傳感器與檢測技術(shù)(第3版)[謝志萍]03概要

1、第第3章章 常用傳感器的工作常用傳感器的工作原理及應(yīng)用原理及應(yīng)用電子工業(yè)出版社電子工業(yè)出版社傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.1 電阻式傳感器電阻式傳感器3.1.1 電阻式傳感器的工作原理電阻式傳感器的工作原理金屬體都有一定的電阻，電阻值因金屬的種類而異。同樣的材料，越細(xì)或越薄，則電阻值越大。當(dāng)加有外力時(shí)，金屬若變細(xì)變長，則阻值增加；若變粗變短，則阻值減小。設(shè)有一根長度為l，截面積為A，電阻率為 的金屬絲，則它的電阻值R可用下式表示：AlR傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.1 電阻式傳感器電阻式傳感器3.1.2 電位器式傳感器電位器式傳感器電位器式傳感器通過滑動(dòng)觸點(diǎn)把位移轉(zhuǎn)換為電阻絲的長度

2、變化，從而改變電阻值大小，進(jìn)而再將這種變化值轉(zhuǎn)換成電壓或電流的變化值。xkRttkxRsRsk傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.1 電阻式傳感器電阻式傳感器電位器式傳感器一般采用電阻分壓電路，將電參量R轉(zhuǎn)換為電壓輸出給后續(xù)電路，如圖tiltitso1xxRRxxee傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.1 電阻式傳感器電阻式傳感器3.1.3 電阻應(yīng)變式傳感器電阻應(yīng)變式傳感器1電阻應(yīng)變效應(yīng)導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料在外力作用下產(chǎn)生機(jī)械變形時(shí)，其電阻值也相應(yīng)發(fā)生變化的物理現(xiàn)象，稱為電阻應(yīng)變效應(yīng)。02121KllllllRR傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.1 電阻式傳感器電阻式傳感器2電阻應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)傳感

3、器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.1 電阻式傳感器電阻式傳感器（1）金屬電阻應(yīng)變片。金屬電阻應(yīng)變片有絲式、箔式及薄膜式等結(jié)構(gòu)形式。傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.1 電阻式傳感器電阻式傳感器（2）半導(dǎo)體應(yīng)變片。半導(dǎo)體應(yīng)變片是利用半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)制成的一種純電阻性元件。對半導(dǎo)體材料的某一軸向施加一定的載荷而產(chǎn)生應(yīng)力時(shí)，它的電阻率會(huì)發(fā)生變化，這種物理現(xiàn)象稱之為壓阻效應(yīng)。半導(dǎo)體應(yīng)變片主要有體型、薄膜型和擴(kuò)散型等三種。傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.1 電阻式傳感器電阻式傳感器薄膜型半導(dǎo)體應(yīng)變片是利用真空沉積技術(shù)將半導(dǎo)體材料沉積在帶有絕緣層的基底上而制成的，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖傳感器與檢測技術(shù)傳

4、感器與檢測技術(shù)3.1 電阻式傳感器電阻式傳感器（3）擴(kuò)散型半導(dǎo)體應(yīng)變片是將P型雜質(zhì)擴(kuò)散到N型硅單晶基底上，形成一層極薄的P型導(dǎo)電層，再通過超聲波和熱壓焊法接上引出線就形成了擴(kuò)散型半導(dǎo)體應(yīng)變片。傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.1 電阻式傳感器電阻式傳感器3電阻應(yīng)變片的粘貼技術(shù)（1）應(yīng)變片的檢查與選擇。（2）試件的表面處理。（3）底層處理。（4）貼片。（5）固化。（6）粘貼質(zhì)量檢查。（7）引線焊接與組橋連線。傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.1 電阻式傳感器電阻式傳感器4電阻應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用（1）應(yīng)變片直接粘貼在試件上，用來測量工程結(jié)構(gòu)受力后的應(yīng)力分析或所產(chǎn)生的應(yīng)變，為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、應(yīng)力校正或

