測(cè)量和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

1第7章

測(cè)量和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)7.1電量測(cè)量7.2非電量電測(cè)法和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的組成7.3傳感器7.4有源濾波和測(cè)量放大電路7.5模擬開(kāi)關(guān)和取樣—保持電路7.6數(shù)—模（D/A）轉(zhuǎn)換器7.7?！獢?shù)（A/D）轉(zhuǎn)換器8.7非電量測(cè)量系統(tǒng)舉例主要內(nèi)容27.1電量測(cè)量主要內(nèi)容7.1.1常用電工測(cè)量?jī)x表的分類7.1.2測(cè)量誤差和儀表準(zhǔn)確度7.1.3電流、電壓、功率和電能的測(cè)量3電工測(cè)量?jī)x表按測(cè)量方法分為：直讀式和比較式7.1.1

常用電工測(cè)量?jī)x表的分類直讀式：它能直接指示被測(cè)量的大小。模擬式：用指針在刻度盤(pán)上指示出被測(cè)量的數(shù)值，指示值可隨被測(cè)量的改變而連續(xù)地變化。數(shù)字式：將被測(cè)模擬量先轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，用離散的數(shù)字來(lái)顯示被測(cè)量的大小，可消除人為的讀數(shù)誤差。直讀式儀表按被測(cè)量的不同分為：電流表、電壓表、功率表、瓦時(shí)計(jì)（電能表）、頻率計(jì)、電阻表、功率因數(shù)表等。按工作原理不同可分為：磁電式、電磁式、電動(dòng)式等。按電流種類分為：直流表、交流表、交直流兩用表。按顯示方式分為模擬式和數(shù)字式。4電工測(cè)量?jī)x表按測(cè)量方法分為：直讀式和比較式7.1.1

常用電工測(cè)量?jī)x表的分類常用的比較儀表有：直流電橋、直流電位差計(jì)、交流電橋等。比較式儀表：將被測(cè)量和已知的標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較，從而確定被測(cè)量的數(shù)值。特點(diǎn)是：測(cè)量準(zhǔn)確，但價(jià)格較貴，使用較繁。5電工測(cè)量?jī)x表上的符號(hào)及意義7.1.1

常用電工測(cè)量?jī)x表的分類符號(hào)意義?直流儀表∽交流儀表?∽交直儀表1.5準(zhǔn)確度等級(jí)1.5級(jí)絕緣強(qiáng)度試驗(yàn)電壓為2kV⊥或↑儀表直立放置或→儀表水平放置工作環(huán)境等級(jí):A—溫度0℃—+40℃，相對(duì)濕度80%以下B—溫度為-20℃—+50℃，相對(duì)濕度85%以下C—溫度-40℃—+60℃，相對(duì)濕度98%以下22kV或BC67.1.2

測(cè)量誤差和儀表準(zhǔn)確度1、誤差：用于反映儀表的測(cè)量值與被測(cè)量的實(shí)際值之間的差別。附加誤差：因外界因素不符合儀表的規(guī)定工作條件引起的誤差。如環(huán)境溫度與濕度、儀表安放位置、周圍外磁場(chǎng)等不符合規(guī)定的要求。（由人為因素決定）2、誤差分為：基本誤差和附加誤差?；菊`差：由儀表構(gòu)造和制作上的不完善所引起的誤差。如磁場(chǎng)分布不理想、軸和軸承間的摩擦、彈簧變形、零件安裝移位、標(biāo)尺刻度不準(zhǔn)確等。（由儀表本身決定）77.1.2

測(cè)量誤差和儀表準(zhǔn)確度絕對(duì)誤差ΔA：儀表的指示值A(chǔ)x與被測(cè)量實(shí)際值A(chǔ)0之間的差值。即3、誤差的表示方法：絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差。相對(duì)誤差：絕對(duì)誤差ΔA與被測(cè)量的實(shí)際值A(chǔ)0的比值，通常用百分?jǐn)?shù)表示。即注意：相對(duì)誤差可以用來(lái)評(píng)價(jià)測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確程度，但不能反映儀表的準(zhǔn)確程度。反映儀表的準(zhǔn)確程度的量是：準(zhǔn)確度等級(jí)（精度等級(jí)）87.1.2

