傳感器與機(jī)器視覺(jué) 課件全套 第1-6章 認(rèn)識(shí)傳感器- 機(jī)器視覺(jué)

傳感器與機(jī)器人視覺(jué)第一章認(rèn)識(shí)傳感器1.1傳感器的外形和作用 1.2傳感器的結(jié)構(gòu)、分類和命名1.3傳感器的測(cè)量誤差 1.4傳感器的特性指標(biāo) 1.5選擇合適的傳感器 目

錄1.1傳感器的外形和作用

1.2傳感器的結(jié)構(gòu)、分類和命名1.3傳感器的測(cè)量誤差 1.4傳感器的特性指標(biāo) 1.5選擇合適的傳感器 目

錄1.無(wú)傳感不智能在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，傳感器技術(shù)對(duì)系統(tǒng)各項(xiàng)功能的實(shí)現(xiàn)起著至關(guān)重要的作用，系統(tǒng)的自動(dòng)化程序越高，對(duì)傳感器的依賴性也越高。據(jù)統(tǒng)計(jì)：大型發(fā)電機(jī)組約有3000臺(tái)傳感器及其配套檢測(cè)儀表；大型石油工廠約有6000臺(tái)傳感器及其配套檢測(cè)儀表；鋼鐵廠約有20000臺(tái)傳感器及其配套檢測(cè)儀表；電站約有5000臺(tái)傳感器及其配套檢測(cè)儀表；一架飛機(jī)約有3600只傳感器及其配套檢測(cè)儀表；一輛汽車約有30-100只傳感器及其配套檢測(cè)儀表。傳感器檢測(cè)內(nèi)容檢測(cè)器件應(yīng)用視覺(jué)平面位置距離形狀缺陷ITV攝像機(jī)，位置傳感器測(cè)距器線圖像傳感器面圖像傳感器位置決定、控制移動(dòng)控制物體識(shí)別、判別檢查、異常檢測(cè)

觸覺(jué)接觸把握力荷重分布?jí)毫Χ鄩毫α鼗瑒?dòng)限制開(kāi)關(guān)應(yīng)變計(jì)、半導(dǎo)體感壓元件簧變位測(cè)量器導(dǎo)電橡膠、感壓高分子材料應(yīng)變片、半導(dǎo)體感壓元件壓阻元件、馬達(dá)電流計(jì)光學(xué)旋轉(zhuǎn)檢測(cè)器動(dòng)作順序控制把握力控制張力控制、指壓控制姿勢(shì)、形狀判別裝配力控制協(xié)調(diào)控制滑動(dòng)判定、力控制接近覺(jué)接近間隔傾斜光電開(kāi)關(guān)、LED、激光光電晶體管、光電二極管電磁線圈、超聲波傳感器動(dòng)作順序控制障礙物躲避軌跡移動(dòng)控制、探索聽(tīng)覺(jué)聲音超聲波麥克風(fēng)超聲波傳感器語(yǔ)音控制（人機(jī)接口）移動(dòng)控制嗅覺(jué)氣體成分氣體傳感器、射線傳感器化學(xué)成分探測(cè)味覺(jué)味道離子敏感器、PH計(jì)化學(xué)成分探測(cè)機(jī)器人身上的傳感器2.傳感器外形：千差萬(wàn)別3.傳感器作用人類通過(guò)感官?gòu)耐饨绔@取刺激或信息，再將信息輸入大腦進(jìn)行分析判斷，由大腦指揮肢體作出相應(yīng)的動(dòng)作。傳感器在機(jī)器系統(tǒng)或自動(dòng)控制系統(tǒng)中的作用就相當(dāng)于感官在人體系統(tǒng)中的作用，發(fā)揮著信息的收集、信息數(shù)據(jù)的交換和控制信息的采集。比如空調(diào)中的溫度傳感器的作用就是接收外界溫度信息，并將其傳送給空調(diào)的主控中心，實(shí)現(xiàn)溫度調(diào)節(jié)的目的。傳感器Transducer：Sensor：感受外界信息，并能按照一定規(guī)律將這些信息轉(zhuǎn)換為可用的輸出信號(hào)的器件或裝置。定義4.傳感器定義感知外界信息將外界信息轉(zhuǎn)換為可用的信號(hào)1.1傳感器的外形和作用 1.2傳感器的結(jié)構(gòu)、分類和命名1.3傳感器的測(cè)量誤差 1.4傳感器的特性指標(biāo) 1.5選擇合適的傳感器 目

錄1.傳感器結(jié)構(gòu)(1)敏感元件：敏感元件是傳感器中能直接感受被測(cè)量的部分，即直接感受被測(cè)量，并輸出與被測(cè)量成確定關(guān)系的某一物理或化學(xué)量。例如應(yīng)變式壓力傳感器中的彈性敏感元件就是敏感元件，它將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為位移信號(hào)，且壓力信號(hào)與位移信號(hào)之間保持一定的函數(shù)關(guān)系。(2)轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換元件是傳感器中將敏感元件輸出量轉(zhuǎn)換為適于傳輸和測(cè)量的電信號(hào)部分。例如，應(yīng)變式壓力傳感器中的電阻應(yīng)變片就是轉(zhuǎn)換元件，它將敏感元件輸出的位移信號(hào)轉(zhuǎn)換成電阻信號(hào)。(3)測(cè)量轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路將電量參數(shù)轉(zhuǎn)換成便于測(cè)量的電壓、電流、頻率等電量信號(hào)。例如，應(yīng)變片式壓力傳感器中的測(cè)量電橋就是轉(zhuǎn)換電路，它將轉(zhuǎn)換元件輸出的電阻信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。關(guān)于傳感器的結(jié)構(gòu)有幾個(gè)說(shuō)明：(1)并不是所有的傳感器必須同時(shí)包括敏感元件和轉(zhuǎn)換元件。比如：熱電偶溫度傳感器，因?yàn)槊舾性苯虞敵龅氖请娏?，它就同時(shí)兼為轉(zhuǎn)換元件；又比如壓電式傳感器，因?yàn)檗D(zhuǎn)換元件能直接感受被測(cè)量而輸出與之成一定關(guān)系的電量，傳感器就沒(méi)有敏感元件。(2)并不是所有的傳感器都能明顯分出敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和測(cè)量轉(zhuǎn)換電路，傳感器的三部分也可能是三者合一，隨著半導(dǎo)體器件與集成技術(shù)在傳感器中的應(yīng)用，傳感器的各部分可以集成在同一芯片上。例如半導(dǎo)體溫度傳感器，它們一般都是將感受的被測(cè)量直接轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，沒(méi)有中間環(huán)節(jié)，外表上看就是一塊小芯片，如圖1-3（g）所示。(3)并不是所有的傳感器只包含出敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和測(cè)量轉(zhuǎn)換電路這三部分。比如微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS，Micro-electroMechanicalSystems）是當(dāng)今高科技發(fā)展的熱點(diǎn)之一。MEMS系統(tǒng)主要包括微型傳感器、執(zhí)行器和相應(yīng)的處理電路三部分。MEMS系統(tǒng)的主要特征之一就是它的微型化結(jié)構(gòu)尺寸，典型尺寸僅幾毫米甚至更小，但它并不是傳統(tǒng)傳感器按比例縮小的產(chǎn)物，功能更加地強(qiáng)大。2.傳感器分類按工作原理分電阻式、電容式、電感式、壓電式、熱電式、光電式………按被測(cè)量分溫度傳感器（第2章）壓力傳感器（第3章）速度傳感器（第4章）位移傳感器（第5章）視覺(jué)傳感器（第6章）………………3.傳感器命名及代號(hào)國(guó)標(biāo)命名：（國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T7666-2005）命名法則：主題詞+四級(jí)修飾語(yǔ)被測(cè)量。

轉(zhuǎn)換原理，一般可后續(xù)以“式”字。特征描述：傳感器結(jié)構(gòu)、性能、材料特征等，一般可后續(xù)以“型”字。

主要技術(shù)指標(biāo)(量程、精確度、靈敏度等)。如：100-160dB電容式聲壓傳感器即“傳感器”主題詞第一級(jí)修飾語(yǔ)——被測(cè)量第二級(jí)修飾語(yǔ)——轉(zhuǎn)換原理第三級(jí)修飾語(yǔ)——特征描述第四級(jí)修飾語(yǔ)——技術(shù)指標(biāo)范圍（量程、精確度、靈敏度）單位

傳感器壓力壓阻式[單晶]硅0~2.5MPa力應(yīng)變式[柱式]結(jié)構(gòu)0~100kN重量（稱重）應(yīng)變式[懸臂梁式]結(jié)構(gòu)0~10kN力矩應(yīng)變式[靜扭式]結(jié)構(gòu)0~500N·m速度磁電式--600cm/s加速度電容式[單晶]硅±5g振動(dòng)磁電式--5~1000Hz流量電磁式插入式[結(jié)構(gòu)]0.5~10m2/h位移電渦流式非接觸式[結(jié)構(gòu)]25mm液位壓阻式投入式[結(jié)構(gòu)]0-100m厚度超聲波式--1.5~99.99mm角度伺服式--±1~±90（度）°密度諧振式--0.3~3.0g/mL溫度光纖式--800~2500℃（紅外）光光纖式--20mA磁場(chǎng)強(qiáng)度霍爾式砷化鎵0~2T電流霍爾式砷化鎵或銻化銦0~1200A電壓電感式--0~1000V噪聲----40~120dB氣體電化學(xué)--0~25%VOL濕度電容式高分子薄膜-10-90%RH結(jié)露----94~100%RHpH--參比電極型-2~+16（pH）注意：（）內(nèi)的為可替換詞，即同義詞傳感器命名構(gòu)成傳感器代號(hào)（國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T7666-2005）

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自定義d.序號(hào)：字母數(shù)字國(guó)標(biāo)提供c.轉(zhuǎn)換原理：拼音首字母國(guó)標(biāo)提供b.被測(cè)量：國(guó)際通用標(biāo)志或拼音首字母固定a.主稱：C（傳感器拼音首字母）（共四部分）如：CY-YZ-ST1100：

傳感器壓力-壓阻-ST1100(序號(hào))CZS-HE-SPRKE10000:傳感器轉(zhuǎn)速-霍爾-SPRKE10000(序號(hào))習(xí)慣命名：工作原理用途如：電容式壓力傳感器