5、分析結(jié)構(gòu)在使用中產(chǎn)生破壞的原因等提供試驗(yàn)數(shù)據(jù)，如電阻應(yīng)變儀。傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.1 電阻式傳感器電阻式傳感器（2）將應(yīng)變片粘貼在彈性元件上，進(jìn)行標(biāo)定后作為測量力、壓力、位移等物理量的傳感器。傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.1 電阻式傳感器電阻式傳感器應(yīng)變式加速度傳感器是將質(zhì)量塊相對于基座（被測物體）的移動(dòng)轉(zhuǎn)換為應(yīng)變值的變化而得到加速度的。傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.1 電阻式傳感器電阻式傳感器所示為紗線張力檢測裝置，檢測輥4通過連桿5與懸臂梁2的自由端相連，連桿5同阻尼器6的活塞相連，紗線7通過導(dǎo)線輥3與檢測輥4接觸。當(dāng)紗線張力變化時(shí)，懸臂梁隨之變形，使應(yīng)變片1的阻

6、值變化，并通過電橋?qū)⑵滢D(zhuǎn)換為電壓的變化后輸出。1應(yīng)變片；2懸臂梁；3導(dǎo)線輥；4檢測輥；5連桿；6阻尼器；7紗線傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.1 電阻式傳感器電阻式傳感器5電阻應(yīng)變式傳感器的測量電路電阻應(yīng)變片在工作時(shí)，將應(yīng)變片用黏合劑貼在彈性體或試件上，彈性體受外力作用變形所產(chǎn)生的應(yīng)變就會(huì)傳遞到應(yīng)變片上，從而使應(yīng)變片電阻值發(fā)生變化，通過測量阻值的變化，就能得知外界被測量的大小。但是，由于金屬電阻應(yīng)變片靈敏系數(shù)K值通常都很小，機(jī)械應(yīng)變一般也很小，所以電阻的相對變化是很小的，用一般的測量電阻儀表很難直接測量出來，必須用專門的電路來測量這種微弱的電阻變化。一般采用電橋電路實(shí)現(xiàn)微小阻值的轉(zhuǎn)換。傳感

7、器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.1 電阻式傳感器電阻式傳感器由于溫度的變化會(huì)引起電阻值的變化，從而造成應(yīng)變測量結(jié)果的誤差。而且由溫度變化所引起的電阻變化與由應(yīng)變引起的電阻變化往往具有同等數(shù)量級(jí)，所以為了保證測量的精確度，一般要采取溫度補(bǔ)償措施，以消除溫度變化所造成的誤差。如測量時(shí)，在被測件變形較大處粘貼兩片工作片，在試件變形小或沒有變形處粘貼另兩片應(yīng)變片傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.2 電容式傳感器電容式傳感器3.2.1 電容式傳感器的工作原理電容式傳感器的工作原理設(shè)兩極板相互覆蓋的有效面積為A（單位為m2），兩極板間的距離為（單位為m），兩極板間介質(zhì)的介電常數(shù)為（單位為Fm-1）。當(dāng)不

8、考慮邊緣電場影響時(shí)，其電容量C為：AC 傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.2 電容式傳感器電容式傳感器1變間隙式電容傳感器圖中1為固定極板，2為與被測對象相連的活動(dòng)極板，初始狀態(tài)時(shí)兩極板間的距離為d。當(dāng)活動(dòng)極板因被測參數(shù)的改變而引起移動(dòng)時(shí)，兩極板間的距離發(fā)生變化，在極板面積A和介質(zhì)介電常數(shù)不變時(shí)，電容量C也相應(yīng)發(fā)生改變。AxdAC傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.2 電容式傳感器電容式傳感器實(shí)際應(yīng)用中為了提高傳感器的靈敏度，常采用差動(dòng)式結(jié)構(gòu)，如圖2212 ACCC22ACK傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.2 電容式傳感器電容式傳感器2變面積式電容傳感器xdbCdxabC0)(dbxCK

