測試技術(shù)中的常用傳感器課件

1、常用(chn yn)傳感器本章學(xué)習(xí)(xux)要求：1.了解傳感器的分類 2.掌握常用傳感器測量原理3.了解傳感器測量電路11共一百五十六頁第3章 常用(chn yn)傳感器3.1 概述(i sh)1. 傳感器 傳感器（Transducer/Sensor）是能感受規(guī)定的被測量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可輸出信號的器件或裝置。 非電物理量電信號 目前，傳感器轉(zhuǎn)換后的信號大多為電信號。因而從狹義上講，傳感器是把外界輸入的非電信號轉(zhuǎn)換成電信號的裝置。2現(xiàn)代信息技術(shù)的基礎(chǔ)有三個主要方面： 信息采集 傳感器技術(shù) 信息傳輸 通信技術(shù) 信息處理 計算機技術(shù)（包括軟件和硬件）共一百五十六頁2.傳感器的構(gòu)成(guchn

2、g) 傳感器由敏感器件、轉(zhuǎn)換元件和基本轉(zhuǎn)換電路(dinl)組成。敏感器件的作用是感受被測物理量，并對信號進行轉(zhuǎn)換輸出。輔助器件則是對敏感器件輸出的電信號進行放大、阻抗匹配，以便于后續(xù)儀表接入。 3.1 概述3被測信息敏感元件轉(zhuǎn)換元件輔助電源基本轉(zhuǎn)換電路輸出信息 傳感器構(gòu)成框圖共一百五十六頁3.傳感器的分類(fn li)2.1 概述(i sh)1)按被測物理量分類常見的被測物理量機械量:長度,厚度,位移,速度,加速度, 旋轉(zhuǎn)角,轉(zhuǎn)數(shù),質(zhì)量,重量,力, 壓力,真空度,力矩,風(fēng)速,流速, 流量;聲: 聲壓,噪聲.磁: 磁通,磁場.溫度: 溫度,熱量,比熱.光： 亮度，色彩請大聲點4共一百五十六頁2.

3、1 概述(i sh)位移(wiy)傳感器,力傳感器,滑覺傳感器,壓力傳感器，流量傳感器，溫度傳感器等.2)按被測量分類:5共一百五十六頁2.1 概述(i sh)能量轉(zhuǎn)換型和能量控制型.3)按信號變換特征:能量轉(zhuǎn)換型:直接由被測對象輸入轉(zhuǎn)換為電能.（有源） 例如:熱電偶溫度計,壓電式加速度計.能量控制型:從外部供給能量并由被測量控制外部（無源(w yun)） 供給能量的變化.例如:電阻應(yīng)變片.6共一百五十六頁2.1 概述(i sh)4)按工作原理(yunl)分類:電阻應(yīng)變式傳感器，電容傳感器，磁電式傳感器，光電式傳感器，光纖式傳感器等73. 傳感器的選用 根據(jù)靈敏度、線性度、重復(fù)性、穩(wěn)定性、精確

4、度、動態(tài)特性、環(huán)境參數(shù)等指標選用。共一百五十六頁2.2 電阻(dinz)式傳感器電阻式傳感器是把被測量轉(zhuǎn)換為電阻變化的一種傳感器,是能量(nngling)控制型傳感器。第2章 常用傳感器8上述任何一個參數(shù)變換均會引起電阻變化,求導(dǎo)數(shù)金屬絲電阻R為金屬電阻傳感器工作原理共一百五十六頁1) 工作(gngzu)原理上述任何一個參數(shù)變換均會引起(ynq)電阻變化,求導(dǎo)數(shù)2.2 電阻式傳感器代入金屬應(yīng)變片的電阻R為9共一百五十六頁2.2 電阻(dinz)式傳感器有：金屬絲：金屬絲體積(tj)不變：10共一百五十六頁2.2 電阻(dinz)式傳感器有：對金屬材料，導(dǎo)電(dodin)率不變(不同于半導(dǎo)體材料