長(zhǎng)光柵位移傳感器歐姆龍數(shù)字壓力傳感器E8F2企業(yè)命名：歐姆龍傳感器命名規(guī)則：光電開(kāi)關(guān)是以E3開(kāi)頭

接近開(kāi)關(guān)是以E2開(kāi)頭

溫控器是以E5開(kāi)頭

旋轉(zhuǎn)編碼器以E6開(kāi)頭壓力傳感器以E8打頭

微型光電是以EE開(kāi)頭………1.1傳感器的外形和作用 1.2傳感器的結(jié)構(gòu)、分類和命名1.3傳感器的測(cè)量誤差

1.4傳感器的特性指標(biāo) 1.5選擇合適的傳感器 目

錄1.測(cè)量誤差的表達(dá)形式真值L：被測(cè)物理量客觀存在的實(shí)際值（truevalue)，通常取多次測(cè)量的平均值；絕對(duì)誤差（absoluteerror）：測(cè)量值與真值之間的差值。實(shí)際相對(duì)誤差（relativeerror）:測(cè)量值的絕對(duì)誤差與其實(shí)際真值的百分比。示值（標(biāo)稱）相對(duì)誤差：測(cè)量值的絕對(duì)誤差與測(cè)量值的百分比。例如：某指針式電壓表的準(zhǔn)確度為2.5級(jí)，用它來(lái)測(cè)量電壓時(shí)可能產(chǎn)生的引用相對(duì)誤差為儀表：精度等級(jí)與測(cè)量量程選擇1.5V干電池的電壓測(cè)量：10V量程、

2.5V量程測(cè)量？問(wèn)示值相對(duì)誤差哪一個(gè)大？(已知儀表精度為1.5)儀表：測(cè)量量程選擇△x=10X1.5%=0.15V△x=2.5X1.5%=0.0375V儀表：測(cè)量量程選擇10V量程2.5V量程測(cè)量△x=6

℃儀表：精度等級(jí)確定例題：某溫度計(jì)的量程范圍為0-500℃，校驗(yàn)時(shí)要求該溫度計(jì)的最大絕對(duì)誤差為6

℃，試確定該溫度計(jì)的精度等級(jí)。Am=500℃

溫度計(jì)精度等級(jí)為1.52.測(cè)量誤差來(lái)源及分類誤差來(lái)源：系統(tǒng)誤差：固定不變或按一定規(guī)律變化的誤差，如稱偏輕、測(cè)量角度誤差；隨機(jī)誤差：大小隨機(jī)變化的誤差，如溫度變化引起的誤差；粗大誤差：測(cè)量結(jié)果明顯偏離其實(shí)際值的誤差；緩變誤差：數(shù)值隨時(shí)間緩慢變化的誤差，如儀表老化引起的誤差；1、如何發(fā)現(xiàn)誤差并盡量相除呢？2、隨機(jī)誤差可以消除嗎？1.1傳感器的外形和作用 1.2傳感器的結(jié)構(gòu)、分類和命名1.3傳感器的測(cè)量誤差 1.4傳感器的特性指標(biāo)

1.5選擇合適的傳感器 目

錄1.傳感器的靜態(tài)特性傳感器基本特性：

傳感器的輸入、輸出關(guān)系特性；

可用數(shù)字函數(shù)、坐標(biāo)曲線、圖表等表示；包含靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性；靜態(tài)特性：

表征檢測(cè)系統(tǒng)在被測(cè)參量處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的輸出－輸入關(guān)系。

衡量檢測(cè)系統(tǒng)靜態(tài)特性的主要參數(shù)是指測(cè)量范圍、精度等級(jí)、靈敏度、線性度、遲滯性、重復(fù)性、分辨力、可靠性等。測(cè)量范圍

按規(guī)定精度對(duì)被測(cè)變量進(jìn)行測(cè)量的允許范圍。測(cè)量范圍的最小值和最大值分別稱為測(cè)量下限和測(cè)量上限，簡(jiǎn)稱下限和上限。量程=|測(cè)量上限-測(cè)量下限|量程相等，測(cè)量范圍一定相等嗎？滿量程輸出==量程？精密度：隨機(jī)誤差大小的標(biāo)志，精密度高，意味著隨機(jī)誤差小。準(zhǔn)確度：輸出值與真值的偏離程度，準(zhǔn)確度高則系統(tǒng)誤差小。精確度：精密度和準(zhǔn)確度兩者的總和，常用儀表的基本誤差表示。精確度

精度等級(jí)為1.0的儀表精確度一定高于精度等級(jí)為1.5的儀表？穩(wěn)定性4.傳感器的基本特性穩(wěn)定度：

規(guī)定工作條件范圍和時(shí)間內(nèi)，傳感器性能保持不變的能力。影響系數(shù)：

外界環(huán)境變化引起傳感器輸出值變化的量。穩(wěn)定度的單位是什么？靈敏度輸入增量△x與由它引起的輸出增量△y之間的函數(shù)關(guān)系。即靈敏度S等于傳感器輸出增量與被測(cè)增量之比，它是傳感器在穩(wěn)態(tài)輸出輸入特性曲線上各點(diǎn)的斜率。Δxxyx10切點(diǎn)傳感器特性曲線Δy靈敏度的量綱是輸出、輸入量的量綱之比。例如，某位移傳感器，在位移變化1mm時(shí)，輸出電壓變化為100mV，則其靈敏度應(yīng)表示為100mV/mm。

靈敏度越高越好嗎？

靈敏度高，即靈敏閾值?。ǚ直媛市。?。但靈敏度愈高，測(cè)量范圍愈窄，穩(wěn)定性也往往愈差，而且費(fèi)時(shí)、費(fèi)錢(qián)。靈敏度域只要小于允許測(cè)量絕對(duì)誤差的三分之一即可。

靈敏度理想靜態(tài)特性曲線是一條直線，但是實(shí)際測(cè)的輸入輸出曲線往往不是直線。線性度反映測(cè)量系統(tǒng)實(shí)際輸出、輸入關(guān)系曲線與據(jù)此擬合的理想直線y(x)=a0+a1x的偏離程度。通常用最大非線性引用誤差來(lái)表示：線性范圍：傳感器在線性工作時(shí)的可測(cè)量范圍。非線性誤差越小越好線性度傳感器或檢測(cè)系統(tǒng)的正向(輸入量增大)和反向(輸入量減少)時(shí)輸出特性的不一致程度。即對(duì)應(yīng)于同一大小的輸入信號(hào)，傳感器或檢測(cè)系統(tǒng)在正、反行程時(shí)的輸出信號(hào)的數(shù)值不相等的程度。遲滯遲滯越小，越不需要考慮被測(cè)量的變化方向。規(guī)定工作條件和規(guī)定時(shí)間內(nèi)具有正常工作性能的能力?？煽慷龋哼_(dá)到規(guī)定性能的概率。平均無(wú)故障工作時(shí)間：相鄰兩次故障期間正常工作時(shí)間的平均值。平均修復(fù)時(shí)間：排除故障所花費(fèi)時(shí)間的平均值。失效率或故障率：連續(xù)單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生失效的概率?？煽啃詫?shí)例請(qǐng)解讀各特性參數(shù)時(shí)間常數(shù)上升時(shí)間調(diào)節(jié)時(shí)間最大超調(diào)量震蕩次數(shù)穩(wěn)態(tài)誤差動(dòng)態(tài)特性：動(dòng)態(tài)測(cè)量時(shí)，輸出量與隨時(shí)間變化的輸入量之間的關(guān)系。2.傳感器的動(dòng)態(tài)特性傳感器的標(biāo)定是利用精度高一級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備對(duì)傳感器進(jìn)行定度的過(guò)程，從而確定傳感器的輸出量和輸入量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。傳感器的標(biāo)定分靜態(tài)標(biāo)定和動(dòng)態(tài)標(biāo)定。3.傳感器的標(biāo)定靜態(tài)標(biāo)定步驟：(1)將傳感器的測(cè)量范圍分成若干個(gè)等間距的點(diǎn)。(2)根據(jù)傳感器測(cè)量范圍分點(diǎn)情況，由小到大等間距遞增方式輸入相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)量，并記錄與各輸入值相對(duì)應(yīng)的輸出值。(3)將輸入值從大到小一點(diǎn)點(diǎn)地遞減，同時(shí)記錄與各輸入值相對(duì)應(yīng)的輸出值。(4)按照(2)和(3)步驟，對(duì)傳感器進(jìn)行正、反行程往復(fù)循環(huán)多次測(cè)試，將得到的輸出/輸入測(cè)試數(shù)據(jù)用表格列出或繪制成曲線。(5)對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的整理，根據(jù)處理結(jié)果就可以計(jì)算出傳感器的線性度、靈敏度、滯后和重復(fù)性等靜態(tài)特性指標(biāo)了。靜態(tài)標(biāo)定是為了確定傳感器的靜態(tài)特性指標(biāo)，如精度、靈敏度、穩(wěn)定度等3.傳感器的標(biāo)定1.動(dòng)態(tài)標(biāo)定

通常采用正弦變化和階躍變化的輸入信號(hào)。采用階躍輸入信號(hào)研究傳感器時(shí)域動(dòng)態(tài)性能時(shí)，常用上升時(shí)間、響應(yīng)時(shí)間和超調(diào)量等參數(shù)來(lái)描述；采用正弦輸入信號(hào)研究傳感器頻域動(dòng)態(tài)性能時(shí)，常采用幅頻特性和相頻特性來(lái)描述。2.校準(zhǔn)傳感器的校準(zhǔn)是指通過(guò)定期檢測(cè)傳感器的基本性能參數(shù)，確定其是否可以繼續(xù)使用。若能繼續(xù)使用，則應(yīng)對(duì)其有變化的主要性能指標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)修正，以確保傳感器的測(cè)量精度。傳感器的校準(zhǔn)與標(biāo)定的內(nèi)容基本相同。3.傳感器的標(biāo)定1.1傳感器的外形和作用 1.2傳感器的結(jié)構(gòu)、分類和命名1.3傳感器的測(cè)量誤差 1.4傳感器的特性指標(biāo) 1.5選擇合適的傳感器

