传感器原理与使用方法
传感器原理及应用温度传感器
传感器原理及应用温度传感器一、传感器原理传感器是将非电信号转化为电信号的装置，它通过测量其中一被测量物理量（如温度、压力、湿度等）的变化，并将其转换为可用的电信号输出。
温度传感器是一种用来测量温度的传感器，它通常由敏感元件和信号处理电路组成。
敏感元件接受来自被测对象的温度变化，并将其转化为电信号，信号处理电路进一步处理该电信号并输出。
常见的温度传感器有热电偶、热电阻、半导体温度传感器等。
1.热电偶：热电偶是利用两种不同金属的热电极在温度差下产生热电势的原理进行温度测量的。
当两个不同金属的连接点分别处在不同温度下时，会在连接点间产生热电势，称为温差电动势，通过对热电势的测量，可以得到被测温度。
热电偶具有响应快、测量范围广、结构简单等优点，常用于高温环境下的温度测量。
2.热电阻：热电阻是利用材料的电阻随温度变化的特性进行温度测量的。
热电阻通常由金属或半导体材料制成，在不同温度下，其电阻值会发生变化，通过测量电阻值的变化，可以得到被测温度。
常见的热电阻有铂电阻，具有精度高、稳定性好等特点，广泛应用于精密温度测量领域。
3.半导体温度传感器：半导体温度传感器是利用半导体材料的电阻随温度变化的特性进行温度测量的。
半导体温度传感器通常由硅基芯片制成，其电阻值随温度变化呈现一定的规律。
通过测量电阻值，可以得到被测温度。
半导体温度传感器具有体积小、响应快、价格低等优点，广泛应用于家电、电子产品等领域。
二、温度传感器应用温度传感器在各个行业和领域有着广泛的应用。
1.工业领域：温度传感器在工业领域中被广泛应用于监测加热设备、冷却系统、炉温控制等。
它可以帮助实时监测设备的温度变化，避免因温度过高或过低导致设备故障或损坏。
2.电子产品：温度传感器在电子产品中应用广泛，如智能手机、电脑、平板电脑等。
它可以用于监测设备的温度，防止设备因温度过高而损坏。
3.汽车行业：温度传感器在汽车行业中被用于发动机温度的监测，以及空调系统、冷却系统等的温度控制。
压力传感器的使用方法
压力传感器的使用方法一、压力传感器的基本原理1.压电传感器原理：压电传感器是通过压电材料的压电效应将机械压力转化为电荷输出。
压电材料受到外部压力后，晶格结构发生变化，产生电荷，从而产生电信号输出。
2.电阻传感器原理：电阻传感器是通过压力作用于电阻元件的形变来改变电阻值，进而改变电信号输出。
常见的电阻传感器有应变片传感器和薄膜传感器。
3.容量传感器原理：容量传感器是通过测量电容变化来获得压力信息。
在容量传感器中，压力的变化会引起两个电极之间的电容值发生变化，进而产生电信号输出。
1.安装：在安装压力传感器之前，需要先确定其测量的压力范围，然后选择合适的传感器型号。
在安装过程中，应确保传感器与被测物体的表面保持良好的接触，并注意避免传感器受到外力的干扰。
2.连接：根据压力传感器的接口类型，选择合适的连接方式。
常见的连接方式有线性连接、电压输入和电流输出等。
在连接过程中，应仔细查阅传感器的技术手册，按照说明进行正确的连接操作。
3.校准：在使用压力传感器之前，需要进行校准以确保其测量结果的准确性。
校准方法一般有标定法、对比法和推导法等。
选择合适的校准方法，并按照校准标准进行操作，以保证测量结果的可靠性。
4.数据读取：根据传感器的接口类型，选择合适的数据读取方式。
常见的读取方式有模拟信号输出和数字信号输出等。
在读取数据时，要注意选择合适的数据采集设备，并确保信号的传输和转换的可靠性。
三、压力传感器在不同领域的应用1.工业自动化领域：压力传感器广泛应用于流体控制、液位检测、压力监测等方面。
例如，用于自动化控制系统中的压力传感器可用于监测压缩机、泵、阀门等设备的工作状态。
2.电子设备领域：在电子设备中，压力传感器常用于手机、平板电脑等设备中的触摸屏上。
压力传感器可以检测到用户的轻触、按压等手势，并将其转化为相应的电信号。
3.医疗器械领域：在医疗器械中，压力传感器被广泛应用于血压计、呼吸机、体重秤等设备中。
例如，用于呼吸机中的压力传感器可用于监测患者的呼吸状态，从而实现对患者的有效治疗。
常用传感器的工作原理及应用
第3章 常用传感器的工作原理及应用3．1电阻式传感器填空：1、常用的电阻应变片分为两大类： 和 。
2、金属电阻的 是金属电阻应变片工作的物理基础。
3、金属电阻应变片有 、 及 等结构形式。
4、电位器式传感器都是由 、 和 三部分构成。
5、半导体应变片是利用半导体材料 制成的一种纯电阻性元件。
6、半导体应变片与金属电阻应变片相比较: 其灵敏度更高， 温度稳定性差。
7、弹性元件在传感器中起什么作用？8、 试列举金属丝电阻应变片与半导体应变片的相同点和不同点。
9、 绘图说明如何利用电阻应变片测量未知的力。
10、电阻应变片阻值为120Ω，灵敏系数K ＝2，沿纵向粘贴于直径为0.05m 的圆形钢柱表面，钢材的112210E N m =⨯，0.3μ=。
求钢柱受10t 拉力作用时，应变片的相对变化量。
又若应变片沿钢柱圆周方向粘贴、受同样拉力作用时，应变片电阻的相对变化量为多少？11、采用阻值为120Ω、灵敏度系数K Ω的固定电阻组成电桥，供桥电压为4V ，并假定负载电阻无穷大。
当应变片上的应变分别为1με和1000με时，试求单臂工作电桥、双臂工作电桥以及全桥工作时的输出电压，并比较三种情况下的灵敏度。
电容式传感器1、电容式传感器采用 作为传感元件，将不同的 变化转换为 的变化。
2、根据工作原理的不同，电容式传感器可分为 、 和 三种。
3、电容式传感器常用的转换电路有： 、 、运算放大器电路、 和 等 。
4、电容式传感器有什么特点？试举出你所知道的电容传感器的实例。
5、试分析电容式物位传感器的灵敏度？为了提高传感器的灵敏度可采取什么措施并应注意什么问题？6、为什么说变间隙型电容传感器特性是非线性的？采取什么措施可改善其非线性特征？7、变间隙电容传感器的测量电路为运算放大器电路，如图所示。
