工程測量技術(shù)_第2.1章 測量系統(tǒng)

1、工程測試技術(shù)2 測量系統(tǒng)的組成及基本特性測量系統(tǒng)的組成及基本特性2.1 測量系統(tǒng)的構(gòu)成和分類n一個具體的測試系統(tǒng)，總是由傳感器、變換及測量裝置、記錄及顯示裝置和實驗結(jié)果的分析處理裝置組成。有時還有試驗激發(fā)裝置2.1 測量系統(tǒng)的構(gòu)成和分類n傳感器，是一種能把某種信息從被測對象中檢拾出來，并將它轉(zhuǎn)換成電信號的裝置。它是一種獲得信息的手段。n變換及測量裝置，作用是把傳感器送來的電信號變換成具有一定功率的電壓或電流信號，以推動下一級的記錄和顯示裝置。n測量的主要過程是比較，即是把要測的量與某一標準量進行比較（校準的刻度方程），獲得被測的量為標準量若干倍的數(shù)量概念。這部分常有電橋電路、調(diào)制電路、解調(diào)電路

2、、阻抗匹配電路、放大電路、運算電路等組成。n記錄與顯示裝置，它的作用是把變換及測量裝置送來的電壓或電流信號不失真地記錄下來和顯示出來。n記錄和顯示這兩個功能有時可以在一個裝置中實現(xiàn)，如光線示波器。有的裝置只具有一個功能，如電子示波器，它只能顯示而不能記錄，又如磁帶記錄器，它只能記錄而不能顯示。n記錄和顯示的方式一般有模擬和數(shù)字兩種。前者記錄的是一條或一組曲線，后者則是一組數(shù)字或代碼。n數(shù)據(jù)處理裝置，它是用以對測試所得的實驗結(jié)果（曲線或數(shù)據(jù)）進行處理、運算、分析。2.1 測量系統(tǒng)的構(gòu)成和分類2.1 測量系統(tǒng)的構(gòu)成和分類n如大量數(shù)據(jù)的數(shù)理統(tǒng)計分析，實驗曲線的擬合，特別是對動態(tài)測試結(jié)果的頻譜分析，幅

3、值譜分析，能量譜分析等。n試驗激發(fā)裝置，它的作用是人為地模擬某種條件把被測系統(tǒng)中的某種信息激發(fā)出來，以便檢測。n如用激振器來模擬各種不同條件的振動，在將激振器作用在機械或構(gòu)件上后，把機械或結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的振動幅度、應(yīng)力變化等信息激發(fā)出來，以便檢測后對它在振動中的狀態(tài)和抗振能力進行研究分析。2.1 測量系統(tǒng)的構(gòu)成和分類n 測量系統(tǒng)的分類 靜態(tài)測量系統(tǒng)，其輸入量與輸出量是一一對應(yīng)的數(shù)值，是以輸出的量值估計輸入量值，也就是說測量的結(jié)果正確地反映出被測物理量的量值。 動態(tài)測試系統(tǒng)，測試系統(tǒng)的輸入與輸出都是隨時間變化的信號，動態(tài)測試是以輸出的信號去估計輸入信號，也就是說通過測試系統(tǒng)所獲得的信號顯示或記錄的波形

4、，來反映被測物理量隨時間變化的歷程。2.2 測量系統(tǒng)各組成部分的工作原理、特性和使用方法n 傳感器的作用及分類n傳感器的作用： 傳感器是借助檢測元件將一種形式的信息轉(zhuǎn)換成另一種信息的裝置。 物理量物理量電量電量傳感器的作用及分類物理量、化學(xué)量、生物量物理量、化學(xué)量、生物量/其他其他便于處理和傳輸?shù)男盘柋阌谔幚砗蛡鬏數(shù)男盘柸说奈骞伲喝说奈骞伲?眼睛眼睛 耳朵耳朵 鼻子鼻子 舌頭舌頭 皮膚皮膚視覺、聽覺、嗅覺、味覺、觸覺視覺、聽覺、嗅覺、味覺、觸覺傳感器的作用及分類 傳感器由敏感器件與輔助器件組成。傳感器由敏感器件與輔助器件組成。敏感器件敏感器件的作用是的作用是感感受受被測物理量，并對信號進行被測