目

錄1.傳感器選用原則依據(jù)：滿足指標(biāo)參數(shù)要求的情況下，成本低廉、工作可靠且容易維修，性價(jià)比高。測(cè)量目的測(cè)量環(huán)境測(cè)量對(duì)象具體考慮因素：測(cè)量條件與目的測(cè)試的目的被測(cè)量的選擇測(cè)量范圍過(guò)載發(fā)生的概率輸入信號(hào)的頻帶測(cè)量的精度要求測(cè)量時(shí)間…傳感器性能傳感器使用條件精度穩(wěn)定度響應(yīng)速度輸出型號(hào)類型工作壽命定標(biāo)周期…安裝方式安裝環(huán)境與后續(xù)電路或設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸與連接方式信號(hào)傳輸距離日后維護(hù)維修便捷性…【例4】現(xiàn)有0.5級(jí)的量程為0~300℃和1.0級(jí)的量程為0~100℃的兩個(gè)溫度計(jì)，欲測(cè)量80℃的溫度，試問(wèn)選用哪一個(gè)溫度計(jì)好?為什么?傳感器手冊(cè)：想一想：要求測(cè)溫范圍為-40~300℃

，絕對(duì)誤差不超過(guò)2℃，請(qǐng)選擇合適類型的傳感器。2.傳感器特性參數(shù)表2.傳感器特性參數(shù)表2.傳感器特性參數(shù)表本章知識(shí)總結(jié)繼續(xù)加油吧！傳感器與機(jī)器視覺(jué)第二章溫度檢測(cè)傳感器2.0概述 2.1熱電偶溫度傳感器 2.2熱電阻溫度傳感器 2.3集成溫度傳感器 2.4紅外溫度傳感器

目

錄2.0概述 2.1熱電偶溫度傳感器 2.2熱電阻溫度傳感器 2.3集成溫度傳感器 2.4紅外溫度傳感器目

錄1、溫度測(cè)量基本概念2、溫標(biāo)

溫度數(shù)值的表示方法稱為溫標(biāo)。目前國(guó)際上規(guī)定的溫標(biāo)有攝氏溫標(biāo)、華氏溫標(biāo)、熱力學(xué)溫標(biāo)（絕對(duì)溫標(biāo)）等。溫度標(biāo)志著物質(zhì)內(nèi)部大量分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的劇烈程度。溫度越高，表示物體內(nèi)部分子熱運(yùn)動(dòng)越劇烈。1.溫度定義及溫標(biāo)華氏溫標(biāo)：冰的熔點(diǎn)為32F，水的沸點(diǎn)為212F。中間為180等分，每1等分為1華氏。符號(hào)為，單位F。3、幾種溫標(biāo)的對(duì)比攝氏溫標(biāo)：冰的熔點(diǎn)定為0℃，水的沸點(diǎn)100℃；在0℃與100℃之間分100等分，每1等分為1攝氏；符號(hào)為t，單位為℃。熱力學(xué)溫標(biāo)：又稱開(kāi)氏溫標(biāo)，規(guī)定分子運(yùn)動(dòng)停止時(shí)的溫度為絕對(duì)零度。冰的熔點(diǎn)為273.15K，水的沸點(diǎn)為373.15K。中間為100等分，每1等分為1開(kāi)氏。符號(hào)是T，單位是開(kāi)爾文（K）。3、幾種溫標(biāo)的對(duì)比溫標(biāo)間的相互轉(zhuǎn)換攝氏轉(zhuǎn)華氏：攝氏轉(zhuǎn)開(kāi)氏：溫度檢測(cè)熱平衡熱輻射接觸式非接觸式膨脹式電阻式電偶式集成式輻射式水銀、煤油-50~600℃簡(jiǎn)單、方便、便宜，但受玻璃管限制雙金屬片-80~600℃結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，牢靠，精度低，多為開(kāi)關(guān)型液體壓力-30~600℃耐振、牢靠、價(jià)格低，但精度低，滯后嚴(yán)重氣體壓力-20~350℃水銀溫度計(jì)雙金屬溫控開(kāi)關(guān)壓力溫度計(jì)2.常見(jiàn)溫度傳感器溫度檢測(cè)熱平衡熱輻射接觸式非接觸式膨脹式電阻式電偶式集成式輻射式熱敏電阻-50~350℃體積小、靈敏度高、線性度差金屬熱電阻-200~500℃（鉑）-50~150℃（銅）價(jià)格稍貴、非常線性熱敏電阻鉑熱電阻溫度檢測(cè)熱平衡熱輻射接觸式非接觸式膨脹式電阻式電偶式集成式輻射式鉑銠-鉑（R）0~1600℃測(cè)量范圍大，精度高，但需要冷端補(bǔ)償鎳鉻-鎳硅（K）-200~1200℃熱電偶溫度檢測(cè)熱平衡熱輻射接觸式非接觸式膨脹式電阻式電偶式集成式輻射式電流型AD590電流型-50~150℃精度高、使用范圍窄，通常與微處理器相連電壓型數(shù)字型電壓型AN6701S數(shù)字型DS18B20溫度檢測(cè)熱平衡熱輻射接觸式非接觸式膨脹式電阻式電偶式集成式輻射式紅外測(cè)溫儀紅外溫度傳感器紅外式-50~3200℃

非接觸式、能測(cè)高溫、不會(huì)干擾溫度源全輻射式800~3500℃光亮式700~3200℃比色式900~17000℃溫度檢測(cè)熱平衡熱輻射接觸式非接觸式膨脹式電阻式電偶式集成式輻射式紅外式-50~3200℃全輻射式800~3500℃水銀、煤油-50~600℃雙金屬片-80~600℃液體壓力-30~600℃氣體壓力-20~350℃熱敏電阻-50~350℃金屬熱電阻-200~500℃（鉑）-50~150℃（銅）鉑銠-鉑（R）0~1600℃鎳鉻-鎳硅（K）-200~1200℃電流型50~150℃電壓型數(shù)字型高溫低溫低溫中溫低溫2.0概述 2.1熱電偶溫度傳感器 2.2熱電阻溫度傳感器 2.3集成溫度傳感器 2.4紅外溫度傳感器目

錄1.熱電偶的結(jié)構(gòu)、種類根據(jù)其用途和安裝裝置不同，它具有多種結(jié)構(gòu)形式，典型的熱電偶結(jié)構(gòu)有：普通裝配式熱電偶鎧裝熱電偶防爆型熱電偶薄膜熱電偶

普通工業(yè)熱電偶結(jié)構(gòu)1.熱電偶的結(jié)構(gòu)、種類1.熱電偶的結(jié)構(gòu)、種類探頭式S型熱電偶

結(jié)構(gòu)補(bǔ)償導(dǎo)線引線端子熱端冷端套管1.熱電偶的結(jié)構(gòu)、種類常見(jiàn)熱電偶種類：1.熱電偶的結(jié)構(gòu)、種類常見(jiàn)熱電偶種類：熱電偶名稱分度號(hào)測(cè)溫范圍℃特點(diǎn)鎳鉻-鎳硅K-270~1370長(zhǎng)期使用溫度可達(dá)1000℃；抗氧化性強(qiáng)，價(jià)格便宜，是目前使用量最大的廉金屬熱電偶；但高溫穩(wěn)定性不夠。鉑銠10－鉑S-50~1768長(zhǎng)期使用溫度可達(dá)1300℃；在所有熱電偶中準(zhǔn)確度等級(jí)最高，通常用作標(biāo)準(zhǔn)或測(cè)量較高溫度；但價(jià)格較貴，機(jī)械強(qiáng)度低，不適宜在還原性氣氛或有金屬蒸汽的條件下使用。鎳鉻－銅鎳E-270~800在常用的熱電偶中，其熱電勢(shì)最大，即靈敏度最高；應(yīng)用范圍不及K型偶廣泛，但在要求靈敏度高、熱導(dǎo)率低、可容許大電阻的條件下，常常被選用。宜用于濕度較高的環(huán)境。鎳鉻硅－鎳硅N-270~1370在400～1300℃范圍內(nèi)，Ｎ型熱電偶的熱電特性的線性比Ｋ型偶要好；但在低溫范圍內(nèi)（-200～400℃）的非線性誤差較大，同時(shí)，材料較硬難于加工鉑銠30-鉑銠6B0~1800俗稱雙鉑銠熱電偶，準(zhǔn)確度高，穩(wěn)定性好，測(cè)溫溫區(qū)大。但熱電動(dòng)勢(shì)小，價(jià)格貴，高溫下機(jī)械強(qiáng)度下降。適用于氧化性或惰性氣體中，也可短暫用于真空。不適宜在還原性氣氛或有金屬蒸汽的條件下使用。銅-銅鎳T-270~400常用熱電偶中最便宜的，但常用溫度一般不超過(guò)300℃，尤其適用于低溫測(cè)量。鉑銠13-鉑R-50~1768與S型相比，其電動(dòng)勢(shì)大15%左右，其他性能基本相同結(jié)論：當(dāng)兩個(gè)結(jié)點(diǎn)溫度不相同時(shí)，指針偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明回路中產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，并有電流在回路中流動(dòng)。電流的強(qiáng)弱與兩個(gè)接點(diǎn)的溫差有關(guān)。1、熱電效應(yīng)（溫差電現(xiàn)象）

AB熱電極2.熱電偶的原理和定律熱端（熱接點(diǎn)）T冷端（冷接點(diǎn)）T0熱電勢(shì)：EAB(T,T0)1、熱電效應(yīng)（溫差電現(xiàn)象）

2.熱電偶的原理和定律接觸電動(dòng)勢(shì)

兩種不同的金屬互相接觸時(shí)，由于不同金屬內(nèi)自由電子的密度不同，在兩金屬A和B的接觸點(diǎn)處會(huì)發(fā)生自由電子的擴(kuò)散現(xiàn)象。自由電子從密度大的金屬A擴(kuò)散到密度小的金屬B，使A失去電子帶正電，B得到電子帶負(fù)電，從而產(chǎn)生熱電勢(shì)1、熱電效應(yīng)（溫差電現(xiàn)象）

2.熱電偶的原理和定律AT0TB同一導(dǎo)體兩端的溫度不同時(shí)，由于熱敏效應(yīng)，熱端電子較多擴(kuò)散到冷端，在導(dǎo)體的兩端必然會(huì)形成一個(gè)電位差，這個(gè)電位差稱為溫差電動(dòng)勢(shì)。溫差電動(dòng)勢(shì)1、熱電效應(yīng)（溫差電現(xiàn)象）