測(cè)量誤差和儀表準(zhǔn)確度4、準(zhǔn)確度等級(jí)（精度等級(jí)）最大相對(duì)額定誤差：在規(guī)定工作條件下進(jìn)行測(cè)量時(shí)可能產(chǎn)生的最大絕對(duì)誤差ΔAm與儀表的量程(滿標(biāo)值)Am之比的百分?jǐn)?shù)。即儀表的準(zhǔn)確度（精度等級(jí)）：將儀表的相對(duì)額定誤差分成不同的級(jí)別。我國(guó)直讀式儀表的準(zhǔn)確度分為七級(jí)：0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0精密測(cè)量或校驗(yàn)用工程測(cè)量用最大相對(duì)額定誤差又稱為最大引用誤差97.1.2

測(cè)量誤差和儀表準(zhǔn)確度不同精度等級(jí)儀表的最大基本誤差[例題7.1.1]若選用1.0級(jí)量程為10A的電流表,分別測(cè)量2A和8A的電流,求兩次測(cè)量的最大相對(duì)誤差.儀表的準(zhǔn)確度等級(jí)0.10.20.51.01.52.55.0基本誤差%±0.1±0.2±0.5±1.0±1.5±2.5±5.0解:測(cè)量2A電流的最大相對(duì)誤差測(cè)量8A電流的最大相對(duì)誤差可見(jiàn):同一儀表，測(cè)量值較小時(shí),相對(duì)誤差大;而測(cè)量值較大時(shí),相對(duì)誤差小。因此，一般應(yīng)使被測(cè)值超過(guò)儀表量程的一半。107.1.2

測(cè)量誤差和儀表準(zhǔn)確度[例題]有一量程為200V,精度為1.0級(jí)的電壓表,試問(wèn)：(1)該表測(cè)量過(guò)程中,產(chǎn)生的最大絕對(duì)誤差是多少？(2)若用它測(cè)量50V的電壓,這時(shí)的最大相對(duì)誤差是多少；(3)若用同樣量程的電壓表測(cè)量100V的電壓,要求測(cè)量相對(duì)誤差不得大于1.5%，應(yīng)選精度等級(jí)為多少的電壓表？解:(1)該表的最大絕對(duì)誤差(2)測(cè)量50V電壓時(shí)的最大相對(duì)誤差(3)測(cè)100V、相對(duì)誤差不大于1.5%時(shí),最大絕對(duì)誤差為:最大絕對(duì)誤差為±1.5V,量程為200V時(shí),儀表精度應(yīng)為:故應(yīng)選精度等級(jí)為0.5、量程為200V的電壓表。117.1.3

電流、電壓、功率和電能的測(cè)量一、磁電式儀表結(jié)構(gòu)及工作原理結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)如圖，由永久磁鐵、可動(dòng)線圈、指針、刻度盤(pán)等組成。特點(diǎn):靈敏度和準(zhǔn)確度高、標(biāo)尺刻度均勻；過(guò)載能力較弱。用于測(cè)量直流電壓和直流電流工作原理結(jié)構(gòu)圖工作原理：在永久磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)中，當(dāng)線圈中有電流流過(guò)時(shí)，線圈的兩邊受到大小相等、方向相反的電磁力F，使線圈偏轉(zhuǎn)，并帶動(dòng)指針偏轉(zhuǎn)，其偏轉(zhuǎn)角與該電流成正比。電流入電流出127.1.3

電流、電壓、功率和電能的測(cè)量

二、電磁式儀表結(jié)構(gòu)及工作原理工作原理：當(dāng)線圈中有電流時(shí)，產(chǎn)生的磁場(chǎng)使兩鐵片磁化，兩鐵片磁化的極性相同，從而相互推斥，使可動(dòng)鐵片受到斥力，帶動(dòng)儀表指針偏轉(zhuǎn)。特點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、具有較大的過(guò)載能力；當(dāng)線圈中電流為交流時(shí)，兩鐵片的極性同時(shí)改變，仍然產(chǎn)生斥力，所以可測(cè)直流，也可測(cè)交流。缺點(diǎn)：因偏轉(zhuǎn)角與電流的平方成正比，所以刻度不均勻；易受外界磁場(chǎng)影響，準(zhǔn)確度不高。結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)如圖，由固定線圈、固定鐵片、可動(dòng)鐵片、阻尼機(jī)構(gòu)等組成。137.1.3

