探測(cè)傳感器原理

1、、什么是傳感器、什么是傳感器傳感器就是測(cè)量和探索自然界各種參數(shù)的檢測(cè)元件。傳感器就是測(cè)量和探索自然界各種參數(shù)的檢測(cè)元件。、傳感器的工作原理、傳感器的工作原理分類方法分類方法傳感器類別傳感器類別優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)不足不足被測(cè)量被測(cè)量加速度傳感器、速度傳感加速度傳感器、速度傳感器、位移傳感器、壓力傳器、位移傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器、負(fù)荷感器、溫度傳感器、負(fù)荷傳感器、扭矩傳感器等傳傳感器、扭矩傳感器等傳感器。感器。方便、數(shù)據(jù)可以方便、數(shù)據(jù)可以直接讀出，對(duì)于直接讀出，對(duì)于生產(chǎn)單位與用戶生產(chǎn)單位與用戶來講，被測(cè)量可來講，被測(cè)量可以一目了然。以一目了然。名目繁多，不利名目繁多，不利于掌握傳感器的于掌握傳感器的

2、原理與設(shè)計(jì)和歸原理與設(shè)計(jì)和歸納分析納分析工作原理工作原理電阻應(yīng)變式傳感器，壓電電阻應(yīng)變式傳感器，壓電式傳感器，電容傳感器，式傳感器，電容傳感器，渦流式傳感器，動(dòng)圈式傳渦流式傳感器，動(dòng)圈式傳感器、磁電式傳感器等等感器、磁電式傳感器等等類別少，有利于類別少，有利于專業(yè)工作者對(duì)傳專業(yè)工作者對(duì)傳感器工作原理的感器工作原理的設(shè)計(jì)歸納與分析設(shè)計(jì)歸納與分析對(duì)傳感器不夠了對(duì)傳感器不夠了解的用戶使用不解的用戶使用不便便能量傳遞能量傳遞有源傳感器是一種能量轉(zhuǎn)換器，如電壓式傳感器，熱電式傳感器，有源傳感器是一種能量轉(zhuǎn)換器，如電壓式傳感器，熱電式傳感器，磁電式傳感器等磁電式傳感器等無源傳感器不能能量變換，被測(cè)的非電學(xué)

3、量?jī)H對(duì)傳感器起控制或調(diào)無源傳感器不能能量變換，被測(cè)的非電學(xué)量?jī)H對(duì)傳感器起控制或調(diào)節(jié)作用，所以無源傳感器必須具有輔助能源（電源）節(jié)作用，所以無源傳感器必須具有輔助能源（電源）3、傳感器分類、傳感器分類（1）溫度傳感器）溫度傳感器:是一種將溫是一種將溫度變化轉(zhuǎn)換為電學(xué)量變化的裝度變化轉(zhuǎn)換為電學(xué)量變化的裝置，它通過測(cè)量傳感器元件的置，它通過測(cè)量傳感器元件的電學(xué)量隨溫度變化來實(shí)現(xiàn)溫度電學(xué)量隨溫度變化來實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量。測(cè)量。次數(shù)次數(shù)1 12345溫度溫度 C1030507090電阻電阻 R（2）實(shí)驗(yàn)操作與收集數(shù)據(jù)）實(shí)驗(yàn)操作與收集數(shù)據(jù)器材介紹器材介紹（3）數(shù)據(jù)分析與論證：）數(shù)據(jù)分析與論證：熱敏電阻：一般由金

4、屬或半導(dǎo)體材料制成，其電阻熱敏電阻：一般由金屬或半導(dǎo)體材料制成，其電阻值隨溫度變化非常明顯。值隨溫度變化非常明顯。a.在工作溫度范圍內(nèi)，正溫度系數(shù)熱敏電阻，其在工作溫度范圍內(nèi)，正溫度系數(shù)熱敏電阻，其t t圖線是隨溫度圖線是隨溫度t t上升而增大。上升而增大。b.b.負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，其負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，其t t圖線是隨溫度圖線是隨溫度t t上升減小。上升減小。如圖，因如圖，因0101110VRTVRTRRERRREV或即分類方式分類方式類別類別電阻溫度特性電阻溫度特性 正溫度系數(shù)、負(fù)溫度系數(shù)正溫度系數(shù)、負(fù)溫度系數(shù)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)金屬、半導(dǎo)體（單晶、多晶體、陶瓷）金屬、半導(dǎo)體（單晶、多晶體、陶瓷）工

