第二章傳感器1

1、袁媛4Sensor、Transducer例一：火災(zāi)報(bào)警器工作流程煙霧器應(yīng)用：路燈自動控制器 路燈自動控制器，是天黑自動開燈、天亮自動關(guān)燈的裝置，能節(jié)約勞力、電力和延長燈泡壽命，能自動根據(jù)天氣晴或陰來推后或提前開燈時(shí)間。適用于工礦、街道、航標(biāo)等外部照明控制，亦適合電力供應(yīng)緊張地區(qū)的家屬照明在天亮后自動關(guān)斷電源，以節(jié)約生活用電。路燈自動控制器例三：測物體的質(zhì)量例三：測物體的質(zhì)量EPASBR0APASBR0VEPASBR0VE傳感器應(yīng)用設(shè)計(jì)舉例傳感器應(yīng)用設(shè)計(jì)舉例. 用如圖示的電磁繼電用如圖示的電磁繼電器設(shè)計(jì)一個(gè)高溫報(bào)警器設(shè)計(jì)一個(gè)高溫報(bào)警器，要求是：正常情器，要求是：正常情況綠燈亮，有險(xiǎn)情時(shí)況綠燈亮，

2、有險(xiǎn)情時(shí)電鈴報(bào)警?？晒┻x擇電鈴報(bào)警?？晒┻x擇的器材如下：熱敏電的器材如下：熱敏電阻、綠燈泡、小電鈴、阻、綠燈泡、小電鈴、學(xué)生用電源、繼電器、學(xué)生用電源、繼電器、滑動變阻器、開關(guān)、滑動變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線。導(dǎo)線。aedcb例四：高溫報(bào)警器例四：高溫報(bào)警器什么是傳感器什么是傳感器？（1 1）什么是傳感器？）什么是傳感器？（2 2）傳感器的作用是什么？）傳感器的作用是什么？傳感器是指這樣一類元件：它能夠感知諸傳感器是指這樣一類元件：它能夠感知諸如如力、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，等非電學(xué)量，并把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)化成并把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)化成電壓、電流電壓、電流等等

3、電學(xué)量。電學(xué)量。傳感器的作用是把非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量，傳感器的作用是把非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量，從而實(shí)現(xiàn)很方便地從而實(shí)現(xiàn)很方便地測量、傳輸、處理和控制測量、傳輸、處理和控制 非 電 學(xué) 量非 電 學(xué) 量 傳 感 器傳 感 器 電 學(xué) 量電 學(xué) 量 角度角度位移位移速度速度壓力壓力溫度溫度濕度濕度聲強(qiáng)聲強(qiáng)光照光照傳 感 器傳 感 器電壓電壓電流電流電阻電阻電容電容什么是傳感器？什么是傳感器？1415161718192021“金字塔漫游者”簡介 “金字塔漫游者”造價(jià)約20萬美元，有美國“irobot”公司設(shè)計(jì)制造。它長30厘米，寬12厘米，高度可在11厘米至28厘米之間調(diào)節(jié)，重量僅2.7千克。它裝配有

4、可用來測量巖石厚度的超聲波傳感器、世界上最小的地面探測雷達(dá)系統(tǒng)、力度測量儀、導(dǎo)電傳感器以及一個(gè)由視覺纖維構(gòu)成的高分辨率光纖攝像鏡頭。“五大法寶”“金字塔漫游者”擁有五大法寶： 、超聲波傳感器。它可以用來測量巖石的厚度，以確定石塊到底是厚度有限的“門”，還是一塊在通道內(nèi)封住去路的巨石。 、世界上最小的地面探測雷達(dá)系統(tǒng)。它通過靈敏的探頭發(fā)送的電磁波可穿透超過厘米的混凝土，根據(jù)電磁波穿透巖石的速度精確測出巖石的密度及厚度結(jié)構(gòu)圖。也就是說，如果這扇石門后面果真存在其他的遠(yuǎn)古遺跡，如除“國王殯室”和“王后殯室”之外的第三大墓室，一幅大致的金字塔秘密通道“素描”圖將呈現(xiàn)在世人面前。 、力度測量儀。它可以測

5、試南通道的石門在施以壓力的情況下能否移動及移動的方向。同時(shí)，在測試過程中，運(yùn)用其他設(shè)備在巖石和通道壁之間尋找縫隙以便讓光纖攝像鏡頭通過。 、一個(gè)由視覺纖維構(gòu)成的高分別率光纖攝像鏡頭。它可以從石門下方的凹槽進(jìn)入通道內(nèi)部進(jìn)行拍攝。工作人員將通過連接到機(jī)器人身上的控制線路操縱“金字塔漫游者”的活動。 、導(dǎo)電傳感器。它將用于測試石門上的銅把手，檢測上面是否帶有某種電路裝置。24252627溫度傳感器概述 溫度傳感器的分類 按原理分類 金屬熱電阻式 半導(dǎo)體熱敏電阻式 熱電偶式 其它 按用途分類 水溫傳感器 空氣溫度傳感器 進(jìn)氣、排氣溫度傳感器 其它熱電阻式溫度傳感器 熱電阻效應(yīng) 物質(zhì)的電阻率隨其本身溫度