5、）：金屬絲應(yīng)變片：11靈敏系數(shù)：共一百五十六頁2)電阻(dinz)應(yīng)變式傳感器-應(yīng)變片 電阻應(yīng)變片工作原理(yunl)是基于金屬導(dǎo)體的應(yīng)變效應(yīng)，即金屬導(dǎo)體在外力作用下發(fā)生機械變形時，其電阻值隨著所受機械變形(伸長或縮短)的變化而發(fā)生變化象。 伸長縮短共一百五十六頁應(yīng)變計2.2 電阻(dinz)式傳感器金屬(jnsh)應(yīng)變計13金屬應(yīng)變片按敏感柵的結(jié)構(gòu)可分為：絲繞式、短接絲式、箔式等。共一百五十六頁3) 應(yīng)變(yngbin)片的主要參數(shù) 5）其它表示應(yīng)變計性能的參數(shù)如：工作溫度（書 P8論述較詳）、滯后、蠕變、零漂以及疲勞(plo)壽 命、橫向靈敏度等）。 1）幾何參數(shù)：基長L和基寬b，制造廠常

6、用bL 表示。B一般在10mm以下，l通常為230mm。2）電阻值：應(yīng)變計的原始電阻值。 3）靈敏系數(shù)：表示應(yīng)變計變換性能的重要參數(shù)。 4）允許電流：敏感柵流過電流，使得應(yīng)變片產(chǎn) 生溫升，影響測量精度。一般規(guī)定25mA。共一百五十六頁(1)電阻溫度系數(shù)的影響 (2)試件材料和敏感柵材料線膨脹系數(shù)的影響因此，由溫度變化引起的總的相對電阻增量(zn lin)為 或 溫度補償。常用的溫度補償方法有三種：橋路補償法、應(yīng)變片的自補償、熱敏電阻。4).金屬應(yīng)變片的溫度(wnd)誤差2.2 電阻式傳感器共一百五十六頁2.2 電阻(dinz)式傳感器5) 應(yīng)變片測量(cling)電路16共一百五十六頁2.2

7、電阻(dinz)式傳感器令：金屬絲應(yīng)變片：V與應(yīng)變成線形關(guān)系，可以用電橋測量電壓(diny)測量應(yīng)變17共一百五十六頁2.2 電阻(dinz)式傳感器電阻應(yīng)變(yngbin)片的選擇、粘貼技術(shù) 1.目測電阻應(yīng)變片有無折痕.斷絲等 缺陷，有缺陷的應(yīng)變片不能粘貼。2.用數(shù)字萬用表測量應(yīng)變片電阻值大 小。同一電橋中各應(yīng)變片之間阻值 相差不得大于0.5歐姆。3.試件表面處理：貼片處置用細紗紙打磨干凈，用 酒精棉球反復(fù)擦洗貼處，直到棉球無黑跡為止。4.應(yīng)變片粘貼:在應(yīng)變片基底上擠一小滴502膠水， 輕輕涂抹均勻，立即放在應(yīng)變貼片位置。18共一百五十六頁2.2 電阻(dinz)式傳感器5.焊線:用電烙鐵將

8、應(yīng)變(yngbin)片的引線焊接到導(dǎo)引線上。6.用兆歐表檢查應(yīng)變片與試件之間的絕緣組織，應(yīng) 大于500M歐。7.應(yīng)變片保護：用704硅橡膠覆于應(yīng)變片上，防止 受潮。19共一百五十六頁2.2 電阻(dinz)式傳感器壓阻式傳感器原理(yunl)因電阻變化主要由電阻率變化引起，上式可簡化為：優(yōu)點：靈敏度大;體積小;缺點：溫度穩(wěn)定性和可重復(fù)性不如金屬應(yīng)變片。包括：體形、薄膜型和擴散型。20共一百五十六頁2.2 電阻(dinz)式傳感器電阻(dinz)應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用：測力21共一百五十六頁2.2 電阻(dinz)式傳感器標準(biozhn)產(chǎn)品22共一百五十六頁本研究所承擔(dān)(chngdn)的省科委

9、科研項目：“帶傳感裝置骨外固定器研究”.案例(n l)：骨應(yīng)力測量23共一百五十六頁案例(n l)：橋梁固有頻率測量2.2 電阻(dinz)式傳感器24共一百五十六頁案例(n l)：電子稱原理將物品重量通過懸臂梁轉(zhuǎn)化結(jié)構(gòu)變形再通過應(yīng)變(yngbin)片轉(zhuǎn)化為電量輸出。2.2 電阻式傳感器25共一百五十六頁案例：沖床(chngchung)生產(chǎn)記數(shù) 和生產(chǎn)過程監(jiān)測2.2 電阻(dinz)式傳感器26共一百五十六頁案例：機器人握力(wl)測量2.2 電阻(dinz)式傳感器27共一百五十六頁2.2 電阻(dinz)式傳感器案例(n l)：振動式地音入侵探測器 適合于金庫、倉庫、古建筑的防范，挖墻、打