传感器的起始电容量pF C x 200=，定动极板距离mm d 5.10=，pF C 100=，运算放大器为理想放大器（即∞→∞→i Z K ，），f R 极大，输入电压t u i ωsin 5=V 。
电容式传感器的原理及应用
电容式传感器的原理及应用电容式传感器是在工业生产中广泛使用的一种传感器，其原理是利用电容变化来测量被监测物理量的变化。
这种传感器的应用范围非常广泛，从机械振动到压力，从液位到温度，几乎涵盖了所有与工业生产有关的物理量。
1. 传感器的工作原理电容式传感器的工作原理非常简单。
它由两个平行金属板组成，可以是圆形、方形或矩形。
其中一个板作为固定板，另一个则可移动，与被测的对象相接触。
当被测物体发生变化时，移动板与固定板之间的电容量就会发生变化。
电容量的大小与金属板的面积、间距以及介质的介电常数有关。
一般来说，介电常数越大，电容量也越大。
电容的大小可以用下面的公式来计算：C = εA/d其中，C是电容量，A是金属板的面积，d是金属板之间的距离，ε是介电常数。
2. 传感器的应用电容式传感器的应用非常广泛。
以下是几个常见的应用：（1）机械振动机械振动是许多设备故障的根源。
电容式传感器可以用来检测机械振动的幅度和频率，从而帮助工程师预测设备运行状态。
（2）压力电容式传感器可以用来测量压力的大小。
例如，在液压系统中，传感器可以用来监测液体压力，从而帮助确保系统正常工作。
（3）液位电容式传感器可以用来测量液体的液位。
例如，在油罐中，传感器可以用来监测油位，从而确保油罐中的油量不会过低或过高。
（4）温度电容式传感器可以用来测量物体的温度。
例如，在发动机中，传感器可以用来监测发动机的温度，从而确保发动机不会过热。
3. 传感器的局限性电容式传感器有一些局限性。
首先，它们只适用于测量固体或液体的物理量，而不能用来测量气体的物理量。
其次，它们只能测量电容量的变化，而无法直接测量物理量的大小。
最后，它们需要校准，以确保精度。
4. 结论电容式传感器是一种简单而有效的传感器，适用于测量许多与工业生产有关的物理量。
它的工作原理非常简单，非常适合用来监测机器和设备的状态。
虽然它们有一些局限性，但将它们与其他传感器结合使用可以极大地提高监测系统的准确性和效率。
传感器原理及用用
一、传感器的作用随着现代测量、控制和自动化技术的发展，传感器技术越来越受到人们的重视。
特别是近年来，由于科学技术、经济发展及生态平衡的需要，传感器在各个领域中的作用也日益显著。
在工业生产自动化、能源、交通、灾害预测、安全防卫、环境保护、医疗卫生等方面所开发的各种传感器，不仅能代替人的五官功能，并且在检测人的五官所不能感受的参数方面创造了十分有利的条件。
工业生产中，它起到了工业耳目的作用。
例如，冶金工业中连续铸造生产过程中的钢包液位检测，高炉铁水硫磷含量分析等方面就需要多种多样的传感器为操作人员提供可靠的数据。
此外，用于工厂自动化柔性制造系统（FMS）中的机械手或机器人可实现高精度在线实时测量，从而保证了产品的产量和质量。
在微型计算机广为普及的今天，如果没有各种类型的传感器提供可靠、准确的信息，计算机控制就难以实现。
因此，近几年来传感器技术的应用研究在许多工业发达的国家中已经得到普遍重视。
二、传感器及传感技术传感器（transducer 或sensor）是将各种非电量（包括物理量、化学量、生物量等）按一定规律转换成便于处理和传输的另一种物理量（一般为电量）的装置。
过去人们习惯地把传感器仅作为测量工程的一部分加以研究，但是自６０年代以来，随着材料科学的发展和固体物理效应的不断发现，目前传感器技术已形成了一个新型科学技术领域，建立了一个完整的独立科学体系———传感器工程学。
传感器技术是利用各种功能材料实现信息检测的一门应用技术，它是检测（传感）原理、材料科学、工艺加工等三个要素的最佳结合。
检测（传感）原理指传感器工作时所依据的物理效应、化学反应和生物反应等机理，各种功能材料则是传感技术发展的物质基础，从某种意义上讲，传感器也就是能感知外界各种被测信号的功能材料。
传感技术的研究和开发，不仅要求原理正确，选材合适，而且要求有先进、高精度的加工装配技术。
除此之外，传感技术还包括如何更好地把传感元件用于各个领域的所谓传感器软件技术，如传感器的选择、标定以及接口技术等。
纳米传感器的原理与使用方法详解
纳米传感器的原理与使用方法详解引言：随着纳米技术的快速发展，纳米材料在各个领域中的应用越来越广泛。
纳米传感器作为一种特殊的传感器，具有灵敏、高度集成和快速响应等优势，在生物医学、环境监测、化学分析等领域中发挥着重要作用。
本文将深入探讨纳米传感器的原理与使用方法，介绍其工作原理、结构特点以及应用案例。
一、纳米传感器的工作原理纳米传感器是利用纳米技术制备出的传感器，在传感元件的表面或内部引入纳米材料，通过与所测物质的相互作用实现信号的转换和检测。
其工作原理可分为光、电、磁等多种类型。
1. 光学原理利用纳米材料对光的吸收、散射和放射特性的变化来检测物质。
例如，将纳米量子点引入传感器中，其表面产生的荧光信号与所测物质的浓度相关，可以实现对物质浓度的定量检测。
2. 电学原理基于纳米材料的导电性质，通过与所测物质的相互作用改变导电性能从而实现物质的检测。
例如，纳米颗粒表面修饰上特定的分子，当与目标物相结合时，电阻、电流等电学参数发生变化，从而检测目标物质。
3. 磁性原理利用纳米材料的特殊磁性性质，通过磁场的调控来检测物质。
例如，纳米颗粒表面修饰上特定的分子，当目标物质存在时，磁感应强度发生变化，通过磁场的测量即可实现对目标物质的检测。
二、纳米传感器的结构特点纳米传感器的结构特点主要体现在传感元件的尺寸、表面修饰和信号转换方面。
1. 尺寸特点纳米传感器的尺寸通常在纳米级别，具有高度集成的特点。
纳米材料的小尺寸使得传感元件具有更大的表面积，充分暴露于被测物质，提高了传感器的敏感度和响应速度。
2. 表面修饰特点纳米传感器通过表面修饰使得传感元件具有特定的选择性和专一性。
表面修饰可以是化学分子、生物分子等，通过与所测物质的相互作用实现信号的转换和传递。
