片丝式、箔式、薄膜式2）半导体应变片对半导体材料的某一轴向施加一定的载荷而产生应力时，它的电阻率会发生变化，称之为压阻效应。常用传感器常用传感器应用常用传感器标准产品常用传感器案例：电子称原理将物品重量通过悬臂梁转化结构变形再通过应变片转化为电量输出。常用传感器2.热电阻传感器取一只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

。常用传感器两个概念区分热电阻基本原理：金属导体的电阻值随温度的增加而增加。热电阻大部由纯金属材料制成，应用最多的为铜和铂。热敏电阻热敏电阻是利用半导体材料制成的。常用传感器外形常用传感器汽车用水温传感器及水温表

铜热电阻常用传感器热敏电阻温度面板表

热敏电阻

LCD常用传感器

热敏电阻体温表

常用传感器热敏电阻用于CPU的温度测量

常用传感器3.其他电阻式传感器（1）气敏电阻一种将检测到的气体成分和浓度转换为电信号的传感器。属于半导体敏感元件，利用气体的吸附而使半导体本身的电导率发生变化这一机理来进行检测的。常用传感器气敏电阻外形酒精传感器

其他可燃性气体传感器常用传感器

酒精测试仪呼气管常用传感器

家庭用煤气报警器常用传感器汽车尾气分析常用传感器（2）湿敏电阻湿敏电阻是利用湿敏材料吸收空气中的水分而导致本身电阻发生变化这一原理而制成的。水蒸气的凝结将给仪器设备带来各种危害常用传感器

电子湿度计模块封装后的外形常用传感器

电子式温湿度计常用传感器（3）光敏电阻光敏电阻是采用半导体材料制作，在光线的作用下其阻值往往变小，这种现象称为光电效应。光敏电阻结构光敏电阻电极光敏电阻接线图常用传感器二、电容式传感器

电容式传感器的工作原理可以平板电容器来说明。当忽略边缘效应时，其电容量与面积、介电常数成正比，与极距成反比。类型：（1）变极距（2）变面积（3）变介电常数常用传感器应用常用传感器指纹识别指纹识别所需电容传感器包含一个大约有数万个金属导体的阵列，其外面是一层绝缘的表面，当用户的手指放在上面时，金属导体阵列/绝缘物/皮肤就构成了相应的小电容器阵列。它们的电容值随着脊（近的）和沟（远的）与金属导体之间的距离不同而变化。常用传感器三、电感式传感器电感式传感器——利用电磁感应原理将被测非电量如位移、压力、流量、振动等转换成线圈自感系数L或互感系数M的变化，再由测量电路转换为电压或电流的变化量的输出。与线圈匝数平方成正比，与空气间隙有效截面积S0成正比，与空气间隙长度l0成反比。U0为磁导率。常用传感器a)气隙型

b)截面型

c)螺管型自感式传感器原理图常用传感器四、热电式传感器热电式传感器是利用某些材料或元件的物理特性与温度有关这一性质将温度变化转化成为电量变化的器件。热电效应：两种不同材料的导体或半导体连成闭合回路，两个接点分别置于温度为T和T0的热源中，该回路内会产生热电势。热电势的大小反映两个接点温度差，保持T0不变，热电势随着温度T变化而变化。测得热电势的值，即可知道温度T的大小。常用传感器先看一个实验——热电偶工作原理演示

结论：当两个结点温度不相同时，回路中将产生电动势。

热电极A右端称为：自由端（参考端、冷端）

左端称为：测量端（工作端、热端）

热电极B热电势AB常用传感器结点产生热电势的微观解释及图形符号

两种不同的金属互相接触时，由于不同金属内自由电子的密度不同，在两金属A和B的接触点处会发生自由电子的扩散现象。自由电子将从密度大的金属A扩散到密度小的金属B，使A失去电子带正电，B得到电子带负电，从而产生热电势。

自由电子＋ABeAB（

T）T常用传感器热电偶式传感器的医学应用（1）热电偶温度计。通过温差电动势的测量，将两个接触端的温差确定一下，若参比端温度已知，则另一端的温度就可以算出。优点：1）测量端热容量小，受热面积小，可测空间任一点的温度。2）相应时间短，稳定性好。3）它属于自发电型传感器：测量时可以不需外加电源，可直接驱动动圈式仪表。4）测温范围广：下限可达-270

C，上限可达1800

C以上。常用传感器（2）肿瘤治疗。加热到43摄氏度能使放射剂量减少三分之一。肿瘤区的温度要求精度高，所以可以使用热电偶和冰槽恒温技术，病灶温度控制在43摄氏度左右。常用传感器五、磁电式传感器基本原理：法拉第电磁感应定律。推导性理解：感应电动势匝数和磁通量直线运动时：由相对直线速度可以计算。曲线运动时：由角频率可以计算。常用传感器电磁血流量计电磁式血流传感器是用手术剥离待测血管后，将血管嵌入其磁气隙中测量血流量的传感器。在垂直于血管轴方向上加一磁场B，在与B垂直的两侧安装电极。因血液是碱性导电体并以均速运动，在恒定的磁场中切割磁力线感应出电动势，然后根据传感器输出的电压值和血管横截面积而得出血流量。该传感器可测的最小血管直径可达1mm以下，并且结果较为准确，并且可以连续检测血流，因而可作为检测血流量的标准方法。

常用传感器常用传感器六、霍尔式传感器基本原理：当载流导体或半导体处于与电流相垂直的磁场中时，在其两端将产生电位差，这一现象被称为霍尔效应。霍尔效应产生的电动势被称为霍尔电势。基于霍尔效应原理工作的半导体元器件成为霍尔元件。常用传感器常用传感器霍尔效应演示

当磁场垂直于薄片时，电子受到洛仑兹力的作用，向内侧偏移，在半导体薄片c、d方向的端面之间建立起霍尔电势。cdab常用传感器1、霍尔特斯拉计（高斯计）霍尔元件磁铁常用传感器2、霍尔转速表

在被测转速的转轴上安装一个齿盘，也可选取机械系统中的一个齿轮，将线性型霍尔器件及磁路系统靠近齿盘。齿盘的转动使磁路的磁阻随气隙的改变而周期性地变化，霍尔器件输出的微小脉冲信号经隔直、放大、整形后可以确定被测物的转速。SN线性霍尔磁铁常用传感器

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钢质霍尔常用传感器3、霍尔式无刷电动机

霍尔式无刷电动机取消了换向器和电刷，而采用霍尔元件来检测转子和定子之间的相对位置，其输出信号经放大、整形后触发电子线路，从而控制