10、洞、爆破等破壞行為均可及時發(fā)現(xiàn)。28共一百五十六頁2.2 電阻(dinz)式傳感器29共一百五十六頁1 變阻器式傳感器30共一百五十六頁等效電路分析(fnx):xL2.2 電阻(dinz)式傳感器L-變阻器總長;x-電刷移動量.R-總電阻; RL電刷電阻;Rx=K*xx=Rx/KEE1Lx=RRx=EE1x=L*E1 / E31共一百五十六頁2.2 電阻(dinz)式傳感器x=L*E1 / E= K1*E10 LEE1x32共一百五十六頁2.2 電阻(dinz)式傳感器VRmEE1RxR-Rx1EE1=xLRmR+Lx()-測量時的負載(fzi)效應(yīng)33共一百五十六頁2.2 電阻(dinz)式

11、傳感器負載效應(yīng)1EE1=xLRmR+Lx()-0LE34共一百五十六頁(2) 變阻器式傳感器的性能參數(shù): 1)線性(或曲線的一致性); 4)移動或旋轉(zhuǎn)角度范圍(fnwi); 2) 分辨率; 5)電阻溫度系數(shù); 3)整個電阻值的偏差; 6)壽命;(3)變阻器式傳感器的分類(fn li)2.2 電阻式傳感器按測量類型：單圈電位器多圈電位器直線滑動式電位器35共一百五十六頁2.2 電阻(dinz)式傳感器按制作(zhzu)方式：線繞電位器導(dǎo)電塑料電位器普通塑料基底導(dǎo)電材料粉36共一百五十六頁變阻器式傳感器產(chǎn)品(chnpn)2.2 電阻(dinz)式傳感器37共一百五十六頁案例：重量(zhngling

12、)的自動檢測-配料設(shè)備 比較重量設(shè)定原材料2.2 電阻(dinz)式傳感器原理：彈簧-力-位移 -電位器-電阻38共一百五十六頁案例：煤氣包儲量(ch lin)檢測煤氣包鋼絲2.2 電阻(dinz)式傳感器原理：鋼絲-收線圈數(shù) -電位器 -電阻39共一百五十六頁案例：玩具(wnj)機器人（廣州中鳴數(shù)碼 ）2.2 電阻(dinz)式傳感器原理：電機-轉(zhuǎn)角 -電位器 -電阻40共一百五十六頁第2章、常用(chn yn)傳感器2.2.2 電容式傳感器 變換原理:將被測量(cling)的變化轉(zhuǎn)化為電容量變化兩平行極板組成的電容器,它的電容量為:+A、A或發(fā)生變化時，都會引起電容的變化。41共一百五十六

13、頁2.2.2電容式傳感器 a)極距變化(binhu)型+42共一百五十六頁2.2.2電容式傳感器 43當(dāng)動極板向定極板運動時，極板間的距離減小，電容(dinrng)的增量 當(dāng) 100% 靈敏度：相對誤差(xin du w ch)：共一百五十六頁2.2.2 電容式傳感器 差動結(jié)構(gòu)(jigu)：靈敏度：100% 相對誤差(xin du w ch)估算：共一百五十六頁b)面積(min j)A變化型2.2.2 電容式傳感器 45當(dāng)動極板有角位移時 ,電容(dinrng)變化量 :靈敏度：共一百五十六頁平面(pngmin)線位移型2.2.2電容式傳感器 46xb靈敏度：當(dāng)動極板移動(ydng)后，覆蓋面

14、積發(fā)生變化，由此產(chǎn)生的電容變化量 共一百五十六頁柱面線位移(wiy)型.2.2.2 電容式傳感器 47Dd當(dāng)覆蓋(fgi)長度l變化時，電容的變化量 靈敏度：共一百五十六頁產(chǎn)品(chnpn).陶瓷電容壓力傳感器 液體壓力作用在陶瓷膜片的表面(biomin)，使膜片產(chǎn)生 位移。 壓力變送器2.2.2電容式傳感器 48共一百五十六頁c) 介質(zhì)(jizh)變化型2.3 電容式傳感器 49共一百五十六頁2.3 電容式傳感器 共一百五十六頁產(chǎn)品(chnpn).電容式液位傳感器（液位計/料位計）2.3 電容式傳感器 51共一百五十六頁2.3 電容式傳感器 液壓差傳感器加速度傳感器測厚傳感器應(yīng)用(yngyn