3. 信号转换特点纳米传感器利用纳米材料的特殊性能实现信号的转换和放大。
例如，纳米金属颗粒的局域表面等离激元共振效应（localized surface plasmon resonance，LSPR）可以通过光谱分析实现目标物质的检测，提高了传感器的灵敏度。
常用传感器原理及应用
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2）应变片粘贴于弹性元件上，与弹性元件一起构成应变式传感器。 这种传感器常用来测量力、位移、压力、加速度等物理参数。在 这种情况下，弹性元件将得到与被测量成正比的应变，再通过应 变片转换成电阻的变化后输出。
当梁因将位被随而应移测之应变成物产变片正体生片接比产于产入的生位生桥电位移相路压移相应，信时等的输号，的应出。悬挠变与最臂度。新，版整理p测振力产定速pt 量动，生的度时加悬弯频成，速臂曲率正基度梁变范比座使在形围。固质惯。内定量性梁与在块力的振振产的应动动生作变体9体惯用在的上性下一加。
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3、螺管式
单螺管线圈型，当铁芯在线圈中运动时，
将改变磁阻，使线圈自感发生变化。这种
传感器结构简单、制造容易，但灵敏度低，
适用于较大位移(数毫米)测量。
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二、差动变压器式传感器（互感式）
双螺管线圈差动型，较之单螺
管线圈型有较高灵敏度及线性，
被用于电感测微计上，其测量 范围为0～300μm，最小分辨 力为0.5μm。线圈电感L1、 L2随铁芯位移而变化 .
被测非电量转换成电量的装置。
测力计
压力计
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温度计
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二、传感器的组成
传感器通常由三部分组成： 敏感元件： 直接感受被测量,输出与被测量成确定关系。 转换元件： 敏感元件的输出就是转换元件的输入,它把输入转
换成电量参量 。 转换电路： 把转换元件输出的电量信号转换为便于处理、显
示、记录变片的结构和测量原理
电阻丝应变片是用直径为0.025mm具有高电阻率的电阻丝制 成的。为了获得高的阻值，将电阻丝排列成栅状，称为敏感栅， 并粘贴在绝缘的基底上。电最阻新版丝整理的pp两t 端焊接引线。敏感栅上6 面粘 贴有保护作用的覆盖层。
光敏传感器使用手册
光敏传感器使用手册一、引言光敏传感器是一种能够检测环境光强度的设备，它能够在光照条件发生变化时提供准确的反馈。
本手册将介绍光敏传感器的基本知识，包括使用前的准备、安装、操作方法以及常见问题的解决方法。
二、光敏传感器的工作原理光敏传感器通过感测外界环境中的光照强度来实现其功能。
它通常由光敏电阻器和一个预先调整好的电路组成。
光敏电阻器可以根据光照强度的变化来改变其电阻值，从而反映出光强度的变化。
使用者可以通过读取光敏传感器输出的电压值或电阻值来得知当前环境的光照强度。
三、使用前的准备工作1. 材料清单：- 光敏传感器- 接线材料- 开发板或者控制器- 手册/说明书2. 检查设备：在开始使用光敏传感器之前，确保所有设备完好无损。
检查电路连接是否牢固，同时检查光敏传感器表面是否有污垢或损伤。
3. 学习相关知识：在使用光敏传感器之前，建议学习一些关于传感器的知识，包括电路连接、编程和数据处理等方面的知识。
四、光敏传感器的安装在安装光敏传感器时，应注意以下几点：1. 安装位置：光敏传感器应当安装在需要检测光照强度的位置。
避免将传感器安装在有遮挡物的地方，以免影响光照强度的准确检测。
2. 保护传感器：在安装传感器时，应注意保护传感器不受到外界物体的碰撞和损坏。
可以使用适当的外壳或支架来增强传感器的保护。
3. 连接设备：在将光敏传感器连接到控制器或开发板时，确保电路连接正确无误。
五、操作方法下面是使用光敏传感器的基本操作方法：1. 连接传感器：将光敏传感器的引脚正确连接到控制器或开发板的相应引脚上。
2. 设置参数：根据需要，可以通过编程设置光敏传感器的相关参数，如灵敏度等。
3. 读取数据：使用合适的编程语言或开发平台，编写程序以读取光敏传感器输出的数据。
一般来说，可以通过读取传感器输出的模拟电压值或电阻值来得知光照强度。
4. 数据处理：根据需要，可以对传感器输出的数据进行进一步处理，如转换为光照强度的百分比或某种特定的单位。
传感器实验原理及应用
传感器实验原理及应用传感器实验是一种通过使用传感器来测量和监测环境中的物理量的实验。
传感器是一种能够将感知环境中的物理量（如温度、湿度、光线等）转换为电信号的装置。
传感器实验的原理是利用传感器的电特性来实现对物理量的测量和监测。
传感器实验的原理主要分为三个方面：传感器的感应原理、传感器的信号传输原理和传感器的信号处理原理。
首先是传感器的感应原理。
传感器能够感知和测量环境中的物理量，这是因为传感器本身具有与这些物理量有关的某种特性。
例如，温度传感器根据温度对其内部电阻值的影响来测量温度。
光传感器根据光照强度对其内部光敏电阻的影响来测量光照强度。
传感器的感应原理决定了其对特定物理量的测量灵敏度和测量范围。
其次是传感器的信号传输原理。
传感器将感知到的物理量转换为电信号，并通过电路传输到其他系统中进行处理和显示。
传感器的信号传输主要分为两个阶段：信号转换和信号传输。
信号转换是指将传感器感知到的物理量转换为与之对应的电信号。
信号传输是指通过电路传输将转换后的电信号传送到其他系统中。
传感器信号传输原理的设计既要保证信号传输的稳定性，又要尽量减小信号传输带来的干扰。
最后是传感器的信号处理原理。
传感器的信号处理主要是对传感器输出信号进行放大、滤波、数字化等处理，以便更好地显示、记录和分析。
信号处理的目的是提高传感器测量的精度和准确性，并使信号更易于人们理解和处理。