電流、電壓、功率和電能的測(cè)量三、電動(dòng)式儀表結(jié)構(gòu)及工作原理工作原理：當(dāng)固定線圈通有電流時(shí)，產(chǎn)生磁場(chǎng)，若可動(dòng)線圈中也通有電流時(shí)，可動(dòng)線圈的兩邊受到大小相等、方向相反的電磁力F，使線圈偏轉(zhuǎn)，并帶動(dòng)指針偏轉(zhuǎn)，其偏轉(zhuǎn)角與兩個(gè)線圈電流的乘積成正比，當(dāng)通過(guò)的是交流電時(shí)，偏轉(zhuǎn)角還與兩個(gè)電流的相位差有關(guān)。特點(diǎn):準(zhǔn)確度較高、但受外界磁場(chǎng)的影響較大。用于測(cè)量交直流電壓、電流、功率結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)如圖，由固定線圈、可動(dòng)線圈、指針、顯示盤(pán)等組成。147.1.3

電流、電壓、功率和電能的測(cè)量1.電流和電壓的測(cè)量直流電流和電壓的測(cè)量常用磁電式儀表交流電流和電壓的測(cè)量常用電磁式儀表測(cè)量時(shí)應(yīng)選擇合適的儀表和量程；測(cè)量直流大電流（103-104A）時(shí)，選用霍爾效應(yīng)大電流測(cè)量?jī)x表；測(cè)量交流大電流時(shí)要用電流互感器；測(cè)量交流高電壓時(shí)要用電壓互感器；測(cè)量微電流和電壓時(shí)常采用精密放大器將它們放大后再測(cè)量。

測(cè)量電流時(shí)，電流表應(yīng)串聯(lián)在電路中，電流表的內(nèi)阻必須很小。測(cè)量電路如圖

測(cè)量電壓時(shí)，電壓表應(yīng)和電路中所測(cè)部位相并聯(lián)，電壓表的內(nèi)阻必須很大。測(cè)量電路如圖AV注意：157.1.3

電流、電壓、功率和電能的測(cè)量2.功率的測(cè)量功率測(cè)量分為：間接測(cè)量法和直接測(cè)量法間接測(cè)量法：用電壓表測(cè)電壓為U，用電流表測(cè)電流為I，用功率因數(shù)表測(cè)功率因數(shù)為cosφ，則直接測(cè)量法：用功率表測(cè)量；它是電動(dòng)式儀表,固定線圈用較粗的導(dǎo)線繞成,匝數(shù)少,與負(fù)載串聯(lián),反映負(fù)載電流的大小,稱為電流線圈；可動(dòng)線圈用較細(xì)的導(dǎo)線繞成,匝數(shù)多,串聯(lián)附加電阻后與負(fù)載并聯(lián),反映電壓的大小,稱為電壓線圈。接線如圖注意：＊同名端，它們應(yīng)接在電源的同一側(cè)，若接反指針會(huì)反向偏轉(zhuǎn)；R為附加電阻。直流時(shí)交流時(shí)+uI＊U＊-R負(fù)載167.1.3

電流、電壓、功率和電能的測(cè)量3.電能的測(cè)量電能的測(cè)量：常用感應(yīng)式或電子式電度表測(cè)量感應(yīng)式電度表：基本原理是：把電壓、電流、相位轉(zhuǎn)變?yōu)榇帕?推動(dòng)鋁制圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)矩與負(fù)載消耗功率UIcosφ成正比；鋁盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)受到永久磁鐵的制動(dòng)作用,制動(dòng)力矩正比于鋁盤(pán)的轉(zhuǎn)速；當(dāng)旋轉(zhuǎn)力矩與制動(dòng)力矩相平衡時(shí),鋁盤(pán)轉(zhuǎn)速正比于負(fù)載功率；鋁轉(zhuǎn)盤(pán)帶動(dòng)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù),計(jì)數(shù)器的指示值就是所消耗的電能。結(jié)構(gòu)原理特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單直觀，價(jià)廉可靠，停電時(shí)不丟失數(shù)據(jù)。但精度低，自身能耗大，防竊電能力弱，且不易管理。177.1.3