15、g)電容式傳感器測鋼帶厚度(hud)共一百五十六頁電容式接近(jijn)開關(guān)振蕩電路被測物體感應(yīng)電極被測電容測量頭構(gòu)成電容器的一個極板，另一個極板是物體本身，當(dāng)物體移向接近開關(guān)時，物體和接近開關(guān)的介電常數(shù)發(fā)生變化，使得和測量頭相連的電路狀態(tài)也隨之發(fā)生變化.接近開關(guān)的檢測物體，并不限于金屬導(dǎo)體，也可以是絕緣的液體或粉狀物體。2.3 電容式傳感器 53共一百五十六頁2.3 電容式傳感器 54共一百五十六頁3 測量(cling)電路a)電橋電路 2.3 電容式傳感器 55共一百五十六頁b) 諧振(xizhn)電路 2.3 電容式傳感器 56共一百五十六頁d) 運算(yn sun)放大器電路 2.3

16、電容式傳感器 57共一百五十六頁第2章、常用(chn yn)傳感器2.2.3 電感式傳感器 電感式傳感器是基于(jy)電磁感應(yīng)原理，它是把被測量轉(zhuǎn)化為電感量的一種裝置。分類:電感式傳感器自感型可變磁阻型渦流式互感型58共一百五十六頁2.4 電感式傳感器1 自感(z n)型-可變磁阻式59自感系數(shù)(z n x sh)忽略鐵磁阻靈敏度：1）變氣隙式自感傳感器初始間隙：0.10.5mm， 0/max取5。共一百五十六頁3.4 電感式傳感器2）螺管式自感(z n)傳感器差動式變氣隙自感(z n)傳感器共一百五十六頁2 互感(hgn)型-差動變壓器WW1W2Eox-x工作原理:互感現(xiàn)象.EwEo3.4

17、電感式傳感器61測量(cling)電路：差動直流特點：寬、好、高、高應(yīng)用：測直線和角位移、力共一百五十六頁單螺管線圈型螺管線圈差動雙螺管線圈差動型傳感器測量電路3.4 電感式傳感器62共一百五十六頁差動變壓器測量(cling)電路3.4 電感式傳感器63共一百五十六頁差動變壓器位移(wiy)傳感器3.4 電感式傳感器64共一百五十六頁案例：板的厚度(hud)測量3.4 電感式傳感器65 共一百五十六頁案例：張力(zhngl)測量3.4 電感式傳感器66共一百五十六頁電感式接近(jijn)傳感器（金屬）3.4 電感式傳感器67共一百五十六頁3 渦流(wli)式原理(yunl):渦流效應(yīng)3.4 電

18、感式傳感器68共一百五十六頁原線圈的等效阻抗(zkng)Z變化：3.4 電感式傳感器69共一百五十六頁3.4 電感式傳感器70共一百五十六頁產(chǎn)品(chnpn)：3.4 電感式傳感器71共一百五十六頁案例：連續(xù)(linx)油管的橢圓度測量Coiled Tube盤繞油管Eddy Sensor渦流傳感器 Reference Circle參考圓3.4 電感式傳感器72共一百五十六頁案例(n l)：無損探傷原理裂紋檢測，缺陷造成渦流(wli)變化?；疖囕啓z測3.4 電感式傳感器73油管檢測共一百五十六頁2.2.3 電感式傳感器壓磁式傳感器共一百五十六頁第二章、常用(chn yn)傳感器2.3.1壓電式傳

19、感器 1.變換原理(yunl):壓電效應(yīng) 某些物質(zhì)，如石英，受到外力作用時，不僅幾何尺寸會發(fā)生變化，而且內(nèi)部會被極化，表面產(chǎn)生電荷；當(dāng)外力去掉時，又重新回到原來的狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。(能量轉(zhuǎn)換型，有源）q=DF75F+共一百五十六頁第二章、常用(chn yn)傳感器+并聯(lián)+串聯(lián)等效電路連接(linji)方式外殼壓緊質(zhì)塊壓電元件加速度傳感器力傳感器共一百五十六頁2.3.1壓電式傳感器 2、測量(cling)電路 壓電式傳感器輸出(shch)電信號很微弱，通常應(yīng)把傳感器信號先輸入到高輸入阻抗的前置放大器中，經(jīng)過阻抗變換后，方可輸入到后續(xù)顯示儀表中。 77ey與電纜無關(guān)共一百五十六頁產(chǎn)品(c