5、作方式工作方式球狀、片狀、桿狀、膜狀球狀、片狀、桿狀、膜狀工作溫度工作溫度直熱式、旁熱式直熱式、旁熱式用途用途常溫、高溫、低溫常溫、高溫、低溫?zé)崦綦娮鑳?yōu)點(diǎn)熱敏電阻優(yōu)點(diǎn)熱敏電阻的溫度系數(shù)大，靈敏度高，響應(yīng)迅速，熱敏電阻的溫度系數(shù)大，靈敏度高，響應(yīng)迅速，測(cè)量線路簡(jiǎn)單，體積小，壽命長(zhǎng)，價(jià)格便宜，耐測(cè)量線路簡(jiǎn)單，體積小，壽命長(zhǎng)，價(jià)格便宜，耐濕、耐酸、耐熱沖擊，耐振動(dòng)，可靠性高。濕、耐酸、耐熱沖擊，耐振動(dòng)，可靠性高。熱敏電阻應(yīng)用熱敏電阻應(yīng)用 主要用于某點(diǎn)（位置）小溫差測(cè)量，遠(yuǎn)距離、多主要用于某點(diǎn)（位置）小溫差測(cè)量，遠(yuǎn)距離、多點(diǎn)測(cè)量與控制，以及溫度補(bǔ)償與電路的自動(dòng)調(diào)制點(diǎn)測(cè)量與控制，以及溫度補(bǔ)償與電路的自動(dòng)

6、調(diào)制（4）熱敏電阻傳感器的分類、優(yōu)點(diǎn)和應(yīng)用。）熱敏電阻傳感器的分類、優(yōu)點(diǎn)和應(yīng)用。（1）光敏電阻：光敏電阻在）光敏電阻：光敏電阻在被光照射時(shí)電阻發(fā)生變化，被光照射時(shí)電阻發(fā)生變化，它可以把光照強(qiáng)弱轉(zhuǎn)換為電它可以把光照強(qiáng)弱轉(zhuǎn)換為電阻大小的電學(xué)量，從而做成阻大小的電學(xué)量，從而做成光電傳感器，如光電池、光光電傳感器，如光電池、光電二極管、光電三極管。電二極管、光電三極管。（2）光敏電阻在有光照時(shí)）光敏電阻在有光照時(shí)電阻非常?。ㄒ话阍陔娮璺浅Ｐ。ㄒ话阍?級(jí)），在無光照時(shí)電阻非級(jí)），在無光照時(shí)電阻非常大，（一般在常大，（一般在 級(jí)）。級(jí)）。kM日光燈的啟動(dòng)器也可看成是一個(gè)熱敏傳感裝置，日光燈的啟動(dòng)器也可看成

7、是一個(gè)熱敏傳感裝置，它的熱敏功能器是雙金屬片，你能說出啟動(dòng)器的工作原它的熱敏功能器是雙金屬片，你能說出啟動(dòng)器的工作原理嗎？理嗎？ 日光燈啟動(dòng)器結(jié)構(gòu)如圖日光燈啟動(dòng)器結(jié)構(gòu)如圖1 1所所示，內(nèi)有一雙金屬片，熱膨脹系數(shù)不示，內(nèi)有一雙金屬片，熱膨脹系數(shù)不同。開關(guān)閉合后，啟動(dòng)器兩極之間有同。開關(guān)閉合后，啟動(dòng)器兩極之間有電壓使氖氣放電而發(fā)出輝光，輝光發(fā)電壓使氖氣放電而發(fā)出輝光，輝光發(fā)出的熱量使出的熱量使U U形動(dòng)觸片受熱膨脹向外形動(dòng)觸片受熱膨脹向外延伸，碰到靜觸片接觸，電路接通；延伸，碰到靜觸片接觸，電路接通；溫度降低時(shí)，溫度降低時(shí)，U U動(dòng)觸片向里收縮，離動(dòng)觸片向里收縮，離開觸點(diǎn)，切斷電路。開觸點(diǎn)，切斷電

8、路。 U形動(dòng)形動(dòng)觸片觸片靜觸片靜觸片氖泡氖泡圖圖1給你如下器材：熱敏電阻、電鈴、電源繼電器，給你如下器材：熱敏電阻、電鈴、電源繼電器，滑動(dòng)變阻器，開關(guān)和導(dǎo)線若干。試從所給器材中選用一滑動(dòng)變阻器，開關(guān)和導(dǎo)線若干。試從所給器材中選用一些器材制作一個(gè)高溫自動(dòng)報(bào)警器，要求是：不必要的器些器材制作一個(gè)高溫自動(dòng)報(bào)警器，要求是：不必要的器材盡量不用，畫出電路圖。材盡量不用，畫出電路圖。選擇熱敏電阻、電鈴、電選擇熱敏電阻、電鈴、電源繼電器及導(dǎo)線若干，連接電路源繼電器及導(dǎo)線若干，連接電路如圖如圖2 2。當(dāng)溫度升高，熱敏電阻電當(dāng)溫度升高，熱敏電阻電阻減小，螺線管中電流增大，電阻減小，螺線管中電流增大，電磁鐵磁性變

