压力传感器-玻璃破碎报警器
压电传感器的应用
2
（一）压电式测力传感器
上盖 石英晶片 电极
电极引出
绝缘套
基座
绝缘套
压电式单向测力传感器的结构图
该传感器用于机床动态切削力的测量。
q dF dPS
当外力作用时，它将产生弹性变形，将力传递到石英晶片上。石英晶片采 用xy切型，利用其纵向压电效应，实现力电转换。
接收超声波利用正压电效应，当超声波作用到压电晶片上时，使晶片伸缩，在晶片 的两个界面上产生交变电荷这种电荷被转换成电压经放大后送到测量电路。
6
（五）煤气灶电子点火装置
图所示为煤气灶电子点火装置，它是让高压跳火来点燃煤 气。当使用者将开关往里压时，把气阀打开；将开关旋转， 则使弹簧往左压。此时，弹簧有一很大的力撞击压电晶体， 则产生高压放电导致燃烧盘点火。
螺母
压电陶瓷 基座
当传感器受到振动时，质量块将感受与传感
器基座相同的振动，并受到与加速度方向相
反的惯性力：
F ma
该惯性力作用在压电陶瓷片上产生电荷为：
压电式加速度传感器结构图
q dF dma
说明电荷量将直接反映加速度的大小。它的灵敏度与压电材料的压电系数 和质量块的质量有关。
为了提高灵敏度，采用压电系数大的压电陶瓷片。也可以。
压电式压力传感器的结构类型很多,与压电式加速度计相比的突出特点是： 它必须通过弹性膜、盒等,把压力收集、转换成力,再传递给压电元件。
3
（二）压电式加速度传感器
结构原理:
质量块
压电陶瓷4和质量块2为环型，通过螺母3对 质量块2预先加载，使之压紧在压电陶瓷上， 电极 测量时传感器基座5与被测对象牢牢地紧固 在一起，输出信号由电极1引出。
家用玻璃破碎报警器的电路设计与安装
① 收 稿 日期 ：００—１ ２１ １—１ ８
Ｊ ００，１Ｐ ． ＢＰ ． Ｌ ；０ ０如有输 入信 号
； 跳至 循 环 Ｌ Ｉ
Ｌ ：Ｌ Ｃ ． ；１０置低 电平 １Ｃ ＲＡ Ｃ ０ Ｐ ．
作者简介 ：朱细敏（ ９ ０一） 女 ， １８ ， 讲师 ， 硕士研究生 ， 主要从事机电一体化技术 专业 的教学与研究
ＡＣＡＬＬ ＤＥＬＡＹ ；
Ｓ ＭＰ ＮＥ Ｊ ＸＴ：
Ｄ Ｌ Ｙ： Ｖ Ｒ ，Ｔ Ｈ； 时 时间约 为 ０ ２ Ｅ Ａ ＭＯ ３ ＃ Ｆ 延 ．ｓ
ＤＥＬ ＭＯＶ ２： Ｒ４， ＦＦＨ ； Ｏ ＃ ＤＥＬ１： ＮＯＰ
Ｄ Ｎ ４， Ｌ Ｊ Ｚ Ｒ ＤＥ ｌ Ｄ ＮＺ Ｒ ＤＥ ２ Ｊ ３， Ｌ
第２ ９卷 第 １期
２ １ 年 Ｏ 月 ０１ １
佳 木 斯 大 学 学 报 （ 自 然 科 学 版 ）
Ｊｕ ａ ｏ ｉ ｕｉ ｎｖｒ ｔ Ｎ ｔｒｌ ｃ ｎ ｅＥ ｉｏ ） ｏ ｒ ｌ ｆ ａ ｓ Ｕ ｉ ｓｙ（ ａ ａ Ｓ ｉ ｃ ｄｔ． ９ Ｎｏ． １２ １
传出 Ｌ Ｄ发光信号 ， ８ Ｃ １ Ｅ 从 ０ ５ 芯片的 Ｐ ． 传出蜂 １１ 鸣信号 引．
１ 电路 框 图具 体 设 计
根据实 际应 用 背景 ， 选用 主要 为感 受 外 界压 力
３ ８ Ｃ １单 片 机 控 制 程序 设 计 ０５
在基 于 ８ Ｃ １的 单 片 机 控 制 程 序设 计 时 ， ０５ 具
意程序要体现信号的有效传递和延时特性 ． ］ 信 号 的有效 传递 是 指 Ｐ ． ０ ０端 口接 收信 号后 ， Ｐ． １０和 Ｐ ． 端 口有所 反应 ． 时 特性 的实现是 因 １１ 延 为在 此 电路 中 晶振 频 率 为 ６ ＭＨｚ对 应 机 器 周期 为 ，
压电传感器应用
压电传感器于车辆行驶称重 压电传感技术与网络技术和视频 技术相结合可以实现对车轴数、车 速、轴距、行驶中车辆载重量的信 息进行收集并加以分析，从而在智 能交通系统中发挥重大作用。
由Sigma 研究公司研制而成的“便携 式自动远程检查系统”，其关键元件 是一个PVDF压电薄膜，其中含有 1024 个换能器。这种膜的柔韧性很好， 能够与曲率半径为4的弯曲表面完全贴 合。与它相连的装置还有一个手提控 制器、数据采样器和显示装置等。飞 机上的石墨 — 环氧树脂复合物或舰艇 上的大型结构都可以用它来进行很方 便的测试。而对于铝和钢的测试，这 方面早已获得了令人满意的结果。
压电传感器应用
甘鑫 许芯语 刘新宇 冯肖梦
压电式传感器
压电式传感器是基于压电效应的传感器。是一种自发电式和机电转换式传 感器。 它的敏感元件由压电材料制成。压电材料受力后表面产生电荷。此电荷经 电荷放大器和测量电路放大和变换阻抗后就成为正比于所受外力的电量输 出。 压电式传感器用于测量力和能变换为力的非电物理量。
用于加工工艺监测 压电式力、应力、振动及声发射传 感器因其具有独特的优点成为现代 化自动控制制造业中状态监测的理 想选择。一种创新的双用传感器将 声发射传感器与三分量测力传感器 合二为一，将这种双用传感器安装 在车床夹具的适当位置，就可以连 续监测切削力、进刀力和被动力的 大小以及相关的声发射信号。