電流、電壓、功率和電能的測(cè)量3.電能的測(cè)量電子式電度表：運(yùn)用模擬或數(shù)字電路得到電流和電壓相量的乘積，然后通過(guò)模擬或數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)電能計(jì)量功能。測(cè)量由電子模塊來(lái)完成，計(jì)算結(jié)果由軟件實(shí)現(xiàn)。特點(diǎn)：防竊電能力強(qiáng),計(jì)量精度高,自身功耗低,計(jì)量參數(shù)靈活性好,可與計(jì)算機(jī)連網(wǎng),實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離記錄。電度表有：?jiǎn)蜗嚯姸缺怼⑷嚯姸缺?。電度表接線方法如圖+-ui接線端電流線圈電壓線圈電源187.2非電量電測(cè)法和

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的組成主要內(nèi)容一、非電量的電測(cè)法二、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的組成197.2.1

非電量的電測(cè)法非電量的電測(cè)法：把非電量（如溫度、濕度、壓力、速度等）通過(guò)傳感器，將其變換成電量再進(jìn)行測(cè)量。示意圖非電量信號(hào)傳感器信號(hào)處理模擬顯示A/D轉(zhuǎn)換數(shù)字顯示計(jì)算機(jī)電壓、電流頻率等信號(hào)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路207.2.2

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成示意圖（多輸入、多參量系統(tǒng)）模擬信號(hào)1傳感器1A/D轉(zhuǎn)換微機(jī)系統(tǒng)濾波放大1S/H1模擬信號(hào)2傳感器2濾波放大2S/H2模擬信號(hào)n傳感器n濾波放大nS/Hn取樣—保持（S/H）控制開(kāi)關(guān)選通控制多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)············采樣保持電路顯示記錄存儲(chǔ)217.3傳感器主要內(nèi)容一、傳感器概述二、濕度傳感器三、力傳感器四、熱釋電紅外線傳感器五、氣體傳感器六、霍爾傳感器22傳感器的基本概念傳感器：以測(cè)量為目的，能夠感受規(guī)定的被測(cè)量，并按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置。傳感器分類：按被測(cè)對(duì)象的參數(shù)分：溫度、濕度、壓力、位移、流量、液位、力、力矩、速度、加速度、振動(dòng)、位置等傳感器。精度高、可靠性好、穩(wěn)定性強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)、線性好。按變換原理分：電阻式、電容式、電感式、壓電式、光電式、光柵式、熱電式、紅外線、光纖、超聲波、激光等傳感器。新型傳感器：數(shù)字式傳感器、非接觸式傳感器、仿生傳感器。測(cè)量對(duì)傳感器的基本要求：237.3.1

溫度傳感器常用的有：熱電阻、熱電偶、集成溫度傳感器1.熱電阻傳感器(分為金屬熱電阻、半導(dǎo)體熱電阻)基本原理：利用電阻阻值隨溫度變化而變化的原理來(lái)測(cè)量溫度。②銅電阻：測(cè)量范圍-50℃—150℃（1）金屬熱電阻（鉑電阻、銅電阻、鎳電阻）其中:RT為溫度為t時(shí)的電阻值；R0是溫度為0℃時(shí)的電阻值；A=3.9×410-3/℃；B=-5.8×10-7/(℃)2①鉑電阻：測(cè)量范圍-200℃—660℃阻值與溫度之間關(guān)系：常用的鉑電阻有：Pt100、Pt50、Pt10三種，R0分別為100Ω、50Ω、10Ω阻值與溫度之間關(guān)系：常用的鉑電阻有：Cu100、Cu50兩種，R0分別為100Ω、50Ω溫度系數(shù)α為247.3.1

溫度傳感器1.熱電阻傳感器(分為金屬熱電阻、半導(dǎo)體熱電阻)②負(fù)溫度系數(shù)（NTC）：（2）半導(dǎo)體熱電阻（熱敏電阻，由單晶、多晶半導(dǎo)體材料制作）常用鈦酸鋇（BaTiO3），鍶（Sr），鋯（Zr）等材料制作。當(dāng)溫度升高時(shí)電阻值增大。①正溫度系數(shù)（PTC）：半導(dǎo)體熱電阻的特點(diǎn)：對(duì)溫度反映較敏感、體積小、響應(yīng)快；電阻值隨溫度呈非線性變化，穩(wěn)定性及互換性差，不能用于高溫條件下。常用錳(Mn)，鈷(Co)，鎳(Ni)，銅(Cu)，鋁(AI)等金屬的氧化物采用陶瓷工藝制成。當(dāng)溫升高時(shí)電阻值減小。257.3.1

