傳感器課程作業(yè)

1、傳感器應(yīng)用制作者：李丹學(xué) 號：20141569目 錄一、壓電傳感器的應(yīng)用二、磁電傳感器的應(yīng)用三、光電傳感器的應(yīng)用四、無線傳感器的應(yīng)用應(yīng)用于醫(yī)學(xué)加速度式心音傳感器：將聲信號轉(zhuǎn)換為電信號心音：是一種生物機械振動現(xiàn)象，隨著心臟的收縮和舒張，造成瓣膜的迅速打開或關(guān)閉，從而形成了由血流湍流引起的振動，脈管中血流的加速和減速也會造成血管的振動，這些振動傳到胸腔表面就是心音。這些聲音的頻率范圍一般都在20200Hz以內(nèi)加速度型心音傳感器這類傳感器的結(jié)構(gòu)形式很多，均根據(jù)慣性原理來測量振動或者加速度，采用壓電元件是常用的一種方法。結(jié)構(gòu)上由（質(zhì)量塊，彈簧，外殼構(gòu)成的振動系統(tǒng)）+（壓電元件）兩部分構(gòu)成。為獲得合適的

2、阻尼，殼體內(nèi)充硅油和橡膠。硬彈簧和質(zhì)量塊一起向壓電片施加靜態(tài)預(yù)壓縮載荷，它要遠大于測量中可能承受的最大動應(yīng)力。當(dāng)傳感器向上運動時，質(zhì)量塊產(chǎn)生的慣性力使壓電元件上的壓力增加；反之，則壓力減小。壓電元件將慣性質(zhì)量的位移或振動加速度轉(zhuǎn)換成電量來實現(xiàn)測量。測量心音是一種典型的應(yīng)用。應(yīng)用于工業(yè) 當(dāng)交變信號加在壓電陶瓷片兩端面時，由于壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)，陶瓷片會在電極方向產(chǎn)生周期性的伸長和縮短 。壓電陶瓷換能器結(jié)構(gòu)圖一、壓電式聲傳感器 當(dāng)一定頻率的聲頻信號加在換能器上時，換能器上的壓電陶瓷片受到外力作用而產(chǎn)生壓縮變形，由于壓電陶瓷的正壓電效應(yīng)，壓電陶瓷上將出現(xiàn)充、放電現(xiàn)象，即將聲頻信號轉(zhuǎn)換成了交變電信號

3、。這時的聲傳感器就是聲頻信號接收器。如果換能器中壓電陶瓷的振蕩頻率在超聲波范圍，則其發(fā)射或接收的聲頻信號即為超聲波，這樣的換能器稱為壓電超聲換能器。二、壓電式傳感器在測漏中的應(yīng)用如果地面下一均勻的自來水直管道某處O發(fā)生漏水，水漏引起的振動從O點向管道兩端傳播，在管道上A、B兩點放兩只壓電傳感器，由從兩個傳感器接收到的由O點傳來的t0時刻發(fā)出的振動信號所用時間差可計算出LA或LB。兩者時間差為t= tA-tB=（LA - LB ）/v又L=LA +LB ，所以 三、壓電聲傳感器在超聲速測量實驗中的應(yīng)用超聲速測量實驗裝置當(dāng)信號發(fā)生器產(chǎn)生的正弦交流信號加在壓電陶瓷片兩端面時，壓電陶瓷片將產(chǎn)生機械振動

4、，在空氣中激發(fā)出聲波。所以，換能器S1是聲頻信號發(fā)生器。當(dāng)S發(fā)出的聲波信號經(jīng)過空氣傳播到達換能器S2時，空氣振動產(chǎn)生的壓力作用在S2的壓電陶瓷片上使之出現(xiàn)充、放電現(xiàn)象，在示波器上就能檢測出該交變信號。所以，換能器S2是聲頻信號接收器。四、壓電式爆震傳感器爆震傳感器：安裝在發(fā)動機的缸體上一般在二缸的外圍，用于更好控制發(fā)動機的爆震燃燒。壓電式爆震傳感器輸出特性：ECU根據(jù)爆震信號超過基準值的次數(shù)來判定爆震強度，其次數(shù)越多，爆震強度越大；次數(shù)越少，則爆震強度越小。用于交通運輸 在車輛行駛稱重中的應(yīng)用 壓電傳感技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和視頻技術(shù)相結(jié)合可以實現(xiàn)對車軸數(shù)、車速、軸距、行駛中車輛載重量的信息進行收集并