9、傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.2 電容式傳感器電容式傳感器001CCdACdbnxCK（a）角位移型（b）齒形極板型（c）圓筒型（d）差動(dòng)式傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.2 電容式傳感器電容式傳感器3變介質(zhì)式電容傳感器2r22002r210aaaAaaAC傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.2 電容式傳感器電容式傳感器介質(zhì)2插入電容器中一定深度，這種結(jié)構(gòu)相當(dāng)于兩電容器并聯(lián)。此時(shí)總電容為：0r1 000r2 00 012r10r2000()()b llb lbCCClllaaa 同樣，一般取介質(zhì)1為空氣，設(shè)介質(zhì)全部為空氣的電容器的電容為C000000albC由介質(zhì)2的插入所引起的電容

10、C的相對變化為：llllllCCCCC02r02r0000011傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.2 電容式傳感器電容式傳感器3.2.2 電容式傳感器的測量電路電容式傳感器的測量電路1運(yùn)算放大器電路dACuu0io式中，uo為運(yùn)算放大器輸出電壓；ui為信號(hào)源電壓；Cx為傳感器電容；C0為固定初始狀態(tài)電容器電容。傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.2 電容式傳感器電容式傳感器2雙T電橋電路LoLL12LL1220L(2)1( )( ) d()()TR RREI Ri ti ttRR Ef CCTRRL2L(2)()R RRMRRo12()EEfM CC傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.2 電

11、容式傳感器電容式傳感器3調(diào)頻電路LCf21傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.2 電容式傳感器電容式傳感器3.2.3 電容式傳感器的應(yīng)用電容式傳感器的應(yīng)用1電容式壓力傳感器傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.2 電容式傳感器電容式傳感器2電容式加速度傳感器傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.2 電容式傳感器電容式傳感器3電容式測厚儀電容式測厚儀主要用于金屬帶材在軋制過程中厚度的在線檢測。傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.2 電容式傳感器電容式傳感器4電容式物位傳感器電容式物位傳感器是利用被測介質(zhì)面的變化引起電容變化的一種變介質(zhì)型電容傳感器。傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.2 電容式傳感器

12、電容式傳感器所示為電容式料位傳感器，用來測量非導(dǎo)電固體散粒的料位。由于固體摩擦力較大，容易“滯留”，故一般不用雙層電極，而用電極棒與容器壁組成電容料位傳感器的兩極。傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.2 電容式傳感器電容式傳感器5電容式物位開關(guān)電容式物位開關(guān)的工作原理是：當(dāng)把探頭安裝于倉體上時(shí)，探極和倉壁分別相當(dāng)于電容器的兩個(gè)極板；由于被測物料的介電常數(shù)與空氣不同，所以倉內(nèi)物位發(fā)生變化時(shí)會(huì)引起探極對倉壁間的電容量發(fā)生變化，當(dāng)該電容量大于用戶的設(shè)定值時(shí)，限位開關(guān)控制的繼電器動(dòng)作，輸出一個(gè)開關(guān)量達(dá)到控制（或報(bào)警）的目的。傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.3 電感式傳感器電感式傳感器3.3.1 自

13、感式傳感器自感式傳感器1變間隙型電感傳感器AR2m傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.3 電感式傳感器電感式傳感器根據(jù)磁路的基本知識(shí)，整個(gè)磁路的電感為：22m2AnRnLd2d22AnL故變間隙型電感傳感器的靈敏度為：222AnK傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.3 電感式傳感器電感式傳感器2變面積型電感傳感器變面積型電感式傳感器結(jié)構(gòu)如圖3.28（b）所示，工作時(shí)氣隙長度不變，鐵芯與銜鐵之間相對覆蓋面積隨被測位移量的變化而改變，從而導(dǎo)致線圈電感發(fā)生變化。這類傳感器的靈敏度為：22nK傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.3 電感式傳感器電感式傳感器3螺管型電感傳感器2aam222214rllr

