第10章第3课时传感器的原理及应用.pptVIP

一、传感器的工作原理 1.概念:能够感受外界信息,并将其按照一定的规律转换成 的器件或装置,叫传感器. 2.组成:一般由 、转换器件、转换电路三个部分组成. 3.原理:通过对某一物理量敏感的元件,将感受到的物理量按一定规律转换成便于测量的量. 例如,光电传感器利用 将光信号转换成电信号;热电传感器利用 将温度信号转换成电信号.; (1)按 分类,如输入量分别为温度、压力、位移、速度、加速度等非电学量时,相应的传感器称为 传感器、 传感器、 传感器、速度传感器、加速度传感器. (2)按传感器的 分类,可分为 传感器、 传感器、电感传感器、电压传感器、霍尔传感器、光电传感器、光栅传感器等. 5.传感器的元件:制作传感器时经常使用的元件有光敏电阻、热敏电阻、金属热电阻、霍尔元件等.;3.霍尔元件：霍尔元件能够把 这 个 量转换为 这个电学量. 霍尔电压的表达式是： 4.应变式力传感器：应变式力传感器是由金属梁和应变片组成的.应变片是一种敏感元件.弹簧钢制成的梁形元件一端固定，在梁的上下表面各贴一个应变片，在梁的自由端施加向下的力F，则梁发生弯曲，上表面拉伸，下表面压缩，上表面应变片的电阻 ，下表面的电阻 .;F越大，弯曲形变越大，应变片的电阻变化就越大.如果让应变片中通过的电流保持恒定，那么上面应变片两端的电压 ，下面应 变 片 两 端 的电 压 .传感器把这两个电压的差值输出.力F越大，输出的电压差值也就越 . 应变片能够把物体 这个力学量转换为电压这个电学量.; 5.干簧管：普通干簧管有两个簧片，是用有弹性的 材料制成的，它们密封在玻璃管中，成为一组常开型触点.管中充入惰性气体来防止触点被氧化.当磁体靠近(按一定方位)干簧管时，两个簧片被磁化而接通. 干簧管将磁场的变化转换成电路的 .;6.双金属片：双金属片巧妙地利用了不同金属热膨胀的差异.把膨胀系数不同的两种金属片黏合在一起，常温下是直的，当加热时，由于两种金属的膨胀程度不同，双金属 片就 会 向 膨胀 程 度 的金属片那一侧弯曲.;7.感温铁氧体：感温铁氧体是用氧化锰、氧化锌和氧化铁粉末混合烧结而成的，它的特点是：常温下具有铁磁性，能够被磁体吸引，但是温度上升到约103℃时，就失去了 ，不能被磁体吸引了.这个温度在物理学中称为该材料的“居里温度”或“ ”.;二、传感器的应用 1.力传感器的应用——电子秤 (1)作用:称量物体重量 (2)敏感元件:应变片.应变片能够把物体形变这个力学量转换为 这个电学量. ;2.声传感器的应用——话筒 (1)话筒的作用:把声信号转换为电信号. (2)话筒分类:①电容式话筒;②驻极体话筒;③动圈式话筒.;3.温度传感器:①敏感元件:热敏电阻和 ; ②应用:电熨斗、电饭锅、测温仪、温度报警器. 4.光传感器:①敏感元件:光敏电阻、光电管、光电二极管、光电三极管等;②应用:鼠标、火灾报警器、光控开关.; 4.传感器应用电路设计——光控开关电路 如图所示，是用发光二极管(LED)模仿路灯的光控电路，Rg为光敏电阻，R1是变阻器，斯密特触发器 是具有特殊功能的非门.当天色较亮时，光敏电阻Rg的阻值较小，输入端A电平较低，输出端Y电平较高，路灯不亮；当天色较暗时，光敏电阻Rg的阻值较大，输入端A电平较高，输出端Y电平较低，路灯发光.若想要天色更暗时路灯才会点亮，可以将可变电阻R1阻值调大一些. ;热点一 传感器的元件 1.光敏电阻:光敏电阻能把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量. (1)特性:光敏电阻在被光照射时电阻发生变化.光照增强,电阻变小;光照减弱,电阻增大. (2)工作原理:光敏电阻是用半导体材料制成的,硫化镉在无光时,载流子(导电电荷)极少,导电性能不好;随着光照的增强,载流子也增多,导电性能变好.;2.热敏电阻和金属热电阻:热敏电阻或金属热电阻能把温度这个热学量转换为电阻这个电学量. (1)特性:金属的电阻率随温度的升高而增大,用金属丝可以制作温度传感器,称为热电阻.有些半导体,电阻率随温度的变化非常明显;温度上升时,有些半导体的导电能力增强. (2)电阻——温度特性曲线(如图1所示) a金属导线;b热敏电阻.;热点二 常用的电容式传感器 1.角度的电