20、hnpn)壓力變送器 加速度計力傳感器 2.3.1壓電式傳感器 78共一百五十六頁第2章、常用(chn yn)傳感器2.3.2 磁電式傳感器 1.變換(binhun)原理: 磁電式傳感器是把被測量的物理量轉(zhuǎn)換為感應(yīng)電動勢的一種轉(zhuǎn)換器。感應(yīng)線圈的感應(yīng)電動勢e為磁通變化率與磁場強度、磁阻、線圈運動速度有關(guān)，改變其中一個因素，都會改變感應(yīng)電動勢。 79共一百五十六頁變磁通式磁電傳感器2.3.2 磁電式傳感器 變磁阻共一百五十六頁動圈（恒磁通）式傳感器 線速度型2.3.2 磁電式傳感器 81共一百五十六頁角速度型測速電機2.3.2 磁電式傳感器 82共一百五十六頁NS案例：鼠籠電機轉(zhuǎn)子(zhun z)

21、斷細條檢測2.3.2 磁電式傳感器 83共一百五十六頁2.熱電偶 (熱電溫度計) 熱電效應(yīng)(r din xio yng) 將兩種不同材料的導(dǎo)體A和B串接成一個閉合回路，當(dāng)兩個接點溫度不同時，在回路中就會產(chǎn)生熱電勢，形成(xngchng)電流，此現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。2.3.3 熱電偶傳感器84熱電極測量端參考端由于鉑的物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、人們多采用鉑作為參考電極。共一百五十六頁ABTT0k玻耳茲曼常數(shù)，e電子電荷(dinh)量，T接觸處的溫度NA，NB分別為導(dǎo)體A和B的自由電子密度。2.3.3 熱電偶傳感器85共一百五十六頁熱電偶測溫基本定律1)均質(zhì)導(dǎo)體定律 由一種均質(zhì)導(dǎo)體組成的閉合回路(hul)，

22、不論導(dǎo)體的橫截面積、長度以及溫度分布如何均不產(chǎn)生熱電動勢。TT02)中間導(dǎo)體定律 在熱電偶回路(hul)中接入第三種材料的導(dǎo)體，只要其兩端的溫度相等，該導(dǎo)體的接入就不會影響熱電偶回路(hul)的總熱電動勢。TT0V2.3.3 熱電偶傳感器86共一百五十六頁3)冷端溫度(wnd)處理 2.3.3 熱電偶傳感器87（1）0C恒溫(hngwn)法 （2）恒溫轉(zhuǎn)換法 （3）電橋補償法 （4）延伸引線法 熱電極測量端參考端TT0V共一百五十六頁882.3.3 熱電偶傳感器共一百五十六頁892.3.3 熱電偶傳感器共一百五十六頁2.3.4 熱電阻傳感器1.金屬(jnsh)熱電阻熱電阻溫度傳感器的基本工作(

23、gngzu)原理是利用物質(zhì)的電阻率隨溫度變化而變化的特性，即熱阻效應(yīng)。 常用的金屬熱電阻材料有鉑、銅、鎳、銦、錳、碳等。 因為鉑的物理和化學(xué)性能穩(wěn)定，抗氧化能力強，電阻率高，且材料易于提純，復(fù)制性、工藝性好，作為測溫電阻十分理想。在國際實用溫標中，從 溫度范圍內(nèi)，以鉑電阻溫度計作為標準儀器。共一百五十六頁R2RaGR1R4ERtr2r3r1a)R2Rtr2r3r1GR1R4RaEb)R2RaGR1R4ERt2.3.4 熱電阻傳感器熱電阻溫度計的測量電路最常用的是電橋(din qio)電路。為消除引線引起的測量誤差，一般采用三線連接法和四線連接法。 三線(sn xin)法四線法共一百五十六頁2.

