传感器原理与应用第七章：其它传感器及应用.ppt

1、7.1 热电阻式传感器,7.2 霍尔传感器,7.3 压电式传感器,第七章 其它常用传感器,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 。,第一节 热电阻式传感器,按照热电阻的性质可分为两大类：

2、,简称“热电阻”,简称“热敏电阻”,易提纯、复现性好的金属材料才可用于制作热电阻,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 A3.96847103,B-5.84710-7,C-4.2210-12,2. 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

3、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,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。,薄膜型及普通型铂热电阻,小型铂热电阻,防爆型铂热电阻,汽车用水温传感器及水温表,铜热电阻,学习查“铂热电阻分度表”,附录 铂热电阻分度表,铂电阻温度显示、变送器,1.2 半导体热敏电阻,由金属氧化物（如锰、镍、

4、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。,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传热安装孔,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 Coefficient,2、正电阻温度系数热敏电阻 P

5、ositive Temperature Coefficient,3、临界温度热敏电阻 Critical Temperature Resistor,NTC,PTC,CTR,热敏电阻外形,MF12型 NTC热敏电阻,聚脂塑料封装热敏电阻,其他形式的热敏电阻,玻璃封装 NTC热敏电阻,MF58 型热敏电阻,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,其他形式的热敏电阻（续）,贴片式NTC热敏电阻,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,热敏电阻温度面板表,热敏电阻,LCD,热敏电阻体温表,热敏电阻用于CPU的温度测量,热敏电阻用

6、于电热水器的温度控制,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,fL,fE,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UHKHIB,KH是灵敏度系数,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,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。,补偿电路,B,1.3 霍尔传感器的应用,1. 位移检测,霍尔元

7、件,x0时，B0,x变化时，B增大，输出电势。,动态范围5mm，分辨率0.001mm,2.转速测量,通过输出的脉冲数量计算转速。,霍尔特斯拉计（高斯计）,霍尔元件,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,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,霍尔电流传感器,铁心,线性霍尔IC,EH=KH IB,I,I,霍尔钳形电流表（交直流两用）,压舌,豁口,第七章小结,1、