传感器原理设计与应用重点总结
化学传感器的设计与应用
化学传感器的设计与应用化学传感器是一种能够通过化学反应与目标物质发生作用,并将其转化为可测量信号的装置。
随着科技的进步和需求的增长,化学传感器在许多领域中得到广泛应用,如环境监测、生物医学、食品安全等。
本文将探讨化学传感器的设计原理和应用案例。
1. 化学传感器的设计原理化学传感器的设计原理基于目标物质与传感器之间的相互作用。
常见的相互作用包括化学反应、吸附、溶解、电荷转移等。
根据不同的相互作用方式,可以设计出不同类型的化学传感器,如光学传感器、电化学传感器、生物传感器等。
下面以光学传感器为例介绍其设计原理。
光学传感器利用目标物质与光的相互作用,通过测量光的吸收、散射、发射等属性来检测目标物质的存在与浓度。
其设计原理包括以下几个方面:1.1 光源:选择适当的光源,如白光发射二极管(LED)、激光等,根据目标物质的特性选择波长。
1.2 发射与接收光路设计:通过适当的光学元件,将光源发射的光束引导到目标物质上,并将反射、散射的光束引导到光电探测器上进行检测。
1.3 光检测与信号处理:利用光电探测器将光信号转化为电信号,并通过信号处理电路进行放大、滤波等处理。
1.4 响应机理与量化分析:根据目标物质与光的相互作用方式,建立响应机理模型,通过测量光信号的变化来定量分析目标物质的浓度。
2. 化学传感器的应用案例化学传感器在许多领域中展现出了广泛的应用前景。
下面将介绍几个典型的应用案例。
2.1 环境监测化学传感器在环境监测领域中起到了重要的作用。
例如,气体传感器用于检测空气中的污染物浓度,如二氧化硫、臭氧等;水质传感器用于监测水中的溶解氧、重金属离子等有害物质的浓度。
这些传感器能够及时准确地检测环境中的污染物,用于预警和监控,以保护环境和人民的健康。
2.2 生物医学化学传感器在生物医学领域中有着广泛的应用。
例如,血糖传感器用于监测糖尿病患者的血糖水平,可以帮助患者及时调整饮食和胰岛素的使用;药物检测传感器用于检测药物在体内的浓度,为合理用药提供依据。
温度传感器的原理和应用实验总结
温度传感器的原理和应用实验总结1. 引言温度传感器是一种常见的用于测量环境或物体温度的设备。
它可以将温度转换为电信号,进而提供给其他设备进行处理和控制。
本文将介绍温度传感器的工作原理,并总结一些常见的实验应用。
2. 温度传感器的工作原理温度传感器的工作原理基于热电效应、电阻变化或半导体温度特性等原理。
以下是几种常见的温度传感器工作原理:2.1 热电温度传感器热电温度传感器基于热电效应,利用不同材料之间的电动势差来测量温度。
常见的热电温度传感器包括热电偶和热电阻。
•热电偶:通过两种不同金属材料的接触,利用金属间的热电效应来生成电信号。
该电信号与温度呈线性关系,可用于测量高温环境。
•热电阻:使用金属、合金或半导体等材料的电阻变化来测量温度。
常见的热电阻包括铂电阻和铜电阻。
2.2 电阻温度传感器电阻温度传感器通过测量电阻值的变化来估计温度。
这种传感器通常使用金属或半导体材料,其电阻值与温度呈线性关系。
常见的电阻温度传感器包括铝电阻和硅电阻。
2.3 半导体温度传感器半导体温度传感器利用半导体材料在不同温度下的电阻变化来测量温度。
它们具有较高的精度和较小的尺寸,广泛应用于汽车、家电和电子设备中。
3. 温度传感器的应用实验温度传感器在各个领域都有广泛的应用。
以下是一些常见的温度传感器应用实验:3.1 温度监测利用温度传感器监测环境温度的变化。
可以将温度传感器放置在室内或室外,记录温度变化的数据,并进行分析和控制。
3.2 温度控制通过温度传感器控制设备的温度。
例如,将温度传感器与加热元件结合使用,可以实现对恒温箱、电炉等设备温度的控制。
3.3 温度报警当温度超过或低于设定阈值时,温度传感器会触发报警。
这种应用在实验室、仓库、冰箱等场所广泛使用,用于保护物品免受温度变化的影响。
3.4 温度补偿在某些应用中,温度传感器可用于补偿其他传感器测量值的温度误差。
例如,温度传感器可以补偿压力传感器在高温环境下的读数。
3.5 温度检测与追踪利用温度传感器对物体表面温度进行检测和追踪。
传感器原理及应用教程专用学习教案
传感器原理及应用教程专用学习教案一、教学内容本教案基于《传感器原理及应用》教材第3章“电阻式传感器”和第6章“光电传感器”,详细内容包括:1. 电阻式传感器的原理、类型及应用;2. 光电传感器的原理、类型、特性及应用实例。
二、教学目标1. 理解并掌握电阻式传感器和光电传感器的工作原理;2. 学习并了解不同类型的电阻式传感器和光电传感器的特点及应用;3. 培养学生的动手操作能力,学会使用传感器进行数据采集。
三、教学难点与重点1. 教学难点:传感器工作原理的理解,传感器类型及应用的选择;2. 教学重点:电阻式传感器和光电传感器的原理及其在实际应用中的使用。
四、教具与学具准备1. 教具:PPT课件、实验设备(电阻式传感器、光电传感器、数据采集卡等);2. 学具:笔记本、实验报告、传感器模块。
五、教学过程1. 引入实践情景:介绍传感器在生活中的应用,如智能家居、工业生产等;2. 理论讲解:a. 电阻式传感器原理、类型及应用;b. 光电传感器原理、类型、特性及应用实例;3. 例题讲解:讲解传感器在实际应用中的计算和数据处理;4. 随堂练习:让学生针对所学内容进行计算和分析;5. 实验操作:a. 安装并调试电阻式传感器和光电传感器;b. 使用数据采集卡进行数据采集;c. 数据处理和分析;六、板书设计1. 电阻式传感器原理、类型及应用;2. 光电传感器原理、类型、特性及应用实例;3. 实验结果展示。
七、作业设计1. 作业题目:a. 简述电阻式传感器和光电传感器的工作原理;2. 答案:见附件。
八、课后反思及拓展延伸2. 拓展延伸:a. 探索其他类型的传感器原理及应用;b. 了解传感器在物联网、智能制造等领域的应用;c. 鼓励学生参加传感器相关的竞赛和实践活动,提高实际操作能力。