24、3.4 熱電阻傳感器2.熱敏電阻(r mn din z) 熱敏電阻(dinz)是用電阻(dinz)值隨電阻(dinz)體溫度而顯著變化的半導(dǎo)體電阻(dinz)制成的。采用重金屬氧化物錳、鈦、鈷等材料，在高溫下燒結(jié)混合成特殊電子元件。元件可制成球狀、片狀、圓柱狀等。 多數(shù)熱敏電阻具有負的溫度系數(shù)，即當(dāng)溫度升高時，其電阻值下降，同時靈敏度也下降。這個特性限制了它在高溫條件下使用。目前熱敏電阻使用的上限溫度約為。 負溫度系數(shù)熱敏電阻NTC、正溫度系數(shù)熱敏電阻PTC和臨界溫度系數(shù)熱敏電阻CTR 熱敏電阻不宜用于較寬的溫度范圍，但對于特定的溫度點的檢測卻十分靈敏。因此熱敏電阻可用做檢測元件、電路保護元件

25、等。 共一百五十六頁932.3.4 熱電阻傳感器共一百五十六頁產(chǎn)品(chnpn)942.3.4 熱電阻傳感器共一百五十六頁2.3 熱電阻傳感器 熱電阻溫度傳感器的基本工作原理是利用物質(zhì)的電阻率隨溫度變化而變化的特性，即熱阻效應(yīng)。當(dāng)溫度變化時，熱電阻材料的電阻值隨溫度而變化，這樣，用測量電路(dinl)可將變化的電阻值轉(zhuǎn)換成電信號輸出，以而得到被測溫度。從敏感元件材料分，熱電阻傳感器可分為金屬熱電阻和半導(dǎo)體熱電阻兩大類。半導(dǎo)體熱電阻又稱熱敏電阻。大多數(shù)金屬材料的電阻隨溫度(wnd)的升高而增加，但作為熱電阻的金屬材料，其電阻溫度(wnd)系數(shù)值要高且保持常值，電阻率要高，以減小熱慣性（元件尺寸小

26、），在使用溫度(wnd)范圍內(nèi)，材料的物理化學(xué)性能穩(wěn)定，工藝性好。常用的金屬熱電阻材料有鉑、銅、鎳、銦、錳、鐵等。 1 熱電阻傳感器 共一百五十六頁在國際實用溫標中，從溫度范圍內(nèi)，以鉑電阻溫度計作為標準(biozhn)儀器。 2.3 熱電阻傳感器共一百五十六頁3 熱敏電阻(r mn din z)傳感器 半導(dǎo)體熱敏電阻的材料是一種由錳、鎳、銅、鉆、鐵等金屬氧化物按一定比例混合燒結(jié)而成的半導(dǎo)體，它具有負的電阻溫度(wnd)系數(shù)，隨溫度(wnd)上升而阻值下降。 2.3 熱敏傳感器RT97共一百五十六頁2.3 熱敏傳感器98共一百五十六頁2.3 熱敏傳感器產(chǎn)品(chnpn)99共一百五十六頁溫控器2

27、.3 熱敏傳感器應(yīng)用(yngyng)汽車發(fā)動機傳感器水溫感應(yīng)塞還廣泛應(yīng)用于空調(diào)、暖氣、電子體溫計等100共一百五十六頁第二章、常用(chn yn)傳感器2.4 磁敏元件(yunjin)傳感器 金屬或半導(dǎo)體薄片置于磁場中，當(dāng)有電流流過時，在垂直于電流和磁場的方向上將產(chǎn)生電動勢，這種物理現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。 1 霍爾效應(yīng)101共一百五十六頁霍爾元件(yunjin)由霍爾片、四根引線和殼體組成，如圖示。 2.4 磁敏元件(yunjin)傳感器102 共一百五十六頁2.4 磁敏元件(yunjin)傳感器103共一百五十六頁測轉(zhuǎn)角(zhunjio)：2.4 磁敏元件(yunjin)傳感器104共一百五十六

28、頁電流(dinli)傳感器 當(dāng)電流流過導(dǎo)線時，將在導(dǎo)線周圍產(chǎn)生(chnshng)磁場，磁場大小與流過導(dǎo)線的電流大小成正比，這一磁場可以通過軟磁材料來聚集，然后用霍爾器件進行檢測。 2.4 磁敏元件傳感器105共一百五十六頁鐵磁材料裂紋(li wn)檢測 NS2.4 磁敏元件(yunjin)傳感器106共一百五十六頁案例：汽車速度(sd)測量:2.4 磁敏元件(yunjin)傳感器107共一百五十六頁第二章、常用(chn yn)傳感器2.5 光電傳感器 光電傳感器通常是指對由紫外線到紅外線光的光能量敏感，并能將光能轉(zhuǎn)化成電信號的器件。其工作原理是基于(jy)一些物質(zhì)的光電效應(yīng)。 內(nèi)光電效應(yīng) 半導(dǎo)