压电式报警器
玻璃破碎报警装置它利用压电元 件对振动敏感的特性来感知玻璃受 撞击和破碎时产生的振动波。玻璃 破碎时会发出几千赫兹至几十千赫 兹的振动，使用时将高分子压电薄 膜传感器粘贴在玻璃上，感受这一 振动，然后通过电缆和报警电路相 连，将压电信号传送给集中报警系 统。玻璃破碎报警器可广泛用于文 物保管、贵重商品保管及其他商品 柜台保管等场合。
玻璃破碎报警系统的设计
玻璃破碎报警系统的设计学院：机械与电子控制工程学院专业：测控技术与仪器指导教师：邱成目录摘要关键词引言 (2)系统使用背景 (3)报警系统流程图 (3)传感器选型 (3)选性要求 (3)传感器选择 (4)电流—电压转换电路 (6)交—直流转换电路 (6)带通滤波电路 (7)窗口比较器 (7)报警系统 (8)备用电源自动切换开关 (10)电源及备用供电电源 (11)综合报价 (13)总结参考文献 (13)摘要：本文阐述了基于Model127.01 4-20mA输出加速度计的玻璃破碎报警系统的设计方案，详细给出了系统的方案框图、传感器选型、调理电路的设计以及报警系统的设计以及电源选择。
关键词：玻璃破碎传感器报警系统引言：很多贵重物品柜台如珠宝店，展览橱窗、博物馆等场合为防盗和防抢劫，希望安装一种玻璃破碎能自动报警的装置。
这种报警装置需要能够最大限度的防止误报警，并且准确的将报警信号传达到中央控制室甚至警方，以保证贵重物品的安全。
我们提供的玻璃破碎报警系统的方案，可以高效的收集危机信号，并且以最快速度报告给中央控制中心，并且考虑到了断电这一不确定因素对报警的影响，为贵重物品安全提供了一个非常强力的保障1.系统使用背景一般的贵重物品柜台如珠宝店，展览橱窗、博物馆等场合周遭会有很多杂音，其频率一般为10kHZ以下（如说话、走路、车辆驶过的声音信号），而玻璃破碎的声音振动频率在10k～15kHZ范围。
报警系统需要甄别传感器传输的数据，仅在数据显示需要报警的频段进行报警；考虑到现代犯罪通常会切断通用电源，报警系统和传感器系统需要能够在通用电源不能正常提供工作电压（电压过低或断电）时及时切换备用电源；对于一些比较敏感的场合（重要展览馆或展厅）需要将报警信号与警方联动，达到真正意义上保护贵重物品的要求。
2.报警系统流程图3.传感器选型3.1选型要求：能够测量10K~15KHZ的振动信号，并且传输到后续系统中大小适宜安装在橱窗、展台等位置价格合理3.2 传感器选择3.2.1 传感器大致类型选择Model127.01 4-20mA输出加速度计产品厂商介绍：法国振动传感公司原装进口压电加速度计/加速度传感器/振动传感器，类型有IEPE/ICP型加速度计，<1Hz低频加速度计，35KHz高频加速度传感器，150度高温加速度计带温度输出，4－20mA变送输出加速度计，低频压阻加速度计，电容式加速度计以及带速度输出的通用加速度计产品线，M12连接头方便工业测试，Entran(MSI)加速度传感器/Vibrasens振动传感器广泛地应用于航空航天航海、汽车、军工兵器、机械设备制造、电子设备、土建交通运输、冶金采矿、发电动力、石油化工、医疗器械、环保等行业，纳韦测试在这一领域有着广泛的应用经验。
玻璃破碎报警器工作原理
玻璃破碎报警器工作原理嘿，朋友们！今天咱来聊聊玻璃破碎报警器这玩意儿的工作原理。
你说这玻璃破碎报警器啊，就像是一个特别机灵的小卫士。
它平时安安静静地待在那儿，一旦玻璃出了啥问题，它立马就能察觉。
这小卫士是怎么工作的呢？其实啊，就跟咱人耳朵听声音差不多。
玻璃破碎的时候会发出一种特别的声音，这声音可不是一般的声音哦，它有自己的特点。
这报警器呢，就专门对这种声音特别敏感。
你想想看，要是有个小偷偷偷摸摸地想打破玻璃进来，那“哗啦”一声，报警器马上就能听到。
它可不会像人一样，有时候会走神或者没注意到。
它就像一个时刻保持警惕的小警察，一有风吹草动就能反应过来。
它里面有一些很精细的零件和电路呢，就像人的大脑和神经一样。
这些零件和电路能准确地分辨出玻璃破碎的声音，然后迅速做出反应，发出警报声。
那警报声可响亮啦，能把周围的人都吓一跳，也能让坏人吓破胆，不敢再乱来。
咱可以把它比作一个超级敏锐的小侦探，任何玻璃破碎的蛛丝马迹都逃不过它的“耳朵”。
它是不是很厉害呀？而且啊，它还特别忠诚，不管白天黑夜，都坚守岗位，保护着我们的玻璃。
要是没有它，那我们的玻璃被打破了可能都不知道呢。
说不定等我们发现的时候，家里都已经被小偷翻得乱七八糟啦。
有了它在，我们就能安心很多，感觉就像有了一个可靠的伙伴在守护着我们。
你说这玻璃破碎报警器是不是个宝啊？它虽然个头不大，但是作用可大着呢！它让我们的生活更加安全，让那些心怀不轨的人不敢轻易下手。
