第01节认识传感器.ppt

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1、第一节 认识传感器一、什么是传感器一、什么是传感器示例一：速度传感器（接触式）NSA示例二：光电流速传感器光纤把光光纤把光源的信号源的信号传递至光传递至光敏管，形敏管，形成一串光成一串光脉冲，经脉冲，经光敏管转光敏管转换成电信换成电信号，经计号，经计算可检测算可检测出水速。出水速。敏感元件敏感元件转换元件转换元件转换电路转换电路示例三：加速度传感器敏感元件敏感元件转换元件转换元件转换电路转换电路敏感敏感元件元件输出输出信号信号ER示例四：动圈式话筒敏感元件敏感元件转换元件转换元件转转换换电电路路示例五：电容式话筒敏敏感感元元件件转换元件转换元件转换电路转换电路示例六：碳粉电阻式话筒敏敏感感元元

2、件件转换元件转换元件转换转换电路电路结论：传感器是一种检测装置，能将不直观的非结论：传感器是一种检测装置，能将不直观的非电学量转换为电学量直观地呈现。便于信息采集、电学量转换为电学量直观地呈现。便于信息采集、显示、处理、存储和传输。显示、处理、存储和传输。转换电路转换电路电电信信号号敏感元件敏感元件 传感器：传感器：能感受规定的被测量（诸如力、温度、能感受规定的被测量（诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量），并能把它们光、声、化学成分等非电学量），并能把它们按照一定的规律转换成可用信号（电压、电流按照一定的规律转换成可用信号（电压、电流等电学量，或转换为电路的通断）的部件或装等电学量，或转

3、换为电路的通断）的部件或装置。置。角度角度位移位移速度速度压力压力温度温度湿度湿度声强声强光照光照 传感器传感器电压电压电流电流电阻电阻电容电容传感器通常由传感器通常由敏感原件敏感原件、转换元件转换元件和和转换电路转换电路组成。组成。即只要能完成即只要能完成非电学量非电学量（力、热、电、光（力、热、电、光和机械量等）和机械量等）和电学量和电学量之间的变换或转换关系，之间的变换或转换关系，都符合于传感器的定义范畴。都符合于传感器的定义范畴。思考创新设计 P65 “奶牛自动喂水器”传感器通常由传感器通常由敏感原件敏感原件、转换元件转换元件和和转换电路转换电路组成。组成。二、传感器的判断二、传感器的

4、判断1、温度传感器：、温度传感器：电饭煲、电热水器、空调机等电饭煲、电热水器、空调机等二、传感器实例二、传感器实例分类一：按被测量进行划分分类一：按被测量进行划分4、红外传感器：、红外传感器：遥控器、遥控器、自动门自动门2、光电传感器：、光电传感器：摄像机、光控开关、烟雾报警器摄像机、光控开关、烟雾报警器3、声音传感器：、声音传感器：声控开关声控开关5、压力传感器：、压力传感器：电子秤电子秤传感器实例传感器实例分类二：按传感器工作原理进行划分分类二：按传感器工作原理进行划分1、压电式传感器：、压电式传感器：打火机、燃气灶等的点火装置打火机、燃气灶等的点火装置4、电容式传感器：、电容式传感器：电

5、容式电子秤电容式电子秤2、动圈式传感器：、动圈式传感器：动圈式话筒、动圈式速度传感器动圈式话筒、动圈式速度传感器3、磁电式传感器：、磁电式传感器：录音机录音机传感器实例传感器实例分类三：按能量传递方式进行划分分类三：按能量传递方式进行划分1、有源传感器：是一种能量转换器，把被测量的能、有源传感器：是一种能量转换器，把被测量的能量进行转换。量进行转换。如：打火机、燃气灶等的点火装置如：打火机、燃气灶等的点火装置；太阳能；太阳能电池；热电式传感器等电池；热电式传感器等2、无源传感器：不能进行能量变换，被测的非电学、无源传感器：不能进行能量变换，被测的非电学量仅对传感器中的能量起着控制或调节作用，所

6、以量仅对传感器中的能量起着控制或调节作用，所以必须具有辅助能源（电源）。必须具有辅助能源（电源）。如：电阻式、电容式、电感式传感器如：电阻式、电容式、电感式传感器传感器实例传感器实例分类四：按模拟传感器和数字传感器分类四：按模拟传感器和数字传感器 进行划分进行划分 其他如宾馆洗手间的墙壁上干手机的湿度传感器、其他如宾馆洗手间的墙壁上干手机的湿度传感器、电视机里换频道的红外传感器、电饭锅的温控开关、养电视机里换频道的红外传感器、电饭锅的温控开关、养鸡场里的孵化器、交警用来测驾驶员是否酒后开车的酒鸡场里的孵化器、交警用来测驾驶员是否酒后开车的酒精气体测试仪、磁悬浮列车里的加速度测试器、电容式精气体