5、加以分析，從而在智能交通系統(tǒng)中發(fā)揮重大作用。如美國MSI公司研究開發(fā)的共聚物壓電軸傳感器，可獲取精確的速度信號、觸發(fā)信號和分類信息及長期反饋交通信息統(tǒng)計數(shù)據(jù)。巴西、德國、日本和韓國在壓電檢測的車輛行駛中稱重功能方面也有大量的應(yīng)用。 具體事例如下：選自科技咨詢 壓電傳感器在車輛行駛稱重中的應(yīng)用探討 武漢城市職業(yè)學(xué)院 張力車輛行駛稱重原理壓電傳感器包括兩大類,類傳感器適用于行駛車輛稱重 類傳感器適宜車輛的計數(shù)、車速探測、十字路紅燈路口拍照等。稱重檢測結(jié)構(gòu)由壓電傳感器線圈壓電傳感器組成,沿著車流的方向,其排列順序為類壓電傳感器、線圈、類壓電傳感器。類壓電傳感器用于測量車重,線圈信號可以判斷是否為同一

6、輛車;而類與類壓電傳感器相結(jié)合,可以對車輛的車速、車軸數(shù)以及軸距進行準確的測量。用于航空和航海 由Sigma 研究公司研制而成的“便攜式自動遠程檢查系統(tǒng)”，簡稱PARIS，專門為對大面積層狀結(jié)構(gòu)或復(fù)合結(jié)構(gòu)進行原位檢查而設(shè)計。其關(guān)鍵元件是一個200mm200mm的可變形PVDF（聚偏氟乙烯）壓電薄膜，其中含有1024 個換能器。這種膜的柔韌性很好，能夠與曲率半徑為4的彎曲表面完全貼合。與它相連的裝置還有一個手提控制器、數(shù)據(jù)采樣器和顯示裝置等。這種接收器的總信噪比達100dB，中心頻率為2.5MHz。 選自：江蘇理工大學(xué)學(xué)報 PVDF壓電薄膜的應(yīng)用進展 徐紅星目 錄一、壓電傳感器的應(yīng)用二、磁電傳感

7、器的應(yīng)用三、光電傳感器的應(yīng)用四、無線傳感器的應(yīng)用麥克斯韋電磁場理論 變化的磁場在周圍空間產(chǎn)生電場，當(dāng)閉合回路導(dǎo)體處在此電場中時，導(dǎo)體中的自由電子在電場力作用下作定向移動而產(chǎn)生感應(yīng)電流；如果不是閉合回路，則導(dǎo)體中自由電子的定向移動使斷開處兩端積累正、負電荷而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。 被測量 電信號分類：磁電感應(yīng)式、霍爾式和磁敏式磁電式相對速度計文字說明：圖片1-頂桿 2,5-彈簧片 3-磁鐵 4-線圈 6-引出線 7-外殼 測量時，殼體固定在一個試件上，頂桿頂住另一試件，則線圈在磁場中運動速度就是兩試件的相對速度。速度計的輸出電壓與兩試件的相對速度成正比。相對式速度計可測量的最低頻率接近于零。磁電式扭矩

8、傳感器 在驅(qū)動源和負載之間的扭轉(zhuǎn)軸的兩側(cè)安裝有齒形圓盤， 它們旁邊裝有相應(yīng)的兩個磁電傳感器。 當(dāng)齒形圓盤旋轉(zhuǎn)時，圓盤齒凸凹引起磁路氣隙的變化，于是磁通量也發(fā)生變化，在線圈中感應(yīng)出交流電壓，其頻率等于圓盤上齒數(shù)與轉(zhuǎn)數(shù)乘積。 當(dāng)扭矩作用在扭轉(zhuǎn)軸上時，兩個磁電傳感器輸出的感應(yīng)電壓u1和u2存在相位差。這個相位差與扭轉(zhuǎn)軸的扭轉(zhuǎn)角成正比。這樣傳感器就可以把扭矩引起的扭轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換成相位差的電信號。霍爾轉(zhuǎn)速表 在被測轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)軸上安裝一個齒盤，也可選取機械系統(tǒng)中的一個齒輪，將線性型霍爾器件及磁路系統(tǒng)靠近齒盤。齒盤的轉(zhuǎn)動使磁路的磁阻隨氣隙的改變而周期性地變化，霍爾器件輸出的微小脈沖信號經(jīng)隔直、放大、整形后可以確定