所以啊，朋友们，可别小瞧了这小小的玻璃破碎报警器哦。
它就像一个默默守护我们的小英雄，时刻保护着我们的财产和安全。
让我们一起为这个厉害的小卫士点个赞吧！原创不易，请尊重原创，谢谢!。
玻璃破碎探测器安装指导
自检状态
每秒闪１ 次
自检状态，探测到触发信号
闪烁
自检状态，报警
每秒闪１ 次
测试
红色Ｌ Ｅ Ｄ ＯＦＦ ＯＦＦ
亮５ 秒 持续亮 亮１ 秒 闪烁Ｏ Ｆ Ｆ ／ Ｏ Ｎ 闪烁Ｏ Ｎ ／ Ｏ Ｆ Ｆ ＯＦＦ ＯＦＦ 亮５ 秒
ＬＥＤ被关闭，绿色Ｌ Ｅ Ｄ不亮。
自检 上电后，ＦＧ－１５２５／ＦＧ－１５２５Ｔ自动进行一系列的自检。如果自 检失败，Ｌ Ｅ Ｄ灯会每秒闪烁一次，提示用户－１５２５Ｔ 玻璃破碎探测器安装指导
指标
范围： 最大７．６ ｍ （２５ ｆｔ．）， 无最小探测范围
工作温度： －１０ｏ ｔｏ ５０ｏ Ｃ （１４ｏ ｔｏ １２２ｏ Ｆ） 保存温度： －２０ｏ ｔｏ ５０ｏ Ｃ （－４ｏ ｔｏ １２２ｏ Ｆ）
报警持续时间： ５秒（与报警ＬＥＤ的状态无关）
大小： 98 mm x 62 mm x 21.8 mm (3.8 6 in. H x 2 .44 in. W x 0.8 6 in. D)
重量： ９０ ｇ （３．２ ｏｚ．） 含包装的重量： １１６ ｇ （４．１ ｏｚ．）
配件： ＦＧ－ＳＰ１安装片
认证： ＦＣＣ ａｎｄ ＩＣ 认证 ＣＥ （ＥＭＣ Ｄｉｒｅｃｔｉｖｅ： 居家、商业、和轻工业）
5
6
7
安装时使用Ｍ３或Ｍ ４ （ ＃ ６ 或＃ ８ ）螺丝刀。 如果是表面安装，请使用表面安装的配件。
如果是不带ＥＯＬ的常闭回路，请按照上图 接线。
如果是不带ＥＯＬ的常开回路，请按照上图 接线。
8
9 仅适用于ＦＧ－１５２５Ｔ
10
如果是带ＥＯＬ的常闭回路，请按照上图接 线。
如果是带ＥＯＬ的常开回路，请按照上图接 线。
状态
传感器应用实例：压电玻璃破碎报警器的设计
2.2.1压电传感器的结构与外形
2.2.2压电传感器的工作原理
压电传感器是利用某些电介质受力后产生的压电效应制成 的传感器。所谓正压电效应是指某些电介质在受到某一方 向的外力作用而发生形变（包括弯曲和伸缩形变）时，由 于内部电荷的极化现象，会在其表面产生电荷的现象。逆 压电效应是指当在电介质的极化方向施加电场，这些电介 质就在一定方向上产生机械变形或机械压力，当外加电场 撤去时，这些变形或应力也随之消失。
2.压电陶瓷的压电特性
压电陶瓷是人工制造的多晶体压电材料。在无外电场作用时， 电畴在晶体中杂乱分布，它们的极化效应被相互抵消，压 电陶瓷内极化强度为零，因此原始的压电陶瓷呈中性，不 具有压电性质。
最早使用的压电陶瓷材料是钛酸钡（BaTiO3）。它是由 碳酸钡和二氧化钛按一定比例混合后烧结而成的。它的压 电系数约为石英的50倍，但使用温度较低，最高只有 70℃，温度稳定性和机械强度都不如石英。 2.2.3 压电传感器的连接方式
2.压电传感器的测量电路
压电传感器的输出可以是电压信号，也可以是电荷信号， 因此前置放大器也有两种形式：电压放大器和电荷电荷放大器
2.2.5 压电玻璃破碎报警器的设计
玻璃破碎时会产生10～15的高频声音信号，利用压电陶瓷片的压电效 应，可以制成玻璃破碎入侵探测器，对高频的玻璃破碎声音进行有效 检测，而对10以下的声音信号（如说话、走路声）有较强的抑制作用。 玻璃破碎声发射频率的高低、强度的大小同玻璃厚度、面积有关。在 玻璃附近安装压电传感器，当压电元件表面因玻璃破碎产生的高频声 音信号而受振动时，压电传感器就会产生一定的电压脉冲。压电传感 器产生的是交流信号，需经过交直流变换变成直流信号后才能形成控 制信号。
3.2压电式压力传感器解析
§7.6 压电传感器的应用
地 震 的 巨 大 威 力
33
§7.6 压电传感器的应用
南海Ms7.2地震波形记录图
34
§7.6 压电传感器的应用 3) 压电式振动加速度传感器结构及外形
横向振动测振器
纵向振动测振器
35
4火炮堂内压力测试
发射药在堂内燃烧形成压力完成炮弹的发射。 堂内压力的大小，不仅决定着炮弹的飞行速 度，而且与火炮、弹丸的设计有着密切关系。
12
二、压电材料 1、种类：
石英晶体：如石英等； 压电陶瓷：如钛酸钡、锆钛酸铅等； 压电半导体：如硫化锌、碲化镉等； 高分子压电材料：聚二氟乙烯等。 2、对压电材料特性要求： ①转换性能：要求具有较大压电常数； ②机械性能： 机械强度高、刚度大，以期获得宽的线性
范围和高的固有振动频率； ③电性能：具有高电阻率和大介电常数，以减弱外部分布 电容的影响并获得良好的低频特性； ④环境适应性强：温度和湿度稳定性要好，要求具有较 高的居里点，获得较宽的工作温度范围； 13 ⑤时间稳定性：要求压电性能不随时间变化。
