傳感器及其應(yīng)用-hxm

1、第第5 5章章 傳感器及其應(yīng)用傳感器及其應(yīng)用視覺視覺嗅覺嗅覺聽覺聽覺味覺味覺觸覺觸覺光傳感器光傳感器濕度傳感器濕度傳感器氣體傳感器氣體傳感器聲音傳感器聲音傳感器味傳感器味傳感器溫度傳感器溫度傳感器壓力傳感器壓力傳感器人獲取外界信息人獲取外界信息機械自動化設(shè)備獲取外界信息機械自動化設(shè)備獲取外界信息1.1.傳感器的定義：傳感器的定義：轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路物理信息物理信息化學(xué)信息化學(xué)信息生物信息生物信息電信號電信號敏感元件敏感元件傳感器傳感器傳感器是指這樣一類元件：傳感器是指這樣一類元件：它能夠感知諸如它能夠感知諸如力、溫度、光、聲、化學(xué)成分力、溫度、光、聲、化學(xué)成分等非電學(xué)量，并把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)

2、化成等非電學(xué)量，并把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)化成電壓、電流電壓、電流等電學(xué)量，或轉(zhuǎn)化為等電學(xué)量，或轉(zhuǎn)化為電路的通斷電路的通斷。2.2.傳感器的作用傳感器的作用Text測量、傳輸、處理和控制測量、傳輸、處理和控制3 3、分類：、分類：1- 1-物理傳感器物理傳感器電容電容電感電感光電光電壓電壓電2- 2-化學(xué)傳感器化學(xué)傳感器COCO氣敏傳感器氣敏傳感器甲烷氣敏傳感器甲烷氣敏傳感器3- 3-生物傳感器生物傳感器我國第一種實用化的生物我國第一種實用化的生物傳感器傳感器SBA-30SBA-30型乳酸型乳酸分析儀分析儀SBA-70SBA-70型生物傳感器型生物傳感器在線分析系統(tǒng)在線分析系統(tǒng)二、傳感器在生活中

3、的應(yīng)用二、傳感器在生活中的應(yīng)用溫度傳感器溫度傳感器光敏傳感器光敏傳感器聲敏傳感器聲敏傳感器燈燈聲聲音音光光線線控控制制電電路路延延時時電電路路紅外線傳感器紅外線傳感器 航空攝影、衛(wèi)星遙感、家電遙控、防盜防火報警器、自動門、生物探測航空攝影、衛(wèi)星遙感、家電遙控、防盜防火報警器、自動門、生物探測器器三、傳感器的工作原理三、傳感器的工作原理1、探究光敏電阻特性：、探究光敏電阻特性：結(jié)論：結(jié)論： 光敏電阻的阻值隨光照強度的變化而變化光敏電阻的阻值隨光照強度的變化而變化 光敏電阻可以用作光電傳感器光敏電阻可以用作光電傳感器能夠把能夠把光照強度光照強度這個光學(xué)量轉(zhuǎn)化為電阻這個電學(xué)量這個光學(xué)量轉(zhuǎn)化為電阻這個

4、電學(xué)量2 2、電路元件符號：電磁繼電器（、電路元件符號：電磁繼電器（ ）光敏電阻（）光敏電阻（ ）J J光敏電阻的工作原理光敏電阻的工作原理 光敏電阻能夠把光照強弱這個光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這光敏電阻能夠把光照強弱這個光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個電學(xué)量。個電學(xué)量。光電報警電路光電報警電路光敏電阻蜂鳴器實物圖實物圖光照強度變化光照強度變化光敏電阻光敏電阻電阻變化電阻變化電路電流變化電路電流變化J蜂鳴器光敏電阻電路圖電路圖 電電 梯梯 選層控制選層控制 電電 話話 折疊式手機的開關(guān)折疊式手機的開關(guān) 有線電話聽筒拿離時的開關(guān)控制有線電話聽筒拿離時的開關(guān)控制 微波爐微波爐 爐門的開關(guān)控制爐門的開關(guān)控制 冰冰 箱箱

5、門的開關(guān)控制門的開關(guān)控制 煤氣表煤氣表 流量控制流量控制 汽汽 車車 安全氣囊的開關(guān)控制安全氣囊的開關(guān)控制 天窗天窗/車窗車窗 開關(guān)控制開關(guān)控制 安全帶的扣妥安全帶的扣妥/松拖警示松拖警示一種防盜門報警電路一種防盜門報警電路干簧干簧管管2、探究熱敏電阻特性：、探究熱敏電阻特性：結(jié)論：結(jié)論： 熱敏電阻的阻值隨溫度的變化而變化熱敏電阻的阻值隨溫度的變化而變化能夠把溫度這個熱學(xué)量轉(zhuǎn)化為電阻這個電學(xué)量能夠把溫度這個熱學(xué)量轉(zhuǎn)化為電阻這個電學(xué)量 熱敏電阻可以用作溫度傳感器熱敏電阻可以用作溫度傳感器J電鈴熱敏電阻電路圖電路圖設(shè)計電路圖設(shè)計電路圖定片定片動片動片電介質(zhì)電介質(zhì)金屬芯線金屬芯線導(dǎo)電液體導(dǎo)電液體待測