重点和难点解析:1. 教学难点:传感器工作原理的理解;2. 教学重点:电阻式传感器和光电传感器的原理及其在实际应用中的使用;3. 实验操作:安装并调试电阻式传感器和光电传感器;4. 作业设计:简述电阻式传感器和光电传感器的工作原理及列举应用。
传感器期末总结心得
传感器期末总结心得随着科学技术的进步和人们对社会经济发展的不断追求,传感器技术在各个领域都得到了广泛的应用。
作为将物理量转变为可视化和可感知信号的设备,传感器在工业自动化、环境监测、医疗诊断等领域发挥着至关重要的作用。
在本学期的传感器课程学习中,我对传感器的原理、制作和应用有了更深入的了解,也积累了一些实际操作经验。
在本学期初,我们首先学习了传感器的基本原理和分类。
传感器的基本原理是根据物理量与电信号之间的相互转换关系来工作的。
根据传感器的工作原理和应用范围,我们将传感器分为了光学传感器、电磁传感器、声学传感器、压力传感器等不同类型。
通过学习不同类型传感器的工作原理和实际应用案例,我深刻体会到了传感器的多样性和重要性。
在传感器的制作与测量原理方面的学习中,我对传感器的结构有了更深入的了解。
传感器的结构由敏感元件、信号处理电路和输出电路组成。
敏感元件根据不同的物理量进行测量,信号处理电路将敏感元件获取的信号进行放大和滤波处理,输出电路将信号转化为标准信号输出。
通过实际操作,我学会了如何选择合适的敏感元件、如何设计信号处理电路和输出电路,以及如何进行精确的测量和校准。
除了理论学习,我们还进行了一些实验操作和实际应用探索。
在实验室中,我们利用传感器对不同物理量进行测量,如光强、温度、湿度等,并通过数据分析和处理来推测物理量的变化规律。
在实际应用探索中,我们使用传感器进行环境监测、安防系统的构建、智能家居的实现等,并通过编程和网络通信实现实时数据传输和远程控制。
这些实践操作让我更加深入地理解了传感器的工作原理和应用方法。
在本学期的传感器课程学习中,我侧重于理论知识的学习和实验操作的积累。
通过课堂的学习,我掌握了传感器的基本原理,学会了将物理量转换为电信号并进行测量分析。
通过实验的操作,我加深了对传感器结构和工作原理的理解,掌握了传感器的制作和校准技巧。
我还通过一些实际应用的探索,对传感器在物联网、智能制造等领域的应用有了更加深入的了解。
传感器原理及应用
传感器原理及应用传感器是一种能够感知、检测某种特定物理量并将其转化为可供人们观测或处理的信号的装置。
它在现代科技领域中起着至关重要的作用,广泛应用于工业控制、环境监测、医疗诊断、智能家居等领域。
本文将从传感器的原理及其应用展开介绍。
首先,传感器的原理是基于物理效应或化学效应实现的。
常见的传感器类型包括光电传感器、压力传感器、温度传感器、湿度传感器、气体传感器等。
光电传感器利用光电效应,将光信号转化为电信号,常用于光电开关、光电编码器等设备中。
压力传感器则是利用压电效应或电阻应变效应来检测压力变化,广泛应用于汽车制动系统、工业自动化等领域。
温度传感器则是利用热电效应、热敏电阻效应等原理来感知温度变化,常见于电子设备、空调系统等。
湿度传感器则是利用介电常数变化或电阻变化来检测湿度变化,应用于气象观测、农业温室等领域。
气体传感器则是利用气体的化学反应来检测气体浓度,常见于环境监测、工业安全等领域。
其次,传感器的应用非常广泛。
在工业控制领域,传感器常用于测量温度、压力、流量、液位等参数,用于实现自动化生产、设备监测等功能。
在环境监测领域,传感器被广泛应用于大气污染监测、水质监测、土壤湿度监测等方面,为环保工作提供重要数据支持。
在医疗诊断领域,传感器被用于测量体温、血压、心率等生理参数,为医生提供诊断依据。
在智能家居领域,传感器被用于感知人体活动、光照强度、温湿度等信息,实现智能灯光、智能门锁、智能空调等功能。
总之,传感器作为现代科技的重要组成部分,其原理和应用已经深入到人们的生活和工作中。
随着科技的不断发展,传感器的种类和性能将会不断提升,应用领域也将会不断拓展,为人们的生活和生产带来更多便利和可能。
希望本文能够为读者对传感器有更深入的了解提供一些帮助。
常用传感器原理及应用课件
电感式传感器
总结词
利用电磁感应原理检测物理量的传感器
缺点
灵敏度较低,需要进行温度补偿和湿度补 偿。
优点
结构简单、稳定性好、可靠性高。
工作原理
通过改变线圈的自感系数或互感系数来检 测位移、角度、重量等物理量变化,从而 输出相应的电信号。
应用领域
广泛应用于位移、角度、重量测量等领域 。
压电式传感器
工作原理
详细描述
传感器可以监测温度、压力、流量、物位、重量等参数,控制机器设备的运行状 态,实现自动化生产。例如,压力传感器可以监测液压系统的压力,温度传感器 可以监测冷却水的温度,流量传感器可以监测流体的流量。
环境监测
总结词
传感器在环境监测领域的应用主要是对大气、水质、土壤等环境因素进行实时监测,为环境保护和治理提供数据 支持。
交通工具
总结词
传感器在交通工具领域的应用主要是用于监测车辆的运行状态和路况信息,提高行车安 全和交通效率。
详细描述
传感器可以监测车辆的发动机参数、车速、油量等参数,以及路面状况、天气状况等信 息。这些数据可以帮助驾驶员及时了解车辆和路况状况,采取相应的行车措施,提高行 车安全和效率。同时,还可以用于智能交通系统的建设,实现交通信号灯的自适应控制
多功能化与集成化发展
多功能化
传感器正朝着多功能化方向发展,一个传感 器可以同时检测多种参数,如温度、湿度、 压力等,减少了系统的复杂性和成本,提高 了测量效率。
集成化
传感器集成化是未来发展的重要趋势,通过 将多个传感器集成在一个芯片上,可以实现 多参数同时检测和测量,提高了系统的可靠 性和稳定性。同时,集成化传感器也有利于 实现小型化、微型化发展,满足各种便携式
传感器的应用知识点总结PPT
在使用传感器进行数据采集和处理时,需要遵守相关法律 法规和政策要求,如《个人信息保护法》等,确保合法合 规。
2023
PART 06
传感器发展趋势与前沿技 术动态
REPORTING
微型化、集成化发展趋势
微型化
传感器正朝着微型化方向发展,通过采用先进的微纳加工技术,实现传感器尺寸的缩小和 性能的提升。
集成化