5、物理量，并對信號進行轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換輸出。輸出。輔助器件輔助器件則是對敏感器則是對敏感器件輸出的電信號進行件輸出的電信號進行放大、阻抗匹配放大、阻抗匹配，以便于后續(xù)儀表接入。，以便于后續(xù)儀表接入。 dV測量系統(tǒng)各組成部分的工作原理、特性和使用方法n傳感器感受被測信號，并將它變換成電壓（或電流）信號或電路參數(shù)（電阻、電容、電感等）信號輸出。n具有敏感功能及非電量變換到電量的功能。n它的功能主要依賴于構(gòu)成傳感器的傳感元件的物理效應(yīng)（例如光電效應(yīng)、壓電效應(yīng)、熱電效應(yīng)等）和物理原理（例如電感原理、電容原理、電阻原理等）把信息進行轉(zhuǎn)換的。n傳感器是測試系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，在工程測試中，它把諸如溫度、壓力、流量、和力

6、、應(yīng)變、位移、速度、加速度等信息轉(zhuǎn)換成電壓（或電流）信號或電路參數(shù)（如電阻、電容、電感等），然后進行變換、記錄。傳感器的分類1)1)按被測物理量分類按被測物理量分類常見的被測物理量常見的被測物理量機械量機械量: :長度長度, ,厚度厚度, ,位移位移, ,速度速度, ,加速度加速度, , 旋轉(zhuǎn)角旋轉(zhuǎn)角, ,轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)數(shù), ,質(zhì)量質(zhì)量, ,重量重量, ,力力, , 壓力壓力, ,真空度真空度, ,力矩力矩, ,風速風速, ,流速流速, , 流量流量; ;聲聲: : 聲壓聲壓, ,噪聲噪聲. .磁磁: : 磁通磁通, ,磁場磁場. .溫度溫度: : 溫度溫度, ,熱量熱量, ,比熱比熱. .光：光：

7、亮度，色彩亮度，色彩傳感器的分類2)2)按敏感元件與被測對象之間的能量關(guān)系按敏感元件與被測對象之間的能量關(guān)系: :物性物性型型: : :依靠敏感元件材料本身物理性質(zhì)的變化來依靠敏感元件材料本身物理性質(zhì)的變化來實現(xiàn)信號變換實現(xiàn)信號變換. .如如: :水銀溫度計水銀溫度計. .結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)型型: : :依靠傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化實現(xiàn)信號轉(zhuǎn)變依靠傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化實現(xiàn)信號轉(zhuǎn)變. . 例如例如: :電容式電容式和電感式和電感式傳感器傳感器. .傳感器的分類能量轉(zhuǎn)換型和能量控制型能量轉(zhuǎn)換型和能量控制型. .3)3)按信號變換特征按信號變換特征: :能量轉(zhuǎn)換型能量轉(zhuǎn)換型: :直接由被測對象輸入能量使其工作直接

8、由被測對象輸入能量使其工作. . 例如例如: :熱電偶溫度計熱電偶溫度計, ,壓電式加速度計壓電式加速度計. .能量控制型能量控制型: :從外部供給能量并由從外部供給能量并由被測被測量控制外量控制外部部 供給能量的變化供給能量的變化. .例如例如: :電阻應(yīng)變片電阻應(yīng)變片. .分類法型式說 明按基本效應(yīng)分類物理型化學(xué)型生物型采用物理效應(yīng)進行轉(zhuǎn)換采用化學(xué)效應(yīng)進行轉(zhuǎn)換采用生物效應(yīng)進行轉(zhuǎn)換按構(gòu)成原理分類結(jié)構(gòu)型物性型以轉(zhuǎn)換元件結(jié)構(gòu)參數(shù)變化實現(xiàn)信號轉(zhuǎn)換以轉(zhuǎn)換元件物理特性變化實現(xiàn)信號轉(zhuǎn)換按能量關(guān)系分類能量轉(zhuǎn)換型能量控制型傳感器輸出量直接由被測量能量轉(zhuǎn)換而來傳感器輸出量能量由外部能源提供，但受輸入量控制按工