14、lnL傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.3 電感式傳感器電感式傳感器4差動(dòng)式電感傳感器在實(shí)際使用中，常采用兩個(gè)相同的自感式線圈共用一個(gè)銜鐵，構(gòu)成差動(dòng)式電感傳感器。這樣可以提高傳感器的靈敏度，減小測量誤差。傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.3 電感式傳感器電感式傳感器5自感式傳感器的測量電路自感式傳感器主要利用交流電橋電路把電感的變化轉(zhuǎn)化成電壓（或電流）的變化，再送入下一級(jí)電路進(jìn)行放大或處理。由于差動(dòng)式結(jié)構(gòu)可以提高測量的靈敏度，改善線性度，所以大多數(shù)電感式傳感器都采用差動(dòng)結(jié)構(gòu)。其測量用的交流電橋也多采用雙臂工作形式，通常將傳感器的兩組線圈作為電橋的兩個(gè)工作臂，電橋的平衡臂可以是純電阻，也可以

15、是變壓器的二次側(cè)繞組或緊耦合電感線圈，具體電橋電路見第6章。差動(dòng)式結(jié)構(gòu)除了可以改善非線性、提高靈敏度外，由于采用差動(dòng)電橋輸出，對外界的抗干擾能力（如溫度的變化、電源頻率變化等）大為增強(qiáng)。另外，兩只線圈鐵芯對銜鐵的吸引力方向正好相反，在中間位置時(shí)，吸力為零，所以鐵芯對活動(dòng)銜鐵的電磁吸力也大為減小。傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.3 電感式傳感器電感式傳感器3.3.2 互感式傳感器互感式傳感器1互感式傳感器的工作原理1初級(jí)線圈；2、3次級(jí)線圈，4銜鐵傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.3 電感式傳感器電感式傳感器所示是差動(dòng)變壓器的典型特性曲線。曲線1為理想輸出特性曲線，曲線2為實(shí)際輸出特性曲線

16、。傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.3 電感式傳感器電感式傳感器為了減小零點(diǎn)殘余電動(dòng)勢，可采取以下方法：（1）盡可能保證傳感器幾何尺寸、線圈電氣參數(shù)和磁路的對稱。磁性材料要經(jīng)過處理，消除內(nèi)部的殘余應(yīng)力。（2）選用合適的測量電路，如采用相敏整流電路，既可判別銜鐵移動(dòng)方向又可改善輸出特性，減小零點(diǎn)殘余電動(dòng)勢，使其性能均勻穩(wěn)定。（3）采用補(bǔ)償線路減小零點(diǎn)殘余電動(dòng)勢。傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.3 電感式傳感器電感式傳感器所示是幾種減小零點(diǎn)殘余電動(dòng)勢的補(bǔ)償電路。傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.3 電感式傳感器電感式傳感器2差動(dòng)變壓器的結(jié)構(gòu)類型傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.3 電感式

17、傳感器電感式傳感器3差動(dòng)變壓器式傳感器的測量電路所示是一種用于測量小位移的差動(dòng)變壓器相敏檢波電路。傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.3 電感式傳感器電感式傳感器差動(dòng)整流電路結(jié)構(gòu)簡單，一般不需要調(diào)整相位，不考慮零點(diǎn)殘余電動(dòng)勢的影響，適用于遠(yuǎn)距離傳輸。傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.3 電感式傳感器電感式傳感器3.3.3 電感式傳感器的應(yīng)用電感式傳感器的應(yīng)用1差動(dòng)變壓器式力傳感器傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.3 電感式傳感器電感式傳感器2沉筒式液位計(jì)傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.3 電感式傳感器電感式傳感器3差動(dòng)變壓器式位移傳感器1引線電纜；2固定磁筒；3銜鐵；4線圈；5測力彈簧

18、；6防轉(zhuǎn)銷；7鋼球?qū)к墸?測桿；9密封套；10測端；11被測工件；12基準(zhǔn)面?zhèn)鞲衅髋c檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.3 電感式傳感器電感式傳感器1汽缸；2活塞；3推桿；4被測滾柱；5落料管；6電感測微儀；7鎢鋼測頭；8限位擋板；9電磁翻板；10容器（料斗）傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.4 壓電式傳感器壓電式傳感器3.4.1 壓電效應(yīng)壓電效應(yīng)1單晶壓電晶體單晶壓電晶體各向異性，主要有石英、鈮酸鋰等。石英晶體有天然與人工之分，是最常用的壓電材料之一。傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.4 壓電式傳感器壓電式傳感器壓電效應(yīng)由縱向壓電效應(yīng)產(chǎn)生的電荷量q為：Fdq11傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3