将多个传感器集成在一起,形成传感器阵列或传感器网络,实现多参数、多功能的综合测 量。
MEMS技术
微机电系统(MEMS)技术是传感器微型化、集成化的重要手段,通过MEMS技术可以 制造出高性能、低功耗的微型传感器。
智能化、网络化发展趋势
智能化
传感器正朝着智能化方向发展,通过集成微处理器、存储器等器 件,实现传感器的自校准、自诊断、自适应等功能。
传感器分类与特点
传感器分类
根据输入物理量可分为位移传感器、速度传感器、温度传感 器、压力传感器等;根据工作原理可分为电阻式、电容式、 电感式、压电式等。
传感器特点
不同类型的传感器具有不同的特点,如电阻式传感器具有结 构简单、线性度好等优点,但灵敏度较低;电容式传感器具 有高灵敏度、高精度等优点,但易受温度和寄生电容的影响 。
工作原理及性能指标
要点一
工作原理
传感器的工作原理是将被测量转换为电信号的过程。不同 类型的传感器采用不同的转换原理,如电阻式传感器利用 电阻值随被测量变化而变化的原理进行转换;电容式传感 器利用电容值随被测量变化而变化的原理进行转换。
要点二
性能指标
传感器的性能指标包括灵敏度、线性度、重复性、迟滞性 、稳定性等。其中,灵敏度表示传感器输出变化量与输入 变化量的比值;线性度表示传感器输出与输入之间的线性 程度;重复性表示在相同条件下多次测量结果的一致性; 迟滞性表示传感器在输入量变化时输出量的滞后程度;稳 定性表示传感器在长时间使用过程中保持其性能参数不变 的能力。
智能家居中的温度与湿度传感器设计与应用
智能家居中的温度与湿度传感器设计与应用智能家居是指通过各种智能设备和互联网技术实现家庭生活的智能化和自动化。
而温度和湿度传感器作为智能家居中重要的部分,广泛应用于室内环境监测、智能空调、智能门窗等领域。
本文将介绍温度与湿度传感器的设计原理、应用场景以及未来发展方向。
一、温度与湿度传感器的设计原理温度与湿度传感器是基于微机械原理和传感原理制成的微型传感器。
其主要通过测量温度和湿度的变化来实现室内环境的监测和控制。
一般而言,温度传感器采用热敏电阻、热电偶或半导体材料等作为测量传感元件,通过测量元件电阻或电压的变化来获取温度数值。
湿度传感器则通常采用电容式、电阻式或共振式等传感原理,测量空气中的湿度。
在设计温度与湿度传感器时,需要考虑以下几个关键因素:精确度、响应时间、功耗和稳定性。
高精度是确保传感器准确测量温湿度的关键要素。
较短的响应时间可以提供实时的环境反馈。
功耗低则有助于延长传感器的使用寿命。
而稳定性则能够确保测量的准确性和可靠性。
二、温度与湿度传感器的应用场景1. 室内环境监测温度与湿度传感器在智能家居中被广泛应用于室内环境监测系统中。
通过实时感知和测量室内温度与湿度的变化,智能家居系统可以实现智能空调的控制、自动化通风和湿度调节等功能,提供舒适、健康的室内环境。
2. 智能空调系统温度与湿度传感器在智能空调系统中起到至关重要的作用。
传感器测量室内温湿度数据,并将数据反馈给智能空调控制系统,实现温度调节和节能控制。
用户可以通过智能手机或语音助手与智能空调系统进行互动,实现个性化的温度控制和定时开关功能。
3. 智能门窗系统温度和湿度传感器可以用于智能门窗系统中,根据室内外温度和湿度的差异,智能门窗系统可以自动调节开关,实现室内外温湿度的平衡。
这不仅能提供更加舒适的室内环境,还能有效节约能源。
三、温度与湿度传感器的未来发展方向随着智能家居的快速发展,温度与湿度传感器在技术和功能上也在不断创新和改进。
传感器的设计原理与应用
传感器的设计原理与应用1. 什么是传感器传感器是一种能够对外界物理量进行感知并将其转化成可用电信号的设备,广泛应用于各个领域。
传感器的设计原理和应用十分重要,它们直接决定了传感器的感知能力和应用范围。
2. 传感器的设计原理传感器的设计原理可以分为以下几个方面:2.1 传感器的工作原理传感器的工作原理是指传感器如何将外界物理量转化成电信号。
根据不同的物理量,传感器的工作原理也不同,常见的传感器工作原理包括:•压力传感器:通过测量物体对传感器施加的压力来感知压力变化。
•温度传感器:利用物质的热膨胀性质或热电效应来感知温度变化。
•光电传感器:利用光敏材料的光电效应来感知光照强度或光照频率。
•加速度传感器:利用物体在加速度作用下的惯性变化来感知加速度。
•湿度传感器:通过感知空气中的湿度水分含量来测量湿度。
•气体传感器:利用气敏电阻或气敏膜的电阻变化来感知气体浓度。
•…2.2 传感器的结构传感器的结构对它的感知能力和信号转换能力都有重要影响。
常见的传感器结构有:•电阻式传感器:利用材料电阻的变化来感知物理量。
•电容式传感器:利用电介质的电容变化来感知物理量。
•磁敏传感器:利用磁敏材料的磁电效应或磁阻效应来感知磁场。
•振动传感器:利用振动敏感元件或阻尼器来感知振动或冲击。
•…2.3 传感器的信号转换与处理传感器输出的是模拟信号,为了能够与数字系统或其他设备进行交互,通常需要将模拟信号转换成数字信号。
这一过程需要通过模数转换器(ADC)或其他类似设备来实现。
同时,还需要对传感器的输出信号进行滤波、增益控制等处理,以提高信号的质量和可靠性。
3. 传感器的应用传感器在各个领域都有广泛的应用,下面列举一些常见的传感器应用:3.1 工业自动化•温度传感器用于监测设备和工艺的温度。
•压力传感器用于监测管道和容器的压力。
•流量传感器用于测量流体的流量和流速。
•液位传感器用于监测液体的液位变化。
3.2 智能家居•烟雾传感器用于检测室内的烟雾浓度,防止火灾发生。
人教版高中物理选修3-2课件第6章传感器回顾总结(37张ppt)
• 当励磁线圈中电流大于50mA时,电磁铁吸合 铁片,弹簧片和触点分离,3、4断开;当电 流小于50mA时,3、4接通,励磁线圈中允许 通过的最大电流为100mA.
• (3)图2是霍尔测速仪的示意图,将非磁性圆盘固 定在转轴上,圆盘的周边等距离地嵌装着m个永 磁体,相邻永磁体的极性相反.霍尔元件置于 被测圆盘的边缘附近.当圆盘匀速转动时,霍 尔元件输出的电压脉冲信号图象如图3所示.