溫差電勢(shì)接觸電勢(shì)逆時(shí)針?lè)较颍簾犭妱?dòng)勢(shì)組成EAB(t,t0)1、熱電效應(yīng)（溫差電現(xiàn)象）

2.熱電偶的原理和定律①熱電偶必須采用兩種不同材料作為電極，否則無(wú)論導(dǎo)體截面如何、溫度分布如何，回路中的總熱電動(dòng)勢(shì)恒為零。②若熱電偶兩接點(diǎn)溫度相同，盡管采用了兩種不同的金屬，回路總電動(dòng)勢(shì)恒為零。③熱電偶回路總熱電動(dòng)勢(shì)的大小只與材料和接點(diǎn)溫度有關(guān)，與熱電偶的尺寸、形狀無(wú)關(guān)。熱電偶的幾個(gè)結(jié)論：1、熱電效應(yīng)（溫差電現(xiàn)象）

2.熱電偶的原理和定律在熱電偶回路中接入第三種導(dǎo)體，只要第三種導(dǎo)體和原導(dǎo)體的兩接點(diǎn)溫度相同，則回路中總的熱電動(dòng)勢(shì)不變。2.熱電偶的原理和定律2、中間導(dǎo)體定律

熱電偶在兩接點(diǎn)溫度T、T0時(shí)的熱電動(dòng)勢(shì)等于該熱電偶在接點(diǎn)溫度為T(mén)、Tn和Tn、T0時(shí)的熱電動(dòng)勢(shì)的代數(shù)和，即

EAB(T，T0)=EAB(T，Tn)+EAB(Tn，T0)當(dāng)T0=0，Tn=T0時(shí)，上式可寫(xiě)成：EAB(T，0)=EAB(T，T0)+EAB(T0，0)當(dāng)冷端溫度t0恒定時(shí)，熱電偶產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)只與熱端的溫度有關(guān)。3、中間溫度定律

2.熱電偶的原理和定律

如果兩種導(dǎo)體A、B分別與第三種導(dǎo)體C組成的熱電偶所產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)已知，那么由A、B導(dǎo)體組成的熱電偶所產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)也就已知。4、標(biāo)準(zhǔn)電極定律

2.熱電偶的原理和定律1.熱電偶測(cè)量電路測(cè)量某點(diǎn)溫度的基本電路3.熱電偶的使用

將兩個(gè)同型號(hào)的熱電偶配用相同的補(bǔ)償導(dǎo)線，其接線應(yīng)使兩熱電勢(shì)反向串聯(lián)ET=E1-E2測(cè)量?jī)牲c(diǎn)之間的溫度差1.熱電偶測(cè)量電路3.熱電偶的使用

用幾個(gè)同型號(hào)的熱電偶依次將正負(fù)相連，A′、B′是與被測(cè)量熱電偶熱電性質(zhì)相同的補(bǔ)償導(dǎo)線。

輸出電勢(shì)大，可感應(yīng)較小的信號(hào)。只要一個(gè)熱電偶斷路，總的熱電勢(shì)消失，或熱電偶短路，將會(huì)引起儀表值的下降。ET=E1+E2+E3回路總的熱電勢(shì)為：

測(cè)量溫度之和3.熱電偶的使用

用幾個(gè)同型號(hào)的熱電偶(工作在線性段)并聯(lián)在一起，在每一個(gè)熱電偶線路中分別串聯(lián)均衡電阻R，且儀表輸入阻抗很大ET=(E1+E2+E3)/3測(cè)量設(shè)備中的平均溫度

回路中總的熱電勢(shì)等于熱電偶輸出電勢(shì)之和的平均值3.熱電偶的使用3.熱電偶的使用2.查分度表熱電偶分度表是以冷端溫度為0℃時(shí)做出的3.熱電偶溫度補(bǔ)償由熱電偶的工作原理可知，只有當(dāng)冷端溫度恒定時(shí)，熱電動(dòng)勢(shì)才是熱端溫度的單值函數(shù)。由于熱電偶分度表是以冷端溫度為0℃時(shí)做出的，因此在使用時(shí)要正確反映熱端溫度（被測(cè)溫度），最好設(shè)法使冷端溫度恒為0℃，否則將產(chǎn)生測(cè)量誤差。但在實(shí)際應(yīng)用中，熱電偶通?？拷粶y(cè)對(duì)象，且受到周圍環(huán)境溫度的影響，其冷端溫度不可能恒定不變。為此，必須采取一些相應(yīng)的措施進(jìn)行補(bǔ)償或修正，以消除冷端溫度變化和不為0℃所產(chǎn)生的影響。3.熱電偶的使用3.熱電偶的使用3.熱電偶溫度補(bǔ)償冰浴法；導(dǎo)線補(bǔ)償法；計(jì)算修正法；補(bǔ)償電橋法；顯示儀表機(jī)械零位調(diào)整法軟件處理法補(bǔ)償導(dǎo)線法補(bǔ)償電橋法計(jì)算修正法冷端恒溫法儀表機(jī)械零點(diǎn)調(diào)整法軟件處理法導(dǎo)線補(bǔ)償法熱電偶由于受到材料價(jià)格的限制一般做得比較短，冷端距測(cè)溫對(duì)象很近，使冷端溫度較高且波動(dòng)較大，采用補(bǔ)償導(dǎo)線將冷端延伸。3.熱電偶的使用兩種不同性質(zhì)的廉價(jià)金屬材料制成，在0～150℃溫度范圍內(nèi)與配接的熱電偶具有相同熱電特性。補(bǔ)償導(dǎo)線起到延伸熱電極的作用，移動(dòng)熱電偶冷端位置。A’B’屏蔽層保護(hù)層導(dǎo)線補(bǔ)償3.熱電偶的使用補(bǔ)償導(dǎo)線的型號(hào)：兩個(gè)字母組成。補(bǔ)償導(dǎo)線類型:延伸型（X）和補(bǔ)償型（C）。延伸型補(bǔ)償導(dǎo)線：選用的金屬材料與熱電極材料相同；補(bǔ)償型補(bǔ)償導(dǎo)線所選金屬材料與熱電極材料不同。第一個(gè)字母與配用熱電偶的型號(hào)相對(duì)應(yīng)第二個(gè)字母表示補(bǔ)償導(dǎo)線的類型SCKX導(dǎo)線補(bǔ)償3.熱電偶的使用補(bǔ)償導(dǎo)線型號(hào)配用熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線材料補(bǔ)償導(dǎo)線絕緣層著色正

極負(fù)

極正極負(fù)極SCS銅銅鎳合金紅色綠色KCK銅銅鎳合金紅色藍(lán)色KXK鎳鉻合金鎳硅合金紅色黑色EXE鎳硅合金銅鎳合金紅色棕色JXJ鐵銅鎳合金紅色紫色TXT銅銅鎳合金紅色白色常用熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線導(dǎo)線補(bǔ)償3.熱電偶的使用導(dǎo)線補(bǔ)償3、必須在規(guī)定范圍內(nèi)使用。4、極性切勿接反。1、兩根補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶兩個(gè)電極接點(diǎn)溫度必須相同；2、各補(bǔ)償導(dǎo)線只能與相應(yīng)型號(hào)熱電偶相配注意問(wèn)題：3.熱電偶的使用計(jì)算修正法

在實(shí)際應(yīng)用中，冷端溫度并非一定為0℃，必須對(duì)溫度進(jìn)行修正。修正公式采用中間溫度定律。EAB(t，0)=EAB(t，t0)+EAB(t0，0)

【例】

用鎳鉻-鎳硅熱電偶測(cè)爐溫，當(dāng)冷端溫度為30℃（且為恒定時(shí)），測(cè)出熱端溫度為t時(shí)的熱電動(dòng)勢(shì)為39.17

mV，求爐子的真實(shí)溫度。3.熱電偶的使用[解]：設(shè)爐子真實(shí)溫度為t，已知冷端溫度t0=30℃，則熱電偶測(cè)得的熱電勢(shì)為E(t，t0)

=

E(t，30)

=

39.17

mV

查鎳鉻-鎳硅熱電偶分度表：E(30，0)

=

1.20

mV根據(jù)中間溫度定律：

E(t，0)

=

E(t，30)

+

E(30，0)

=

39.17+1.20

=

40.37

mV

再查鎳鉻-鎳硅熱電偶分度表可知40.37

mV所對(duì)應(yīng)的溫度為977℃，因此爐子真實(shí)溫度為t=977℃計(jì)算修正法3.熱電偶的使用練習(xí)題：用K型熱電偶測(cè)量爐溫，已知熱端溫度為800，冷端溫度為50，為了進(jìn)行爐溫的調(diào)節(jié)及顯示，要將熱電偶產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)信號(hào)送到儀表室，儀表室的溫度為20，分別求冷端用銅導(dǎo)線與用補(bǔ)償導(dǎo)線連接到儀表測(cè)得的爐溫？并比較結(jié)果。3.熱電偶的使用補(bǔ)償電橋法是利用不平衡電橋產(chǎn)生的不平衡電勢(shì)去補(bǔ)償因熱電偶冷端溫度變化而引起的熱電動(dòng)勢(shì)的變化，它可以自動(dòng)地將冷端溫度校正到補(bǔ)償電橋的平衡點(diǎn)溫度上。

補(bǔ)償電橋法3.熱電偶的使用+-補(bǔ)償電橋1—熱電偶；2—補(bǔ)償導(dǎo)線；3—銅導(dǎo)線；4—補(bǔ)償電橋。R1、R2、R3均為由錳銅絲繞制的1

電阻，RCu是用銅導(dǎo)線繞制的溫度補(bǔ)償電阻。3.熱電偶的使用其他補(bǔ)償方法冷端恒溫法儀表機(jī)械零點(diǎn)調(diào)整法軟件處理法3.熱電偶的使用2.0概述 2.1熱電偶溫度傳感器 2.2熱電阻溫度傳感器

2.3集成溫度傳感器 2.4紅外溫度傳感器目

錄

熱電阻溫度傳感器是利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而變化的原理進(jìn)行測(cè)溫的一種傳感器溫度計(jì)。熱電阻溫度傳感器分為金屬熱電阻和半導(dǎo)體熱敏電阻兩大類。熱敏電阻金屬熱電阻1.熱電阻測(cè)溫原理