6、壓力待測壓力F固定電極固定電極可動電極可動電極x極板極板極板極板電介質(zhì)電介質(zhì)示意圖示意圖被測物體被測物體x電容器極板電容器極板電介質(zhì)板電介質(zhì)板動圈式話筒動圈式話筒：膜片在聲波下振動，使得與膜膜片在聲波下振動，使得與膜片相連的線圈中產(chǎn)生周期性變化片相連的線圈中產(chǎn)生周期性變化的感應(yīng)電流。的感應(yīng)電流。電容式話筒電容式話筒：金屬膜片金屬膜片M 和固定電極和固定電極 N 形成一形成一 個電容器，個電容器，M 在聲波作用下振動，電在聲波作用下振動，電容器的電容作周期性變化，電阻容器的電容作周期性變化，電阻 R 兩兩端的電壓也做相應(yīng)的周期性變化。端的電壓也做相應(yīng)的周期性變化。CDFBEI IU UH H霍爾

7、元件工作原理圖霍爾元件工作原理圖dIBkUHqBvbUqH)1(nqkdIBknqdIBUH其中vbdnqI)( 載流子在洛倫茲力作用下側(cè)移，載流子在洛倫茲力作用下側(cè)移，兩個側(cè)面出現(xiàn)電勢差兩個側(cè)面出現(xiàn)電勢差. .當(dāng)達到穩(wěn)定狀當(dāng)達到穩(wěn)定狀態(tài)時態(tài)時, ,洛侖茲力與電場力平衡洛侖茲力與電場力平衡電流的微觀表達式電流的微觀表達式 如圖所示，如圖所示，R1、R2為定值電阻，為定值電阻，L為小燈為小燈泡，泡，R3為光敏電阻，當(dāng)光照射到為光敏電阻，當(dāng)光照射到R3上的光強度上的光強度增大時增大時()光敏電阻的特性光敏電阻的特性A電壓表的示數(shù)增大電壓表的示數(shù)增大BR2中電流減小中電流減小C小燈泡的功率增大小燈泡

8、的功率增大D電路的路端電壓增大電路的路端電壓增大如圖所示，如圖所示，R1為定值電阻，為定值電阻，R2為負溫度為負溫度系數(shù)的熱敏電阻，當(dāng)溫度降低時，電阻變大系數(shù)的熱敏電阻，當(dāng)溫度降低時，電阻變大，L為小燈泡，當(dāng)溫度降低時為小燈泡，當(dāng)溫度降低時()AR1兩端的電壓增大兩端的電壓增大B電流表的示數(shù)增大電流表的示數(shù)增大C小燈泡的亮度變強小燈泡的亮度變強D小燈泡的亮度變?nèi)跣襞莸牧炼茸內(nèi)鯚崦綦娮璧奶卣鳠崦綦娮璧奶卣骼?.3.如圖所示為光敏電阻自動計數(shù)器的示意圖，其中如圖所示為光敏電阻自動計數(shù)器的示意圖，其中R R1 1為光敏電阻，為光敏電阻，R R2 2為定值電阻此光電計數(shù)器的基為定值電阻此光電計數(shù)器

9、的基本工作原理是（本工作原理是（ ）A A當(dāng)有光照射當(dāng)有光照射R R1 1時，信號處理系統(tǒng)獲得高電壓時，信號處理系統(tǒng)獲得高電壓B B當(dāng)有光照射當(dāng)有光照射R R1 1時，信號處理系統(tǒng)獲得低電壓時，信號處理系統(tǒng)獲得低電壓C C信號處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就計數(shù)一次信號處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就計數(shù)一次DD信號處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就計數(shù)一次信號處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就計數(shù)一次AR1R2信號處理系統(tǒng)待測壓力F固定電極膜片電極例例4 4傳感器是一種采集信號的重要器件，如圖是一種傳感器是一種采集信號的重要器件，如圖是一種測定壓力的電容式傳感器，當(dāng)待測壓力測定壓力的電容式傳感器，當(dāng)待測壓力F F作用于

10、可動膜作用于可動膜片產(chǎn)生變形，引起電容的變化，若將電容器、靈敏電流片產(chǎn)生變形，引起電容的變化，若將電容器、靈敏電流計和電源串聯(lián)接成閉合電路，那么（計和電源串聯(lián)接成閉合電路，那么（ ）A A當(dāng)當(dāng)F F向上壓膜片電極時，電容將減小向上壓膜片電極時，電容將減小B B當(dāng)當(dāng)F F向上壓膜片電極時，電容將增大向上壓膜片電極時，電容將增大C C若電流計有示數(shù)，則壓力若電流計有示數(shù)，則壓力F F發(fā)生變化發(fā)生變化D D若電流計有示數(shù)，則壓力若電流計有示數(shù)，則壓力F F不發(fā)生變化不發(fā)生變化 BC5.如圖所示是霍爾元件的工作原理示意圖如圖所示是霍爾元件的工作原理示意圖，如果用，如果用d表示薄片的厚度，表示薄片的厚度，k為霍爾系數(shù)，對為霍爾系數(shù)，對于一個霍爾元件于一個霍爾元件d、k為定值，如果保持電流為定值，如果保持電流I恒定，則可以驗證恒定，則可以驗證UH隨隨B的變化情況以下說的變化情況以下說法中正確的是法中正確的是()A將永磁體的一個磁極逐漸靠近霍爾將永磁體的一個磁極逐漸靠近霍爾元件的工作面時，元件的工作面時，UH