傳感器及其應用 經(jīng)典

1、傳感器及其應用課件 經(jīng)典課件第1頁，共30頁，2022年，5月20日，16點32分，星期日光電傳感器濕度傳感器機油壓力傳感器超聲波傳感器第2頁，共30頁，2022年，5月20日，16點32分，星期日一、什么是傳感器? 傳感器是指這樣一些元件：它能夠感受諸如位移、速度、壓力、溫度、濕度、流量、聲強、光，化學成分等非電學量，并能把它們按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換為電壓、電流等電學量 的一種組件，起自動控制作用 。 第3頁，共30頁，2022年，5月20日，16點32分，星期日非電學量 電學量傳感器角度位移速度加速度壓力溫度濕度聲強光照強度電壓電流電阻電容第4頁，共30頁，2022年，5月20日，16點32分，

2、星期日傳感器： 一般由 敏感元件、轉(zhuǎn)換器件、轉(zhuǎn)換電路 三 部分組成 轉(zhuǎn)換器件敏感元件轉(zhuǎn)換電路 非電物理量電學量第5頁，共30頁，2022年，5月20日，16點32分，星期日防盜報警器 報警器里面用了一個干簧管，干簧管可以感知磁場而接通或斷開電路。1.干簧管第6頁，共30頁，2022年，5月20日，16點32分，星期日常見傳感器及工作原理2、光敏電阻（光電傳感器）第7頁，共30頁，2022年，5月20日，16點32分，星期日（1）光敏電阻的電阻率與光照強度有關(guān)。（2）光敏電阻受到光照時電阻會變小。硫化鎘（CdS）是一種半導體材料，無光照時，載流子極少，導電性能不好；光照增強，載流子增多，導電性能

3、變好。（3）光敏電阻將光學量（光照強度）轉(zhuǎn)化為電學量（電阻）。光敏電阻的特性：第8頁，共30頁，2022年，5月20日，16點32分，星期日例1、如圖所示為光敏電阻自動計數(shù)器的示意圖，其中R1為光敏電阻，R2為定值電阻此光電計數(shù)器的基本工作原理是（ ）A當有光照射R1時，信號處理系統(tǒng)獲得高電壓B當有光照射R1時，信號處理系統(tǒng)獲得低電壓C信號處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就記數(shù)一次D信號處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就記數(shù)一次AC第9頁，共30頁，2022年，5月20日，16點32分，星期日3、熱敏電阻和金屬熱電阻（1）導電性能與溫度的變化關(guān)系。半導體材料的導電性能隨溫度升高而變好（電阻率隨溫度升高而減?。?/p>

4、；金屬導體的導電性能隨溫度升高而降低（電阻率隨溫度升高而增大）。ORT金屬導線熱敏電阻（2）熱敏電阻靈敏度高，但化學穩(wěn)定性較差，測量范圍較?。唤饘贌犭娮璧幕瘜W穩(wěn)定性較好，測量范圍較大，但靈敏度較差。（3）熱敏電阻或金屬熱電阻能夠?qū)釋W量(溫度)轉(zhuǎn)化為電阻這個電學量。第10頁，共30頁，2022年，5月20日，16點32分，星期日例2 有定值電阻、熱敏電阻、光敏電阻三只元件分別接入如圖所示電路中A、B兩點后，用黑紙包住元件置入熱水中，觀察歐姆表的示數(shù)，下列說法正確的是（ ）ABA.置入熱水中與不置入熱水中相比，歐姆表示數(shù)變化較大，這只元件一定是熱敏電阻B.置入熱水中與不置入熱水中相比，歐姆表示數(shù)

5、不變化，這只元件一定是定值電阻C.用黑紙包住與不用黑紙包住元件相比，歐姆表示數(shù)變化較大，這只元件一定是光敏電阻D.用黑紙包住與不用黑紙包住元件相比，歐姆表示數(shù)相同，這只元件一定是定值電阻AC第11頁，共30頁，2022年，5月20日，16點32分，星期日例3：如圖是一火警報警的一部分電路示意圖。其中R2為用半導體熱敏材料制成的傳感器，電流表為值班室的顯示器，a、b之間接報警器。當傳感器R2所在處出現(xiàn)火情時，顯示器的電流I、報警器兩端的電壓U的變化情況是（ ）A.I 變大，U 變大 B.I 變小，U 變小 C.I 變小，U 變大 D.I 變大，U 變小 R1R2R3AabErB 第12頁，共30