29、體材料受到光照時會產(chǎn)生電子-空穴對,使其導(dǎo)電性能增強,光線愈強，阻值愈低，這種光照后電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象,稱為內(nèi)光電效應(yīng) 。光敏電阻、光敏二極管和光敏三極管108共一百五十六頁第二章、常用(chn yn)傳感器109共一百五十六頁第2章、常用(chn yn)傳感器照相機自動測光光控?zé)艄I(yè)(gngy)控制110共一百五十六頁2.12 光電傳感器 光電池 光生伏特效應(yīng)指半導(dǎo)體材料P-N結(jié)受到光照后產(chǎn)生一定(ydng)方向的電動勢的效應(yīng)。以可見光作光源的光電池是常用的光生伏特型器件。+-PN111共一百五十六頁應(yīng)用(yngyng) 光電傳感器在工業(yè)上的應(yīng)用可歸納(gun)為輻射式(直射式)、吸收式、

30、遮光式、反射式、四種基本形式。 1122.12 光電傳感器 共一百五十六頁1132.12 光電傳感器 共一百五十六頁1142.12 光電傳感器 共一百五十六頁1152.12 光電傳感器 共一百五十六頁案例：光電鼠標就是(jish)利用LED與光敏晶體管組合來 測量位移。1162.12 光電傳感器 共一百五十六頁亮度傳感器：通過檢測周圍環(huán)境的亮度，再與內(nèi)部設(shè)定值相比較，調(diào)整光源的亮度和分布，有效利用自然光線，達到節(jié)約電能的目的。1172.12 光電傳感器 共一百五十六頁相機(xingj)測距反射式光電傳感器1182.12 光電傳感器 共一百五十六頁119P35-T46P39-T522.12 光電

31、傳感器 共一百五十六頁機械手抓取雞蛋實驗(shyn)照片案例：利用光電式滑覺傳感器實現(xiàn)機械(jxi)手軟抓取1202.12 光電傳感器 共一百五十六頁（b）觸頭滑覺傳感器結(jié)構(gòu)圖（a）基座光電器件AB彈性體滑與不滑的波形NU(V)NU(V)1212.12 光電傳感器 共一百五十六頁第二章、常用(chn yn)傳感器2.6 氣敏電阻(dinz)傳感器 氣體與人類日常生活密切相關(guān)，對氣體的檢測已經(jīng)是保護和改善生態(tài)居住環(huán)境不可缺少手段，氣敏傳感器發(fā)揮著極其重要的作用。 如生活環(huán)境中一氧化碳濃度達0.81.15 ml/L時，就會出現(xiàn)呼吸急促，脈搏加快，甚至?xí)炟?。還有易燃、易爆氣體、酒精等的探測。煙霧報警

32、器酒精傳感器二氧化碳傳感器122共一百五十六頁2.6 氣敏電阻(dinz)傳感器 氣敏傳感器是利用氣敏半導(dǎo)體材料，如氧化錫、氧化錳。當(dāng)它們吸收了氣體(qt)煙霧，如一氧化碳、醇等時，電阻發(fā)生變化。從而使氣敏元件電阻值隨被測氣體的濃度改變而變化。 123共一百五十六頁2.6 氣敏電阻(dinz)傳感器124氣敏器件阻值與氣體(qt)濃度關(guān)系共一百五十六頁2.6 氣敏電阻(dinz)傳感器 125器件(qjin)共一百五十六頁2.6 氣敏電阻(dinz)傳感器燃氣報警器煙霧報警器 126應(yīng)用(yngyng)共一百五十六頁酒精傳感器3.6 氣敏電阻(dinz)傳感器127應(yīng)用(yngyng)共一百五

33、十六頁超聲波傳感器原理(yunl) 超聲波發(fā)射原理(yunl)是把鐵磁材料置于交變磁場中，產(chǎn)生機械振動，發(fā)射出超聲波。 接收原理是當(dāng)超聲波作用在磁滯材料上時，使磁滯材料磁場變化，使線圈產(chǎn)生感應(yīng)電勢輸出。 2.7 超聲波檢測傳感器128共一百五十六頁超聲波傳感器應(yīng)用(yngyng) 超聲波探傷(tn shng)/測距/測物tA2.7 超聲波檢測傳感器129共一百五十六頁倒車(do ch)雷達2.7 超聲波檢測(jin c)傳感器 130共一百五十六頁 魚群探測器 2.7 超聲波檢測(jin c)傳感器131共一百五十六頁2.8 光纖傳感器 光纖位移傳感器原理如圖所示。光纖位移傳感器是利用光導(dǎo)纖維