传感器信号处理原理的设计需要考虑到信号处理的实时性、可靠性和节能性。
传感器实验的应用广泛，涵盖了许多领域。
其中最常见的应用是环境监测。
通过传感器可以实时监测环境中的温度、湿度、光照等因素，并通过传感器实验可以对这些物理量进行测量和分析。
这对于环境研究、气象预测、空调控制等都具有重要意义。
此外，传感器实验还可以应用于智能家居、工业自动化、农业监测等领域。
在智能家居中，传感器实验可以通过感知环境中的物理量来实现智能控制，提高居住的舒适度和安全性。
在工业自动化中，传感器实验可以监测生产过程中的各种参数，及时发现问题并进行调整和优化。
位置传感器的原理和应用有哪些
位置传感器的原理和应用有哪些位置传感器是一种用于测量和检测物体位置的设备。
它们使用各种技术原理来确定物体的位置，并将位置信息转换为电信号或其它形式以供处理和分析。
位置传感器广泛应用于工业自动化、机器人技术、导航系统、汽车工业等领域。
下面我们将详细讨论位置传感器的原理和应用。
一、位置传感器的原理1.电阻感应原理：电阻感应位置传感器使用可调电阻元件在物体相对于传感器的移动过程中产生电阻变化。
当物体移动时，电阻的值会相应地改变，并通过电路转换为电压信号或电流信号。
2.光学感应原理：光学感应位置传感器使用光源和接收器来检测物体位置的变化。
光源发出光束，当物体阻挡或反射光束时，接收器会记录到光的变化，并将其转化为电信号进行测量和分析。
3.磁感应原理：磁感应位置传感器使用磁场和磁感应来确定物体位置。
传感器中的磁场相互作用会造成磁感应信号的变化，这种变化可以通过传感器测量和分析并转换为相应的电信号。
4.超声波感应原理：超声波感应位置传感器使用超声波波束来测量物体与传感器之间的距离。
传感器发射超声波信号，当信号遇到物体时会被反射回传感器，接收器记录到反射波时间的变化，并通过相关的计算来确定物体的位置。
5.无线感应原理：无线感应位置传感器使用无线信号来测量物体位置的变化。
传感器通过与物体之间的距离和信号强度来计算物体的位置。
常见的无线传感器技术包括RFID（射频识别）和蓝牙。
二、位置传感器的应用1.工业自动化：位置传感器广泛应用于工业自动化系统，用于监测机器人、生产线和自动化设备的位置和姿态。
通过使用位置传感器，可以实现精确的定位、导航和运动控制，提高生产效率和产品质量。
2.机器人技术：位置传感器在机器人技术中起着至关重要的作用。
机器人需要准确地感知自身位置和周围环境的变化，以便做出相应的动作和决策，位置传感器能够提供机器人所需的位置信息。
3.导航系统：位置传感器用于车载导航系统、航空导航系统和手机导航等领域。
通过使用GPS（全球定位系统）和惯性导航等技术结合位置传感器，可以实现准确的定位和导航功能。
五种常用的传感器的原理和应用
五种常用的传感器的原理和应用当今社会，传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其之泛的领域。
可以毫不夸张地说，从茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各种复杂的工程系统，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。
今天带大家来全面了解传感器！一、传感器定义传感器是复杂的设备，经常被用来检测和响应电信号或光信号。
传感器将物理参数（例如：温度、血压、湿度、速度等）转换成可以用电测量的信号。
我们可以先来解释一下温度的例子，玻璃温度计中的水银使液体膨胀和收缩，从而将测量到的温度转换为可被校准玻璃管上的观察者读取的温度。
二、传感器选择标准在选择传感器时，必须考虑某些特性，具体如下：1.准确性2.环境条件——通常对温度/湿度有限制3.范围——传感器的测量极限4.校准——对于大多数测量设备而言必不可少，因为读数会随时间变化5.分辨率——传感器检测到的最小增量6.费用7.重复性——在相同环境下重复测量变化的读数三、传感器分类标准传感器分为以下标准：1.主要输入数量（被测量者）2.转导原理（利用物理和化学作用）3.材料与技术4.财产5.应用程序转导原理是有效方法所遵循的基本标准。
通常，材料和技术标准由开发工程小组选择。
根据属性分类如下：·温度传感器——热敏电阻、热电偶、RTD、IC等。
·压力传感器——光纤、真空、弹性液体压力计、LVDT、电子。
·流量传感器——电磁、压差、位置位移、热质量等。
·液位传感器——压差、超声波射频、雷达、热位移等。
·接近和位移传感器——LVDT、光电、电容、磁、超声波。
·生物传感器——共振镜、电化学、表面等离子体共振、光寻址电位测量。
·图像——电荷耦合器件、CMOS·气体和化学传感器——半导体、红外、电导、电化学。
·加速度传感器——陀螺仪、加速度计。
第5章 1 认识传感器-2常见传感器的工作原理及应用
随堂演练
1.(对传感器的理解)(2019·绵阳市高二期末)关于传感器工作的一般流程， 下列说法正确的是
√A.非电信息→敏感元件→处理电路→电信息
B.电信息→处理电路→敏感元件→非电信息 C.非电信息→敏感元件→电信息→处理电路 D.非电信息→处理电路→敏感元件→电信息
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2.(光敏电阻的应用)如图9所示，R3是光敏电阻(光照增强时电阻变小)， 当开关S闭合后，在没有光照射时，a、b两点等电势.当用光照射电阻R3 时，则(电源内阻不计)
例3 (多选)如图3所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电 阻，当入射光强度增大时
√A.电压表的示数增大 √B.R2中电流减小
√C.小灯泡的功率增大
D.电路的路端电压增大
图3
解析 当入射光强度增大时，R3阻值减小，外电路总电阻随R3的减小 而减小，由闭合电路欧姆定律知，干路电流增大，R1两端电压增大， 电压表的示数增大，同时内电压增大，故电路的路端电压减小，A项正 确，D项错误；
判断下列说法的正误.