19、.4 壓電式傳感器壓電式傳感器2多晶壓電陶瓷多晶壓電陶瓷是一種經(jīng)極化處理后的人工多晶體，主要有極化的鐵電陶瓷（鈦酸鋇）、鋯鈦酸鉛等。鈦酸鋇是使用最早的壓電陶瓷，它具有較高的壓電常數(shù)，約為石英晶體的50倍。但它的居里點(diǎn)低，約為120，機(jī)械強(qiáng)度和溫度穩(wěn)定性都不如石英晶體。傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.4 壓電式傳感器壓電式傳感器3新型壓電材料新型壓電材料主要有有機(jī)壓電薄膜和壓電半導(dǎo)體等。有機(jī)壓電薄膜是由某些高分子聚合物，經(jīng)延展拉伸和電場極化后形成的具有壓電特性的薄膜，如聚仿氟乙烯、聚氟乙烯等。有機(jī)壓電薄膜具有柔軟、不易破碎、面積大等優(yōu)點(diǎn)，可制成大面積陣列傳感器和機(jī)器人觸覺傳感器。有些材料如硫

20、化鋅、氧化鋅、硫化鈣等，既具有半導(dǎo)體特性又具有壓電特性。由于同一材料上兼有壓電和半導(dǎo)體兩種物理性能，故可以利用壓電性能制作敏感元件，又可以利用半導(dǎo)體特性制成電路器件，研制成新型集成壓電傳感器。傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.4 壓電式傳感器壓電式傳感器4等效電路AC aaoCqU 傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.4 壓電式傳感器壓電式傳感器3.4.2 壓電式傳感器的測量電路壓電式傳感器的測量電路由于壓電式傳感器輸出的電荷量很小，而且壓電元件本身的內(nèi)阻很大。因此，通常把傳感器信號(hào)先輸入到高輸入阻抗的前置放大器，經(jīng)過阻抗變換以后，再進(jìn)行其他處理。fyCqU傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3

21、.4 壓電式傳感器壓電式傳感器3.4.3 壓電式傳感器的應(yīng)用壓電式傳感器的應(yīng)用1壓電陶瓷傳感器的應(yīng)用（1）壓電式加速度傳感器。傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.4 壓電式傳感器壓電式傳感器（2）壓電式力傳感器。傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.4 壓電式傳感器壓電式傳感器壓電式刀具切削力測量示意圖傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.4 壓電式傳感器壓電式傳感器2高分子壓電材料的應(yīng)用（1）玻璃打碎報(bào)警裝置。1正面透明電極；2PVDF薄膜；3反面透明電極；4保護(hù)膜；5引腳傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.4 壓電式傳感器壓電式傳感器（2）壓電式周界報(bào)警系統(tǒng)。1銅芯線（分布電容內(nèi)電極）；2管狀

22、高分子壓電塑料絕緣層；3銅網(wǎng)屏蔽層（分布電容外電極）；4橡膠保護(hù)層（承壓彈性元件）傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.5 霍爾傳感器霍爾傳感器3.5.1 霍爾元件的工作原理霍爾元件的工作原理1霍爾效應(yīng)傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.5 霍爾傳感器霍爾傳感器霍爾效應(yīng)的產(chǎn)生是由于運(yùn)動(dòng)電荷受磁場中洛倫茲力作用的結(jié)果。HHI BVK 同時(shí)，由上式可以看出，霍爾電勢與控制電流I和磁感應(yīng)強(qiáng)度B成正比。因此，只要它們的大小和方向發(fā)生變化，霍爾電勢也隨之發(fā)生改變。根據(jù)霍爾效應(yīng)制造出的霍爾傳感器，可以通過測量霍爾電勢來測量磁場，或用來測量產(chǎn)生或影響磁場的物理量。傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.5 霍爾傳