隨著溫度的增高，金屬材料的電阻率ρ會(huì)隨著發(fā)生變化，這個(gè)電阻率變化的比例我們用一個(gè)系數(shù)來(lái)表示，稱為材料的電阻溫度系數(shù)αt，這種現(xiàn)象我們就稱為熱電阻效應(yīng)。

Rt=R0(1+

t)1、金屬熱電阻熱電阻效應(yīng)優(yōu)點(diǎn)：非常線性，常用于測(cè)量1.熱電阻測(cè)溫原理

Rt=100(1+0.00392t)1、金屬熱電阻分類鉑熱電阻：測(cè)溫范圍-200

~

650℃

銅熱電阻：測(cè)溫范圍-50~150℃1.熱電阻測(cè)溫原理2、熱敏電阻

原理：利用半導(dǎo)體的電阻值隨溫度顯著變化的特性制成的。優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高（約200Ω/°C）、反應(yīng)快、體積?。蝗秉c(diǎn)：阻值與溫度的非線性；易老化，

測(cè)量范圍：-50~350°C；1.熱電阻測(cè)溫原理1、熱敏電阻分類1.熱電阻測(cè)溫原理正溫度系數(shù)熱敏電阻PTC負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻NTC臨界溫度熱敏電阻CTR2、熱敏電阻分類1.熱電阻測(cè)溫原理CTR：自動(dòng)控溫和報(bào)警電路，構(gòu)成熱控制開(kāi)關(guān)，溫度低于某一個(gè)溫度/開(kāi)，溫度高于某一個(gè)溫度/關(guān)，恒溫控制箱，中央空調(diào)可以用。PTC：恒溫控制裝置，溫度超過(guò)某一限定值，實(shí)現(xiàn)控制。彩色電視機(jī)自動(dòng)消磁裝置；功率型PTC作為發(fā)熱元件。NTC：構(gòu)成熱測(cè)量裝置，或者溫度補(bǔ)償。2、熱敏電阻分類1.熱電阻測(cè)溫原理1、熱電阻測(cè)量接線方式：兩線制連接導(dǎo)線的電阻Rw造成測(cè)量誤差控制室現(xiàn)場(chǎng)2.熱電阻使用1、熱電阻測(cè)量接線方式：三線制控制室現(xiàn)場(chǎng)2.熱電阻使用三線制接法應(yīng)用1.熱電阻測(cè)量接線方式：熱電阻導(dǎo)線測(cè)量電橋放大電路2.熱電阻使用2.熱電阻使用三線制熱電阻溫度測(cè)量電路的實(shí)例恒流源1.熱電阻測(cè)量接線方式：四線制接法應(yīng)用2.熱電阻使用2.熱電阻使用四線制熱電阻溫度測(cè)量電路的實(shí)例2.熱電阻使用熱電阻管道流量計(jì)2.熱電阻使用熱敏電阻的溫度報(bào)警器2.0概述 2.1熱電偶溫度傳感器 2.2熱電阻溫度傳感器 2.3集成溫度傳感器

2.4紅外溫度傳感器目

錄

原理：利用半導(dǎo)體PN結(jié)的電流電壓與溫度有關(guān)的特性。

優(yōu)點(diǎn)：輸出線性好、測(cè)量精度高,、體積非常小、使用方便、價(jià)格便宜；

分類：電壓輸出型：AN6701S；電流輸出型：AD590;數(shù)字輸出型：DS1820;電流型AD590電壓型AN6701S數(shù)字型DS18B20集成溫度傳感器原理AD590引腳編號(hào)符號(hào)功能1U+電源正極2U-電源負(fù)極3—金屬管外殼，一般不用AD590是美國(guó)ADI公司生產(chǎn)的單片集成兩端感溫電流型集成溫度傳感器，產(chǎn)生的輸出電流與絕對(duì)溫度成正比.主要特性有：(1)電源電壓范圍為4V～30V。AD590具有消除電源波動(dòng)的特性，即使電源在5~15V范圍內(nèi)波動(dòng)，其電流只在1μA內(nèi)下作微小變化；可以承受44V正向電壓和20V反向電壓，因此器件反接也不會(huì)被破壞；(2)測(cè)溫范圍為-55℃～+150℃；(3)流過(guò)器件的電流(μA)等于器件所處環(huán)境的熱力學(xué)溫度(開(kāi)爾文)度數(shù)，即靈敏度為1μA/K；輸出電流以絕對(duì)零度為基準(zhǔn)（-273℃），每增加1℃，它會(huì)增加1μA輸出電流。(4)高輸出阻抗，適合于遠(yuǎn)距離測(cè)量；(5)精度高。AD590共有I、J、K、L、M5等型號(hào)，其中M型號(hào)精度最高，在-55℃～+150℃范圍內(nèi)，非線性誤差為±0.3℃。AD590AD590LM3911LM3911是四端型的一款電壓型集成溫度傳感器，可在-25℃至+85℃溫度范圍內(nèi)使用。LM3911主要特性有：(1)最大工作溫度范圍：-40~+125℃；(2)靈敏度：10mV/K；(3)線性偏差：0.5%~2%；(4)長(zhǎng)期穩(wěn)定性和重復(fù)性：0.3%；(5)測(cè)量精度：±4K；(6)輸出能驅(qū)動(dòng)高達(dá)35V的負(fù)載；(7)低功耗。DS18B20是一線制數(shù)字溫度傳感器。DS18B20引腳及功能DS1820123GNDI/OVDD(a)PR—35封裝

DS1820的管腳排列DS182012345678I/OGND(b)SOIC封裝NCNCNCNCVDDNC

GND：地；

VDD：電源電壓

I/O：數(shù)據(jù)輸入／輸出腳與單片機(jī)連接電路：DS18B20功能簡(jiǎn)介

單線接口：僅需一根口線與MCU連接；

無(wú)需外圍元件；

由總線提供電源；

測(cè)溫范圍為-55℃～125℃，精度為0.5℃；

九位溫度讀數(shù)；

A/D變換時(shí)間為200ms；

用戶可以任意設(shè)置溫度上、下限報(bào)警值，且能夠識(shí)別具體報(bào)警傳感器。

[125-(-55)]/0.5=360DS18B20溫度值為9位（符號(hào)點(diǎn)1位），但因符號(hào)位擴(kuò)展成高8位，故以16位補(bǔ)碼形式讀出，溫度/℃輸出的二進(jìn)制碼對(duì)應(yīng)的十六進(jìn)制碼+125000000001111101000FAH+2500000000001100100032H+1/200000000000000010001H000000000000000000000H-1/21111111111111111FFFFH-251111111111001110FFCEH-551111111110010010FF92HDS1820溫度與數(shù)字量對(duì)應(yīng)關(guān)系表32H=50D=50*0.5=25℃高8位,FF代表符號(hào)“-”低8位,FF的補(bǔ)碼是01==1*0.5=-0.5℃DS18B20基于DS18B20的數(shù)字溫度計(jì)仿真DS18B202.0概述 2.1熱電偶溫度傳感器 2.2熱電阻溫度傳感器 2.3集成溫度傳感器 2.4紅外溫度傳感器目

錄

紅外測(cè)溫原理：紅外輻射

紅外輻射俗稱紅外線，是一種不可見(jiàn)光。由于它是位于可見(jiàn)光中紅色光線以外的光線，所以被稱為紅外線。它的波長(zhǎng)范圍大致為0.76～1

000

m。紅外傳感器測(cè)溫原理

紅外傳感器測(cè)溫原理

用紅外線作為檢測(cè)媒介來(lái)測(cè)量某些非電量，具有以下幾方面的優(yōu)越性：可晝夜測(cè)量。不必設(shè)光源。適用于遙感技術(shù)?？晒ぷ髟趷毫迎h(huán)境下。紅外傳感器測(cè)溫原理

紅外溫度傳感器外形紅外溫度傳感器應(yīng)用什么是溫度變送器？溫度變送器是將溫度變量轉(zhuǎn)換為可傳送的標(biāo)準(zhǔn)化輸出信號(hào)的儀表，主要用于工業(yè)過(guò)程溫度參數(shù)的測(cè)量和控制。溫度變送器采用熱電偶、熱電阻作為測(cè)溫元件，從測(cè)溫元件輸出信號(hào)送到變送器模塊，轉(zhuǎn)換成與溫度成線性關(guān)系的4～20mA電流信號(hào)或0~5V電壓信號(hào)輸出。溫度變送器有什么作用？使信號(hào)能夠以通訊協(xié)議方式輸出當(dāng)傳感器更換時(shí)，無(wú)需更換控制室其他硬件溫度變送器溫度變送器溫度變送器本章知識(shí)總結(jié)湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院謝謝！傳感器與機(jī)器視覺(jué)第三章力傳感器3.1概述 3.2電阻應(yīng)變式傳感器 3.3壓電式傳感器 3.4電感式傳感器 3.5電容式傳感器 目

錄3.1概述 3.2電阻應(yīng)變式傳感器 3.3壓電式傳感器 3.4電感式傳感器 3.5電容式傳感器 目

錄壓強(qiáng)是垂直地作用在單位面積上的力。它的大小由兩個(gè)因素，即受力面積和垂直作用力的大小決定。其表達(dá)式為壓強(qiáng)的概念1.力及表示方法

壓強(qiáng)的單位是“帕斯卡”，簡(jiǎn)稱“帕”，符號(hào)為“Pa”。即1N的力垂直均勻作用在1m2的面積上所形成的壓力值為1Pa。1.力及表示方法TIPS:在受力面積S不變的情況下，由于壓力F和壓強(qiáng)P成正比，因此在測(cè)量領(lǐng)域，壓力傳感器的量程經(jīng)常用壓強(qiáng)大小表示。比如某應(yīng)變式壓力傳感器的量程為100Pa。常用單位工程大氣壓標(biāo)準(zhǔn)大氣壓約定毫米水柱約定毫米汞柱1.力及表示方法工程大氣壓

1.力及表示方法標(biāo)準(zhǔn)大氣壓?jiǎn)挝环?hào)為atm，是指在緯度45°的海平面上，0℃時(shí)的平均大氣壓力。1.力及表示方法約定毫米汞柱