9、作原理分電阻式電容式電感式壓電式磁電式熱電式光電式光纖式利用電阻參數(shù)變化實現(xiàn)信號轉(zhuǎn)換利用電容參數(shù)變化實現(xiàn)信號轉(zhuǎn)換利用電感參數(shù)變化實現(xiàn)信號轉(zhuǎn)換利用壓電效應(yīng)實現(xiàn)信號轉(zhuǎn)換利用電磁感應(yīng)原理實現(xiàn)信號轉(zhuǎn)換利用熱電效應(yīng)實現(xiàn)信號轉(zhuǎn)換利用光電效應(yīng)實現(xiàn)信號轉(zhuǎn)換利用光纖特性參數(shù)變化實現(xiàn)信號轉(zhuǎn)換按輸入量分類長度、角度、振動、位移、壓力、溫度、流量、距離、速度等以被測量命名（即按用途分類）按輸出量分類模擬式數(shù)字式輸出量為模擬信號（電壓、電流、）輸出量為數(shù)字信號（脈沖、編碼、）傳感器的性能要求n靈敏度高，輸入和輸出應(yīng)具有較好的線性關(guān)系。n噪聲小，并且具有抗外部噪聲的性能。n滯后、漂移誤差小。n動態(tài)特性良好。n接入測量系統(tǒng)

10、時對被測量產(chǎn)生影響小。n功耗小，復(fù)現(xiàn)性好，有互換性。n防水及抗腐蝕等性能好，能長期使用。n結(jié)構(gòu)簡單，容易維修和校正。n低成本，通用性強。發(fā)展趨勢與選用原則n傳感器的發(fā)展趨勢 新原理、物性型、集成化、多功能化、智能化、仿生傳感器。n傳感器選用原則 靈敏度高、線性范圍寬、響應(yīng)特性好、穩(wěn)定性強、精確度（精密度+準確度）適中。電阻式傳感器n 根據(jù)電阻定律而設(shè)計的傳感器，它能將被測物理量（如位移、力等）的變化轉(zhuǎn)換為電阻的變化輸出。n 按照引起傳感器電阻變化的參數(shù)不同可以將傳感器分為電位計（器）式傳感器和電阻應(yīng)變式傳感器兩大類。直線位移型、角位移型和非線性型等。 電阻式傳感器 變阻器式傳感器的性能參數(shù)變阻

11、器式傳感器的性能參數(shù): : 1)線性(或曲線的一致性); 4)移動或旋轉(zhuǎn)角度范圍; 2)分辨率; 5)電阻溫度系數(shù); 3)整個電阻值的偏差; 6)壽命;測測位移位移電阻式傳感器 電阻電阻應(yīng)變應(yīng)變式傳感器式傳感器-應(yīng)變片應(yīng)變片 電阻應(yīng)變片工作原理是基于電阻應(yīng)變片工作原理是基于金屬導(dǎo)體金屬導(dǎo)體的的應(yīng)變效應(yīng)應(yīng)變效應(yīng)，即金屬導(dǎo)，即金屬導(dǎo)體在外力作用下發(fā)生機械變形時，體在外力作用下發(fā)生機械變形時，其其電阻值電阻值隨著所受隨著所受機械變形機械變形( (伸長伸長或縮短或縮短) )的變化而發(fā)生變化象。的變化而發(fā)生變化象。 電阻式傳感器典型箔式應(yīng)變片a 單絲柵式b 雙絲柵式 c 三絲柵式d 多絲柵式 金屬絲應(yīng)變

12、片1-覆蓋層 2-基底 3-敏感柵（電阻絲） 4-粘接劑 5-引線n金屬絲電阻應(yīng)變片結(jié)構(gòu)：主要由用具有高電阻率的金屬絲繞成的敏感柵、基底、覆蓋層和引出線組成。n金屬箔式電阻應(yīng)變片結(jié)構(gòu)：敏感柵是用柵狀金屬箔片制成，由于采用光刻技術(shù)制造，所以性能好，使用廣泛。電阻式傳感器n電阻應(yīng)變式傳感器應(yīng)用很廣，可概括為以下兩個方面。（1）將應(yīng)變片粘貼于被測構(gòu)件上，直接用來測定構(gòu)件的應(yīng)力或應(yīng)變。（2）將應(yīng)變片粘貼于彈性元件上，與彈性元件一起構(gòu)成應(yīng)變式傳感器。這種傳感器常用來測量力、位移、壓力、加速度等物理參數(shù)。電阻式傳感器電阻應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用電阻應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用電阻式傳感器將物品重量通過懸臂梁轉(zhuǎn)化結(jié)構(gòu)變形再