9、被測物的轉(zhuǎn)速。SN線性霍爾磁鐵霍爾轉(zhuǎn)速表原理 當(dāng)齒對準霍爾元件時，磁力線集中穿過霍爾元件，可產(chǎn)生較大的霍爾電動勢，放大、整形后輸出高電平；反之，當(dāng)齒輪的空擋對準霍爾元件時，輸出為低電平?；魻栟D(zhuǎn)速傳感器在汽車防抱死裝置（ABS）中的應(yīng)用 若汽車在剎車時車輪被抱死，將產(chǎn)生危險。用霍爾轉(zhuǎn)速傳感器來檢測車輪的轉(zhuǎn)動狀態(tài)有助于控制剎車力的大小。帶有微型磁鐵的霍爾傳感器鋼質(zhì)霍爾霍爾轉(zhuǎn)速表的安裝方法 只要黑色金屬旋轉(zhuǎn)體的表面存在缺口或突起，就可產(chǎn)生磁場強度的脈動，從而引起霍爾電勢的變化，產(chǎn)生轉(zhuǎn)速信號。 霍爾元件磁鐵霍爾電流傳感器 將被測電流的導(dǎo)線穿過霍爾電流傳感器的檢測孔。當(dāng)有電流通過導(dǎo)線時，在導(dǎo)線周圍將產(chǎn)生

10、磁場，磁力線集中在鐵心內(nèi)，并在鐵心的缺口處穿過霍爾元件，從而產(chǎn)生與電流成正比的霍爾電壓?；魻栯娏鱾鞲衅餮菔捐F心 線性霍爾IC EH=KH I0BII霍爾鉗形電流表（交直流兩用）壓舌豁口霍爾鉗形電流表的使用 叉形鉗形表漏磁稍大，但使用方便 用鉗形表測量 電動機的相電流目 錄一、壓電傳感器的應(yīng)用二、磁電傳感器的應(yīng)用三、光電傳感器的應(yīng)用四、無線傳感器的應(yīng)用紅外線輻射溫度計 紅外輻射溫度計既可用于高溫測量，又可用于冰點以下的溫度測量，所以是輻射溫度計的發(fā)展趨勢。市售的紅外輻射溫度計的溫度范圍可以從-303000，中間分成若干個不同的規(guī)格，可根據(jù)需要選擇適合的型號。紅外線輻射溫度計外形 激光僅用于瞄準紅

11、外線輻射溫度計的應(yīng)用利用紅色激光瞄準被測物（冷藏牛奶和面食）紅外線輻射溫度計的應(yīng)用利用紅色激光瞄準被測物（電控柜、天花板內(nèi)的布線層）溫度采集系統(tǒng)比色式溫度傳感器 比色式溫度傳感器采用比色式（雙波段）測溫原理實現(xiàn)對被測目標的非接觸測溫，用戶不需知道物質(zhì)的發(fā)射率。它抗煙霧、水蒸氣和灰塵能力較強，不受窗口玻璃影響，能瞄準 ,測量小目標，可不考慮距離系數(shù)，可以不完全被目標充滿，不需調(diào)焦就可準確測量。 比色溫度計適于環(huán)境條件惡劣的工業(yè)現(xiàn)場中使用，如 :煙霧、水蒸氣、灰塵比較嚴重的鋼鐵、焦化和爐窯等應(yīng)用現(xiàn)場。熱釋電傳感器在人體檢測、報警中的應(yīng)用 熱釋電元件在紅外線檢測中得到廣泛的應(yīng)用。它可用于能產(chǎn)生遠紅外

12、輻射的人體檢測，如防盜門、賓館大廳自動門、自動燈的控制等。 熱釋電元件外形 熱釋電傳感器簡介 熱釋電紅外傳感器是一種能檢測人或動物發(fā)射的紅外線而輸出電信號的傳感器。早在1938年，有人提出過利用熱釋電效應(yīng)探測紅外輻射，但并未受到重視，直到六十年代才又興起了對熱釋電效應(yīng)的研究和對熱釋電晶體的應(yīng)用。熱釋電晶體已廣泛用于紅外光譜儀、紅外遙感以及熱輻射探測器。除了在樓道自動開關(guān)、防盜報警上得到應(yīng)用外，在更多的領(lǐng)域得到應(yīng)用。比如：在房間無人時會自動停機的空調(diào)機、飲水機；電視機能判斷無人觀看或觀眾已經(jīng)睡覺后自動關(guān)機的電路；開啟監(jiān)視器或自動門鈴上的應(yīng)用；攝影機或數(shù)碼照相機自動記錄動物或人的活動等等 熱釋電傳

13、感器應(yīng)用 熱釋電傳感器用于自動亮燈，當(dāng)然也可以用于防盜熱釋電傳感器的感應(yīng)范圍熱釋電感應(yīng)燈熱釋電傳感器熱釋電傳感器在智能空調(diào)中的應(yīng)用 智能空調(diào)能檢測出屋內(nèi)是否有人，微處理器據(jù)此自動調(diào)節(jié)空調(diào)的出風(fēng)量，以達到節(jié)能的目的。 空調(diào)中，熱釋電傳感器的菲涅爾透鏡做成球形狀，從而能感受到屋內(nèi)一定空間角范圍里是否有人，以及人是靜止著還是走動著。上下范圍左右范圍 煙霧報警器外形 無煙霧時，光敏元件接收到LED發(fā)射的恒定紅外光。而在火災(zāi)發(fā)生時，煙霧進入檢測室，遮擋了部分紅外光，使光敏三極管的輸出信號減弱，經(jīng)閥值判斷電路后，發(fā)出報警信號。 煙霧報警光電自動門自動門光電傳感器有效檢測區(qū)域目 錄一、壓電傳感器的應(yīng)用二、磁