34、傳輸光信號的功能，根據(jù)(gnj)探測到的反射光的強度來測量被測反射表面的距離。第二章、常用(chn yn)傳感器132共一百五十六頁光纖檢測(jin c)型光電傳感器作業(yè)件檢測顏色檢測2.8 光纖傳感器133共一百五十六頁2.9 CCD固態(tài)(gti)圖象傳感器 MOS(Metal Oxide Semiconductor)光敏元的結(jié)構(gòu)(jigu)是在半導(dǎo)體(P型硅)基片上形成一種氧化物(如二氧化硅)，在氧化物上再沉積一層金屬電極，以此形成一個金屬-氧化物-半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(jigu)元 (MOS)。 第二章、常用傳感器134共一百五十六頁 在半導(dǎo)體硅片上按線陣或面陣排列MOS單元，如果照射在這些光敏元

35、上的是一幅明暗起伏的圖像，則這些光敏元上就會感生出一幅與光照強度相對應(yīng)的光生(un shn)電荷圖像。2.9 CCD固態(tài)(gti)圖象傳感器135共一百五十六頁01111100光敏管陣列并聯(lián)串聯(lián)轉(zhuǎn)換器運算電路顯示電路結(jié)束信號驅(qū)動脈沖CCD2.9 CCD固態(tài)(gti)圖象傳感器136共一百五十六頁特點(tdin):(1) 非接觸檢測;(2) 響應(yīng)快;(3) 可靠性高,為修簡便;(4) 測量精度高;(5) 體積小,重量輕; 容易與計算機連接(6) 對被測物體需要強光照射;(7) 受被測物體以外的光的影響.應(yīng)用:(1) 寬度測量; (2) 外徑測量; (3) 主軸徑向跳動測量.2.9 CCD固態(tài)(g

36、ti)圖象傳感器 條形碼掃描器137共一百五十六頁數(shù)碼相機(sh m xin j)2.9 CCD固態(tài)(gti)圖象傳感器138共一百五十六頁2.10 聲發(fā)射(fsh)檢測傳感器 材料或結(jié)構(gòu)受外力或內(nèi)力作用產(chǎn)生變形或斷裂，以彈性波形式(xngsh)釋放出應(yīng)變能的現(xiàn)象稱聲發(fā)射。各種材料聲發(fā)射頻率范圍很寬，從次聲、聲頻到超聲。多數(shù)金屬的聲發(fā)射頻帶在超聲范圍內(nèi)。2.10聲發(fā)射檢測傳感器139共一百五十六頁聲發(fā)射AE(Acoustic Emission)技術(shù)是應(yīng)用儀器檢測、分析聲發(fā)射信號并確定(qudng)聲發(fā)射源的技術(shù)。利用聲發(fā)射技術(shù)可以對部件的缺陷進行判斷和預(yù)報，并作出評價。2.10聲發(fā)射(fsh)檢測傳感器聲發(fā)射檢測診斷特點：1）聲發(fā)射技術(shù)是一種動態(tài)無損檢測技術(shù)，能判斷發(fā)射的部位和狀態(tài)，了解缺陷的形成過程和發(fā)展趨勢。2）聲發(fā)射檢測靈敏度高，被檢對象的缺陷在形成初期就有聲發(fā)射現(xiàn)象，只要及時檢測，就可以盡早發(fā)現(xiàn)被檢對象的缺陷。140共一百五十六頁案例(n l)：本研究所利用生發(fā)射傳感器進行軸承故障診斷。聲發(fā)射(fsh)傳感器加速度傳感器2.10聲發(fā)射檢測傳感器141共一百五十六頁案例(n l)：材料斷裂等結(jié)構(gòu)監(jiān)測2.10聲發(fā)射(fsh)檢測傳感器142共一百五十六頁2.11 生物(shngw)傳感器第二章、常用(chn yn)傳感器熱/光電量微生物/酶等敏感元件 生物傳感器與其它傳