溫度傳感器2.熱電阻傳感器測(cè)量溫度電路原理鉑電阻兩端電壓鉑電阻++-A0ISUXRTθ放大和顯示恒流源測(cè)量電路跟隨器原理：當(dāng)溫度變化時(shí)，熱敏電阻阻值隨之變化，UX與溫度一一對(duì)應(yīng)，經(jīng)跟隨器隔離后再經(jīng)放大，最后用顯示器顯示出對(duì)應(yīng)的溫度。267.3.2

力傳感器1.半導(dǎo)體應(yīng)變片式力傳感器結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體應(yīng)變片結(jié)構(gòu)圖膠膜襯底硅條內(nèi)引線焊接電極外引線2.應(yīng)變效應(yīng)當(dāng)電阻體的尺寸發(fā)生變化時(shí)，阻值隨之變化的現(xiàn)象稱為應(yīng)變效應(yīng)。3.應(yīng)變片的靈敏系數(shù)k設(shè)應(yīng)變片的電阻長(zhǎng)度為l，阻值為R，當(dāng)長(zhǎng)度改變?chǔ)時(shí)，電阻值變化ΔR，則有k稱為應(yīng)變片的靈敏系數(shù)，半導(dǎo)體應(yīng)變片的靈敏系數(shù)在100—150之間?；?/p>

277.3.2

力傳感器4.半導(dǎo)體應(yīng)變片測(cè)力原理應(yīng)變片測(cè)力原理圖支架構(gòu)件將半導(dǎo)體應(yīng)變片粘貼在被測(cè)構(gòu)件的表面，當(dāng)構(gòu)件受力變形時(shí)，應(yīng)變片同時(shí)變形，阻值發(fā)生變化，測(cè)出阻值就能反映力的大小。原理：在應(yīng)變片未受力時(shí),ΔR＝0,電橋平衡,輸出電壓U＝0。當(dāng)應(yīng)變片受力時(shí),應(yīng)變片將力的變化轉(zhuǎn)換成電阻的變化,電橋?qū)㈦娮璧淖兓D(zhuǎn)換成電壓的變化,通過(guò)放大顯示電路顯示出力的大小。實(shí)際中，ΔR<<R，輸出電壓U為：應(yīng)變片5.應(yīng)變測(cè)量電路FRRRR+ΔRR1USU+-+-放大顯示R為固定電阻R1為應(yīng)變片電阻輸出電壓U為：287.3.3

熱釋電紅外線傳感器1.熱釋電紅外線傳感器(PIR)菲涅爾透鏡結(jié)構(gòu)：由傳感探測(cè)元件、干涉濾光片、場(chǎng)效晶體管三部分組成。RGESUDDD+-+-PIR+-G信號(hào)處理電路濾光片雙探測(cè)元件探測(cè)元件：由高熱電系數(shù)的鐵鈦酸鉛汞陶瓷或鉭酸鋰、硫酸三甘鐵等晶體制作。熱釋電效應(yīng)：即其受熱產(chǎn)生溫度變化時(shí)，其原子排列發(fā)生變化，晶體自然極化，在其表面產(chǎn)生電荷。PIR工作原理：探測(cè)元件受熱后表面產(chǎn)生電荷，該電荷由場(chǎng)效晶體管構(gòu)成的源極跟隨器放大，由源極輸出信號(hào)。297.3.3

熱釋電紅外線傳感器2.PIR的應(yīng)用菲涅爾透鏡由PIR構(gòu)成的報(bào)警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖PIR探測(cè)元件波長(zhǎng)靈敏度在0.2—20μm范圍。人體輻射的紅外線中心波長(zhǎng)為9—10μm范圍。用于人體紅外探測(cè)時(shí)，選擇通過(guò)光的波長(zhǎng)范圍為7—10μm的濾光片。利用菲涅爾透鏡，將熱釋的紅外線信號(hào)聚焦到PIR上，提高靈敏度。用紅外線熱釋電處理芯片(如BISS0001)進(jìn)行信號(hào)處理，電路簡(jiǎn)單可靠。光學(xué)系統(tǒng)(菲涅爾透鏡)待測(cè)目標(biāo)熱釋電紅外線傳感器信號(hào)處理報(bào)警電路說(shuō)明:307.3.3