13、通過應(yīng)變片轉(zhuǎn)化為電量輸出。電子稱電子稱-測測力力電容式傳感器變換原理變換原理: :將被測量的變化轉(zhuǎn)化為電容量變化將被測量的變化轉(zhuǎn)化為電容量變化兩平行極板兩平行極板組成的電容器組成的電容器+ A 、A A或或發(fā)生變發(fā)生變化時，都會引起化時，都會引起電容的變化。電容的變化。AC 電容式傳感器+a)a)極距極距變化型變化型AC 電容式傳感器b)b)面積變化型面積變化型AC 角位移型角位移型+電容式傳感器平面線位移型平面線位移型柱面線位移型柱面線位移型. .電容式傳感器c) c) 介質(zhì)變化型介質(zhì)變化型AC 電容式傳感器電容式接近開關(guān)電容式接近開關(guān)-位移位移振蕩電振蕩電路路被測物體被測物體 感應(yīng)電極感應(yīng)

14、電極 被測電容被測電容測量頭構(gòu)成電容器的一個極板，另一個極板是物體本身，測量頭構(gòu)成電容器的一個極板，另一個極板是物體本身，當物體移向接近開關(guān)時，使得和測量頭相連的電路狀態(tài)當物體移向接近開關(guān)時，使得和測量頭相連的電路狀態(tài)也隨之發(fā)生變化也隨之發(fā)生變化. .接近開關(guān)的接近開關(guān)的檢測物體檢測物體，并不限于金屬并不限于金屬導(dǎo)體，也可以是絕緣的液體或粉狀物體。導(dǎo)體，也可以是絕緣的液體或粉狀物體。電容式傳感器電容式傳感器的應(yīng)用電容式傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單，靈敏度高，精度高，靜電引力小，動態(tài)特性良好，可用于接觸式和非接觸式測量等優(yōu)點。可用于位移、振動、角度、速度、厚度等機械量的精密測量。電容式測厚儀的工作原理：工

15、作極板與帶材之間形成兩個電容，即C1、C2，其總電容為C=C1+C2電容式傳感器 電容式轉(zhuǎn)速傳感器 齒輪外沿面為電容器的動極板，當電容器定極板與齒頂相對時，電容量最大，而與齒隙相對時，則電容量最小。當齒輪轉(zhuǎn)動時，電容量發(fā)生周期性變化，通過測量電路轉(zhuǎn)換為脈沖信號，則頻率計顯示的頻率代表轉(zhuǎn)速大小。電感式傳感器能量控制型 電感式傳感器是基于電感式傳感器是基于電磁感應(yīng)電磁感應(yīng)原理，它是原理，它是把被測量轉(zhuǎn)化為電感量的一種裝置。把被測量轉(zhuǎn)化為電感量的一種裝置。分類分類: :電感式傳電感式傳感器感器自感型自感型可變磁阻型可變磁阻型渦流渦流式式互感互感型型電感式傳感器1 1 自感型自感型-可變磁阻式可變磁阻

16、式可變導(dǎo)磁面積型可變導(dǎo)磁面積型差動型差動型2002ANL原理原理: :電磁感應(yīng)電磁感應(yīng)自感系數(shù)自感系數(shù)L，匝，匝數(shù)，磁導(dǎo)率，截數(shù)，磁導(dǎo)率，截面面積，距離面面積，距離電感式傳感器2 2 渦流式渦流式（位移）（位移）原理原理: :渦流效應(yīng)渦流效應(yīng)電感式傳感器電感式傳感器無損探傷無損探傷原理裂紋檢測，缺陷造成渦流變化。油管油管檢測檢測電感式傳感器 互感型互感型-差動變壓器差動變壓器- -測位移測位移WW1W2工作原理工作原理: :互感時差動電壓不同反應(yīng)位移互感時差動電壓不同反應(yīng)位移.EwEout磁電式傳感器能量轉(zhuǎn)換型1.1.變換原理變換原理: : 磁電磁電式傳感器是把被測量的物理量轉(zhuǎn)換式傳感器是把被

