《传感器原理与应用》课件2

传感器原理与应用传感器是现代科技的重要组成部分，广泛应用于各个领域，对人类生活和社会发展产生了深远的影响。传感器概述定义传感器是一种能够感知物理量并将其转换为可测量信号的器件。作用将物理量（如温度、压力、光线）转换为电信号，便于测量、控制和分析。传感器的基本结构敏感元件直接感知被测物理量并发生变化的部件。转换元件将敏感元件的变化转换为电信号的部件。信号处理电路对转换元件输出的信号进行放大、滤波、整形等处理。电阻式传感器原理利用敏感元件的电阻值随被测物理量变化而改变的原理。应用广泛应用于温度、压力、位移、应变等测量。电容式传感器原理利用敏感元件的电容值随被测物理量变化而改变的原理。应用常用于位移、压力、液位、湿度等测量。电感式传感器原理利用敏感元件的电感值随被测物理量变化而改变的原理。应用主要用于位移、速度、流量、压力等测量。压电式传感器原理利用压电材料在机械压力作用下产生电荷的原理。应用广泛应用于压力、加速度、振动等测量。光电式传感器原理利用光与物质相互作用的原理进行测量。应用常用于位移、速度、液位、烟雾、火焰等测量。热电式传感器原理利用两种不同金属导体接点间的温差产生电动势的原理。应用主要用于温度测量。磁电式传感器原理利用磁场与电流相互作用的原理进行测量。应用常用于磁场、角度、速度等测量。传感器的性能指标1灵敏度传感器输出信号变化量与输入物理量变化量的比值。2线性度传感器输出信号与输入物理量之间的线性关系程度。3重复性传感器在相同条件下多次测量同一物理量时，输出信号的稳定性和一致性。4稳定性传感器在一定时间内保持性能指标稳定的能力。常见传感器的原理1电阻式电阻变化2电容式电容变化3电感式电感变化4压电式电荷产生5光电式光电效应温度传感器热电偶利用温差产生电动势进行温度测量。热敏电阻利用电阻值随温度变化的原理进行温度测量。湿度传感器电容式利用湿度变化导致电容值改变的原理进行湿度测量。电阻式利用吸湿材料的电阻值随湿度变化的原理进行湿度测量。压力传感器应变式利用应变片测量压力引起的形变，进而得出压力值。压电式利用压电材料在压力作用下产生电荷的原理进行压力测量。流量传感器涡街式利用流体通过涡街传感器产生的涡街频率与流量成正比的原理进行测量。电磁式利用导电流体在磁场中运动时产生的感应电动势与流量成正比的原理进行测量。位移传感器电位器式利用滑动触点在电阻元件上移动，改变电阻值，从而测量位移。电容式利用电容值随位移变化的原理进行位移测量。速度传感器霍尔式利用霍尔效应，根据霍尔电压的大小来测量速度。磁电式利用磁场与电流相互作用的原理，测量速度。加速度传感器压电式利用压电材料在加速度作用下产生电荷的原理进行测量。电容式利用电容值随加速度变化的原理进行测量。角度传感器电位器式利用滑动触点在电阻元件上移动，改变电阻值，从而测量角度。霍尔式利用霍尔效应，根据霍尔电压的大小来测量角度。传感器的选型1测量范围传感器能够测量的物理量的范围。2精度传感器测量结果的准确程度。3响应时间传感器对输入信号变化做出反应所需的时间。4工作环境传感器能够正常工作的温度、湿度、压力等环境条件。传感器的应用领域工业过程控制自动化控制系统中用于监测和控制生产过程。机械及汽车工程用于车辆的发动机管理、安全系统、悬挂系统等方面。机器人与自动化用于机器人感知环境、导航、运动控制等方面。工业过程控制温度控制用于监测和控制生产过程中的温度，确保产品质量。压力控制用于监测和控制生产过程中的压力，保证设备安全运行。流量控制用于监测和控制生产过程中的物料流量，保证生产效率。机械及汽车工程发动机管理用于监测和控制发动机转速、油量、温度等参数，提高燃油效率和排放性能。安全系统用于监测车辆的速度、方向、距离等参数，提高驾驶安全。悬挂系统用于监测车辆的振动和倾斜，提高乘坐舒适性和操控性。机器人与自动化环境感知用于机器人感知周围环境，例如距离、障碍物、光线等。导航定位用于机器人确定自身位置和方向，实现自主导航。运动控制用于机器人控制自身的运动，实现精确的操作和动作。医疗诊断和监护心率监测用于监测患者的心率，帮助医生诊断心血管疾病。血压监测用于监测患者的血压，帮助医生诊断高血压等疾病。血糖监测用于监测患者的血糖，帮助医生诊断糖尿病等疾病。环境监测空气质量监测用于监测空气中的污染物浓度，例如二氧化硫、氮氧化物等。水质监测用于监测水体中的污染物浓度，例如重金属、有机物等。噪音监测用于监测环境噪音，评估噪音污染程度。航空航天飞行控制用于监测飞机的姿态、速度、高度等参数，保证飞行安全。发动机监测用于监测飞机发动机的运行状态，提高发动机效率和安全。导航定位用于飞机导航定位，保证飞行路线准确。智能家居温度控制用于调节室内温度，保证舒适度。光线控制用于调节室内光线，营造舒适的氛围。安全监测用于监测家中安全，例如防盗、火灾等。物联网应用智能农业用于监测土壤湿度、温度、光照等参数，实现精准灌溉和施肥。智慧城市用于监测交通流量、环境污染等参数，提高城市管理效率。智能制造用于监