熱釋電紅外線傳感器3.熱釋電紅外線傳感器應(yīng)用電路紅外自動(dòng)干手機(jī)紅外感應(yīng)探頭光電耦合器（開(kāi)關(guān)）317.3.3

熱釋電紅外線傳感器SIB0001內(nèi)部電路4.紅外線熱釋電處理芯片BISS0001引腳名稱I/O功能說(shuō)明1AI可重復(fù)觸發(fā)和不可重復(fù)觸發(fā)選擇端。當(dāng)A為“1”時(shí)，允許重復(fù)觸發(fā)；反之，不可重復(fù)觸發(fā)2VOO控制信號(hào)輸出端。由VS的上跳變沿觸發(fā)，使Vo輸出從低電平跳變到高電平時(shí)視為有效觸發(fā)。在輸出延遲時(shí)間Tx之外和無(wú)VS的上跳變時(shí)，Vo保持低電平狀態(tài)。3RR1--輸出延遲時(shí)間Tx的調(diào)節(jié)端4RC1--輸出延遲時(shí)間Tx的調(diào)節(jié)端5RC2--觸發(fā)封鎖時(shí)間Ti的調(diào)節(jié)端6RR2--觸發(fā)封鎖時(shí)間Ti的調(diào)節(jié)端7VSS--工作電源負(fù)端8VRFI參考電壓及復(fù)位輸入端。通常接VDD，當(dāng)接“0”時(shí)可使定時(shí)器復(fù)位9VCI觸發(fā)禁止端。當(dāng)Vc<VR時(shí)禁止觸發(fā)；當(dāng)Vc>VR時(shí)允許觸發(fā)(VR≈0.2VDD)10IB--運(yùn)算放大器偏置電流設(shè)置端11VDD--工作電源正端122OUTO第二級(jí)運(yùn)算放大器的輸出端132IN-I第二級(jí)運(yùn)算放大器的反相輸入端141IN+I第一級(jí)運(yùn)算放大器的同相輸入端151IN-I第一級(jí)運(yùn)算放大器的反相輸入端161OUTO第一級(jí)運(yùn)算放大器的輸出端BISS0001配以熱釋電紅外傳感器和少量外接元器件構(gòu)成被動(dòng)式的熱釋電紅外開(kāi)關(guān)。它能自動(dòng)快速開(kāi)啟各類白熾燈、熒光燈、蜂鳴器、自動(dòng)門、電風(fēng)扇、烘干機(jī)和自動(dòng)洗手池等裝置，特別適用于企業(yè)、賓館、商場(chǎng)、庫(kù)房及家庭的過(guò)道、走廊等敏感區(qū)域，或用于安全區(qū)域的自動(dòng)燈光、照明和報(bào)警系統(tǒng)327.3.3

熱釋電紅外線傳感器

圖中R6可以調(diào)節(jié)放大器增益的大小，可以提高電路增益改善電路性能。5.紅外線熱釋電處理芯片BISS001應(yīng)用電路

圖中,R3為光敏電阻,檢測(cè)環(huán)境照度。當(dāng)作為照明控制時(shí),若環(huán)境較明亮,R3的電阻值會(huì)降低,使9腳的輸入保持為低電平,從而封鎖觸發(fā)信號(hào)Vs。

SW1是工作方式選擇開(kāi)關(guān),當(dāng)SW1與1(上)端連通時(shí),芯片處于可重復(fù)觸發(fā)工作方式；當(dāng)SW1與2(下)端連通時(shí),芯片則處于不可重復(fù)觸發(fā)工作方式。

輸出延遲時(shí)間Tx由外部的R9和C7的大小調(diào)整，觸發(fā)封鎖時(shí)間Ti由外部的R10和C6的大小調(diào)整，R9/R10可以用470歐姆，C6/C7可以選0.1μF。337.3.4