23、感器霍爾傳感器2霍爾元件的結(jié)構(gòu)及性能型號(hào)額定控制電流（mA）乘積靈敏度（V/A.T）輸入電阻（）輸出電阻（）霍爾電壓溫度系數(shù)（%/）HZ-45044520%4020%0.03HT-23001.820%0.820%0.520%-1.5THS1023520240450900450900-0.06OH00138205001000500-0.06VHE711H22100150330120400-2AG-4153.03002000.02FA244000.751.41.1-0.07FC342001.4553-0.04傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.5 霍爾傳感器霍爾傳感器3.5.2 霍爾傳感器的測量電

24、路霍爾傳感器的測量電路傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.5 霍爾傳感器霍爾傳感器3.5.3 霍爾集成電路霍爾集成電路1線性型霍爾集成電路傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.5 霍爾傳感器霍爾傳感器所示為UGN3501M（雙列直插型、雙端差動(dòng)輸出）的外形結(jié)構(gòu)及內(nèi)部電路框圖。當(dāng)其感受的磁場為零時(shí)，第1腳相對于第8腳的輸出電壓等于零；當(dāng)感受的磁場為正向（磁鋼的S極對準(zhǔn)3501M的正面）時(shí)，輸出為正；磁場為反向時(shí)，輸出為負(fù)。傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.5 霍爾傳感器霍爾傳感器2開關(guān)型霍爾集成電路傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.5 霍爾傳感器霍爾傳感器3.5.4 霍爾傳感器的應(yīng)用霍爾傳感器

25、的應(yīng)用1電流的測量傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.5 霍爾傳感器霍爾傳感器2位移的測量霍爾元件也常用于微位移測量。用它來測量微位移有慣性小、頻響高、工作可靠、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.5 霍爾傳感器霍爾傳感器3角位移及轉(zhuǎn)速的測量利用霍爾器件的開關(guān)特性可以對角速度進(jìn)行測量，如圖傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.5 霍爾傳感器霍爾傳感器4運(yùn)動(dòng)位置的測量霍爾元件在檢測運(yùn)動(dòng)部件工作狀態(tài)位置中的應(yīng)用主要是霍爾式接近開關(guān)。傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.6 熱敏傳感器熱敏傳感器3.6.1 熱電偶熱電偶1熱電偶的工作原理 0ABAB0AB,tetettE tfttE0A

26、B,傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.6 熱敏傳感器熱敏傳感器2熱電偶的基本定律（1）勻質(zhì)導(dǎo)體定律。（2）中間導(dǎo)體定律。（3）標(biāo)準(zhǔn)電極定律。傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.6 熱敏傳感器熱敏傳感器),(),(),(0BC0AC0ABttEttEttE導(dǎo)體A與B組成的熱電偶熱電動(dòng)勢為：傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.6 熱敏傳感器熱敏傳感器（4）中間溫度定律。傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.6 熱敏傳感器熱敏傳感器3熱電偶的材料與結(jié)構(gòu)（1）熱電偶的材料。配對的熱電偶應(yīng)有較大的熱電勢，并且熱電勢與溫度盡可能有良好的線性關(guān)系。能在較寬的溫度范圍內(nèi)應(yīng)用，并且在長時(shí)間工作后，不會(huì)發(fā)生明顯的

27、化學(xué)及物理性能的變化。溫度系數(shù)小，電導(dǎo)率高。易于復(fù)制，工藝性與互換性好，便于制定統(tǒng)一的分度表，材料要有一定的韌性，焊接性能好，以利于制作。傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.6 熱敏傳感器熱敏傳感器（2）熱電偶的結(jié)構(gòu)。普通型熱電偶。傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.6 熱敏傳感器熱敏傳感器安裝時(shí)可采用螺紋或法蘭方式，其外形如圖傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.6 熱敏傳感器熱敏傳感器鎧裝熱電偶。傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.6 熱敏傳感器熱敏傳感器鎧裝熱電偶的品種、代號(hào)、分度號(hào)和測量范圍熱電偶名稱代號(hào)分度號(hào)測量范圍（）鎧裝鉑銠10-鉑熱電偶WRPKS01300鎧裝鎳鉻-鎳硅熱電偶鎧裝