6、變化而變化的現(xiàn)象 熱電阻式傳感器 根據(jù)熱電阻效應(yīng)制成的傳感器 一般使用金屬或半導(dǎo)體材料制造 分類 金屬熱電阻式溫度傳感器 常用銅、鉑等金屬材料 半導(dǎo)體熱敏電阻式溫度傳感器金屬熱電阻式溫度傳感器 金屬的電阻溫度系數(shù)Rt=R0(1+t)其中：其中：Rtt時(shí)的電阻；時(shí)的電阻； R00時(shí)的電阻；時(shí)的電阻； 電阻溫度系數(shù)；電阻溫度系數(shù)； 銅的電阻溫度系數(shù)：（銅的電阻溫度系數(shù)：（4.251034.28103）1 t溫度（溫度（）R0Rt0溫度（ ）電阻（）t金屬熱電阻式溫度傳感器 常用種類 鉑電阻：適用于-200850 銅電阻：適用于50150 外形半導(dǎo)體熱敏電阻式溫度傳感器 由陶瓷半導(dǎo)體材料（金屬氧化物

7、）制成 電阻溫度系數(shù)很大,比金屬大10100倍，所以對溫度很敏感 熱敏電阻的種類 正溫度系數(shù)熱敏電阻（PTC） 負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻（NTC） 臨界溫度系數(shù)熱敏電阻（CTR）半導(dǎo)體熱敏電阻式溫度傳感器 半導(dǎo)體熱敏電阻的溫度特性 負(fù)溫度系數(shù)、正溫度系數(shù)和臨界溫度系數(shù)特性 前者溫度變化范圍較大，后二者只在狹窄溫度范圍內(nèi)電阻有顯著變化1負(fù)溫度系數(shù)（負(fù)溫度系數(shù)（NTC） 2正溫度系數(shù)（正溫度系數(shù)（PTC） 3臨界溫度系數(shù)（臨界溫度系數(shù)（CTR ） 注意縱坐標(biāo)注意縱坐標(biāo)非線性！非線性！半導(dǎo)體熱敏電阻式溫度傳感器 負(fù)溫度系數(shù)負(fù)溫度系數(shù)（Negative Temperature Coefficient，縮寫N

8、TC）熱敏電阻 傳感器溫度升高，電阻值減??；溫度下降，電阻值增加。 汽車中用于發(fā)動機(jī)冷卻水溫傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器、以及空調(diào)中車內(nèi)外溫度傳感器等的測量。半導(dǎo)體熱敏電阻式溫度傳感器 正溫度系數(shù)正溫度系數(shù)(Positive Temperature Coefficient,縮寫PTC）熱敏電阻 當(dāng)溫度升高到某一值（居里點(diǎn)）附近時(shí)，電阻急劇增加。應(yīng)用：電流通過元件溫度升高電阻急劇增加電流減小溫度降低電阻減小電流再增大，從而使溫度保持在一定范圍。也稱為“熱敏開關(guān)” 常用于恒溫電器恒溫電器如恒溫電烙鐵、空調(diào)、暖風(fēng)機(jī)等。還可以對電器起過熱保護(hù)作用。汽車上用的PTC溫度傳感器較少半導(dǎo)體熱敏電阻式溫度傳感器 臨

9、界溫度系數(shù)臨界溫度系數(shù)（Critic Temperature Coefficient Resistor ，縮寫CTR）熱敏電阻 在某個(gè)臨界溫度臨界溫度時(shí)電阻值將急劇變化（降低） 具體臨界溫度與半導(dǎo)體材料有關(guān) 通常將其用作開關(guān)控制，如溫控報(bào)警開關(guān)。半導(dǎo)體熱敏電阻式溫度傳感器 主要特點(diǎn) 電阻隨溫度顯著變化 體積小，結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格低 在汽車中的應(yīng)用 發(fā)動機(jī)冷卻水溫度傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器、機(jī)油溫度傳感器和空調(diào)用溫度傳感器 主要使用負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻熱電偶式溫度傳感器 熱電偶及測溫原理 不同材料的接觸電勢：自由電子的擴(kuò)散形成 不同溫度的溫差電勢：自由電子從熱端向冷端移動形成圖4-6 接觸電勢圖4-7

10、 溫差電勢熱電偶式溫度傳感器 熱電偶回路總的熱電勢 為溫差電勢與接觸電勢的代數(shù)和 熱電偶的連接 信號很小，需要放大溫差電勢溫差電勢接觸電勢接觸電勢熱熱冷冷熱電偶式溫度傳感器 特點(diǎn) 測量精度高 性能穩(wěn)定可靠 測量溫度范圍寬：2712800 適合遠(yuǎn)距離傳輸和記錄 要求冷端溫度恒定 應(yīng)用 廣泛用于工業(yè)測溫 汽車上應(yīng)用較少，主要測量較高溫度，如熱電偶式排熱電偶式排氣溫度傳感器氣溫度傳感器。當(dāng)排氣溫度上升到900時(shí)，報(bào)警燈亮，就應(yīng)迅速降低車速或停車，用以保證三元催化裝置的工作壽命。應(yīng)用舉例：發(fā)動機(jī)冷卻水溫傳感器應(yīng)用舉例：發(fā)動機(jī)冷卻水溫傳感器 水溫傳感器與ECU的連接應(yīng)用舉例：進(jìn)氣溫度傳感器圖4-15 進(jìn)氣溫度傳感器的外形結(jié)構(gòu)1絕緣套 2塑料外殼 3防水插座 4銅墊圈 5熱敏電阻應(yīng)用舉例：用于水溫表的傳感器 水溫表系統(tǒng)的組成 組成及工作原理 傳感器：半導(dǎo)體熱敏電阻1加熱用線圈與雙金屬片 2指示部件 3感溫部件 4熱敏電阻熱敏電阻的特性雙金屬片半導(dǎo)體熱敏電阻應(yīng)用舉例：空調(diào)用空氣溫度傳感器 傳感器：半導(dǎo)體熱敏電阻式 應(yīng)用：汽車空調(diào)系統(tǒng) 熱敏電阻作為傳感器放置在被測溫度之處，如空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)道內(nèi)、蒸發(fā)器出口處思考題1