技术物理下册（第三版）12-1 物理检测技术学习课件

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物理检测技术现象与思考物理检测技术常用传感器现象与思考

在生产、科研和生活中，需要对某些物理量进行测量，如图12.1-1

所示，但有些量不适合直接测量或不能直接测量？就需要利用各种物理效应及规律，把被测量转换为电学量进行测量。这种物理检测技术，又称为传感器技术。图12.1-1常用物理检测技术一、物理检测技术1.概念

利用各种物理效应、物理规律，把不适合直接测量或不能直接测量的物理量转换为易于测量的物理量，这种技术称为物理检测技术。如内置传感器的高科技冲浪板中的一些不能直接测量的物理量可用物理检测技术测量（视频12.1-1

）。

注：物理检测技术又称为传感器技术。传感器技术视频12.1-12.传感器通常是把被测量转换为电学量，如电压、电流、频率等，然后进行测量。实现这种转换的器件，称为传感器,如视频12.1-2

。高科技传感器侦测手臂肌肉运动控制一切，如视频12.1-3

。机器人传感器

视频12.1-2

传感器是一种能将被测量的某种物理、化学、生物等信息转换成便于直接测量、显示和处理信息的器件。由于电信号便于处理，因此可以定义为把各种外界信息转成电信号的器件。高科技传感器侦测手臂肌肉运动

视频12.1-3二、常用传感器1.电阻式传感器

⑴原理把被测量转换为电阻的变化量，然后通过对电阻变化量的测量，实现对非电学量的检测。图12.1-2图12.1-2常见传感器⑵常见电阻式传感器①电阻丝应变片

利用电阻应变片可以测量形变、力、加速度、位移、荷重、压力、液位（液体深度）等。

使用时把它贴在试件表面，试件受力变形后，会引起应变片上电阻丝的长度、截面积发生变化，还会引起电阻率的变化，从而引起电阻变化。如图12.1-3所示。图12.1-3电阻丝应变片

②热敏电阻

利用导体的电阻随温度的变化而变化的性质可用来测量温度，以及通过温度的变化测量气体的流速、流量等。可用于温度、自动控制温度（如用于冰箱、空调内）以及温度补偿的测量。土壤温度记录仪，如视频12.1-4及图

12.1-4热敏电阻

。土壤温度记录仪视频12.1-4图12.1-4常见几种热敏电阻③半导体气敏电阻

用于烟雾、石油气、酒精蒸气、煤气等的检测。可测量空气的相对湿度，如图12.1-5所示。

④半导体湿敏电阻

用于测量空气的相对湿度。如图12.1-6所示。

图12.1-6湿敏温度计图12.1-5常见气敏电阻2.电容式传感器

它的基本原理是把被测量转换为电容的变化量，进而实现对非电学量的检测。如图12.1-7所示。

3.电感式传感器

它利用线圈自感系数或互感系数的变化来实现对非电学量的测量可以用来测量位移、压力、震动、应变、流量等参量。图12.1-7常见电容式传感器

它具有结构简单、分辨率及测量精度等优点。如图12.1-8所示。

4.压电式传感器⑴某些介质在一定方向上受到外力的作用时，内部产生极化现象，表面上会产生电荷；当外力撤销后，它又会回到不带电的状态。这种现象称为压电效应。图12.1-8电感式传感器

⑵在电介质的极化方向上施加交变电场，它会产生机械形变；去掉外电场，形变随之消失。这种现象称为逆压电效应，又称为电致伸缩效应。⑶常见压电材料

石英晶体、压电陶瓷和高分子压电材料⑷应用

可以测量最终能变换为力的那些动态非电学量，如力、压力、加速度等。5.超声波传感器

利用超大型声波的反射、折射、在介质中吸收、多普勒效应等性质，可以进行探伤，测量厚度、流量、密度、液位、物位和速度等。6.热电偶传感器

热电偶传感器能将温度信号转换为电动势，测量温度非常方便。如图12.1-9所示。

图12.1-9热电偶传感器7.霍尔传感器⑴金属或半导体薄片置于磁场中，若薄片中有电流通过，则在与电流和磁场垂直的方向上会产生电动势，这种现象称为霍尔效应。

⑵利用霍尔元件制作的传感器成为霍尔传感器，可以制作转速表、汽车无触点点火装置、无刷电动机，以及测量电压、电能、压力、液位、加速度等的仪表。如图12.1-10所示。

图12.1-10几种霍尔传感器8.光电传感器

光电传感器是把光信号转换为电信号的一种传感器。

可用于测量温度、光的照度、控制照相机曝光度，测、量物质的透明度、液体的浊度、工件表面的粗