28、鎳鉻-鎳鋁熱電偶WRNKK0130001100鎧裝鎳鉻-康銅熱電偶WRKK0800鎧裝銅-康銅熱電偶WRCKT-200+300傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.6 熱敏傳感器熱敏傳感器薄膜熱電偶。傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.6 熱敏傳感器熱敏傳感器4熱電偶冷端的溫度補(bǔ)償（1）0恒溫法。（2）冷端溫度修正法。ABABnABn( ,0)( ,)(,0)EtEt tEt傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.6 熱敏傳感器熱敏傳感器例3.1用鎳銠-鎳硅熱電偶測爐溫，當(dāng)冷端溫度為30時(shí)，測得熱電勢為39.17mV，實(shí)際溫度是多少？傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.6 熱敏傳感器熱敏傳感器（3）

29、補(bǔ)償導(dǎo)線法。傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.6 熱敏傳感器熱敏傳感器（4）儀表機(jī)械零點(diǎn)調(diào)整法。（5）補(bǔ)償電橋法。傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.6 熱敏傳感器熱敏傳感器5熱電偶測溫電路傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.6 熱敏傳感器熱敏傳感器熱電偶測溫時(shí)還常采用并聯(lián)線路和串聯(lián)線路。如有些大型設(shè)備，當(dāng)要測量其多點(diǎn)的平均溫度時(shí)，多采用與熱電偶并聯(lián)的測量電路來實(shí)現(xiàn)，如圖e串=傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.6 熱敏傳感器熱敏傳感器有時(shí)將N支相同型號(hào)熱電偶依次按圖傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.6 熱敏傳感器熱敏傳感器3.6.2 熱電阻式傳感器熱電阻式傳感器1熱電阻主要熱電阻材料特性

30、傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.6 熱敏傳感器熱敏傳感器（1）鎧裝熱電阻。鎧裝熱電阻由金屬保護(hù)管、絕緣材料和感溫元件（電阻體）組成，如圖3.70所示，其感溫元件用細(xì)鉑絲繞在陶瓷或玻璃架上組成。傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.6 熱敏傳感器熱敏傳感器（2）薄膜及厚膜型鉑熱電阻。傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.6 熱敏傳感器熱敏傳感器2熱敏電阻熱敏電阻是一種新型測溫元件，其機(jī)理是：當(dāng)熱敏材料周圍有熱輻射時(shí)，它吸收輻射熱，產(chǎn)生溫升，從而引起材料電阻的變化。傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.6 熱敏傳感器熱敏傳感器3熱電阻測溫電路傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.6 熱敏傳感器熱敏傳感

31、器MMVM32VMtIEIIrrIEIER傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.6 熱敏傳感器熱敏傳感器3.6.3 熱電阻式傳感器的應(yīng)用熱電阻式傳感器的應(yīng)用1流量計(jì)傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.6 熱敏傳感器熱敏傳感器2液面位置檢測熱敏電阻通以電流時(shí)，將引起自身發(fā)熱，當(dāng)熱敏電阻處于不同介質(zhì)中時(shí)，其散熱程度不一致，電阻值不一樣。傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.7 光電傳感器光電傳感器1外光電效應(yīng)在光線作用下，能使電子逸出物體表面的現(xiàn)象稱為外光電效應(yīng)，也稱為光電子發(fā)射效應(yīng)。此類光電元器件主要有光電管、光電倍增管，它屬于真空光電元件。2內(nèi)光電效應(yīng)在光線作用下能使物體電阻率變化的現(xiàn)象稱為內(nèi)光電