6、頁，2022年，5月20日，16點32分，星期日嘗試體驗 如圖所示，R1、R2為定值電阻，L是小燈泡，R3為光敏電阻，當照射光強度增大時，（ ） A電壓表的示數(shù)增大 BR2中電流減小 C小燈泡的功率增大 D電路的路端電壓增大返回ABC第13頁，共30頁，2022年，5月20日，16點32分，星期日電容式位移傳感器電容式位移傳感器能夠把物體_這個力學量轉(zhuǎn)換為_這個電學量位移電容電容式位移傳感器示意圖被測物體x電容器極板電介質(zhì)板第14頁，共30頁，2022年，5月20日，16點32分，星期日（1）測定角度 （2）測定液面高度h （3）測定壓力F （4）測定位移x 定片動片電介質(zhì)金屬芯線導電液體待測

7、壓力F固定電極可動電極x極板極板電介質(zhì)其它電容式傳感器第15頁，共30頁，2022年，5月20日，16點32分，星期日 力電傳感器主要是利用敏感元件和變阻器把力學信號（位移、速度、加速度等）轉(zhuǎn)化為電學信號（電壓、電流等）的儀器。力電傳感器廣泛地應用于社會生產(chǎn)、現(xiàn)代科技中，如安裝在導彈、飛機、潛艇和宇宙飛船上的慣性導航系統(tǒng)及ABS防抱死制動系統(tǒng)等。 3.力電傳感器 第16頁，共30頁，2022年，5月20日，16點32分，星期日電阻傳感器測物體的質(zhì)量EPASBR0APASBR0VEPASBR0VE第17頁，共30頁，2022年，5月20日，16點32分，星期日例*：某學生為了測量一個物體的質(zhì)量，

8、找到一個力電轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器的輸出電壓正比于受壓面受到的壓力（比例系數(shù)為k）如圖所示，測量時先調(diào)節(jié)輸入端的電壓，使轉(zhuǎn)換器空載時的輸出電壓為0；而后在其受壓面上放上物體，即可測得與物體的質(zhì)量成正比的輸出電壓U?，F(xiàn)有下列器材：力電轉(zhuǎn)換器、質(zhì)量為m0的砝碼、電壓表、滑動變阻器、干電池一個、電鍵及導線若干、待測物體（可置于力電轉(zhuǎn)換器的受壓面上）。請完成對該物體的測量m。（1）設計一個電路，要求力電轉(zhuǎn)換器的輸入電壓可調(diào)，并且使電壓的調(diào)節(jié)范圍盡可能大，在方框中畫出完整的測量電路圖。（2）簡要說明測量步驟，求出比例系數(shù)k，并測出待測物體的質(zhì)量m。力電轉(zhuǎn)換器輸出輸入受壓面第18頁，共30頁，2022年，5月2

9、0日，16點32分，星期日(1) 設計電路如圖(2) 測量步驟與結(jié)果:調(diào)節(jié)滑動變阻器,使轉(zhuǎn)換器的輸出電壓為零,將砝碼放在轉(zhuǎn)換器上,記下輸出電壓U0,將待測物放在轉(zhuǎn)換器上,記下輸出電壓U 由U0=km0g,得k=U0/m0g U=k m g,所以 m=m0U/U0第19頁，共30頁，2022年，5月20日，16點32分，星期日例：（2003上?？碱}）演示位移傳感器的工作原理如右圖示，物體M在導軌上平移時，帶動滑動變阻器的金屬滑桿p，通過電壓表顯示的數(shù)據(jù)，來反映物體位移的大小x。假設電壓表是理想的，則下列說法正確的是( )A 物體M運動時，電源內(nèi)的電流會發(fā)生變化B 物體M運動時，電壓表的示數(shù)會發(fā)生