氣體傳感器1.主要用途：檢測(cè)氣體類別、濃度、成份，常用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、安全預(yù)警系統(tǒng)中。2.分類：按氣敏材料及特性分為：半導(dǎo)體式、固體電解式、電化學(xué)式、接觸燃燒式、高分子式等。3.半導(dǎo)體氣敏傳感器：是利用氣體在半導(dǎo)體表面的氧化和還原反應(yīng)，導(dǎo)致敏感元件阻值變化而制成。

半導(dǎo)體氣敏電阻在常溫下吸附氣體，電導(dǎo)率變化不大，所以，氣敏元件使用時(shí)要加熱。加熱方式有直熱式和旁熱式兩種。

有：氧化錫(SnO2)、氧化鋅(ZnO2)、三氧化鐵(Fe2O3)等。

它們對(duì)可燃?xì)怏w（甲烷、液化石油氣、煤氣等）、有毒氣體（一氧化碳、硫化氫、氨氣等）、環(huán)境氣體（氧氣、二氧化碳、水蒸汽等）、酒精、煙氣均有氣敏效應(yīng)。347.3.4

氣體傳感器4.旁熱式氣敏器件結(jié)構(gòu)及工作原理：如圖1(2)端和3(4)端為測(cè)量電極；5、6端為加熱絲；當(dāng)氣體濃度增加時(shí)，氣敏元件阻值減小，根據(jù)阻值的不同，可得到氣體濃度的高低。旁熱式消耗功率小，性能穩(wěn)定，安全可靠，應(yīng)用廣泛。氣敏元件的材料中加入微量的鉛、鉑、金、銀等元素以及一些金屬鹽類催化劑，可以獲得低溫時(shí)的靈敏度，也可增強(qiáng)對(duì)氣體種類的選擇性。特點(diǎn)：工作原理：357.3.4

氣體傳感器5.旁熱式氣敏器件應(yīng)用：家用可燃?xì)怏w報(bào)警器電路∽220VRBZ123456氖管蜂鳴器氣體傳感器

MQ—2廣譜型氣敏元件,MQ—3型(酒精),MQ—4型(天然氣),MQ—5型(煤氣),MQ—6型(液化氣),MQ—7型(一氧化碳),MQ—8型(氫氣),MQ—135型(甲醛)3,MQ—214型(煙霧兩個(gè)引腳),MQA137氨氣,MQA138甲醛,MGA811二氧化碳固體電解質(zhì)式,MC110(用于煤氣報(bào)警器),MC112(適用于固定式甲烷),MC113用便攜式瓦斯檢測(cè)議,ME2—02檢測(cè)氧氣,ME3—CO檢測(cè)一氧化碳,ME3—CO檢測(cè)一氧化碳工作原理：隨著可燃?xì)怏w濃度增加，氣敏元件阻值減小，當(dāng)阻值減小到一定值時(shí)，蜂鳴器工作發(fā)出報(bào)警信號(hào)。367.3.5

霍爾傳感器1.霍爾效應(yīng)：在半導(dǎo)體薄片兩端通以電流I，并在薄片的垂直方向施加磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則在垂直于電流和磁場(chǎng)的方向上，將產(chǎn)生電位差，此現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。IdBE+-式中：I為通過(guò)的電流，B為磁感應(yīng)強(qiáng)度，d為薄片厚度，K為霍爾系數(shù)。

霍爾效應(yīng)是美國(guó)物理學(xué)家霍爾(A.H.Hall,1855-1938)于1879年在研究金屬的導(dǎo)電機(jī)構(gòu)時(shí)發(fā)現(xiàn)的。后來(lái)發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體、導(dǎo)體等也有這種效應(yīng)，半導(dǎo)體的霍爾效應(yīng)比金屬?gòu)?qiáng)的多。此電位差稱為霍爾電勢(shì)，大小為：377.3.5

霍爾傳感器2.霍爾元件及器件：霍爾元件是由半導(dǎo)體材料銻化銦或硅的薄片制成。將霍爾元件、放大電路、溫度補(bǔ)償電路及穩(wěn)壓電路集成在一個(gè)芯片上，構(gòu)成了霍爾器件。