• a.若在时间t内,霍尔元件输出的脉冲数目为p, 请导出圆盘转速N的表达式.
• C.霍尔元件D.干电池
• 解析:发光二极管具有单向导电性,可以发 光,但不能做传感器,热敏电阻可以把温度 转化为电学量,霍尔元件可以把磁感应强度 转化为电压这个电学量,故B、C正确.
• 答案:BC
• 2.(江苏高考)2007年度诺贝尔物理学奖授予了 法国和德国的两位科学家,以表彰他们发现“巨 磁电阻效应”.基于巨磁电阻效应开发的用于读 取硬盘数据的技术,被认为是纳米技术的第一 次真正应用.在下列有关其他电阻应用的说法 中,错误的是( )
③电磁起重机.
答案:(1)见解析 (2)①20 160~320 ②把触点从弹簧片右侧移到弹簧片左侧,保证当电磁铁吸 合铁片时,3、4 之间接通;不吸合时,3、4 之间断开 ③电磁起重机
• 【考情分析】从近几年的高考来看,对涉及传 感器知识的考查,主要集中在传感器及其工作 原理和传感器的应用等方面.本部分的知识以 单独命题占多数,也可以与电磁感应、电路等 相结合,基本题型是以选择题、实验题或计算 题出现,重点考查学生分析问题和将知识运用 于生活、生产的能力.
细菌感应荧光传感器的设计与应用
细菌感应荧光传感器的设计与应用第一章:引言细菌感应荧光传感器是一种能够检测和监测细菌存在的荧光传感器。
它通过特定的设计和组合,能够对细菌的存在、数量和特定的信息进行检测和分析,具有广泛的应用前景。
本文将围绕细菌感应荧光传感器的设计原理、构建方法以及应用领域进行探讨。
第二章:细菌感应荧光传感器的设计原理细菌感应荧光传感器的设计原理基于细菌的特定代谢产物和细胞内信号传导系统。
通过转录因子、信号转导通路以及染色质结构等组合,可以实现对细菌的感应和信号放大。
这样的设计原理确保了细菌感应荧光传感器的高灵敏度和特异性。
第三章:细菌感应荧光传感器的构建方法1. 选择感应元件:根据细菌的特定代谢产物,选择与之结合的感应元件,可包括特异的转录因子、信号转导通路或其他与之紧密相关的生物分子。
2. 构建感应模块:将选择的感应元件与荧光报告基因(如绿色荧光蛋白)结合,构建感应模块,使感应元件的活性能够通过报告基因的表达来表征。
3. 组装细菌感应荧光传感器:将感应模块与细菌的遗传背景相结合,通过基因工程技术将感应模块导入到目标细菌中,并使其能够在特定条件下被表达和响应。
第四章:细菌感应荧光传感器的应用领域1. 生物医学研究:细菌感应荧光传感器可以用于研究细菌的分布、数量以及与宿主相互作用的机制。
例如,通过感应特定代谢产物的细菌感应荧光传感器可以用于监测感染性疾病的发生和发展过程。
2. 环境监测:细菌感应荧光传感器在环境监测中具有重要意义。
可以用于检测水源、土壤和空气等环境中存在的细菌数量以及其种类,有助于评估环境的健康状况和风险。
3. 食品安全:细菌感应荧光传感器可以用于检测食品中的致病菌,提高食品安全水平。
可以检测到食品中的细菌污染并对其进行定量分析。
4. 生物安全:细菌感应荧光传感器可以用于生物安全领域,例如检测防护设施中的致病菌和提前警示疫情的发生。
5. 新药研发:细菌感应荧光传感器可以应用于新药研发中的细菌活性检测和抗菌药物筛选。
传感器课的期末总结
传感器课的期末总结引言在本学期的传感器课程中,我们深入学习了传感器的原理、分类、设计与应用等内容。
通过理论学习和实践操作,我们对传感器的工作原理和应用方法有了更深入的了解。
本篇文章将总结本学期传感器课程的主要内容,并对所学知识做总结和归纳,同时也将反思我在学习和实践过程中的不足和改进方向。
一、传感器的基本概念和分类传感器是具有感知能力的装置,能够将物理量或化学量转化为可测量的信号输出。
在课程开始的阶段,老师首先向我们介绍了传感器的基本概念和分类。
根据测量的物理量,传感器可以分为力传感器、温度传感器、湿度传感器、光传感器等等。
根据测量的原理和特点,传感器可以分为压阻型传感器、电容型传感器、电感型传感器、半导体型传感器等等。
通过学习传感器的分类,我们可以更好地理解传感器的工作原理和应用范围。
二、传感器的工作原理和性能指标接下来,我们深入学习了传感器的工作原理和性能指标。
传感器的工作原理是指传感器将输入的物理量或化学量转化为可测量的电信号的过程。
传感器的性能指标包括灵敏度、精度、响应时间、饱和输出等等。
通过学习传感器的工作原理和性能指标,我们可以评价传感器的工作效果和优劣,从而选择适合的传感器来解决具体的测量问题。
三、传感器的设计与制作在传感器课程的实践环节中,我们进行了传感器的设计与制作。
通过实验,我们掌握了传感器的设计和制作流程,包括选择合适的传感器类型、进行电路设计和布局、焊接电路和元器件、进行传感器的调试和测试等等。
实践操作不仅锻炼了我们的动手能力,还增强了我们对传感器工作原理的理解和掌握。
四、传感器的应用案例在课程的最后阶段,老师向我们介绍了传感器的应用案例。
通过分析实际的应用案例,我们了解到传感器在各个领域都有着广泛的应用,如环境监测、智能家居、工业自动化等。
传感器的应用正在改变我们的生活和工作方式,带来诸多便利和效益。
总结与反思通过本学期传感器课程的学习,我对传感器有了更深入的了解和认识。
传感器原理与应用技术全书电子教案
传感器原理与应用技术全书电子教案教案传感器原理与应用技术一、教学内容本节课主要讲解传感器原理与应用技术,教材章节为第四章。
具体内容包括:1. 传感器的定义、分类和作用;2. 电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、霍尔传感器的工作原理及应用;3. 传感器信号的处理方法,包括放大、滤波、线性化等;4. 传感器的标定与校准方法。
二、教学目标1. 使学生了解传感器的基本概念、分类和作用,掌握常见传感器的原理及应用;2. 培养学生分析、解决实际问题的能力,提高学生的创新意识和动手能力;3. 培养学生对传感器技术的兴趣,拓展学生的专业知识面。
三、教学难点与重点重点:传感器的分类、工作原理及应用;传感器信号处理方法;传感器的标定与校准。