17、測量的物理量轉(zhuǎn)換為為感應(yīng)電動勢感應(yīng)電動勢的一種轉(zhuǎn)換器。的一種轉(zhuǎn)換器。dtdWe感應(yīng)線圈的感應(yīng)電動勢感應(yīng)線圈的感應(yīng)電動勢e e為為磁通變化率與磁通變化率與磁場強度磁場強度、磁阻磁阻、線圈運動速度線圈運動速度有關(guān)，改變其中一個因素，都會改變感應(yīng)電動有關(guān)，改變其中一個因素，都會改變感應(yīng)電動勢。勢。 磁電式傳感器2 2 分類分類 N磁磁電電式式動圈式動圈式線速度型線速度型角速度型角速度型磁阻式磁阻式磁電式傳感器動圈式傳感器動圈式傳感器 線速度型線速度型 磁電式傳感器角速度型角速度型測速電機測速電機磁電式傳感器磁阻式傳感器磁阻式傳感器 磁電式車速磁電式車速傳感器傳感器壓電式傳感器1.1.變換原理變換原理

18、: :壓電效應(yīng)壓電效應(yīng) 某些物質(zhì)，如某些物質(zhì)，如石英石英，受到，受到外力作用外力作用時，不僅幾何尺寸會發(fā)生時，不僅幾何尺寸會發(fā)生變化，而且內(nèi)部會被變化，而且內(nèi)部會被極化極化，表面產(chǎn)生電荷；當，表面產(chǎn)生電荷；當外力去掉外力去掉時，又重時，又重新新回到回到原來的原來的狀態(tài)狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為，這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)壓電效應(yīng)。+并聯(lián)并聯(lián)+串聯(lián)串聯(lián)F+q=DF壓電式傳感器圖示為天然石英晶體，其結(jié)構(gòu)形狀為一個六角形晶柱。其中，縱軸z稱為光軸，x軸稱為電軸，y軸稱為機械軸。 壓電式傳感器壓電式傳感器產(chǎn)品產(chǎn)品加速度加速度計計力傳感力傳感器器 壓電式傳感器壓電式傳感器常用于測量加速度、振動、力以及壓力等。 基座固

19、定在被測物體上，基座振動使質(zhì)量塊產(chǎn)生與振動加速度方向相反的慣性力，慣性力作用在壓電晶片上，使兩片壓電晶片的表面產(chǎn)生交變電壓輸出，這個輸出電壓即與加速度成正比，經(jīng)測量電路處理后，即可得到加速度的信息。壓電式傳感器 圖示為壓縮式壓電傳感器來測量汽車安全系統(tǒng)異常振動的裝置。 該傳感器主要由壓電元件（即壓電晶片）、質(zhì)量塊和彈簧所組成。質(zhì)量塊通過彈簧壓在壓電晶片上，當汽車處于正常狀態(tài)工作時，質(zhì)量塊振動使壓電晶片有一個正常狀態(tài)的電荷（電壓）輸出。若汽車負載運行，則會引起異常振動或由其他噪音引起的振動，從而引起質(zhì)量塊的異常振動，再經(jīng)測量系統(tǒng)至顯示系統(tǒng)獲得這種異常振動的電信號。1.1.雙金屬溫度計雙金屬溫度計

20、 把兩種膨脹系數(shù)不同的金屬薄片焊接在把兩種膨脹系數(shù)不同的金屬薄片焊接在一起制成的。它是一種固體膨脹溫度計，可一起制成的。它是一種固體膨脹溫度計，可將將溫度溫度變化轉(zhuǎn)換成變化轉(zhuǎn)換成機械量機械量變化。變化。優(yōu)點：優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單結(jié)構(gòu)簡單牢固牢固可靠可靠防爆防爆 測溫熱電傳感器2. 2. 熱電溫度計熱電溫度計( (熱電偶熱電偶) ) 熱電效應(yīng)熱電效應(yīng) 將兩種將兩種不同材料不同材料的導(dǎo)體的導(dǎo)體A A和和B B串接成一個串接成一個閉合閉合回路，當兩個回路，當兩個接點接點溫度不同時溫度不同時，在回路中就會產(chǎn)生熱電勢，形成電流，此現(xiàn)，在回路中就會產(chǎn)生熱電勢，形成電流，此現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。象稱為熱電效應(yīng)。熱電傳