从作用力看，元件是串接的，因而每片受到的作用力相同，产生的变 形和电荷数量大小都与单片时相同。
图a）从电路上看，这是并联接法， 类似两个电容的并联。所以， 外力作用下正负电极上的 电荷量增加了1倍，电容量也增加了1倍，输 出电压与单片时相同。 图b）从电路上看是串联的，两压电片中间粘接处正负电荷中和， 上、 下极板的电荷量与单片时相同，总电容量为单片的一半，输出电 压增大了1倍。
3. 交通监测
将高分子压电电 缆埋在公路上，可以 获取车型分类信息 （包括轴数、轴距、 轮距、单双轮胎）、 车速监测、收费站地 磅、闯红灯拍照、停 车区域监控、交通数 据信息采集（道路监 控）及机场滑行道等。
传感器复习题
传感器复习题一、填空题1、在工程技术领域中，传感器是把非电量转换成电量的测量装置。
2、传感器一般由敏感元件、转换元件和测量电路三部分组成。
3、传感器的特性可分为静态特性和动态特性。
4、我们平时使用的电子秤和汽车衡应用到的原理是应变效应。
5、为测量埋入地下的体积较小的金属物体，需用电涡流类型的传感器。
6、汽车防撞保护系统中的安全气囊用到的是电容加速度传感器。
7、压电式传感器可以等效为一个与电容相并联的电压源。
8、采用金属探伤仪探测某金属构件中的缺陷时，应选用超声波传感器。
9、光电效应可分为内光电效应和外光电效应两种。
10、超声波的传播波形主要可分为纵波、横波和表面波。
11、热敏电阻传感器主要用于对温度的测量，热敏电阻有正温度系数和负温度系数两大类。
12、使用测谎器时，由于被测人紧张的原因，经常是大汗淋漓，此时应选用_湿敏电阻_传感器。
13、热电偶回路中产生的热电势由接触电势和温差电势两部分组成。
14、电容传感器有三种类型,即变极距型、变介质型和变面积型。
15、自感式传感器可分为变隙式型、变截面积型和螺管型三种。
16、声波按照频率可分为次声波、可闻波和超声波三种形式。
17、霍尔元件是一种四端子器件。
18、压电晶体的电荷量与外力之间是正比例关系。
19、将超声波（机械振动波）转换成电信号是利用了压电材料的压电效应特性。
20、压力传感器通常有绝对压力传感器、差压传感器和表压传感器三种类型二、选择题1、工业上为确保安全起见，须经常定期对各种所储气体的容器进行检测，其目的就是以防漏气，检测时可能用到的传感器是(气敏电阻传感器) 。
A气敏电阻传感器B热释电传感器C涡流传感器D差动变压器2、欲利用光电池为手机充电，需将数片光电池（并联）起来，以提高出输出电流。
A并联B串联C短路D开路3、洗手间红外反射式干手机极有可能用到的传感器是（红外传感器）。
A气敏电阻传感器B压电传感器C红外传感器D霍尔传感器4、下面不属于应变传感器应用的是（家用有毒气体报警器）。
传感器6（ＰＤＦ）
压灵敏度与电容成反比。实际是增大前置输入回路电阻Ri.。
• 从传感器电压灵敏度Ku可见，连接电缆的分布电容Cc影响传
感器灵敏度，使用时更换电缆就要求重新标定，测量系统对
电缆长度变化很敏感，这是电压放大器的缺点。
Ku
Ca
d Cc
Ci
Ku
Kq Ca
第6章 压电式传感器
6.4 等效电路与测量电路 6.4.2 测量电路
•晶体受沿Z轴方向的应力时X、Y方向形变相同不产生压电效 应；
•应力方向为拉力时，电荷极性与上述相反。
第6章 压电式传感器
6.2 压电材料 6.2.1 石英晶体
传感器原理及应用
石英晶体压电模型
第6章 压电式传感器 传感器原理及应用
6.2 压电材料 6.2.1 石英晶体 石英晶体压电模型动画演示
动画演示
U im ( )
U im ( )
R (C a C c C i ) 1 2 R 2 (C a C c C i )2
令前置放大器输入回路的时间常数为： R(Ca Cc Ci )
相对幅频特性和相频特性分别为：
U im ( )
U im ( )
1 ( )2
K1
tan1( ) (90 70 )
传感器原理及应用
电压放大器实例： 阻抗变换电路，用场放应管实现高阻 抗匹配的放大自举反馈电路（跟随器）。
R1、R2分压，经 Rg 耦合作场效应管偏置。 观察Rg两端电压，信号到经C1耦合到Rg 的A端，由于场效应管跟随作用，使S（源） G（栅）间电压大小近似相等、相位相同。 信号经C2耦合到Rg的B端，这时Rg两端电 压近相等，Rg上的电流很小，意味着场效 应管的输入阻抗并没有因分压电路而降低。
传感器应用技术复习题与答案
传感器应用技术复习题与答案1. 将传感器的电阻值、电容值或电感值变化量转换成易于传输的电流或电压，通常要用到（）电路。
[单选题] *电桥(正确答案)放大A-D转换以上均可2. 以下不属于直流电桥应用情况的是（）。