难点:传感器信号处理方法的原理及实现;传感器标定与校准的方法及步骤。
四、教具与学具准备1. 教具:多媒体教学设备、传感器实验仪、实验器材;2. 学具:教科书、实验报告、笔记纸。
五、教学过程1. 实践情景引入:讲解传感器在生产生活中的应用实例,如温度传感器在空调中的应用、光敏传感器在自动开关灯中的应用等。
2. 理论讲解:介绍传感器的定义、分类和作用;讲解电阻式、电容式、电感式、霍尔传感器的工作原理及应用;阐述传感器信号的处理方法,包括放大、滤波、线性化等;介绍传感器的标定与校准方法。
3. 例题讲解:分析典型传感器的应用实例,如电阻式温度传感器的应用、电容式液位传感器的应用等。
4. 随堂练习:让学生结合所学内容,分析实际问题,如设计一个简单的温度监测系统。
5. 实验演示:进行传感器实验,让学生亲身体验传感器的原理及应用。
6. 课堂讨论:引导学生探讨传感器技术的发展趋势及其在实际工程中的应用。
六、板书设计板书内容:1. 传感器的基本概念、分类和作用;2. 电阻式、电容式、电感式、霍尔传感器的工作原理及应用;3. 传感器信号的处理方法,包括放大、滤波、线性化等;4. 传感器的标定与校准方法。
传感器工作原理
传感器工作原理传感器是一种能够感知、感应并转换物理量或化学量的设备,广泛应用于各行各业。
本文将介绍传感器的工作原理,帮助读者更好地理解传感器的运行机制。
一、传感器的基本原理传感器的工作原理基于物理或化学现象的变化,通过转换这种变化来获得相应的电信号输出。
传感器分为许多种类,如温度传感器、压力传感器、光敏传感器等,每种传感器都有其独特的原理。
1. 温度传感器温度传感器利用物体的热膨胀原理进行温度测量。
当物体受热时,温度传感器内部的材料也会随之热膨胀,从而改变其电阻、电容或电压等特性,通过检测这些特性的变化,可以确定物体的温度。
2. 压力传感器压力传感器使用压力对传感器内部材料的压缩或拉伸作用进行测量。
当外部施加压力时,传感器内部的弹性元件会发生形变,从而改变电阻、电容或电压等特性,通过测量这些特性的变化,可以确定压力的大小。
3. 光敏传感器光敏传感器利用光辐射对半导体材料电导率的影响进行测量。
当光照射在光敏传感器上时,光子与半导体材料发生相互作用,导致导电能力的改变,通过测量电阻或电流的变化,可以确定光照强度。
二、传感器的工作流程传感器的工作流程可以分为感知、转换和输出三个阶段。
1. 感知阶段传感器的感知阶段是通过感知元件来感知外部环境的变化。
感知元件对于不同的传感器而言有所不同,它可以是温度敏感材料、倾斜开关、光敏元件等。
感知元件的选择与被测量的物理量相关。
2. 转换阶段当感知元件感知到环境变化后,传感器内部会进行相应的物理或化学转换,将外部的变化转化成可测量的电信号。
转换过程中会利用一定的电路设计和工作原理,使信号的变化得以准确地转化为电信号。
3. 输出阶段传感器输出阶段是将转换后的电信号输出给后续系统进行处理或分析。
输出信号可以是电压、电流或数字信号等形式。
传感器的输出通常需要经过放大、滤波等处理,以确保输出信号的准确性和可靠性。
三、传感器的应用领域传感器广泛应用于各个领域,包括工业、农业、医疗、环境监测等。
传感器及检测技术(重点知识点总结)
传感器与检测技术知识总结1:传感器是能感受规定的被检测量并按照一定规律转换成可输出信号的器件或装置。
一、传感器的组成2:传感器一般由敏感元件,转换元件及基本转换电路三部分组成。
①敏感元件是直接感受被测物理量,并以确定关系输出另一物理量的元件(如弹性敏感元件将力,力矩转换为位移或应变输出)。
②转换元件是将敏感元件输出的非电量转换成电路参数(电阻,电感,电容)及电流或电压等电信号。
③基本转换电路是将该电信号转换成便于传输,处理的电量。
二、传感器的分类1、按被测量对象分类(1)内部信息传感器主要检测系统内部的位置,速度,力,力矩,温度以及异常变化。
(2)外部信息传感器主要检测系统的外部环境状态,它有相对应的接触式(触觉传感器、滑动觉传感器、压觉传感器)和非接触式(视觉传感器、超声测距、激光测距)。
2、传感器按工作机理(1)物性型传感器是利用某种性质随被测参数的变化而变化的原理制成的(主要有:光电式传感器、压电式传感器)。
(2)结构型传感器是利用物理学中场的定律和运动定律等构成的(主要有①电感式传感器;②电容式传感器;③光栅式传感器)。
3、按被测物理量分类如位移传感器用于测量位移,温度传感器用于测量温度。
4、按工作原理分类主要是有利于传感器的设计和应用。
5、按传感器能量源分类(1)无源型:不需外加电源。
而是将被测量的相关能量转换成电量输出(主要有:压电式、磁电感应式、热电式、光电式)又称能量转化型;(2)有原型:需要外加电源才能输出电量,又称能量控制型(主要有:电阻式、电容式、电感式、霍尔式)。
6、按输出信号的性质分类(1)开关型(二值型):是“1”和“0”或开(ON)和关(OFF);(2)模拟型:输出是与输入物理量变换相对应的连续变化的电量,其输入/输出可线性,也可非线性;(3)数字型:①计数型:又称脉冲数字型,它可以是任何一种脉冲发生器所发出的脉冲数与输入量成正比;②代码型(又称编码型):输出的信号是数字代码,各码道的状态随输入量变化。
湿度传感器电路的设计原理与应用
湿度传感器电路的设计原理与应用湿度传感器是一种能够测量环境空气中水分含量的重要设备。
它常被广泛应用于气象观测、农业灌溉、室内空气质量监测等领域。
本文将介绍湿度传感器的设计原理和应用,并探讨其在实际工程中的一些特点和技术要求。
一、湿度传感器的设计原理湿度传感器的设计原理通常基于两种主要的测量方法:电阻式和电容式。
1. 电阻式湿度传感器电阻式湿度传感器根据一定的电阻材料在不同湿度下的电阻值变化来测量湿度。
常见的电阻式湿度传感器有薄膜传感器和热电阻式传感器。
薄膜传感器是将敏感层的薄膜材料覆盖在一个导电性基底上,在湿度变化下薄膜材料吸湿或排湿引起电阻值的变化。
通过测量电阻值的变化,可以推导出环境湿度的数值。