21、感器熱電偶測溫基本定律熱電偶測溫基本定律1)1)均質(zhì)導(dǎo)體均質(zhì)導(dǎo)體定律定律 由由一種一種均質(zhì)均質(zhì)導(dǎo)體組成的閉合回路，不導(dǎo)體組成的閉合回路，不論導(dǎo)體的橫截面積、長度以及溫度分布如論導(dǎo)體的橫截面積、長度以及溫度分布如何均不產(chǎn)生熱電動勢。何均不產(chǎn)生熱電動勢。TT02)中間導(dǎo)體中間導(dǎo)體定律定律 在熱電偶回路中接入在熱電偶回路中接入第三種第三種材料的導(dǎo)材料的導(dǎo)體，只要其體，只要其兩端兩端的的溫度溫度相等，該導(dǎo)體的接相等，該導(dǎo)體的接入就不會影響熱電偶回路的總熱電動勢。入就不會影響熱電偶回路的總熱電動勢。TT0V熱電傳感器3) 中間溫度中間溫度定律定律n熱電偶A、B在接點溫度為T、T0時的熱電勢EAB（T,T

22、0）等于接點溫度為T，Tn時的熱電勢EAB（T,Tn）和EAB（Tn,T0）的代數(shù)和nEAB（T,T0）= EAB （T,Tn）+ EAB（Tn,T0）熱電傳感器熱敏傳感器3 3 熱敏電阻傳感器熱敏電阻傳感器 半導(dǎo)體熱敏電阻的材料是一種由錳、鎳、銅、鉆、鐵等半導(dǎo)體熱敏電阻的材料是一種由錳、鎳、銅、鉆、鐵等金屬金屬氧化物氧化物按一定比例混合燒結(jié)而成的按一定比例混合燒結(jié)而成的半導(dǎo)體半導(dǎo)體，它具有負的電阻溫度，它具有負的電阻溫度系數(shù)，隨溫度上升而阻值下降。系數(shù)，隨溫度上升而阻值下降。 )11(00TTeRRRT熱敏傳感器還廣泛應(yīng)用于空調(diào)、暖氣、電子體溫還廣泛應(yīng)用于空調(diào)、暖氣、電子體溫計等計等熱敏傳感

23、器光電傳感器 光電傳感器通常是指能敏感到由紫外線到紅光電傳感器通常是指能敏感到由紫外線到紅外線光的光能量，并能將外線光的光能量，并能將光能光能轉(zhuǎn)化成轉(zhuǎn)化成電信號電信號的器的器件。其工作原理是基于一些物質(zhì)的件。其工作原理是基于一些物質(zhì)的光電效應(yīng)光電效應(yīng)。 外外光電效應(yīng)光電效應(yīng) 在在光線作用光線作用下能使物體的下能使物體的電子逸出電子逸出表面的現(xiàn)象表面的現(xiàn)象 如：如：光電管光電管、光電倍增管光電倍增管內(nèi)內(nèi)光電效應(yīng)光電效應(yīng) 1）光線作用光線作用下能使物體下能使物體電阻率電阻率改變的現(xiàn)象，改變的現(xiàn)象， 如：如：光敏電阻光敏電阻、光敏二極管光敏二極管 2)阻擋層阻擋層光電效應(yīng)光電效應(yīng) 在光線作用下能使物