它是一種集成電路，又是一種磁敏感傳感器，如圖?；魻杺鞲衅鞯姆N類：電流、電壓、功率、位置、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)角、力、力矩等傳感器。用于測(cè)量各種模擬量，也有很多開(kāi)關(guān)量傳感器?；魻柶骷Ｓ糜冢簾o(wú)刷直流電機(jī)、電動(dòng)車助力傳感器、汽車?yán)锍瘫?、轉(zhuǎn)速表、點(diǎn)火器、熱水器、電動(dòng)滑板車、電動(dòng)縫紉機(jī)、電腦繡花機(jī)、空調(diào)風(fēng)機(jī)、空調(diào)軸流風(fēng)扇、全自動(dòng)麻將機(jī)、安全報(bào)警裝置、測(cè)量設(shè)備、儀器儀表。

387.3.5

霍爾傳感器適當(dāng)選取電路參數(shù)，可直接讀出電流的大小。主電路與測(cè)量顯示電路相隔離，使用方便。既可測(cè)量直流，也可測(cè)量交流。特點(diǎn)：3.霍爾器件應(yīng)用：電流測(cè)量原理V1234ixI通電導(dǎo)線導(dǎo)線電流產(chǎn)生的磁通平行于導(dǎo)線的霍爾片通過(guò)霍爾片的恒定電流由霍爾效應(yīng)產(chǎn)生的與ix成比例的霍爾電勢(shì)E被測(cè)電流397.3.5

霍爾傳感器A44E123RUCC計(jì)數(shù)器或頻率計(jì)光電耦合器3.霍爾器件應(yīng)用：測(cè)量轉(zhuǎn)速原理旋轉(zhuǎn)體磁條集成霍爾開(kāi)關(guān)元件+12V2kΩ123集成霍爾開(kāi)關(guān)S引腳1為電源端引腳2為地端引腳3為輸出端A44E407.4有源濾波和測(cè)量放大器主要內(nèi)容7.4.1有源濾波電路7.4.2測(cè)量放大電路417.4.1

有源濾波電路濾波電路：允許某一頻率范圍內(nèi)的信號(hào)順利通過(guò)，抑制此頻率范圍以外的其它頻率信號(hào)的電路，稱為濾波電路。（1）按通過(guò)或抑制的信號(hào)頻率范圍分為：低通、高通、帶寬、帶阻濾波電路。

有源濾波電路特點(diǎn)：具有放大作用，通過(guò)運(yùn)放使輸入與負(fù)載隔離，帶負(fù)載能力強(qiáng)。濾波電路的分類：（2）按濾波元件性質(zhì)分：無(wú)源濾波電路和有源濾波電路。無(wú)源濾波電路由無(wú)源元件R、L、C構(gòu)成；有源濾波電路由含有晶體管或集成運(yùn)放等有源元件構(gòu)成。|A||A||A||A|ffff低通高通帶寬帶阻427.4.1

有源濾波電路一.低通有源濾波電路：1.電路結(jié)構(gòu)：RC構(gòu)成一階濾波環(huán)節(jié)-+A0+uiuoRfR1RC2.輸出與輸入關(guān)系式中：3.電路的頻率特性：即和之比稱為電路的頻率特性，為幅頻特性：相頻特性：為放大倍數(shù)為特征(截止)角頻率437.4.1

有源濾波電路一.低通有源濾波電路：5.低通濾波器特點(diǎn)|H(jω)|4.電路的頻率特性曲線：當(dāng)相頻特性曲線時(shí),0.707Afωcωφ(ω)ωcω幅頻特性曲線低于截止頻的信號(hào)可以通過(guò)。高于截止頻率的信號(hào)衰減很大，不能通過(guò)。通帶阻帶00-+A0+uiuoRfR1RC447.4.1

有源濾波電路二.高通有源濾波電路：-+A0+uiuoRfR1RC2.高通濾波器特點(diǎn)|H(jω)|1.電路的頻率特性：相頻特性曲線0.707Afωcωφ(ω)ωcω幅頻特性曲線高于截止頻的信號(hào)可以通過(guò)。低于截止頻率的信號(hào)衰減很大，不能通過(guò)。通帶阻帶00幅頻特性相頻特性Af457.4.2

測(cè)量放大電路1.集成運(yùn)放構(gòu)成的測(cè)量放大電路：電路如圖-+A0+ui1uoR2ipRp特點(diǎn)：由理想集成運(yùn)放特點(diǎn)得：放大倍數(shù)為-+A