热电阻式传感器利用一根特殊的热电阻丝来测量湿度。
当湿度增加时,周围空气中的水分会通过热传导的方式影响热电阻丝的温度,从而改变电阻值。
通过测量电阻值的变化,可以确定环境湿度的数值。
2. 电容式湿度传感器电容式湿度传感器根据介电常数的变化来测量湿度。
介电常数是材料对电场的响应能力,它与材料的湿度紧密相关。
电容式湿度传感器一般由两个电极和介电材料组成,介电材料的湿度变化会导致电容值的变化。
电容式湿度传感器的测量原理可分为电容等效电路法和矩阵感应法。
其中,电容等效电路法通过测量电容值的变化来推导湿度值。
矩阵感应法采用一定的频率扫描电磁场,测量湿度对电容值的影响。
这两种方法都能够准确测量湿度,并在温度变化时进行补偿。
二、湿度传感器的应用湿度传感器在许多领域都有广泛的应用。
1. 气象观测湿度是气象观测中的重要参数之一。
湿度传感器被广泛应用于气象观测设备中,用于测量大气中的相对湿度。
准确测量大气湿度对于天气预报、气象研究等都具有重要意义。
2. 农业灌溉湿度传感器在农业灌溉领域起到了关键作用。
它能够实时测量土壤的湿度,根据测量结果控制灌溉系统的开关,实现灌溉自动化。
这不仅可以提高灌溉效率,还可以避免过度或不足的灌溉,减少水资源的浪费。
霍尔传感器原理与应用精选全文完整版
明确学习目标,确定学习任务
结合教材及教师展示的资料理解霍尔效应
结合动画演示讲解磁电位置传感器的工作原理
通过具体应用进行讲解
结合动画演示讲解磁电位置传感器的工作原理
通过具体应用进行讲解
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通过具体应用进行讲解
教师示范、指导
学生分组操作
知识链接6:霍尔转速传感器的原理
霍尔传感器由霍尔元件和磁性转盘组成,磁性转盘与输出轴连接。当转轴旋转时,磁性转盘也随转轴1:1地转动,所以固定在磁性转盘附近的霍尔元件能感应到磁场的交替变化。霍尔元件会在每个小磁场的经过产生一个对应的脉冲电压,通过计算单位时间内产生的脉冲数,可以间接计算出被测轴的转速。
2.能通过实训使用示波器测量霍尔转速传感器的波形,并做出正确分析。
德育 渗透点
万事开头难,做人事事情,从开头就要做好
教 学 重 点 难 点
重点
霍尔电流、转速、位置传感器的原理
难点
霍尔电流、转速、位置传感器的原理
学法引导
讲授法、讨论法;通过系统介绍引发学生兴趣,给出资料学生获取信息,然后应用所获信息解决问题
可编辑修改精选全文完整版
教 案
课题章节
任务2霍尔传感器原理与应用
课型
专业课
课时
4
教具学具
电教设施
多媒体教室、资源库、
教
学
目
标
知识 教学点
1.知道什么是霍尔效应;
2.能理解霍尔电流、转速、位置传感器的原理;
3.知道霍尔电流、转速、位置传感器在新能源汽车上的应用。
能力 培养点
1.能通过实训使用直流电压表测量霍尔电流、位置传感器的特性输出;
柔性传感器设计与应用
柔性传感器设计与应用近年来,随着物联网和人工智能的快速发展,传感器技术也得到了前所未有的重视。
其中,柔性传感器由于其材质柔软、体积小、重量轻的特点,被广泛应用于医疗、智能家居、汽车、机器人等领域。
本文将着重探讨柔性传感器的设计原理和应用现状。
一、柔性传感器的设计原理柔性传感器是一种类似于弹性体的传感器,其结构与硬性传感器有所不同。
一般来说,柔性传感器通常由导电纤维、聚合物等柔性材质制成。
它的工作原理是将外力转化为其内部的电学信号,并通过电路读取、处理这些信号。
通俗地说,柔性传感器一般由四个组成部分构成:传感材料、电极、外壳和电路板。
其中,传感材料是整个传感器的核心部件,其导电性质决定了传感器对外部物理量的响应。
柔性传感器的设计原理主要分为两种,一种是基于电阻式设计原理,另一种则是基于电容式设计原理。
1. 基于电阻式设计原理电阻式柔性传感器主要是利用导电纤维的电阻变化来检测外界力的大小。
传感器的导电纤维布置在一个聚合物基材上,当这个基材遭到拉、压等外力时,纤维的电阻就会发生变化。
这种变化可以通过一个电路板来测量和处理,并转化为与外力大小成比例的电信号输出。
2. 基于电容式设计原理电容式柔性传感器则是基于电容变化来检测外界力的大小。
传感器由两个金属电极和一个介质构成。
当外界施加力,介质会发生微小的形变,形成一个电容,而能够测量这个电容大小的电路板也就能够读取被施加的力的大小。
二、柔性传感器的应用现状柔性传感器由于其便携、低功耗、高灵敏度等特点,目前已广泛应用于各个领域。
1. 医疗行业在医疗行业,柔性传感器可以用来监测人体各种生理信号,如体温、心率、呼吸等。
通过传感器收集到的数据,医护人员可以更加准确地判断患者的身体状况。
此外,柔性传感器还可以作为外科手术中的辅助工具,帮助医生更准确地进行手术操作。
2. 智能家居智能家居领域也是柔性传感器的广泛应用领域之一。
比如,可以将柔性传感器制成地毯,地毯上布置着传感器,可通过读取地毯上压力的变化判断家庭中的人流量,实现智能化的家居管理。
传感器课程期末总结
传感器课程期末总结一、引言传感器是物联网、智能家居、工业控制等领域中不可或缺的重要组成部分。
通过感知周围环境的物理或化学量并将其转化为可用的电信号,传感器能够提供丰富的信息(如温度、湿度、光照等),为各种应用场景提供数据支持。
本学期在传感器课程中,我积极参与学习,通过理论学习与实践实验相结合,全面了解了传感器的原理、分类、应用以及相应的测试与调试方法,获得了很多实践经验和知识。
二、课程内容回顾本学期的传感器课程主要包括以下内容:1. 传感器概述:介绍传感器的定义、分类、基本原理和特点。
2. 传感器的工作原理与特性:包括电阻式传感器、电容式传感器、感应式传感器、磁阻式传感器等不同类型传感器的工作原理和特性。
3. 传感器应用领域与市场:介绍传感器在环境监测、工业自动化、医疗健康、智能家居等领域的应用情况。
4. 传感器测试与调试方法:包括传感器的参数测试、输出信号调试以及常见问题的解决方法等。
5. 传感器接口与数据通信:介绍传感器与单片机、嵌入式系统的接口方法和数据通信协议,如I2C、SPI等。