[单选题] *热敏电阻应变电阻压敏电阻螺管式差动传感器(正确答案)3. 以下（）电桥在传感器实际应用电路中使用效果最佳。
[单选题] *四等臂(正确答案)惠斯通对等以上均选4. 目前检测系统中的放大电路，除特殊情况外，基本均采用（）构成的放大电路。
[单选题] *晶体管放大器运算放大器(正确答案)高压放大器阻抗放大器5. 通常情况下，运算放大器正电源VCC和负电源VEE应满足（）关系。
[单选题] *VCC＞VEEVCC＜VEEVCC=VEE(正确答案)没有规定6. 理想运算放大器应满足以下（）条件。
[单选题] *端口输入电阻Ri趋于无穷大端口输出电阻Ro趋于零运放增益A趋于无穷大以上均选(正确答案)7. 以下（）是常用的运算放大器。
[单选题] *同相放大器反相放大器差分放大器A和B(正确答案)8. 以下（）是典型的传感器测量电路。
[单选题] *电桥电路放大电路A-D转换电路ABC(正确答案)9. 计算机中广泛采用（）A-D转换器作为借口电路。
[单选题] *逐次逼近式(正确答案)双积分式计数器式并行10. 以下温度传感器属于电测量型的是（）。
[单选题] *热电偶传感器热电阻传感器热敏电阻传感器A和B(正确答案)11. 以下（）传感器适用于温度检测精度要求比较高的场合。
[单选题] *热电阻(正确答案)热敏电阻直流电桥热电偶12. 目前较为广泛使用的热电阻材料为（）等。
[单选题] *铂铜镍ABC(正确答案)13. 以下属于热电阻传感器特点的有（）。
[单选题] *电阻温度系数大线性好、性能稳定使用范围窄、加工复杂14. （）温度系数热电阻传感器的阻值随温度升高而增大。
[单选题] *正(正确答案)负随机A或C15. （）温度系数热电阻传感器的阻值随温度升高而减小。
电压型传感器
dt
dt
dt dt
(b)铁心旋转型
e ANBcos2t
这种结构可做成测角速度
三、结构类型
2 恒磁通结构:
工作气隙中的磁通恒定，感应电动势是由于永 久磁铁与线圈之间有相对运动－线圈切割磁力 线产生。
分为 ：动铁式和动圈式
动铁式
动圈式
基本原理
如果在线圈运动部分的磁场强度B是均匀的， 则当线圈与磁场的相对速度为υ时，线圈的感应电动势：
第5章 电压型传感器
理解常见电压 型传感器的基 基本本工要作求原：理 掌握常见电压 型传感器的测
量电路
主要内容
5.1磁电式传感器 5.2压电式传感器 5.3热电偶传感器 5.4光电传感器 5.5霍尔传感器
5.1 磁电式传感器
通过电磁感应原理将被测量（如振动、转速、 扭矩）转换成电势信号。 利用导体和磁场发生相对运动而在导体两端输 出感应电势；属于机-电能量变换型传感器
优点: 不需要供电电源，电路简单， 性能稳定，输出阻抗小
一、基本原理
磁电式传感器是基于电磁感应原理的传感器。 根据电磁感应定律可得：
e N d
dt
即回路中产生的感应电势与磁通量对时间的 变化律成正比
最常用的传感器用途简介
目录1.常用传感器分类11.1生活常见类11.2光电类传感器21.3力学方面传感器31.4 其他常见方面的传感器42传感器功能分类52.3电阻式传感器52.4. 变频功率传感器52.5称重传感器62.6电阻应变式传感器62.7压阻式传感器62.8热电阻传感器62.9 激光传感器62.10. 霍尔传感器62.11无线温度传感器62.12智能传感器72.13光敏传感器72.14生物传感器72.15 位移传感器72.16. 压力传感器82.17. 24GHz雷达传感器82.18 液位传感器8、浮球式液位传感器8、浮简式液位传感器8、静压或液位传感器81.常用传感器分类1.1生活常见类DS18b20温度传感器作用：检测温度湿度传感器：检测湿度温湿度传感器作用：检测室温度跟湿度烟雾传感器作用：检测烟雾浓度作用：安卓手机上的的屏幕旋转防水型 DS18B20作用：防水也可测温度声音检测传感器作用：可以用于声控灯，配合光敏传感器做声光报警，以与声音控制，声音检测的驻极体话筒传感器作用：声控开关煤气传感器作用：预防火灾1.2光电类传感器超声波传感器作用：测距离红外避障传感器作用：避障反射式光电管RP220作用：可应于小车、机器人等黑白线寻迹光敏电阻P1201-04传感器作用：可见光控制电阻阻值U型光电传感器作用：常用于工件计数、测量电机的转速、电机转的圈数红外接收头HS0038作用：可应于红外信号检测CHQ1838传感器作用：接收红外线红外光电传感器作用：光电开关，红外光电开关的种类很多，有镜反射式、漫反射式、槽式、对射式和光纤式等。
接触传感器作用：识别障碍物开环式电流传感器作用：测量磁场闭环式电流传感器作用：测量磁场霍尔开关传感器作用：可用于电机测速/位置检测等场地，主要作为开关使用防跌落传感器作用：饭跌落防碰撞传感器：作用：防碰撞作用：循迹漫反射传感器作用：开关光照度传感器作用：应用于电光源、科教、冶金行业、工业监察、农业研究以与照明行业的品控。
