传感器的原理及应用VIP免费

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.传感器的原理及应用考点自清电信号敏感元件光敏电阻热敏电阻4.流程:5.类别:最简单的传感器由一个敏感元件(兼转换器)组成,它感受被测量时,直接输出电学量,如热电偶.有的传感器由敏感元件和转换器件组成,设有转换电路,如光电池、光电管等;有的传感器,转换电路不止一个,要经过若干次转换.6.传感器的分类:目前对传感器尚无一个统一的分类方法,常用的分类方法有两个:(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.7.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.输入量温度压力位移工作原理电阻电容二、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.电压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.金属热电阻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.热点聚焦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.图1特别提示对于金属热电阻其阻值随温度的升高而增大,而一般的半导体热敏电阻其阻值随温度的升高而减小.3.霍尔元件:霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量.(1)特性:霍尔电压UH=,式中d为薄片的厚度,k为霍尔系数,它的大小与薄片的材料有关.一个霍尔元件的d、k为定值,再保持I恒定,则UH的变化就与B成正比(如图2所示).dIBk(2)工作原理:外部磁场使运动的载流子受到洛伦兹力,在导体板的一侧聚集,在导体板的另一侧会出现多余的另一种电荷,从而形成横向电场;横向电场对电子施加与洛伦兹力方向相反的静电力.当静电力与洛伦兹力达到平衡时,导体板左右两侧会形成稳定的电压.图2热点二常用的电容式传感器1.角度的电容式传感器,原理是当旋转动片时,电容器两个彼此绝缘的金属板的正对面积发生变化,从而引起电容发生变化.如图3甲所示.图32.液体的电容式传感器,原理是导电液体相当于电容器的一个极板,当液体的深度发生变化时,相当于两个极板的正对面积发生变化,从而电容发生变化.如图乙所示.3.位移的电容式传感器,原理是当电解质板插入两金属极板间不同的距离时,随着电解质板位移的变化,电容随之变化.如图丙所示.4.压力的电容式传感器,原理是当作用在一个电极上的压力改变时,金属片的形状发生变化,两金属板的距离发生变化,电容随之改变.如图丁所示.5.机械式鼠标(1)内部构成:滚球、滚轴与码盘、红外发射管与红外接收管(光传感器),如图4所示.(2)工作原理:鼠标移动时,滚球运动通过滚轴带动两个码盘转动,红外接收管就收到断续的红外线脉冲,输出相应的电脉冲信号,计算机分别统计x、y两个方向上的脉冲信号,处理后就使屏幕上的光标产生相应的位...