(1)传感器可以把非电学量转化为电学量.( √ ) (2)光敏电阻的阻值随光照的强弱而变化，光照越强电阻越大.( × )
(3)热敏电阻一般用半导体材料制作，导电能力随温度的升高而增强，但
灵敏度低.( × ) (4)电阻应变片能够把物体的形变情况转变为电阻的变化.( √ )
重点探究 一、传感器 导学探究 干簧管结构：如图1甲所示，玻璃管内封入了两个软磁性材料 制成的簧片，接入图乙电路，当条形磁体靠近干簧管时： (1)会发生什么现象，为什么？
(3)如果某人站在踏板上，电流表刻度盘示 数为20 mA，这个人的体重是多少？(取g＝ 10 N/kg) 答案 55 kg
传感器原理与使用方法
传感器原理与使⽤⽅法传感器的原理与使⽤⽅法1 概述在监控系统中，测量范围⼴泛，包括⾼低压配电设备、柴油发电机组、空调设备的交流电量：交流电压、交流电流、有功功率、功率因数、频率等；整流器、直流配电设备、蓄电池组的直流量：直流电压、直流电流；机房环境的各种物理量：温度、湿度、红外、烟感、⽔浸、门禁等；同时还有表⽰各种物理状态的开关量。
由于监控系统数据采集设备的输⼊电量范围只能是⼀些⼩电压、⼩电流，⽽上述各种测量量却是⼀些⾮电量、强电量，因此必须⽤⼀种信号变换装置将它们转换成4⼀20mA或0⼀5V的标准直流或交流信号。
传感器、变送器就是这样⼀种信号变换装置，它们把⼀种形式的信号变换成另外⼀种形式的信号（传感器），或把同⼀种信号变换成不同⼤⼩或不同形式的信号（变送器）。
因此，传感器和变送器在监控系统中得到了⼴泛应⽤，是监控系统中必不可少的组成单元。
⼀般地，传感器是把各种物理量变换成另外⼀种⼤⼩、形式的物理量输出，以便于观察、测量或处理的装置，在监控系统中，传感器是把各种物理量变换成⼀定形式电量输出，以便于进⾏测量和数据采集的装置。
电量变送器则是把各种形式的电量变换成标准电量输出的装置。
输出的标准电量⼀般为：4--20mA或0--20mA的标准直流电流信号和0⼀5V的标准直流或交流电压信号。
在监控系统中，电量变送器⼀般⽤于各种交流电量的变换，这些交流电量包括：交流电压、交流电流、有功功率、功率因数和频率等。
交流电量的表⽰⽅法有多种，常⽤的有：瞬时值，有效值，平均值。
由于监控系统中各种要测量的电量和⾮电量种类繁多，相应的传感器和变送器也各种各样，但根据它们转换后的输出信号性质，可分为分为模拟和数字两种。
在我公司的监控系统中，各类传感器、变送器有如下⼏种：数字信号传感器（变送器）：1.离⼦感烟探测器，⽤于探测烟雾浓度。
当烟雾达到⼀定的浓度时，给出对应的数字量报警信号。
2.微波双鉴被动式红外探测器XC-1、单红外探测器XP-5，当其探测范围内，有⼈体侵⼊时，提供对应的继电器触点信号输出，给出对应的数字量报警信号。
纳米传感器的工作原理和使用方法
纳米传感器的工作原理和使用方法纳米科技是当今科技领域中备受瞩目的前沿领域之一。
纳米传感器作为纳米科技的重要应用之一，具有极高的灵敏度、快速响应和精准测量等优势，在环境监测、生物医学、食品安全等领域发挥着重要作用。
本文将从纳米传感器的工作原理和使用方法两个方面进行介绍，希望能够帮助读者对纳米传感器有更加全面的了解。
一、纳米传感器的工作原理纳米传感器是利用纳米材料的特殊性质，将其作为传感元件进行设计和制备的一种新型传感器。
纳米材料具有单个纳米尺度的特殊结构和特性，使得它们对外界环境的微小变化具有非常高的敏感性。
纳米传感器的工作原理主要包括以下几个方面：1. 表面效应：纳米传感器通常采用纳米颗粒、纳米线或纳米薄膜等纳米材料作为传感元件，并将其与待检测物质接触。
由于材料的表面积增大，纳米材料具有较高的表面能，使得纳米材料与待检测物质发生较大的相互作用。
这种表面效应使得纳米传感器能够高灵敏度地检测微量的目标物质。
2. 环境响应：纳米材料的电学、热学、光学等性质会随着环境的变化而发生变化，这种变化可以被传感器进行检测和测量。
常见的应用包括基于纳米金属颗粒表面等离子体共振（SPR）效应的光学传感器、基于纳米半导体材料的电学传感器等。
3. 分子识别：纳米传感器可以通过特殊的表面修饰或功能化来实现对目标分子的选择性识别。
例如，可以利用特定的生物分子与纳米材料表面进行结合，在目标分子存在时产生信号响应。
这种分子识别能力使得纳米传感器在生物医学领域具有广阔的应用前景。
二、纳米传感器的使用方法1. 制备与尺寸控制：纳米传感器的制备过程需要控制纳米材料的尺寸和形状，以确保其特性能够满足应用需求。
常用的制备方法包括溶液法、气相法、电化学法、热蒸发法等。
此外，还需要进行后续的精密加工和表面修饰，以提高传感器的性能和稳定性。
2. 检测介质：为了实现对目标物质的检测，纳米传感器需要与待检测物质发生作用。
根据不同的应用需求，可以选择合适的检测介质，例如离子溶液、气体、生物液体等。
第四章 常用传感器原理及应用
Ca
Cc
R0
★ 由于后继电路的输入阻抗不可能为无穷大，而且压 电元件本身也存在漏电阻，极板上的电荷由于放电而无 法保持不变，从而造成测量误差。因此，不宜利用压电 式传感器测量静态或准静态信号，而适宜做动态测量。
★ 压电晶片有方形、圆形、圆环形等各种，而且往往 是两片或多片进行串联或并联。
+