智能化安全防范系统
安全防范系统第一章概述安全防范是指以维护社会公共安全为目的，防入侵、防被盗、防破坏、防暴和安全检查等措施。
为了达到上述目的采用了以电子技术、传感器技术和计算机技术为基础的安全防范技术的器材设备，并将其构成一个系统，由此应运而生的安全防范技术正逐步发展成为一项专门的公共安全技术学科。
现代化大厦的安全防范系统包括防盗报警、电视监控、出入口监控、访客对讲和电子巡更等。
一、防盗报警系统防盗报警系统就是用探测器对建筑内外重要地点和区域进行布防，它可以及时探测非法入侵，并且在探测到有非法入侵时，及时向有关人员示警。
例如门磁开关、玻璃破碎报警器等可有效探测外来的入侵，红外探测器可感知人员的楼内的活动等，一旦发生入侵行为，能及时记录入侵时间、地点，同时通过视频控制系统录下现场情况。
二、闭路电视监视系统闭路电视监视系统在重要的场所安装摄像头，保安人员在控制中心便可以监视整个大楼内、外情况，从而大大加强了保安的效果。
另外，监视系统在接到报警系统和出入口控制系统的示警信号后，能自动进行实时录像，录下报警时的现场情况，以供事后重放分析。
先进的视频报警系统可以根据监视区域图像的移动，发生报警信号，并录下现场情况。
三、出、入口控制系统出、入口控制就是对建筑内、外正常的出入进行管理。
该系统主要控制人员的出入及在楼内相关区域的行动，通常在大楼的入口处、金库门、档案室门和电梯等处安装出入控制装置，比如磁卡IC卡识别器或者密码键盘等，用户要想进入，必须拿出自己的磁卡/IC卡或输入正确的密码，或两者兼备，控制器识别有效才被允许通过。
四、访客对讲系统在住宅楼（高层商住楼）或居住小区，设立来访客人与居室中的人们双向可视/非可视通话，经住户确认可遥控入口大门的电磁门锁，允许来访客人进入，同时住户又能通过对讲系统向物业中心发出求助或报警信号。
四、电子巡更系统电子巡更系统是在规定的巡查路线上设置巡更开关或读卡器，要求保安人员在规定时间里在规定的路线进行巡逻，保障保安人员的安全及大楼的安全。
汽车报警器工作原理
汽车报警器工作原理第一起有文件记载的盗车案发生在1896年，距离汽车问世仅隔十年。
因为汽车价格昂贵，易于转卖，而且便于盗车贼逃脱，所以百余年来，它一直是盗贼最喜欢目标之一。
研究说明，仅在美国，每20秒就有一辆汽车被盗。
Directed Electronics供图“响尾蛇〞汽车报警系统包括一系列传感器和报警装置。
基于这个惊人的数字，数以百万的美国人购置昂贵的汽车报警器也就没有什么好奇怪的了。
如今，几乎有50％的车辆装有精巧的电子传感器、警报器和远程激活系统，甚至在车轮上设置了高级防盗装置。
在本文中，我们将介绍一些先进的汽车报警系统，让您了解它们的功能和原理。
精细的现代汽车报警系统令人惊奇，但更令人称奇的是不管报警系统多么精巧，盗车贼总是有方法绕过它们。
根本原理最根本的汽车报警系统一般由一个或多个传感器和与之相连的警报器组成。
最简单的报警系统就是在驾驶员侧车门上安装开关并接好线路，如果有人开门，警报器就会鸣响。
安装这种汽车报警系统需要一个开关、几根电线和一个警报器。
现在，多数汽车的报警系统要比这复杂得多。
这些报警系统一般包括：一组传感器，包括开关、压力传感器和运动探测器可以发出多种声音的警报器，您可以从中选出一种与众不同的声音由密钥卡无线控制的无线电接收器备用电池，在主电池断开的情况下也可以保证报警系统正常工作计算机控制单元，也是报警系统的“大脑〞，可以对周围的情况进展监控并发出警报许多先进的报警系统的“大脑〞实际上是一台小型电脑。
当传感器发觉到异常情况时，“大脑〞就会合上开关，激活报警装置〔即喇叭、车前灯或警报器〕。
不同的平安系统使用不同的传感器，而且传感器接入控制器的方式也不同。
控制器和报警系统一般与车的主电池相连，通常还配备有备用电源。
如果有人切断主电源〔如剪断电池线缆〕，这个隐藏的备用电源就会介入供电。
电源被切断很可能是有人在盗车，此时控制器将启动并拉响警报。
在下文中，我们将了解不同类型的传感器，它们的工作原理，以与它们是如何与报警系统的控制器连接的。
第六章压电传感器(河南理工大学)
聚偏氟乙烯压电材料
聚 偏 氟 乙 烯 压 电 效 应
26
高分子压电材料制作的压电薄膜和电缆
27
可用于波形分析及报警的高分子压电踏脚板
28
表6-1 常用压电材料的主要性能（P104)
29
（1）压电系数：dij
i=1,2,3，表示电学量方向，分 别表示X轴、Y轴、Z轴方向。 j=1,2,3,4,5,6，力学方向，分别 表示沿X轴、Y轴、Z轴方向作 用的正力和YOZ平面、ZOX平 面、XOY平面作用的切应力。