1.力及表示方法約定毫米水柱

1.力及表示方法常用壓力單位換算1.力及表示方法壓力的常用表示方式絕對(duì)壓力：以絕對(duì)真空作為基準(zhǔn)所表示的壓力。相對(duì)壓力：以大氣壓力作為基準(zhǔn)所表示的壓力，由于大多數(shù)測(cè)壓儀表所測(cè)得的壓力都是相對(duì)壓力，故相對(duì)壓力也稱表壓力。真空度（負(fù)壓）：當(dāng)絕對(duì)壓力小于大氣壓力時(shí)，可用容器內(nèi)的絕對(duì)壓力不足一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的數(shù)值。絕對(duì)壓力=大氣壓力十相對(duì)壓力相對(duì)壓力（表壓）大氣壓力線負(fù)壓絕對(duì)壓力真空度10絕對(duì)壓力絕對(duì)壓力的零線11.力及表示方法電阻應(yīng)變片式壓力傳感器電阻絲應(yīng)變片電子稱2.力傳感器類型壓電式壓力傳感器壓電晶體壓電式壓力傳感器2.力傳感器類型電感式和電容式壓力傳感器電感式壓力傳感器2.力傳感器類型電容式壓力傳感器2.力傳感器類型壓力傳感器類型原理特點(diǎn)典型應(yīng)用電阻應(yīng)變式應(yīng)變效應(yīng)性能穩(wěn)定重力測(cè)量壓電式壓電效應(yīng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但不能測(cè)量靜態(tài)參數(shù)機(jī)床切削力測(cè)量電感式電感值變化測(cè)量精度高、穩(wěn)定氣體壓力測(cè)量電容式電容值變化結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、抗干擾能力強(qiáng)液體或氣體壓力測(cè)量3.1概述 3.2電阻應(yīng)變式傳感器

3.3壓電式傳感器 3.4電感式傳感器 3.5電容式傳感器 目

錄

組成：由敏感柵1、基底2、蓋片3、引線4和粘結(jié)劑等組成，敏感柵是實(shí)現(xiàn)應(yīng)變與電阻轉(zhuǎn)換的敏感元件。2341bl柵長(zhǎng)柵寬1.應(yīng)變片結(jié)構(gòu)及分類分類：金屬絲式

將金屬電阻絲粘貼在絕緣基片上，上面覆蓋一層薄膜，使它們變成一個(gè)整體。蠕變較大，金屬絲易脫膠；便宜；直徑0.015~0.05mm。

1.應(yīng)變片結(jié)構(gòu)及分類分類：金屬箔式利用光刻、腐蝕等工藝制成一種很薄的金屬箔柵，粘貼在基片上，上面再覆蓋一層薄膜而制成。

散熱條件較好；蠕變較??；直徑0.001~0.01mm。

1.應(yīng)變片結(jié)構(gòu)及分類分類：金屬薄膜式

采用真空蒸發(fā)或真空沉淀等方法在薄的絕緣基片上形成0.1μm以下的金屬電阻薄膜的敏感柵,最后再加上保護(hù)層。

它的優(yōu)點(diǎn)是應(yīng)變靈敏度系數(shù)大,允許電流密度大,工作范圍廣。

1.應(yīng)變片結(jié)構(gòu)及分類分類：半導(dǎo)體應(yīng)變片

基于半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)而制成的一種純電阻性元件。指半導(dǎo)體材料在某一軸向受外力作用時(shí),其電阻率ρ發(fā)生變化的現(xiàn)象。體積小、靈敏度高、機(jī)械滯后小溫度穩(wěn)定性差、非線性嚴(yán)重

1.應(yīng)變片結(jié)構(gòu)及分類對(duì)比：

半導(dǎo)體應(yīng)變片的靈敏度特別高，但是對(duì)溫度敏感.電阻應(yīng)變片半導(dǎo)體應(yīng)變片1.應(yīng)變片結(jié)構(gòu)及分類（1）應(yīng)變效應(yīng)我們可以做這樣一個(gè)較簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)：取一根細(xì)電阻絲，記下其初始阻值（圖中為10.01

）。當(dāng)我們用力將該電阻絲拉長(zhǎng)時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)其阻值略有增加（增加到為10.05

）。1.應(yīng)變片傳感器原理（1）應(yīng)變效應(yīng)

設(shè)有一長(zhǎng)度為l、截面積為A、半徑為r、電阻率為

的金屬單絲，它的電阻值R可表示為

當(dāng)沿金屬絲的長(zhǎng)度方向作用均勻拉力（或壓力）時(shí)，上式中

、r、l都將發(fā)生變化，從而導(dǎo)致電阻值R發(fā)生變化。例如（1）金屬絲受拉時(shí)，l將變長(zhǎng)、r變小，均導(dǎo)致R變大；（2）某些半導(dǎo)體受拉時(shí),

將變大，導(dǎo)致R變大。1.應(yīng)變片傳感器原理（1）應(yīng)變效應(yīng)電阻絲及應(yīng)變片的電阻相對(duì)變化量

R

R與材料力學(xué)中的軸向應(yīng)變

x的關(guān)系在很大范圍內(nèi)是線性的，即K—電阻應(yīng)變片的靈敏度

x—稱為電阻絲的軸向應(yīng)變，也稱縱向應(yīng)變。

x通常很小，在應(yīng)變測(cè)量中，也常將之稱為微應(yīng)變。

彈性敏感元件電阻應(yīng)變片F(xiàn)

x測(cè)量電橋u或i1.應(yīng)變片傳感器原理（1）應(yīng)變效應(yīng)原理：將被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換為電阻值的變化，再經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換電路變成電信號(hào)輸出。電阻應(yīng)變片傳感器主要由電阻應(yīng)變片和應(yīng)變電橋等組成。彈性體應(yīng)變電橋應(yīng)變電橋A/D顯示器補(bǔ)償電路穩(wěn)壓電路指示器+被測(cè)力電阻應(yīng)變傳感器結(jié)構(gòu)1.應(yīng)變片傳感器原理1.應(yīng)變片傳感器原理（2）.彈性敏感元件：物體在外力作用下改變?cè)瓉?lái)尺寸或形狀的現(xiàn)象稱為變形。如果變形后的物體在外力去除后又恢復(fù)原來(lái)形狀的變形稱為彈性變形，具有彈性變形特性的物體稱為彈性敏感元件。（4）應(yīng)變電橋——惠斯通電橋電橋平衡：檢測(cè)電阻的微小變化；電橋平衡條件：Uo=0；I2I11.應(yīng)變片傳感器原理（3）

應(yīng)變電橋——惠斯特電橋單臂橋：

1.應(yīng)變片傳感器原理（3）應(yīng)變電橋——惠斯特電橋雙臂橋：

1.應(yīng)變片傳感器原理(3)應(yīng)變電橋——惠斯特電橋全橋：

可見(jiàn)：電壓輸出是單臂電橋的4倍，比半橋也提高了一倍。環(huán)式力傳感器1.應(yīng)變片傳感器原理(1)應(yīng)用：重力測(cè)量2.應(yīng)變片傳感器應(yīng)用(2)應(yīng)用：筒式應(yīng)變片壓力傳感器2.應(yīng)變片傳感器應(yīng)用(3)應(yīng)用：應(yīng)變片測(cè)轉(zhuǎn)矩2.應(yīng)變片傳感器應(yīng)用(4)應(yīng)用：應(yīng)變片測(cè)液體重量2.應(yīng)變片傳感器應(yīng)用3.1概述 3.2電阻應(yīng)變式傳感器 3.3壓電式傳感器

3.4電感式傳感器 3.5電容式傳感器 目

錄

分正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)。

正壓電效應(yīng)：某些電介質(zhì)在沿一定方向上受到外力的作用而變形時(shí)，其內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)在它的兩個(gè)相對(duì)表面上出現(xiàn)正負(fù)相反的電荷。當(dāng)外力去掉后，它又會(huì)恢復(fù)到不帶電的狀態(tài)。當(dāng)作用力的方向改變時(shí)，電荷的極性也隨之改變。1.壓電效應(yīng)逆壓電效應(yīng)：當(dāng)在電介質(zhì)的極化方向上施加電場(chǎng)，這些電介質(zhì)也會(huì)發(fā)生變形，電場(chǎng)去掉后，電介質(zhì)的變形隨之消失；電場(chǎng)方向不同，形變方向不同。1.壓電效應(yīng)一種自發(fā)式傳感器，以壓電效應(yīng)為基礎(chǔ)，在外力的作用下，在電介質(zhì)的表面產(chǎn)生電荷，實(shí)現(xiàn)力與電荷的轉(zhuǎn)換；

測(cè)量力、加速度等；但不能用于靜態(tài)參數(shù)的測(cè)量；

具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量輕、靈敏度高等特點(diǎn)；2.壓電傳感器壓電晶體：以石英晶體SiO2為代表。特點(diǎn)：天然的單晶體、壓電常數(shù)穩(wěn)定、壓電常數(shù)較小；應(yīng)用：標(biāo)準(zhǔn)傳感器、精密測(cè)量；3.壓電材料壓電晶體：以石英晶體SiO2為代表。石英晶體振蕩器（晶振）3.壓電材料

壓電陶瓷：

人造多晶體

特點(diǎn)：壓電靈敏度更高，但機(jī)械強(qiáng)度較低；成本低；

居里點(diǎn)：310攝氏度

3.壓電材料

壓電陶瓷：

人造多晶體

超聲波美容儀器用壓電陶瓷晶片醫(yī)用B超換能器用晶片3.壓電材料高分子壓電材料:柔軟，可根據(jù)需要制成薄膜或電纜套管等形狀。它不易破碎，具有防水性，可以大量連續(xù)拉制，制成較大面積或較長(zhǎng)的尺度，價(jià)格便宜，頻率響應(yīng)范圍較寬，測(cè)量動(dòng)態(tài)范圍可達(dá)80dB3.壓電材料高分子壓電薄膜制作的壓電喇叭

（逆壓電效應(yīng)）

壓電喇叭3.壓電材料壓電式壓力傳感器

引線殼體基座壓電晶片受壓膜片導(dǎo)電片p4.應(yīng)用受壓膜片會(huì)受到壓力F作用，在壓電晶片表面產(chǎn)生電荷：其中d為壓電常數(shù)，S為受力面積。壓力傳感器的輸出電壓：C為傳感器的電容量。當(dāng)壓電式壓力傳感器受到壓強(qiáng)P時(shí)，壓電式加速度傳感器