并联：适于测缓变信号和以电荷为 输出量的场合
3、介电常数变化型 此类传感器可用来测量液体的液位和材料的厚度等。
两圆筒间的电容为：空气的介
21 L C ln(R r )
外电极 内半径
电常数
电极 长度
内电极 内半径
如果电极的一部分被非导电性液 体所浸没时，则会有电容量的增 量∆C产生：
2 ( 2 1 )l C ln(R r )
线圈
铁芯
衔铁
由于 δ 很小，可认为气隙磁场是均匀的 ，若忽略磁路的铁损，则总磁阻为：
线圈 铁芯
衔铁
l 2 Rm A 0 A0
由于铁心磁阻与气隙相比要小得多，可以忽略
2 Rm 0 A0
N 0 A0 L 2
传感器灵敏度： K
2
dL
N 2 0 A0 2
2
d
N 2 0 A0 2 2
这种传感器适用于较小位移 的测量，测量范围约在 0.001~1mm左右。
2、变面积式 原理：气隙长度不变，铁心与衔铁之间相 对而言覆盖面积随被测量的变化而改，导致 线圈的电感量发生变化。 特点：灵敏度比变气隙型的低，但其灵敏 度为一常数，因而线性度较好，量程范围可 取大些，自由行程可按需要安排，制造装配 也较方便，因而应用较为广泛。 3、螺管式 原理：衔铁随被测对象移动，线圈 磁力线路径上的磁阻发生变化，线圈 电感量也因此而变化。 特点：灵敏度更低，但测量范围大 ，线性也较好，同时自由行程可任意 安排，制造装配方便，应用较广泛。
传感器原理及工程应用(第五版)电感式传感器
电感式传感器
3
图4-1 自感式传感器结构原理图
电感式传感器
4
根据对电感的定义，线圈中的电感量可由下式确定：
式中：Ψ——线圈总磁链； I——通过线圈的电流； W——线圈的匝数； Φ——穿过线圈的磁通。
由磁路欧姆定律，得
(4-1)
式中，Rm为磁路总磁阻。
(4-2)
电感式传感器
5
对于变隙式传感器，因为气隙很小，所以可以认为气隙 中的磁场是均匀的。若忽略磁路磁损，则磁路总磁阻为
式中：μ1——铁芯材料的导磁率； μ2——衔铁材料的导磁率； l1——磁通通过铁芯的长度； l2——磁通通过衔铁的长度； A1——铁芯的截面积； A2——衔铁的截面积； μ0——空气的导磁率； A0——气隙的截面积； δ——气隙的厚度。
(4-3)
电感式传感器
6
通常气隙磁阻远大于铁芯和衔铁的磁阻，即
电感式传感器
18
螺线管式电感传感器与前两种电感传感器相比较，变气
隙式灵敏度最高，螺线管式灵敏度最低。变气隙式非线性严
重，为了限制非线性，示值范围只能较小，它的自由行程受
铁芯限制，制造装配困难。变面积式和螺线管式的优点是具
有较好的线性，因而示值范围可取大些，自由行程可根据需
要，制造装配也较方便，螺线管式批量生产中的互换性好。
电感式传感器
27
将
ΔL
2L0
Δ 0
代入式(4-20)得
电桥输出电压与Δδ成正比关系。 图4-8所示电路为变压器式交流电桥测量电路，电桥两
臂Z1、Z2分别为传感器两线圈的阻抗，另外两桥臂分别为 电源变压器的两次级线圈，其阻抗为次级线圈总阻抗的一半。 当负载阻抗为无穷大时，桥路输出电压为
传感器的原理及应用
传感器随着现代科技的发展，传感器技术的应用越来越广泛。
其中，在传感器家族中占有重要地位的成员——温度传感器的应用也深入了各个领域。
于是,在新学期的研学课中,我们小组决定研究温度传感器的构造,工作原理,各种用途并争取自己设计出一款新的传感器.那么先来了解一下传感器的大家族吧.以下是我们小组前期活动中收集到的资料的汇编.一、传感器定义什么叫传感器？从广义上讲，传感器就是能感知外界信息并能按一定规律将这些信息转换成可用信号的装置；简单说传感器是将外界信号转换为电信号的装置。
所以它由敏感元器件（感知元件）和转换器件两部分组成，有的半导体敏感元器件可以直接输出电信号，本身就构成传感器。
敏感元器件品种繁多，就其感知外界信息的原理来讲，可分为①物理类，基于力、热、光、电、磁和声等物理效应。
②化学类，基于化学反应的原理。
③生物类，基于酶、抗体、和激素等分子识别功能。
通常据其基本感知功能可分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类（还有人曾将传感器分46类）。
下面对常用的热敏、光敏、气敏、力敏和磁敏传感器及其敏感元件介绍如下。
二、温度传感器及热敏元件温度传感器主要由热敏元件组成。
热敏元件品种教多，市场上销售的有双金属片、铜热电阻、铂热电阻、热电偶及半导体热敏电阻等。
以半导体热敏电阻为探测元件的温度传感器应用广泛，这是因为在元件允许工作条件范围内，半导体热敏电阻器具有体积小、灵敏度高、精度高的特点，而且制造工艺简单、价格低廉。
1 半导体热敏电阻的工作原理按温度特性热敏电阻可分为两类，随温度上升电阻增加的为正温度系数热敏电阻，反之为负温度系数热敏电阻。
⑴正温度系数热敏电阻的工作原理此种热敏电阻以钛酸钡（BaTio3）为基本材料，再掺入适量的稀土元素，利用陶瓷工艺高温烧结尔成。
纯钛酸钡是一种绝缘材料，但掺入适量的稀土元素如镧（La）和铌（Nb）等以后，变成了半导体材料，被称半导体化钛酸钡。
超导传感器的原理和使用方法
超导传感器的原理和使用方法引言超导传感器是一种基于超导材料的传感器，具有高灵敏度、高精度和低能耗的特点。
它在科学研究、医学诊断、工业检测等领域发挥着重要作用。