20
➢ 施加外电场时，电畴的极化方向发生转动，趋 向外电场方向排列。外电场强度达到饱和程度时 ，所有的电畴与外电场一致。 ➢外电场去掉后，电畴极化方向基本不变，剩余 极化强度很大。所以，压电陶瓷极化后才具有压 电特性。
21
极化过程示意图
➢ 晶体极化时，在沿极化方向加一直流电压， 形成外加电场，使电畴的方向与外加电场的方 向一致。 ➢ 晶体极化后，沿极化方向产生剩余极化强度。
Pxx----极化强度； Fx-----沿X轴方向的压缩力； d11----压电系数；
l、b----石英晶体的长度和宽度；
σxx ---压缩应力。
而极化强度Pxx又等于晶片表面的电荷密度，即
或
10
电荷的极性 （1）在X轴方向施加压缩力 时，则X轴正向为正电荷；
（2）在X轴方向施加拉力 时，则X轴正向为负电荷；
猛烈撞击陶瓷压电组件4，产生压电效应，从而在正负两极 面上产生大量电荷，正负电荷通过高压导线5在尖端放电产 生火花，使得燃气被点燃。
煤气灶压电陶瓷打火器不仅使用方便，安全可靠，而且
使用寿命长，据有关资料介绍，采用压电陶瓷制成的打火器
可使用100万次以上。
《传感器与检测技术》胡向东ch05.
压电特性 半导体特性
集成压电传感器
有机高分子
质轻柔软、抗拉强度高、
压电材料
机电耦合系数高
5
三、石英晶体的压电特性 石英 居里点573℃，六角晶系结构
光轴
电轴
机械轴
qx d11 fx
qy d 12 a fy d 11 a fy
fx
b
b
fy
6
x轴方向受力：压力 x轴方向受力：拉力
y轴方向受力：压力 y轴方向受力：拉力
同学们好！
1
受力、表面形变 压电器件 电荷
2
§5-1 压电效应和压电材料
一、压电效应
1、正（顺）压电效应
2、逆压电效应（电致伸缩）
3
T(S) 机械能
正压电效应
压电介质
Q(E) 电能
逆压电效应
二、压电材料简介
压电常数 压电效应强弱：灵敏度 弹性常数（刚度） 固有频率、动态特性 介电常数 固有电容、频率下限 机电耦合系数 机电转换效率 电阻 泄漏电荷、改善低频特性 居里点 丧失压电性的温度
1
1
(
)
1
2
1
1
1
R(Ce Cc Ci)
R(Ce Cc Ci) 时间常数 15
| Ui | | Ui | 理想
1
1
(
)
1
2
1
1
1
R(Ce Cc Ci)
R(Ce Cc Ci) 时间常数
பைடு நூலகம்
输入电压与作用力间的相位差：
arctgR(Ce Cc Ci)
2
2
arctg
28
例12：玻璃破碎报警器
29
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自动检测技术
项目四
玻璃破碎报警器
目录
一、压力传感器简介 (3)
二、压力传感器应用 (4)
三、压力传感器应用的具体介绍··5
四、玻璃破碎报警器介绍 (6)
五、玻璃破碎报警器的原理 (7)
六、玻璃破碎报警器的电路图 (7)
七、玻璃破碎报警器的分析 (8)
八、总结 (9)
简介
压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，其广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业，下面就简单介绍一些常用传感器原理及其应用。
另有医用压力传感器。
应用
压力传感器主要应用于：增压缸、增压器、气液增压缸、气液增压器、压力机，压缩机，空调制冷设备等领域。
1、应用于液压系统
压力传感器在液压系统中主要是来完成力的闭环控制。
当控制阀芯突然移动时，在极短的时间内会形成几倍于系统工作压力的尖峰压力。
在典型的行走机械和工业液压中，如果设计时没有考虑到这样的极端工况，任何压力传感器很快就会被破坏。
需要使用抗冲击的压力传感器，压力传感器实现抗冲击主要有2中方法，一种是换应变式芯片，另一种方法是外接盘管，一般在液压系统中采用第一种方法，主要是因为安装方便。
此外还有一个原因是压力传感器还要承受来自液压泵不间断的压力脉动。
2.应用于安全控制系统
压力传感器在安全控制系统中经常应用，主要针对的领域是空压机自身的安全管理系统。
在安全控制领域有很多传感器应用，压力传感器作为一种非常常见的传感器，在安全控制系统中应用也不足为奇。
在安全控制领域应用一般从性能方面来考虑，从价格上的考虑，还有从实际操作的安全性方便性来考虑，实际证明选择压力传感器的效果非常好。
压力传感器利用机械设备的加工技术将一些元件以及信号调节器等装置安装在一块很小的芯片上面。
所以体积小也是它的优点之一，除此之外，价格便宜也是它的另一大优点。
在一定程度上它能够提高系统测试的准确度。