6. 传感器的未来发展趋势:分析传感器技术的发展前景和应用趋势。
三、重要知识与实践经验总结在传感器课程中,我获得了以下重要的知识和实践经验:1. 了解了传感器的基本原理和分类。
传感器主要通过测量、探测目标物体或环境的物理量或化学量,并将其转化为电信号输出。
根据工作原理和传感效应的不同,传感器可以分为电阻式传感器、电容式传感器、感应式传感器、磁阻式传感器等多种类型。
2. 掌握了传感器的测试和调试方法。
在实验中,我学习了传感器参数的测试方法,包括使用示波器、万用表等仪器进行电阻、电压和电流的测量。
同时,还学会了通过修改电路参数、校准等方法解决传感器输出信号异常的问题。
3. 了解了传感器在不同领域的应用情况。
传感器在环境监测、智能家居、工业自动化等领域扮演着重要角色。
通过学习实践,我了解了传感器在温度监测、光照感应、气体检测等方面的应用,并了解了一些实际应用案例。
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。
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本文档根据老师最后一次课上课时所说的相关内容并根据我自己的个人情况简要整理,相对简洁,和大家分享一下。
考虑到老师说的内容和考试内容相比,可能不够完整;而且个人水平有限,不可能把握的很准确,所以只是参考而已。
建议大家根据自己的理解补充完善~第一章:传感器概论1、传感器的定义:传感器(或敏感元件)基于一定的变换原理/规律将被测量(主要是非电量的测量,可采用非电量电测技术)转换成电量信号。
变换原理/规律涉及到物理、化学、生物学、材料学等学科。
2、传感器的组成:传感器一般由敏感元件(将非电量变成某一中间量)、转换元件(将中间量转换成电量)、测量电路(将转换元件输出的电量变换成可直接利用的电信号)三部分组成,有的传感器还需加上辅助电源。
3、传感器的分类按变换原理分类——>利用不同的效应构成物理型、化学型、生物型等传感器。
按构成原理分类:结构型:依靠机械结构参数变化来实现变换。
物性型:利用材料本身的物理性质来实现变换。
按输入量的不同分类——>温度、压力、位移、流量、速度等传感器按变换工作原理分类:电路参数型:电阻型、电容型、电感型传感器按参电量如:Q(电量)、I、U、E 等分类:磁电型、热电型、压电型、霍尔型、光电式传感器4、传感器技术的发展动向:教材表述:发现新现象、开发新材料、采用微细加工技术、研制多功能集成传感器、智能化传感器、新一代航天传感器、仿生传感器老师表述:微型化、集成化、廉价。
第二章:传感器的一般特性1、静态特性检测系统的四种典型静态特性线性度:传感器的输出与输入之间的线性程度。
传感器的理想输出-输入特性是线性的。
灵敏度:系统在静态工作的条件下,其单位输入所产生的输出,实为拟合曲线上某点的斜率。
即S N=输入量的变化/输出量的变化=dy/dx迟滞性:特性表明传感器在正(输入量增大)反(输入量减小)行程期间输出-输入特性曲线不重合的程度。
(产生的原因:传感器机械部分存在的不可避免的缺陷。
)重复性:重复性表示传感器在输入量按同一方向作全量程多次测量时所得特性曲线不一致程度。
曲线的重复性好,误差也小。
产生的原因与迟滞性类似。
精确度.测量范围和量程.零漂和温漂.2、动态特性:(传感器对激励(输入)的响应(输出)特性)动态误差:输出信号不与输入信号具有完全相同的时间函数,它们之间的差异。
包括:稳态动态误差、暂态动态误差动态测试中的两个重要特征:时间响应、频率响应第三章:传感器中的弹性敏感元件1、什么叫敏感材料对电、光、声、力、热、磁、气体分布等待测量的微小变化而表现出性能明显改变的功能材料。
半导体材料最主要的特点是对温度、光、电、磁、各种气体及压力等外界因素具有敏感特性,是制造磁敏、热敏、光敏、力敏、离子敏等传感器件的主要材料。
2、引言:(1)变形:物体在外力作用下,改变原来的尺寸和形状的现象。
(2)刚度:弹性敏感元件在外力的作用下抵抗变形的能力 (3)弹性元件:具有弹性变形特性的物体。
弹性敏感元件作用:把力、力矩或压力变换成相应的应变或位移;然后由各种转换元件,将被测力、力矩或压力转换成电量。
3、弹性敏感元件的基本特性:(1)弹性特性:作用在弹性敏感元件上的外力与其引起的相应变形(应变、位移或转角)之间的关系。
可由刚度或灵敏度来表示。
(2)刚度:弹性敏感元件在外力作用下抵抗变形的能力。
dx dF x F k x =⎪⎭⎫ ⎝⎛∆∆=→∆0lim(3)灵敏度是刚度的倒数(4)弹性滞后:弹性元件在弹性变形范围内,弹性特性的加载曲线与卸载曲线不重合的现象。
(5)弹性后效:弹性敏感元件所加载荷改变后,不时立即完成相应的变形,而是在一定时间间隔中逐渐完成变形的现象。
(6)应力:反映物体一点处受力程度的力学量(7)应变:用以描述一点处变形的程度的力学量是该点的应变 (8)弹性模量=线性应力/线性应变第四章:电阻应变式传感器1、电阻应变片的种类(P63~P65)丝式应变片:(1)回线式应变片 (2)短接式应变片 箔式应变片 薄膜应变片 半导体应变片2、应变效益:金属导体或半导体在受到外力作用时,会产生相应的应变(拉伸或压缩),其电阻也将随之发生变化。
通过弹性敏感元件转换作用,将位移、力、力矩、加速度、压力等参数转换为应变因此可以将应变片由测量应变扩展到测量上述参数,从而形成各种电阻应变式传感器。
第五章:电容式传感器1、电容式传感器工作原理:由绝缘介质分开的两个平行金属板组成的平板电容器,当忽略边缘效应影响时,其电容量与真空介电常数、极板间介质的相对介电常数、极板的有效面积A以及两极板间的距离d 有关:dAC r εε0=若被测量的变化使式中d 、A、 三个参量中任意一个发生变化时,都会引起电容量的变化,因此可分为三种:变间隙式、 变面积式、变介电常数式。
第六章:电感式传感器(目测老师上课时没讲,之后视情况补充)第七章:压电式传感器1、概念:压电式传感器是以具有压电效应的压电器件为核心组成的传感器,已被广泛应用于超声,通信,宇航,雷达和引爆等领域。