14、電傳感器的應(yīng)用三、光電傳感器的應(yīng)用四、無線傳感器的應(yīng)用任務(wù)管理中心 Internet、衛(wèi)星或移動通信網(wǎng)絡(luò)等匯聚節(jié)點什么是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)？監(jiān)測區(qū)域傳感器節(jié)點 傳感器網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)場評估 生活習(xí)性監(jiān)測 地震監(jiān)測 深海監(jiān)控 醫(yī)療狀況監(jiān)控 目標跟蹤和檢測小區(qū)安全監(jiān)控 精細農(nóng)業(yè) 森林火災(zāi)監(jiān)控?zé)o線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用實例展示 智能家居 廠房設(shè)備及環(huán)境監(jiān)控精細農(nóng)業(yè)種植 醫(yī)院病房 電子巡檢 無線傳感網(wǎng)絡(luò)為解決醫(yī)院病房巡檢的自動化和無人管理提供了一種嶄新的思路，同時也解決了傳統(tǒng)病房巡檢的不足：比如 病歷卡管理復(fù)雜，記錄不便； 醫(yī)生護士定時查房，耗費人力資源； 需要人工測量病人的多個常規(guī)項目； 病人外出病房活動時，無法及時通知

15、。 無線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與各種無線有線的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(例如中心服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫)以及各種普適設(shè)備(例如智能PDA)互聯(lián)并通信，完成病房電子巡檢的功能。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用舉例醫(yī)院病房電子巡檢 在病房內(nèi)部布置一定數(shù)量的傳感器節(jié)點，這些節(jié)點可以實時監(jiān)測病房內(nèi)的溫度、光度等環(huán)境信息，同時，在病人身上安裝射頻傳感標簽，能夠?qū)崟r采集連續(xù)的生命數(shù)據(jù)，如病人體溫、血壓、脈搏等，還能實現(xiàn)病人的物理定位。射頻標簽將采集的數(shù)據(jù)借助于傳感網(wǎng)絡(luò)的多跳路由，實時傳遞給監(jiān)控中心或醫(yī)生的手持PDA。 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用舉例醫(yī)院病房電子巡檢 在病人身上安裝帶有射頻標簽的微型無線傳感器，動態(tài)感知病人信息。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用舉例醫(yī)院病房電子

16、巡檢 病房外的醫(yī)生攜帶PDA等通訊設(shè)施無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用舉例醫(yī)院病房電子巡檢 得知病人病情后，醫(yī)生將通知值勤護士或者急救人員前往病房救助 智能家居 廠房設(shè)備及環(huán)境監(jiān)控 精細農(nóng)業(yè) 種植 醫(yī)院病房 電子巡檢 農(nóng)業(yè)的發(fā)展趨勢是規(guī)模化、集約化種植，數(shù)字化農(nóng)業(yè)的推廣勢在必行。如何省時省力有效管理好廣大區(qū)域的農(nóng)作物信息，是一個迫切需要解決的問題。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為解決這個問題提供了現(xiàn)代科技手段。這里顯示的是一幅部署了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的農(nóng)田示意圖。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用舉例精細農(nóng)業(yè) 微型傳感器節(jié)點布置在農(nóng)田當(dāng)中，動態(tài)自組織成網(wǎng)絡(luò)，采集農(nóng)田作物的實時信息，如溫度、光照度、土壤酸堿度等，并將采集的數(shù)據(jù)通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)返回到監(jiān)控中心，監(jiān)控中心將參照農(nóng)作物種植的最優(yōu)化環(huán)境數(shù)據(jù)，采取相應(yīng)舉措，如啟動灌溉設(shè)備等。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用舉例精細農(nóng)業(yè)農(nóng)場監(jiān)控中心實時監(jiān)控農(nóng)場信息，耕作者及時了解農(nóng)場溫度、光照度、土壤酸堿度等，以便對農(nóng)作物的生長情況進行控制。 智能家居 廠房設(shè)備及 環(huán)境監(jiān)控 精細農(nóng)業(yè) 種植 醫(yī)院病房 電子巡檢無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用舉例智能家居監(jiān)測節(jié)點無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用舉例智能家居穿戴具有感知設(shè)備衣服，一旦發(fā)現(xiàn)人體狀況異常時，會向房間內(nèi)的節(jié)點