在安全控制系统中，通过在出气口的管道设备中安装压力传感器来在一定程度上控制压缩机带来的压力，这算是一定的保护措施，也是非常有效的控制系统。
当压缩机正常启动后，如果压力值未达到上限，那么控制器就会打开进气口通过调整来使得设备达到最大功率。
3.应用于注塑模具
压力传感器在注塑模具中有着重要的作用。
压力传感器可被安装在注塑机的喷嘴、热流道系统、冷流道系统和模具的模腔内，它能够测量出塑料在注模、充模、保压和冷却过程中从注塑机的喷嘴到模腔之间某处的塑料压力。
4.应用于监测矿山压力
传感器技术作为矿山压力监控的关键性技术之一。
一方面，我们应该正确应用已有的各种传感器来为采矿行业服务；另一方面，作为传感器厂家还要研制和开发新型压力传感器来适应更多的采矿行业应用。
压力传感器有多种，而基于矿山压力监测的特殊环境，矿用压力传感器主要有：振弦式压力传感器、半导体压阻式压力传感器、金属应变片式压力传感器、差动变压器式压力传感器等。
这些传感器在矿产行业都有广泛的应用，具体使用哪种传感器还有根据具体的采矿环境进行选择。
5.应用于促进睡眠
压力传感器本事无法促进睡眠，我们只是将压力传感器放在床垫地下，由于压力传感器具有高灵敏度，当人发生翻身、心跳以及呼吸等有关的动作时，传感器会分析这一系列信息，去推断睡眠人睡觉处于一个什么状态，然后通过对传感器的分析，收集传感器的信号得到心跳和呼吸节奏等睡眠的数据，最后将所有数据处理谱成一首段的曲目，当然能将你一个晚上的睡眠压缩成一首几分钟的音乐。
6.应用于压缩机，空调冷设备
压力传感器常用于空气压力机，以及空调制冷设备，这类传感器产品外形小巧、安装方便、导压口一般采用专用阀针式设计。
玻璃破碎报警器
介绍：
玻璃破碎报警器是在玻璃破碎时发出警报的安保器件，它在我们的日常生活中有着重要的应用，多数防盗系统中都有它的身影，比较常见的是在博物馆、珠宝店等。
利用压电陶瓷片可以制成玻璃破碎入侵探测器，对于高频的玻璃破碎声音进行有效检测可以达到同样目的。
玻璃破碎探测器按照工作原理的不同可以大致分为两类：一类是声控型的单技术玻璃破碎探测器，另一类是双技术型玻璃破碎探测器，其中包括声控-震动型和次声波-玻璃破碎高频声响型。
我们小组所设计的报警器是通过采集玻璃破碎时所发出的高频信号以达到报警的目的。
电路原理：
玻璃破碎报警器的电路见图1。
压电陶瓷片B将碎发的振动
信号或响声转换成电信号，这个极其微弱的电信号经过由三极管VT1和VT2构成的直耦式放大器放大后，利用C2从VT2的集电极上取出放大信号，然后经二极管VD1、VD2倍压整流后使VT3导通。
VT3导通后在R4两端产生的压降使单向可控硅VS导通并锁存，于是语言报警喇叭HA通电反复发出“抓贼呀—”喊声。
这时，只有按一下SB，方可解除警报声。
图1
该装置的电源是由电源变压器T将220V市电降压为12V，经QD全桥整流、C5滤波后供给整机工作。
为了防备
交流电中断，还增加了12V电池组。
这样，当电网停止供电时，G自动续接供电，当电网复电后，G自动停止供电，始终让报警电路处于准备状态，十分实用可靠。
元器件选择与制作：
HA选用LQ46-88D型语言报警喇叭。
振动传感器B采用HTD27A-1或FT27型压电陶瓷片（正品），并配用薄形塑料谐振腔即可，它对碎发响声与振动很敏感，而对缓慢变化的声响无效。
VS用1A、100V单向可控硅，如MCR 100-1型等。
VT1～VT3均用9014或3DG8型硅NPN三极管，要求β>200。
VD1～VD3用1N4001型硅二极管。
QD用QL-lA/50V 整流全桥，亦可用四只1N4001型二极管替代。
T选用220V/12V、5W电源变压器，要求长时间轻载运行不发热。
G可用普通5号干电池八节串联而成。
R P用WH7型微调电阻器。
R1～R4均用RTX-1/8W型碳膜电阻器。
C1、C2和C3均用CD11-16V型电解电容器，C4用CT1型瓷介电容器，C5用CD11-25V型电解电容器。
SB用普通常闭型自复位按钮开关，亦可用KWX型微动开关代替。
B在具体安装时，为了迷惑外人，可在玻璃橱窗内帖上一些装饰画或字，将B用强力胶粘贴在装饰画或字上，使人从外面看不出里面安有报警装置，然后用两根细导线将B接至主机上去。
调整RP阻值，可以微调信号放大器的增益，使报警器的灵敏度合乎使用环境要求。
总结
通过这个项目，我更加了解压力传感器，本通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做从来没有做过的事情，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，次实验中遇到的问题不少，通过这次课程设计之后，一定把以前所学过的知识重新温故。