4.應(yīng)用當(dāng)緊急碰撞時(shí)，速度突變，產(chǎn)生大的加速度a由于牛頓慣性定律，質(zhì)量塊受到慣性力F的沖擊：由于壓電效應(yīng)，壓電元件產(chǎn)生電荷：壓電傳感器的輸出電壓：壓電式周界報(bào)警系統(tǒng)：埋在泥土的淺表層，可起分布式地下麥克風(fēng)或聽(tīng)音器的作用，可在幾十米范圍內(nèi)探測(cè)人的步行,對(duì)輪式或履帶式車輛也可以通過(guò)信號(hào)處理系統(tǒng)分辨出來(lái)。4.應(yīng)用壓電式速度傳感器

測(cè)量速度、重量和車型。4.應(yīng)用3.1概述 3.2電阻應(yīng)變式傳感器 3.3壓電式傳感器 3.4電感式傳感器 3.5電容式傳感器 目

錄1.外形非接觸式位移傳感器測(cè)厚傳感器電感粗糙度儀接近式傳感器2.概述概述：電感式傳感器是一種機(jī)電轉(zhuǎn)換裝置，特別是在自動(dòng)控制設(shè)備中廣泛應(yīng)用。能測(cè)量位移、振動(dòng)、壓力、應(yīng)變、流量、比重等物理量。原理：電感式傳感器利用電磁感應(yīng)定律將被測(cè)非電量轉(zhuǎn)換為電感或互感的變化。電感式傳感器自感式傳感器互感式傳感器電渦流式傳感器電磁感應(yīng)被測(cè)非電量自感系數(shù)L互感系數(shù)M測(cè)量電路

U、I、f分類原理根據(jù)結(jié)構(gòu)型式，分氣隙型和螺管型3.優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠，測(cè)量力?。恒曡F為(0.5～200)×10-4N時(shí)，磁吸力為(1~10)×10-4N；分辨力高：機(jī)械位移：0.1μm，甚至更?。唤俏灰疲?.1角秒。輸出信號(hào)強(qiáng)，電壓靈敏度可達(dá)數(shù)百mV/mm。重復(fù)性好，線性度優(yōu)良：在幾十μm到數(shù)百mm的位移范圍內(nèi)，輸出特性的線性度較好，且比較穩(wěn)定。不足：存在交流零位信號(hào)，不宜于高頻動(dòng)態(tài)測(cè)量。4.自感式線圈鐵芯銜鐵氣隙型電感傳感器線圈電感：N-線圈匝數(shù)如果S保持不變，則L為lδ的單值函數(shù)，構(gòu)成變氣隙式自感傳感器。若保持lδ不變，使S隨被測(cè)量（如位移）變化，則構(gòu)成變截面式自感傳感器。R1R2L2L1差動(dòng)氣隙型電感傳感器在實(shí)際使用中，常采用兩個(gè)相同的傳感線圈共用一個(gè)銜鐵，構(gòu)成差動(dòng)式自感傳感器4.自感式4.互感式L1R22L21M1M2L22R21R1～～～差動(dòng)變壓器的等效電路普通變壓器差動(dòng)變壓器磁路閉合開(kāi)互感常數(shù)隨銜鐵位移而變123螺管型差動(dòng)變壓器41：初級(jí)線圈

——>L12，3：次級(jí)線圈

——>L21，L224：銜接

——>M1M2e1/e21=N1/N21;e1/e22=N1/N22;E2=e21-e224.互感式～220V1接頭2膜盒3底座4線路板5差動(dòng)變壓器6銜鐵7罩殼V振蕩器穩(wěn)壓電源差動(dòng)變壓器相敏檢波電路1234567這種變送器可分檔測(cè)量(–5×105～6×105)N/m2壓力，輸出信號(hào)電壓為(0～50)mV，精度為1.5級(jí)。5.電渦流式原理：交變磁通在包圍它的任何閉合導(dǎo)電回路中都將產(chǎn)生感應(yīng)電流。當(dāng)導(dǎo)體置于交變磁場(chǎng)或在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體上引起感生電流ie，此電流在導(dǎo)體內(nèi)閉合，稱為渦流。渦流的大小影響因素：導(dǎo)體電阻率ρ；磁導(dǎo)率μ；線圈激勵(lì)電流的頻率f

；線圈與被測(cè)體之間距離x；5.電渦流式某電感式接近開(kāi)關(guān)的特性參數(shù)3.1概述 3.2電阻應(yīng)變式傳感器 3.3壓電式傳感器 3.4電感式傳感器

3.5電容式傳感器 目

錄1.外形電容差壓變送器電容式液位計(jì)智能化液位限位傳感器2.優(yōu)缺點(diǎn)工作原理：將被測(cè)量轉(zhuǎn)化為電容量的變化實(shí)現(xiàn)測(cè)量。實(shí)質(zhì)上相當(dāng)于具有可變參數(shù)的電容器。應(yīng)用范圍:

位移、壓力、加速度、液位、成份含量等測(cè)量。優(yōu)點(diǎn):1.溫度穩(wěn)定性好：電容值與電極材料無(wú)關(guān)，本身發(fā)熱極小2.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、適應(yīng)性強(qiáng)：能夠承受高壓力、高沖擊、過(guò)載等情況3.動(dòng)態(tài)響應(yīng)好4.可以實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量、具有平均效應(yīng)缺點(diǎn):1.輸出阻抗高、負(fù)載能力差：必須采取屏蔽措施。2.寄生電容影響大198

S——極板相對(duì)覆蓋面積；

δ

——極板間距離；

εr——相對(duì)介電常數(shù)；

ε0——真空介電常數(shù)，；

ε

——電容極板間介質(zhì)的介電常數(shù)。δSε3.工作原理4.分類c)變介電常數(shù)型a)極距變化型;+++b)面積變化型:角位移型,平面線位移型,柱面線位移型.++++++變極距(δ）型:(a)、(e)變面積型(S)型:(b)、(c)、(d)、(f)、(g)（h）變介電常數(shù)(ε

)型:（i）～(l)4.分類5.應(yīng)用--電容式差壓傳感器201高壓側(cè)進(jìn)氣口低壓側(cè)進(jìn)氣口電子線路位置內(nèi)部不銹鋼膜片的位置P2玻璃盤(pán)鍍金層金屬膜片C2電極引線p1C1結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏度高、響應(yīng)速度快(約100ms)能測(cè)微小壓差(0～0.75Pa)、真空或微小絕對(duì)壓力需把膜片的一側(cè)密封并抽成高真空(10-5Pa)即可利用電容差壓變送器測(cè)量液體的液位

差壓變送器施加在高壓側(cè)腔體內(nèi)的壓力與液位成正比：

p=

gh5.應(yīng)用--電容式差壓傳感器5.應(yīng)用--電容式加速度傳感器231B面A面546C1C21、5－固定極板2－殼體3－簧片4－質(zhì)量塊6－絕緣體硅微加工加速度傳感器微加工三軸加速度傳感器5.應(yīng)用--指紋識(shí)別

指紋識(shí)別目前最常用的是電容式傳感器，也被稱為第二代指紋識(shí)別系統(tǒng)。它的優(yōu)點(diǎn)是體積小、成本低，成像精度高，而且耗電量很小，因此非常適合在消費(fèi)類電子產(chǎn)品中使用。5.應(yīng)用--指紋識(shí)別

指紋識(shí)別所需電容傳感器包含一個(gè)大約有數(shù)萬(wàn)個(gè)金屬導(dǎo)體的陣列，其外面是一層絕緣的表面，當(dāng)用戶的手指放在上面時(shí)，金屬導(dǎo)體陣列/絕緣物/皮膚就構(gòu)成了相應(yīng)的小電容器陣列。它們的電容值隨著脊（近的）和溝（遠(yuǎn)的）與金屬導(dǎo)體之間的距離不同而變化。5.應(yīng)用--電容屏（自電容式）原理：每一個(gè)通道都是感應(yīng)通道，感應(yīng)通道跟地之間會(huì)形成寄生電容Cp，當(dāng)人手觸摸時(shí)，人手和地、感應(yīng)通道也形成電容Cfinger，控制IC通過(guò)檢測(cè)電容的增加判斷是否有觸摸。5.應(yīng)用--電容屏（自電容式）原理：把感應(yīng)通道做成三角形，多個(gè)三角形像爪字一樣排列組成一個(gè)平面，控制IC通過(guò)檢測(cè)感應(yīng)通道的電容變化量，就能計(jì)算出X、Y坐標(biāo)。單點(diǎn)觸摸+放大縮小5.應(yīng)用--電容屏（互容式）原理：驅(qū)動(dòng)通道TX，感應(yīng)通道RX，兩者互相形成電容Cm；TX發(fā)射脈沖電壓信號(hào)，經(jīng)過(guò)Cm后去到RX接收。當(dāng)手指觸摸時(shí)，手指和TX、RX通道又形成新的電容Cp，控制IC通過(guò)檢測(cè)增加的電容來(lái)計(jì)算X、Y坐標(biāo)。紅色的為感應(yīng)通道RX，在正面，綠色的為驅(qū)動(dòng)通道TX假設(shè)觸摸在左上角，左邊第1條TX發(fā)射信號(hào)，上邊第1條RX接收到信號(hào)，那控制IC就可以判斷到觸摸在左上角。5.應(yīng)用--電容屏（互容式）互容式觸摸屏圖案---條形互容式觸摸屏圖案---菱形PPT模板下載：/moban/行業(yè)PPT模板：/hangye/節(jié)日PPT模板：/jieri/PPT素材下載：/sucai/PPT背景圖片：/beijing/PPT圖表下載：/tubiao/優(yōu)秀PPT下載：/xiazai/PPT教程：/powerpoint/Word教程：/word/Excel教程：/excel/資料下載：/ziliao/PPT課件下載：/kejian/范文下載：/fanwen/試卷下載：/shiti/教案下載：/jiaoan/PPT論壇：

湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院謝謝！傳感器與機(jī)器人視覺(jué)第四章速度檢測(cè)傳感器4.1概述