10、變化C 物體M不動時，電路中沒有電流D 物體M不動時，電壓表沒有示數(shù)B第20頁，共30頁，2022年，5月20日，16點32分，星期日常溫下兩觸點分離。溫度升高，兩種金屬膨脹性能不同，雙金屬片形狀發(fā)生變化，使觸點接觸。溫度傳感器的應用電熨斗傳感器應用實例雙金屬片溫度傳感器：第21頁，共30頁，2022年，5月20日，16點32分，星期日例2.日光燈的啟動器也可看成是一個熱敏傳感裝置，它的熱敏功能器是雙金屬片，你能說出啟動器的工作原理嗎？U形動觸片靜觸片氖泡圖1解析：日光燈啟動器結(jié)構(gòu)如圖所示，內(nèi)有一雙金屬片，熱膨脹系數(shù)不同。開關(guān)閉合后，啟動器兩極之間有電壓使氖氣放電而發(fā)出輝光，輝光發(fā)出的熱量使U

11、形動觸片受熱膨脹向外延伸，碰到靜觸片接觸，電路接通；溫度降低時，U動觸片向里收縮，離開觸點，切斷電路。第22頁，共30頁，2022年，5月20日，16點32分，星期日電熨斗的構(gòu)造思考與討論：常溫下兩觸點是接觸還是分離？如何用調(diào)溫旋鈕來升高或降低電燙斗的工作溫度？第23頁，共30頁，2022年，5月20日，16點32分，星期日例3.電熨斗：利用雙金屬片溫度傳感器控制電路的通斷.第24頁，共30頁，2022年，5月20日，16點32分，星期日（1）電飯鍋中溫度傳感器的主要元件是什么？（2）感溫鐵氧體的組成物質(zhì)是什么？（3）感溫鐵氧體有何特點？（4）什么是“居里點”？溫度傳感器的應用電飯鍋第25頁，

12、共30頁，2022年，5月20日，16點32分，星期日 利用煙霧對光的散射來工作的火災報警器光傳感器的應用火災報警器第26頁，共30頁，2022年，5月20日，16點32分，星期日 （1）材料：半導體 如：砷化銦CDFBEIUH霍爾元件工作原理圖 （3）霍爾電壓:K為比例系數(shù)，稱為霍爾系數(shù)，其大小與元件的材料有關(guān)。一個霍爾元件的d、k為定值，再保持I恒定，則UH 的變化就與B成正比。因此霍爾元件又稱磁敏元件。霍爾元件把磁學量（磁感應強度）轉(zhuǎn)換為電學量（電壓）。五、霍爾元件（磁傳感器） （2）工作原理：第27頁，共30頁，2022年，5月20日，16點32分，星期日例4:可測量飛機、航天器、潛艇

13、的轉(zhuǎn)動角速度,其結(jié)構(gòu)如圖所示。當系統(tǒng)繞軸OO轉(zhuǎn)動時，元件A發(fā)生位移并輸出相應的電壓信號，成為飛機、衛(wèi)星等的制導系統(tǒng)的信息源。已知A的質(zhì)量為m，彈簧的勁度系數(shù)為k、自然長度為l，電源的電動勢為E、內(nèi)阻不計。滑動變阻器總長也為l ，電阻分布均勻，系統(tǒng)靜止時P在B點，當系統(tǒng)以角速度轉(zhuǎn)動時，試寫出輸出電壓U與的函數(shù)式。A S PCBOO輸出電壓U解：設彈簧伸長x , 則 x= m 2 l ( k-m 2 )設滑動變阻器單位長度 的電阻為r1 U=IRx=Exr1 / l r1= Ex/ l U= Em 2 (k-m 2)第28頁，共30頁，2022年，5月20日，16點32分，星期日例5：將金屬塊m用壓縮的輕彈簧卡在一個矩形的箱中，如圖所示，在箱的上頂板和下底板裝有壓力傳感器，箱可以沿豎直軌道運動。當箱以a=2.0 m/s2的加速度豎直向上做勻減速運動時，上頂板的傳感器顯示的壓力為6.0N，下底板的傳感器顯示的壓力為10.0N。(取g=10 m/s2)(1)若上頂板傳感器的示數(shù)是下底板傳感器的示數(shù)的一半， 試判斷箱的運動情況。(2)要使上頂板傳感器的示數(shù)為零,箱沿豎直方向運動的情況可能是怎樣的？m第29頁，共30頁，2022年，5月20日，16點32分，星期日原來（1）