7、测试仪、磁悬浮列车里的加速度测试器、电容式话筒里的电容式传感器、自动洗衣机里的压力传感器等话筒里的电容式传感器、自动洗衣机里的压力传感器等等等.可以说，传感器的广泛使用，丰富了我们的生活，可以说，传感器的广泛使用，丰富了我们的生活，使我们的生活更加方便、安全和舒适。使我们的生活更加方便、安全和舒适。各种温度传感器各种温度传感器力传感器力传感器色标传感器色标传感器三、其它传感器三、其它传感器四、霍尔元件四、霍尔元件cMbBaIUMd推导霍尔元件的电压与磁感应强度的关系推导霍尔元件的电压与磁感应强度的关系已知：假设霍尔元件中形成电流的是正电荷已知：假设霍尔元件中形成电流的是正电荷,霍霍尔元件厚度为

8、尔元件厚度为d.宽度为宽度为l，通入的电流为，通入的电流为I.单位单位体积内正电荷的个数为体积内正电荷的个数为n，正电荷的带电量为，正电荷的带电量为q.令令 得：得：式中的式中的d为薄片的宽度，为薄片的宽度，k为霍尔系数，它的大为霍尔系数，它的大小与制作材料有关。由式子可以看出如果保证小与制作材料有关。由式子可以看出如果保证k、d、I 恒定，则霍尔电压恒定，则霍尔电压U的变化就与的变化就与B成正成正比。比。例例1、如图所示，厚度为、如图所示，厚度为h、宽度为、宽度为d 的导体板放在的导体板放在垂直于它的磁感应强度为垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中。当电流的匀强磁场中。当电流通过导体板时，在

9、导体板的上侧面通过导体板时，在导体板的上侧面A和下侧面和下侧面A之之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应。实验间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应。实验表明，当磁场不太强时，电势差表明，当磁场不太强时，电势差U、电流、电流 I 和和 B 的的关系为关系为 U=KIB/d 式中的比例系数式中的比例系数K称为霍尔系数。称为霍尔系数。AhdIBA设电流设电流I是由电子的定向流动形成的，电子的平均是由电子的定向流动形成的，电子的平均定向速度为定向速度为v，电量为，电量为e。回答下列问题。回答下列问题:（1）达到稳定状态时，导体板上侧面）达到稳定状态时，导体板上侧面A的电势的电势_下侧面下侧面A 的电势

10、（填高于、低于或等于）的电势（填高于、低于或等于）（2）电子所受洛仑兹力的大小为）电子所受洛仑兹力的大小为_。（3）当导体板上下两侧之间的电势差为）当导体板上下两侧之间的电势差为U时，电时，电子所受静电力的大小为子所受静电力的大小为_。（4）由静电力和洛仑兹力平）由静电力和洛仑兹力平衡的条件，证明霍尔系数衡的条件，证明霍尔系数K=，其中，其中n代表导体板代表导体板单位体积中电子的个数。单位体积中电子的个数。高于高于f=evBF电电=E e=eU/hAhdIBA例例2、为解决楼道的照明，在楼道内安装一个传、为解决楼道的照明，在楼道内安装一个传感器与电灯控制电路相接。当楼道内有走动而感器与电灯控制

11、电路相接。当楼道内有走动而发出声响时，电灯即与电源接通而发光，这种发出声响时，电灯即与电源接通而发光，这种传感器为传感器为 传感器，它输入的是传感器，它输入的是 信号，信号，经传感器转换后，输出的是经传感器转换后，输出的是 信号。信号。电电声电声电声音声音例例3、唱卡拉、唱卡拉OK用的话筒，内有传感器。其中有用的话筒，内有传感器。其中有一种是动圈式的，它的工作原理是在弹性膜片后一种是动圈式的，它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈，线圈处于永磁体的面粘接一个轻小的金属线圈，线圈处于永磁体的磁场中，当声波使膜片前后振动时，就将声音信磁场中，当声波使膜片前后振动时，就将声音信号转变为电信号。下列说法正确的是号转变为电信号。下列说法正确的是（）A该传感器是根据电流的磁效应工作的该传感器是根据电流的磁效应工作的 B该传感器是根据电磁感应原理工作的该传感器是根据电磁感应原理工作的 C膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变 D膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电 动势动势B