32、效應(yīng)，又叫做光電導(dǎo)效應(yīng)。此類光電元器件有光敏電阻，它屬于半導(dǎo)體光電元件。3光生伏特效應(yīng)又稱阻擋層光電效應(yīng)，是指在光線作用下能使物體產(chǎn)生一定方向電動(dòng)勢的現(xiàn)象。此類光電元器件主要有光電池和光電晶體管等，它屬于半導(dǎo)體光電元件。傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.7 光電傳感器光電傳感器3.7.1 常用光電元器件常用光電元器件1光敏電阻傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.7 光電傳感器光電傳感器2光電池、光敏二極管、光敏三極管傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.7 光電傳感器光電傳感器光敏二極管有一個(gè)P-N結(jié)，與一般二極管相比在結(jié)構(gòu)上的不同之處是，PN結(jié)裝在透明管殼的頂部，可以直接受到光的照射。傳感器

33、與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.7 光電傳感器光電傳感器光敏三極管有兩個(gè)P-N結(jié)。傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.7 光電傳感器光電傳感器3光電管、光電倍增管光電管和光電倍增管是利用外光電效應(yīng)的光電元件。光電管由真空玻璃管、光電陰極K和光電陽極A組成。傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.7 光電傳感器光電傳感器光電倍增管原理圖傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.7 光電傳感器光電傳感器3.7.2 光電開關(guān)和光電斷續(xù)器光電開關(guān)和光電斷續(xù)器1光電開關(guān)傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.7 光電傳感器光電傳感器2光電斷續(xù)器光電斷續(xù)器的工作原理與光電開關(guān)相同，結(jié)構(gòu)上將光電發(fā)射器、光電接收器做在體積很

34、小的同一塑料殼體中，所以不需要調(diào)整安裝位置。光電斷續(xù)器也可分為直射型和反射型兩種，如圖傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.7 光電傳感器光電傳感器光電斷續(xù)器的應(yīng)用實(shí)例傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.7 光電傳感器光電傳感器3.7.3 光電傳感器的應(yīng)用光電傳感器的應(yīng)用1光電傳感器應(yīng)用方法傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.7 光電傳感器光電傳感器2光電傳感器應(yīng)用實(shí)例（1）反射式煙霧報(bào)警檢測器。傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.7 光電傳感器光電傳感器（2）光電式帶材跑偏檢測器。傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.7 光電傳感器光電傳感器3.7.4 紅外傳感器紅外傳感器1熱釋電紅外傳感器的工

35、作原理1特殊導(dǎo)電性支持臺(tái)；2熱釋電元件；3硅窗口；4FET；5外殼；6引線傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.7 光電傳感器光電傳感器2紅外傳感器的應(yīng)用（1）紅外測溫儀。傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.7 光電傳感器光電傳感器（2）紅外成像。傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.7 光電傳感器光電傳感器被動(dòng)式紅外成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.7 光電傳感器光電傳感器（3）紅外氣體分析儀。傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.7 光電傳感器光電傳感器紅外線氣體分析以結(jié)構(gòu)原理圖傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.7 光電傳感器光電傳感器3.7.5 接近開關(guān)接近開關(guān)1接近開關(guān)的

36、種類及工作原理（1）電感式接近開關(guān)。傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.7 光電傳感器光電傳感器（2）電容式接近開關(guān)。傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.7 光電傳感器光電傳感器（3）紅外線光電開關(guān)。傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.7 光電傳感器光電傳感器鏡反射式光電開關(guān)亦是集發(fā)射器與接收器于一體，如圖傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.7 光電傳感器光電傳感器對射式光電開關(guān)包含在結(jié)構(gòu)上相互分離且光軸相對放置的發(fā)射器和接收器，如圖傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.7 光電傳感器光電傳感器槽式光電開關(guān)也是一種對射式光電開關(guān)，通常是標(biāo)準(zhǔn)的U字形結(jié)構(gòu)，其發(fā)射器和接收器分別位于U形槽的兩邊，并形成一光軸，如圖傳感器與檢測技術(shù)傳感器與檢測技術(shù)3.7 光電傳感器光電傳感器（4）霍爾接近開關(guān)?；魻栐且环N磁敏元件，利