9、強(qiáng)，銜鐵被吸下，與磁鐵磁性變強(qiáng)，銜鐵被吸下，與觸頭接觸，含電鈴電路閉合，電觸頭接觸，含電鈴電路閉合，電鈴鳴響報(bào)報(bào)警。鈴鳴響報(bào)報(bào)警。電鈴電鈴熱敏電阻熱敏電阻觸頭觸頭銜鐵銜鐵彈簧彈簧圖圖2例例3 3：如圖：如圖3 3所示為光敏電阻自動(dòng)計(jì)數(shù)器的示意圖，其中所示為光敏電阻自動(dòng)計(jì)數(shù)器的示意圖，其中A A是發(fā)光儀器，是發(fā)光儀器，B B是傳送帶上物品，是傳送帶上物品，R R1 1為光敏電阻，為光敏電阻，R R2 2為定為定值電阻，此光電計(jì)數(shù)器的基本工作原理是（值電阻，此光電計(jì)數(shù)器的基本工作原理是（ ）A A、R R1 1、R R2 2信號(hào)處理系統(tǒng)圖信號(hào)處理系統(tǒng)圖3 3（A A）當(dāng)有光照射）當(dāng)有光照射R R1

10、 1時(shí)，信號(hào)處理系統(tǒng)獲得高電壓時(shí)，信號(hào)處理系統(tǒng)獲得高電壓（B B）當(dāng)有光照射）當(dāng)有光照射R R1 1時(shí)，信號(hào)處理系統(tǒng)獲得低電壓時(shí)，信號(hào)處理系統(tǒng)獲得低電壓（C C）信號(hào)處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就記數(shù)一次）信號(hào)處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就記數(shù)一次（D D）信號(hào)處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就記數(shù)一次）信號(hào)處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就記數(shù)一次 A AR R1R R2 2信 號(hào)信 號(hào)處 理處 理系系 統(tǒng)統(tǒng)圖圖3 3光敏電阻自動(dòng)計(jì)數(shù)器原理圖如上，當(dāng)傳送帶上沒光敏電阻自動(dòng)計(jì)數(shù)器原理圖如上，當(dāng)傳送帶上沒有物品擋住由有物品擋住由A A射出的光信號(hào)時(shí)射出的光信號(hào)時(shí), ,光敏電阻阻值變小，由光敏電阻阻值變小，由分壓規(guī)律知供

11、給信號(hào)處理系統(tǒng)的電壓變低；當(dāng)傳送帶上分壓規(guī)律知供給信號(hào)處理系統(tǒng)的電壓變低；當(dāng)傳送帶上有物品擋住由有物品擋住由A A射出的光信號(hào)時(shí)，光敏電阻的阻值變大，射出的光信號(hào)時(shí)，光敏電阻的阻值變大，供給信號(hào)系統(tǒng)的電壓變高并記數(shù)一次。這種高低交替變供給信號(hào)系統(tǒng)的電壓變高并記數(shù)一次。這種高低交替變化的信號(hào)經(jīng)過信號(hào)處理系統(tǒng)的處理，就會(huì)自動(dòng)將其轉(zhuǎn)化化的信號(hào)經(jīng)過信號(hào)處理系統(tǒng)的處理，就會(huì)自動(dòng)將其轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的數(shù)字為相應(yīng)的數(shù)字, ,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)數(shù)的功能。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)數(shù)的功能。 A AR R1R R2 2信 號(hào)信 號(hào)處 理處 理系系 統(tǒng)統(tǒng)圖圖3 3給你光電管、電磁繼電器、直流電源、開關(guān)、照給你光電管、電磁繼電器、直流電源、開關(guān)

12、、照明電路、路燈及導(dǎo)線，設(shè)計(jì)一個(gè)用于街道的路燈自動(dòng)控明電路、路燈及導(dǎo)線，設(shè)計(jì)一個(gè)用于街道的路燈自動(dòng)控制開關(guān)，達(dá)到日出路燈熄，日落路燈亮的效果，并說明制開關(guān)，達(dá)到日出路燈熄，日落路燈亮的效果，并說明設(shè)計(jì)原理。設(shè)計(jì)原理。 S S觸點(diǎn)觸點(diǎn)銜鐵銜鐵光電管光電管零線零線火線火線圖圖4 4設(shè)計(jì)電路如圖設(shè)計(jì)電路如圖4 4，當(dāng)光照加強(qiáng)時(shí)，當(dāng)光照加強(qiáng)時(shí)，光電管電阻變小，通過線圈的電流變大，光電管電阻變小，通過線圈的電流變大，電磁鐵磁性變強(qiáng)，把銜鐵吸下，脫離觸電磁鐵磁性變強(qiáng)，把銜鐵吸下，脫離觸點(diǎn)，照明電路斷開，燈熄滅；當(dāng)光照減點(diǎn)，照明電路斷開，燈熄滅；當(dāng)光照減弱時(shí)，光電管電阻變大，電流減小，電弱時(shí)，光電管電阻變大