本文将介绍超导传感器的原理和使用方法，以期帮助读者更好地了解和应用这一技术。
一、超导传感器的原理超导传感器的工作原理基于超导材料的特性。
超导材料是指在低温下电阻为零的材料，即电流在其中可以无阻力地流动。
这种特性使得超导材料能够极为敏感地感知外界的微弱信号。
超导传感器通常采用超导量子干涉仪的原理进行测量。
超导量子干涉仪是由超导环和两个超导量子干涉体构成的。
当外界信号作用于超导环时，会引起超导电流的变化，从而改变超导量子干涉体的特性。
通过测量超导量子干涉体的特性变化，可以获得外界信号的相关信息。
二、超导传感器的使用方法超导传感器的使用方法主要包括样品制备、实验装置搭建和数据处理三个步骤。
1. 样品制备超导传感器的样品制备是保证传感器性能的重要环节。
首先，需要选择合适的超导材料，如铜氧化物、铁基超导体等。
然后，将超导材料制备成所需形状，如薄片、线材等。
最后，对样品进行必要的处理，如退火、掺杂等，以提高超导性能。
2. 实验装置搭建实验装置的搭建是进行超导传感器实验的关键步骤。
首先，需要建立低温环境，通常使用液氮或液氦进行冷却。
然后，将超导材料样品与超导量子干涉体连接，并将整个实验装置与测量设备相连。
最后，根据实验要求进行相应的控制和调节。
3. 数据处理数据处理是对实验结果进行分析和解读的过程。
首先，需要对实验数据进行采集和记录。
然后，通过数学模型和计算方法对数据进行处理，如拟合曲线、计算相关参数等。
最后，根据处理结果进行结果分析和结论推断。
三、超导传感器的应用超导传感器在科学研究、医学诊断和工业检测等领域具有广泛的应用。
1. 科学研究超导传感器在科学研究中可用于测量微弱的物理信号，如磁场、电流等。
它的高灵敏度和高精度使得科学家能够更好地观测和研究自然界中的微观现象，如量子效应、超导现象等。
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传感器原理与使用方法
传感器的原理与使用方法
1 概述
在监控系统中，测量范围广泛，包括高低压配电设备、柴油发电机组、空调设备的交流电量：交流电压、交流电流、有功功率、功率因数、频率等；整流器、直流配电设备、蓄电池组的直流量：直流电压、直流电流；机房环境的各种物理量：温度、湿度、红外、烟感、水浸、门禁等；同时还有表示各种物理状态的开关量。
由于监控系统数据采集设备的输入电量范围只能是一些小电压、小电流，而上述各种测量量却是一些非电量、强电量，因此必须用一种信号变换装置将它们转换成4一20mA或0一5V的标准直流或交流信号。
传感器、变送器就是这样一种信号变换装置，它们把一种形式的信号变换成另外一种形式的信号（传感器），或把同一种信号变换成不同大小或不同形式的信号（变送器）。
因此，传感器和变送器在监控系统中得到了广泛应用，是监控系统中必不可少的组成单元。
一般地，传感器是把各种物理量变换成另外一种大小、形式的物理量输出，以便于观察、测量或处理的装置，在监控系统中，传感器是把各种物理量变换成一定形式电量输出，以便于进行测量和数据采集的装置。
电量变送器则是把各种形
式的电量变换成标准电量输出的装置。
输出的标准电量一般为：4--20mA或0--20mA的标准直流电流信号和0一5V 的标准直流或交流电压信号。
在监控系统中，电量变送器一般用于各种交流电量的变换，这些交流电量包括：交流电压、交流电流、有功功率、功率因数和频率等。
交流电量的表示方法有多种，常用的有：瞬时值，有效值，平均值。
由于监控系统中各种要测量的电量和非电量种类繁多，相应的传感器和变送器也各种各样，但根据它们转换后的输出信号性质，可分为分为模拟和数字两种。
在我公司的监控系统中，各类传感器、变送器有如下几种：
数字信号传感器（变送器）：
1.
离子感烟探测器，用于探测烟雾浓度。
当烟雾达到一定的浓度时，给出对应的数字量报警信号。
2.
微波双鉴被动式红外探测器XC-1、单红外探测器XP-5，当其探测范围内，有人体侵入时，提供对应的继电器触点信号输出，给出对应的数字量报警信号。
3.
玻璃破碎传感器，当玻璃被击碎时，提供对应的继电器触点信号输出，给出对应的数字量报警信号。
4.
水淹传感器，当传感器被水淹住时，输出一个标准的TTL低电平信号。
5.
门磁开关，当门被打开时提供对应的继电器触点信号输出，给出对应的数字量报警信号。
6.
手动报警开关，串接入供电电源，可给出对应手动报警信号（类似继电器触点信号输出）。
模拟信号传感器（变送器）有如下几种：
1.
TRHU温湿度变送器单元，可测量环境温湿度，输出与环境温湿度呈线性关系的直流电压信号。
2.
改进型TRHU温湿度变送器单元，测量环境温湿度，输出与环境温湿度呈线性关系的直流电流信号。
3.
诺金温湿度变送器，测试环境温湿度，输出与环境温湿度呈线性关系的直流电流信号。
4.
电量变送器，监测动力设备的各种运行参数，通常可测量高低压配电屏、油机的交流电压、交流电流、交流频率、功率、功率因素等信号，直流电压、直流电流等信号。
通过电量变
送器进行转换，可将电压、电流等强电信号转换成标准的4～20mA直流信号输出。
其中，我们现在采用的电量变送器有西南自动化公司的、浙江海盐公司的、河源雅达公司的。
5.