4.2光電式傳感器4.3霍爾式傳感器

目

錄4.1概述 4.2光電式傳感器4.3霍爾式傳感器

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錄1.速度及表示方法

速度在國(guó)際單位制的最基本單位是米每秒，國(guó)際符號(hào)是m/s，中文符號(hào)是米/秒。常用單位：千米/小時(shí)，國(guó)際符號(hào)是km/h。單位換算：1m/s=3.6km/h。

在自動(dòng)化技術(shù)中，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)速度測(cè)量較多，多用轉(zhuǎn)速來(lái)表示。轉(zhuǎn)速是指單位時(shí)間內(nèi)，物體做圓周運(yùn)動(dòng)的次數(shù)，用符號(hào)n表示；其國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)單位為r/s（轉(zhuǎn)/秒）、r/min（轉(zhuǎn)/分）或RPM（revolutionsperminute）。2.常見(jiàn)速度傳感器類型

（a）光電傳感器

（b）霍爾傳感器

（c）磁電式振動(dòng)傳感器4.1概述

4.2光電式傳感器4.3霍爾式傳感器

目

錄

一種將被測(cè)的非電量轉(zhuǎn)換為光信號(hào)的變化、進(jìn)而再將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的傳感器。光電傳感器屬于非接觸式測(cè)量、反應(yīng)快、應(yīng)用廣泛，可用來(lái)測(cè)量轉(zhuǎn)速、位移、溫度、表面粗糙度等參數(shù)。1.概述光電效應(yīng)：用光照射某一物體，可以看做物體受到一連串能量為E的光子的轟擊，組成這種物體的材料吸收光子能量而發(fā)生相應(yīng)電效應(yīng)的物理現(xiàn)象。分外光電效應(yīng)、內(nèi)光電效應(yīng)、光生伏特效應(yīng)2.光電效應(yīng)外光電效應(yīng)：在光線作用下使物體的電子逸出表面的現(xiàn)象。如光電管、光電倍增管2.光電效應(yīng)內(nèi)光電效應(yīng)：在光線作用下能使物體電阻率改變的現(xiàn)象，如光敏電阻等屬于這類光電器件。阻擋層光電效應(yīng)(光生伏特效應(yīng))：在光線作用下能使物體產(chǎn)生一定方向的電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象。如光電池、光敏晶體管等。3.光電器件光敏電阻光電管光敏二極管光電池光敏三極管3.光電器件光電管當(dāng)陰極受到適當(dāng)波長(zhǎng)（陰極決定）的光線照射時(shí)便發(fā)射電子，電子被帶正電位的陽(yáng)極所吸引，在光電管內(nèi)就有電子流，在外電路中便產(chǎn)生了電流。3.光電器件光電管充氣光電管:構(gòu)造和真空光電管基本相同，所不同的僅僅是在玻璃泡內(nèi)充以少量的惰性氣體。優(yōu)點(diǎn)是：靈敏度高.缺點(diǎn)：其靈敏度隨電壓變化的穩(wěn)定性、頻率特性等都比真空光電管差3.光電器件光電管光電管在各種自動(dòng)化裝置中有很多應(yīng)用，街道的路燈自動(dòng)控制開(kāi)關(guān)就是其應(yīng)用之一，上圖所示為其模擬電路，其中A為光電管，B為電磁繼電器，C為照明電路，D為路燈.試簡(jiǎn)述其工作原理.3.光電器件光電管紫外線紫外管當(dāng)入射紫外線照射在紫外管陰極板上時(shí)，電子克服金屬表面對(duì)它的束縛而逸出金屬表面，形成電子發(fā)射。紫外管多用于紫外線測(cè)量、火焰監(jiān)測(cè)等。3.光電器件光電管在入射光極為微弱時(shí)，光電管能產(chǎn)生的光電流就很小，光電倍增管：放大光電流組成：光電陰極+若干倍增極+陽(yáng)極光電倍增管3.光電器件電阻隨光照強(qiáng)度的變化而變化光敏電阻當(dāng)無(wú)光照時(shí)，光敏電阻值(暗電阻)很大，電路中電流很小當(dāng)有光照時(shí)，光敏電阻值(亮電阻)急劇減少，電流迅速增加工作原理：3.光電器件光敏電阻光敏電阻的靈敏度易受潮濕的影響，因此要將光電導(dǎo)體嚴(yán)密封裝在帶有玻璃的殼體中。1.玻璃2.光電導(dǎo)層3.電極4.絕緣襯底5.金屬殼6.黑色絕緣玻璃7.引線結(jié)構(gòu)：3.光電器件光敏電阻主要參數(shù)：

（1）暗電阻和暗電流光敏電阻在室溫條件下，在全暗后經(jīng)過(guò)一定時(shí)間測(cè)量的電阻值，稱為暗電阻。此時(shí)流過(guò)的電流，稱為暗電流。（2）亮電阻光敏電阻在某一光照下的阻值，稱為該光照下的亮電阻，此時(shí)流過(guò)的電流稱為亮電流。

（3）光電流亮電流與暗電流之差，稱為光電流。3.光電器件光敏電阻伏安特性：在一定照度下，光敏電阻兩端所加的電壓與光電流之間的關(guān)系在給定的偏壓情況下，光照度越大，光電流也就越大；在一定光照度下，加的電壓越大，光電流越大，沒(méi)有飽和現(xiàn)象。光敏電阻的最高工作電壓是由耗散功率決定的，耗散功率又和面積以及散熱條件等因素有關(guān)。3.光電器件光敏電阻光照特性：光敏電阻的光電流與光強(qiáng)之間的關(guān)系由于光敏電阻的光照特性呈非線性，因此不宜作為測(cè)量元件，一般在自動(dòng)控制系統(tǒng)中常用作開(kāi)關(guān)式光電信號(hào)傳感元件。3.光電器件光敏電阻光譜特性：光敏電阻對(duì)不同波長(zhǎng)的光，靈敏度是不同的3.光電器件光敏電阻響應(yīng)時(shí)間和頻率特性：光電導(dǎo)的弛豫現(xiàn)象：光電流的變化對(duì)于光的變化，在時(shí)間上有一個(gè)滯后。通常用響應(yīng)時(shí)間t表示。不同材料的光敏電阻具有不同的響應(yīng)時(shí)間，所以它們的頻率特性也就不盡相同。

3.光電器件光敏電阻溫度特性：光敏電阻受溫度的影響較大。當(dāng)溫度升高時(shí)，它的暗電阻和靈敏度都下降。隨著溫度升高，光譜響應(yīng)峰值向短波方向移動(dòng)。因此，采取降溫措施，可以提高光敏電阻對(duì)長(zhǎng)波光的響應(yīng)。硫化鎘光敏電阻的溫度特性硫化鉛光敏電阻的光譜溫度特性3.光電器件光敏電阻光敏電阻基本應(yīng)用電路利用光敏電阻將光線的強(qiáng)弱變?yōu)殡娮柚档淖兓?，以達(dá)到光控制電路的目的。

工作原理是：當(dāng)照度下降到設(shè)置值時(shí)由于光敏電阻阻值上升激發(fā)VT1導(dǎo)通，VT2的激勵(lì)電流使繼電器工作，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)外電路的控制3.光電器件光敏二極管

工作原理：結(jié)構(gòu)與一般二極管相似，裝在透明玻璃外殼中 在電路中一般是處于反向工作狀態(tài)的3.光電器件光敏二極管236236在沒(méi)有光照時(shí)，由于二極管反向偏置，反向電流（暗電流）很小。

當(dāng)光照增加時(shí)，光電流IΦ與光照度成正比關(guān)系。光敏二極管的反向偏置接法UO+—光照3.光電器件

工作原理：光敏三極管與一般晶體管很相似，具有兩個(gè)pn結(jié)。把光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)同時(shí)，又將信號(hào)電流加以放大。3.光電器件

光譜特性：光敏三極管入射光的波長(zhǎng)增加時(shí)，相對(duì)靈敏度要下降可見(jiàn)光或探測(cè)赤熱狀態(tài)物體時(shí)，一般都用硅管。在紅外光進(jìn)行探測(cè)時(shí)，則鍺管較為適宜。硅和鍺光敏二極（晶體）管的光譜特性3.光電器件

伏安特性：光敏三極管硅光敏管的伏安特性3.光電器件

光照特性：光敏三極管硅光敏管的光照特性光敏二極管的光照特性曲線的線性較好3.光電器件

溫度特性：光敏三極管其暗電流及光電流與溫度的關(guān)系溫度變化對(duì)光電流影響很小，而對(duì)暗電流影響很大。3.光電器件頻率響應(yīng)：光敏三極管具有一定頻率的調(diào)制光照射時(shí)，光敏管輸出的光電流(或負(fù)載上的電壓)隨頻率的變化關(guān)系硅光敏晶體管的頻率響應(yīng)3.光電器件

工作原理：光電池直接將光能轉(zhuǎn)換為電能的光電器件，是一個(gè)大面積的pn結(jié)。當(dāng)光照射到pn結(jié)上時(shí)，便在pn結(jié)的兩端產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)(p區(qū)為正，n區(qū)為負(fù))。用導(dǎo)線將pn結(jié)兩端用導(dǎo)線連接起來(lái)，就有電流流過(guò)，電流的方向由P區(qū)流經(jīng)外電路至n區(qū)。若將電路斷開(kāi)，就可以測(cè)出光生電動(dòng)勢(shì)?？梢宰鳛檩敵鲭娔艿钠骷豢梢杂糜跈z測(cè)光的強(qiáng)弱；3.光電器件光譜特性：光電池光電池對(duì)不同波長(zhǎng)的光，靈敏度是不同的3.光電器件

光照特性：光電池不同光照度下，光電流和光生電動(dòng)勢(shì)是不同的。短路電流與光照度成線性關(guān)系；開(kāi)路電壓與光照度是非線性的光電池作為測(cè)量元件使用時(shí)，應(yīng)把它當(dāng)作電流源的形式來(lái)使用3.光電器件短路電流：光電池外接負(fù)載電阻相對(duì)于它的內(nèi)阻來(lái)說(shuō)很小情況下的電流值。負(fù)載越小，光電流與照度之間的線性關(guān)系越好，而且線性范圍越寬3.光電器件

頻率響應(yīng)：光電池指輸出電流隨調(diào)制光頻率變化的關(guān)系硅光電池具有較高的頻率響應(yīng),用于高速計(jì)數(shù)的光電轉(zhuǎn)換3.光電