13、，電流減小，電磁鐵磁性減弱，銜鐵被彈簧彈回與觸點(diǎn)磁鐵磁性減弱，銜鐵被彈簧彈回與觸點(diǎn)接觸，照明電路接通，燈亮。因此就可接觸，照明電路接通，燈亮。因此就可做到日出燈熄，日落燈熄。做到日出燈熄，日落燈熄。如圖如圖5是電容式話筒的示意圖，它是利用電容制作的傳感器，是電容式話筒的示意圖，它是利用電容制作的傳感器，話筒的振動(dòng)膜前面鍍有薄薄的金屬層，膜后距膜幾十微米處有一話筒的振動(dòng)膜前面鍍有薄薄的金屬層，膜后距膜幾十微米處有一金屬板，振動(dòng)膜上的金屬層和這個(gè)金屬板構(gòu)成電容器的兩極，在金屬板，振動(dòng)膜上的金屬層和這個(gè)金屬板構(gòu)成電容器的兩極，在兩極間加一電壓兩極間加一電壓U，人對(duì)著話筒說話時(shí)，振動(dòng)膜前后振動(dòng)，使電容

14、，人對(duì)著話筒說話時(shí)，振動(dòng)膜前后振動(dòng)，使電容發(fā)生變化，導(dǎo)致話筒所在電路中的其它量發(fā)生變化，使聲音信號(hào)發(fā)生變化，導(dǎo)致話筒所在電路中的其它量發(fā)生變化，使聲音信號(hào)被話筒轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，其中導(dǎo)致電容變化的原因可能是容器兩板被話筒轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，其中導(dǎo)致電容變化的原因可能是容器兩板間的（間的（ ）（A A）距離變化）距離變化 （B B）正對(duì)面積變化）正對(duì)面積變化（C C）介質(zhì)變化）介質(zhì)變化 （D D）電壓變化）電壓變化金屬板金屬板金屬膜金屬膜振動(dòng)膜振動(dòng)膜外電路外電路圖圖5這個(gè)聲電傳感器又可歸到電容傳感這個(gè)聲電傳感器又可歸到電容傳感器中。由題意對(duì)著話筒說話時(shí)，振動(dòng)膜前器中。由題意對(duì)著話筒說話時(shí)，振動(dòng)膜前后振動(dòng)，

15、則金屬層和金屬板間距離改變，后振動(dòng)，則金屬層和金屬板間距離改變，即電容器兩極板間距改變，故導(dǎo)致電容變即電容器兩極板間距改變，故導(dǎo)致電容變化的原因可能是容器兩極間的距變變化，化的原因可能是容器兩極間的距變變化，選選A。 （風(fēng)力測(cè)定儀）如圖所示為一種測(cè)定風(fēng)作用力的儀器原理圖，圖（風(fēng)力測(cè)定儀）如圖所示為一種測(cè)定風(fēng)作用力的儀器原理圖，圖中中P P為金屬球，懸掛在一細(xì)長(zhǎng)裸金屬絲下面，為金屬球，懸掛在一細(xì)長(zhǎng)裸金屬絲下面，O O是懸掛點(diǎn)，是懸掛點(diǎn)，R0R0是保是保護(hù)電阻，護(hù)電阻，CDCD是水平放置的光滑電阻絲，與懸掛小球的細(xì)金屬絲始是水平放置的光滑電阻絲，與懸掛小球的細(xì)金屬絲始終保持良好接觸，無風(fēng)時(shí)細(xì)金屬絲與電阻絲在終保持良好接觸，無風(fēng)時(shí)細(xì)金屬絲與電阻絲在C C點(diǎn)接觸，此時(shí)電路點(diǎn)接觸，此時(shí)電路中的電流為中的電流為I I，有風(fēng)時(shí)細(xì)金屬絲將偏轉(zhuǎn)一角度，有風(fēng)時(shí)細(xì)金屬絲將偏轉(zhuǎn)一角度（與風(fēng)力大小有與風(fēng)力大小有關(guān)），細(xì)金屬絲與電阻絲在關(guān)），細(xì)金屬絲與電阻絲在 點(diǎn)接觸，已知風(fēng)力方向水平向左，點(diǎn)接觸，已知風(fēng)力方向水平向左，O