直流电流互感器，采用霍尔原理对直流电流进行非接触测量，输出0～4V/5V直流信号。
6.
HC6000表，是用来测量交流电压、交流电流、频率、功率、功率因素的智能表，可以通过PCU、MISU直接纳入到我们的系统中来，以省去传感器、变送器及采集模块。
上述各类变送器、探测器、互感器的输出信号，可以用以下监控监控模块采集：多功能一体化监控设备MISU、通用采集模块CMU、环境量采集模块EMU、电池监测模块BMU、传感器供电模块TPU。
分别简称为MISU 、CMU、EMU、BMU、TPU。
此外，在使用、安装传感器、变送器时，需要特别注意它们的特性，否则，可能导致设备损坏或危害人身安全。
这些特性包括：
1.
是否需要外接电源，电源电压大小，交流还是直流。
2.
输入电量的性质及量程范围。
3.
输出信号类型及量程范围。
2 各类传感器原理及应用
2.1 感烟传感器
火灾传感器分感烟传感器，感温传感器和火焰传感器，感烟传感器分离子感烟型和光电感烟型；感温传感器分定温感温型和差温感温型。
火焰传感器主要用在探测无烟火灾场合，价格高，一般情况下不采用。
下面我们主要介绍在监控系统中应用最多的感烟型传感器的工作作原理。
离子感烟传感器利用放射性元素产生的射线，使空气电离产生微电流来检测。
目前大部分离子感烟传感器采用单源双室工作，即采用一个放射源，2个工作室，一个为参考室，一个为探测室。
没有烟进入探测室时，两室的微电流保持平衡，当烟雾进入探测室时，探测室电流发生变化，破坏平衡，传感器将检测到的信号送到一个正反馈电路，产生报警输出。
离子感烟传感器使用注意事项：
·只有垂直烟才能使其报警，因此烟感应装在房屋的最顶部。
·灰尘会使感应头的零敏度降低，因此应注意防尘。
·离子感烟传感器使用放射性元素Csl37，应避免拆卸传感器，以免危害安全。
光电感烟传感器利用烟粒子对光的散射作用来探测烟的存
在。
在光电感烟传感器的探测室内有一个发光管和一个接收管，发光管发射的光被接收管接收；当烟雾进入探测室时，由于烟粒子对光的散射作用，使得接收管接收的光减弱，从而检测到烟雾的存在。
光电感烟传感器的电路及电气特性与离子感烟传感器相似。
2.2 红外传感器
包括被动式红外传感器和微波、红外双鉴传感器。
被动式红外传感器工作原理：
目前安全防范领域普遍采用热释电传感器制造的被动式红外传感器。
热释电材料包括钻钛酸铅等，当其表面的温度上升或下降，则该表面产生电荷，这种效应称热释电效应。
用热释电材料制成的敏感元件上，涂上一层黑色表面，有良好的吸热性，当红外线照射时，热电体温度变化，极片发生变化，电极上产生电荷；当极片重新达到平衡时，电极上电压消失；当红外线撤降时，热电体温度下降，极片向相反方向转化。
在制作敏感元件时，把两个极性相反的热释电敏感元件做在同一晶片上，这样由于环境的影影响而使整个晶片产生温度变化时，两个传感元产生的热释电信号相互抵消，起到补偿作用。
热释电传感器在实际使用时，前面要安装透镜，通过
透镜的外来红外外线只会聚在一个传感元上，产生的电信号不会被抵消。
热释电红外传感器作用的透镜采用菲涅尔透镜，实际上是一个透镜组，它上面的的每一个单元透镜一般部只有一个不大的视场角。
而相邻的两个单元透镜的视场既不连续，更不交叠，却都相隔一个盲区，这些透镜形成一个总的监视区域，当人体在这一监视区域中运动时，顺次地进入某一单元透镜的视场，又走出这一透镜的视场，热释电传感器对运动的人体一会儿看到，一会儿看不到，再过一会又看到，也就是说，热释电传感器对人体散发的红外线一会儿接收到，一会儿又接收不到，引起热释电传感器的温度不断变化，使它输出一个又一个相应的信号。
根据热释电传感器工作原理，只要热释电元件的温度发生变化，就会产生信号输出，因此，任何会导致热释电元件温度变化的困素，都会引起传感器报警，为了提高报警的可靠性，人们采取了多种措施，比如，为了降低环境度变化的影响，采用双元或四元热释电传感器，使环境温度变化产生的输出互相抵消，为了提高白光干扰，采用双层滤光片等。
根据热释电传感器特点，为了减少传感器的误报警，在安装热释电被动红外传感器时应注意以下问题：
·传感器应避免安装在诸如空调出风口附近、暖气片附近等环境温度正常变化的场所。
·传感器监视区域内应避免有热源。
·传感器尽量避免对着有强光的窗口。
·传感器监视区域内应避免出现小动物，如不可避免，应选用防小动物透镜。
2.3 微波、红外双鉴传感器
微波、红外双鉴传感器是被动式红外传感器和微波传感器的组合，微波传感器根据多普勒效应原理来探测移动物体。
传感器发射微波，微波遇到障碍物时被反射回传感器，当障碍物相对传感器运动时，则传感器接收到的反射波频率发生变化：当障碍物朝着传感器运动时，传感器接收到的反射波频率比发射波高，当障碍物远离传感器运动时，传感器接收到的反射波频率比发射波低，因此，传感器通过比较反射波和发射波的频率来探测是否有移动物体进入。
微波只对移动物体响应，红外只对引起红外温度变化的物体响应，微波和红外双鉴传感器只有两者同时响应才会作出报警。
因此，大大提高报警可靠性。
2.4 水浸传感器
水浸传感器为了检测机房是否进水，它一般安装在空调或门窗下面。
2.5 门磁开关传感器
门磁开关传感器实际上是一个干簧管，干簧管由两个靠得很近的金属弹簧片构成。
两个金属片为软磁性材料，当干簧管靠近磁场时，金属片被磁化，相互吸引、接触，当干簧管远离磁场时弹簧片失去磁性，由于弹力的作用两个金属片分开。
2.6 玻璃破碎传感器。