2、(1)正压电效应(压电效应):在电介质的一定方向上施加机械力而产生电的极化,导致两个相对表面(极化面)上出现符号相反的束缚电荷Q ,且其电位移D 与外应力张量T 成正比: D=dT (d —压电常数矩阵 即压电系数)当外力消失,又恢复不带电原状;当外力消失,电荷极性随之而变。
(2)逆压电效应(电致伸缩):施加电场时,应变S 与外电场强度E 成正比:S= dE (d —逆压电常数矩阵 即压电系数)即能量类型转换:压电元件电能量机械量教材表述:x 轴平行于正六面体的棱线,称为电轴; y 轴垂直于正六面体的棱面,称为机械轴; z 轴表示其纵向轴,称为光轴。
压电效应:这些物质(压电材料)在沿一定的方向受到压力或拉力作用而发生形变时,其表面上会产生电荷;若将外力去掉时他们又回到不带电的状态,这种现象就称为压电效应。
在每一切片中,当沿电轴方向加作用力F 时,则在于电轴垂直的平面上产生电荷Q 。
逆压电效应:在片状压电材料的两个电极面上,如果加以交流电压,那么压电片能产生机械振动,即压电片在电极方向上有伸缩的现象压电材料的这种现象称为“电致伸缩效应”,也叫“逆压电效应”。
3、相关传感器:压电式加速度传感器、压电式力传感器、压电式压力传感器、测力传感器第八章:磁电式传感器1、概念:磁电式传感器是利用电磁感应原理,将输入运动速度变换成感应电势输出的传感器。
有时也称作电动式或感应式传感器。
根据电磁感应定律,当N 匝线圈在均恒磁场内运动时,设穿过线圈的磁通为Φ,则线圈内的感应电势e与磁通变化率d Φ/dt 有如下关系:dt d Ne φ-= 2、霍尔传感器(ppt 上没有相关内容,大家自己补充)第九章:热电式传感器1、热电偶温度计(热电偶温度计是以热电效应为基础的测温仪表 ) (1)组成:热电偶(敏感元件): 必须用两种不同的材料作热电极—>1 连接热电偶和测量仪表的导线(补偿导线及铜导线)—>2测量仪表(动圈仪表或电位差计)—>3123(2)结构:热电偶是由两种不同材料的导体焊接而成;导体被称为热电极。
工作端或热端:焊接的一端用来感受被测介质的温度。
自由端或冷端:与导线相连端。
(3)热电偶的基本原理:①热电效应:在两种不同的金属所组成的闭合回路中,当两接触处的温度不同时,回路中就要产生热电势,称为Seebeck电势。
这一物理现象称为热电效应。
回路的总热电势为:αAB—为热电势率或Seebeck系数,其值随电极材料和两接点的温度而定。
热电效应产生的电势由珀尔帖效益和汤姆逊效应引起。
②接触电势(珀尔帖电势)——>珀尔帖效应将同温度的两种不同的金属互相接触。
由于不同金属内自由电子的密度不同,在金属A和B的接触处会发生自由电子的扩散现象,从密度大的A扩散到B;使A带正电, B带负电;直到在接点处建立了强度充分的电场,能够A BE AB(T)③温差电势——>Thomson效应假设在一匀质棒状导体的一端加热,则沿此棒状导体有一温度梯度。
导体内的自由电子将从高温端向低温端扩散,并在温度较低一端积聚起来,使棒内建立起一电场。
当该电场对电子的作用力与扩散力相平衡时,扩散作用停止,电场产生的电势称为Thomson电势(温差电势)。
E A(T)T T o温差电势远小于接触电势,常把它忽略掉。
回路的总热电势为:)()(),(0 0TETEdTTTEABABTT ABAB-==⎰α(4)插入第三种导线的问题:在热电偶回路中接入第三种金属导线对原热电偶所产生的热电势数值并无影响。
不过必须保证引入线两端的温度相同。
(5)补偿导线的选用 :(工作端与冷端离得很近,而且冷端又暴露在空间,受周围环境温度的影响,冷端温度难以恒定。
)可以采用一种专用导线,将热电偶的冷端延伸出来,这种专用导线称为“补偿导线”。
不同的热电偶所用的补偿导线也不同。
(6)热电偶的温度补偿方法(教材上表述方法有些许不同,大家自己补充吧~)①0℃恒温法:在标准大气压下,将清洁的水和冰鞋混合后放在保温容器内,可使T0保持0℃②补正系数修正法:设冷端温度为t n,此时测得温度为t1,其实际温度应为t= t1+kt n(k:补正系数)③延伸电极法:原理为连接导体定律④补偿电桥法:利用不平衡电桥产生的电压来补偿热电偶参考端温度变化引起的电势变化(7)热电偶的使用误差①分度误差:热电偶的分度是指将热电偶置于给定温度下测定其热电势,以确定热电势与温度的对应关系。
方法有标准分度表分度和单独分度两种。
②仪表误差δ=(T max-T min)K (式中T max、T min:仪表量程上,下限;K:仪表的精度等级。
)③延伸导线误差:一种是由延伸导线的热特性与配用的热电偶不一致引起的;另一种是由延伸导线与热电偶参考端的两点温度不一致引起的。
这种误差应尽量避免。
④动态误差产生原因:由于测温元件的质量和热惯性,用接触法测量快速变化的温度时,会产生一定的滞后,即指示的温度值始终跟不上被测介质温度的变化值,两者之间会产生一定的差值。
修正方法:在热电偶测量系统中引入与热电偶传递函数倒数近似的RC或RL网络⑤漏电误差产生原因:随温度升高(特别是在高温时)时,绝缘效果明显变坏,是热电势输出分流。
(8)热电偶的基本定律(P158):①均质导体定律:两种均质金属组成的热电偶,其电势大小与热电极的直径、长度及沿热电极长度上的温度分布无关,只与热电极材料和两端温度有关。
②中间导体定律:在热电偶回路中插入第三、四…种导体,只要插入导体的两端温度相同,切插入导体是均质的,则无论插入导体的温度分布如何,都不会影响原来热电偶的热电势的大小。
③中间温度定律:热电偶在接点温度为T,T0时的热电势等于该热电势在接点温度为T,T n和T n,T0时相应的热电势的代数和,即:E AB(T,T0)=E AB(T,T n)+E AB(T n,T0)(9)热电偶对热电极的材料的基本要求任意两种导体或半导体都能配成热电偶,当两个接点温度不同时就能产生热电势,但作为实用的测温元件,不是所有的材料都适于制作热电偶。