24、在光線作用下能使物 體產(chǎn)生一定方向的體產(chǎn)生一定方向的電動勢電動勢的現(xiàn)象，的現(xiàn)象，也稱也稱光生光生 伏特伏特效應(yīng)效應(yīng) 如：如：光電池光電池實例：實例：CCD-感光二極管感光二極管-電荷電荷、光電鼠標光電鼠標-發(fā)光發(fā)光-圖像處理圖像處理光電傳感器 光敏電阻是利用半導(dǎo)體材料的光導(dǎo)效應(yīng)即由于光照強弱而導(dǎo)致半導(dǎo)體阻值變化的現(xiàn)象而工作的，這種具有光導(dǎo)效應(yīng)的半導(dǎo)體材料就稱為光敏電阻。 說明說明 ：1，光敏電阻就像一個，光敏電阻就像一個電阻元件電阻元件，只是，只是阻值隨光照變化阻值隨光照變化 2，無光照無光照時，時，暗電阻暗電阻很大，電流很小很大，電流很小優(yōu)點：優(yōu)點：具有很具有很高高的的靈敏度靈敏度，很好的光

25、譜特性，很好的光譜特性，光譜響應(yīng)從紫外區(qū)到紅外區(qū)，光譜響應(yīng)從紫外區(qū)到紅外區(qū)，體積小體積小，重量輕，重量輕，性性能穩(wěn)定能穩(wěn)定，價格便宜。，價格便宜。 光電傳感器光敏電阻常用的半導(dǎo)體材料有硫化鎘和硒化鎘。光電傳感器照相機自動測光照相機自動測光光電傳感器光電池光電池 光生伏特效應(yīng)光生伏特效應(yīng)指半導(dǎo)體材料指半導(dǎo)體材料P-NP-N結(jié)受到光照后結(jié)受到光照后產(chǎn)生一定方向的電動勢的效應(yīng)。以產(chǎn)生一定方向的電動勢的效應(yīng)。以可見光可見光作光作光源的源的光電池光電池是常用的光生伏特型器件。是常用的光生伏特型器件。+-PN特點：特點：靈敏度低靈敏度低，穩(wěn)定性好穩(wěn)定性好，頻響較慢頻響較慢，受受 光面光面積大積大，不需外加

26、電源不需外加電源，頻率特性差。頻率特性差。 光電傳感器應(yīng)用應(yīng)用光電傳感器在工業(yè)上的應(yīng)用可歸納為輻射式光電傳感器在工業(yè)上的應(yīng)用可歸納為輻射式( (直射式直射式) )、吸收式吸收式、遮光式、反射式遮光式、反射式 四種四種基本形式?；拘问健?測量液體、氣體的透明度、渾濁度，氣體成分分析等光電高溫計、紅外偵察和紅外遙感，防火報警等光電傳感器長度、厚度、線位移、角位移、振動等的測量零件的表面粗糙度、表面缺陷、表面位移等的測量光電傳感器氣敏電阻傳感器對對氣體的檢測氣體的檢測已經(jīng)是保護和改善生態(tài)居住環(huán)境不可缺少的手段，已經(jīng)是保護和改善生態(tài)居住環(huán)境不可缺少的手段，氣敏傳感器氣敏傳感器發(fā)揮著極其重要的作用。發(fā)

27、揮著極其重要的作用。 如生活環(huán)境中一氧化碳濃度達如生活環(huán)境中一氧化碳濃度達0.80.81.15 ml/L1.15 ml/L時，就會出現(xiàn)時，就會出現(xiàn)呼吸急促，脈搏加快，甚至暈厥。還有易燃、易爆氣體、酒精等呼吸急促，脈搏加快，甚至暈厥。還有易燃、易爆氣體、酒精等的探測。的探測。煙霧報警煙霧報警器器酒精傳感酒精傳感器器二氧化碳傳感二氧化碳傳感器器氣敏電阻傳感器 氣敏傳感器是利用氣敏傳感器是利用氣敏半導(dǎo)體材料氣敏半導(dǎo)體材料，如，如氧氧化錫、氧化錳化錫、氧化錳。當它們。當它們吸收了氣體煙霧，如一吸收了氣體煙霧，如一氧化碳、醇等時，氧化碳、醇等時，電阻電阻發(fā)生變化。發(fā)生變化。從而使從而使氣敏氣敏元件電阻值元件電阻值隨被測氣體隨被測氣體的的濃度濃度改變而變化。改變而變化。 超聲波檢測傳感器1)1)聲波及其分類聲波及其分類(1)(1)次聲波，振動