常用传感器工作原理 全套课件
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第一章 常用传感器原理.ppt
第一章
传感器原理
Principle of the Sensors
本章要点
传 • 1、常用传感器的分类及其参数特点。
感
器 原
• 2、温度传感器工作原理及其结构；
理
与 应
• 3、光敏传感器工作原理及其结构；
用
（ • 4、压力传感器工作原理及其结构；
2013
物
联 网
• 5、磁敏传感器工作原理及其结构；
）
传
感
器
原
理
与
应
用 （
传
2013
感
物 联
器
网
）原
理
• 1.4.2 电阻应变计：
• 1.4.2.2 半导体应变片 • 二、压阻系数
其中πii(i为1、2、3)为纵向压阻系数-----沿着晶轴方向的应力 对此方向电阻率的影响，立方晶系的x、y、z方向的纵向压阻系数相等。
πij (i≠j；i,j为1、2 、3)横向压阻系数----沿某晶轴方向的应 力对沿与其垂直的另一晶轴方向电阻率的影响，立方晶系的横向压阻 系数都相同，用π12 代替之。
粘合剂
r
3覆盖层
1敏感栅
2基底
4引线
l
L
1.4 力/压力敏传感器
传
感
器
原
理
与
应
用 （
传
2013
感
物 联
器
网
）原
理
• 1.4.2 电阻应变计：
• 1.4.2.1 金属应变片
• • 二、金属应变片的结构和分类 • 金属应变片分类：
• 1．丝式应变片（回线式和短接式）
① 回线式应变片
直线金属丝受单向拉伸时，每段电阻都增加，总电阻的增加为各段电阻
传感器原理
Principle of the Sensors
本章要点
传 • 1、常用传感器的分类及其参数特点。
感
器 原
• 2、温度传感器工作原理及其结构；
理
与 应
• 3、光敏传感器工作原理及其结构；
用
（ • 4、压力传感器工作原理及其结构；
2013
物
联 网
• 5、磁敏传感器工作原理及其结构；
）
传
感
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原
理
与
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用 （
传
2013
感
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）原
理
• 1.4.2 电阻应变计：
• 1.4.2.2 半导体应变片 • 二、压阻系数
其中πii(i为1、2、3)为纵向压阻系数-----沿着晶轴方向的应力 对此方向电阻率的影响，立方晶系的x、y、z方向的纵向压阻系数相等。
πij (i≠j；i,j为1、2 、3)横向压阻系数----沿某晶轴方向的应 力对沿与其垂直的另一晶轴方向电阻率的影响，立方晶系的横向压阻 系数都相同，用π12 代替之。
粘合剂
r
3覆盖层
1敏感栅
2基底
4引线
l
L
1.4 力/压力敏传感器
传
感
器
原
理
与
应
用 （
传
2013
感
物 联
器
网
）原
理
• 1.4.2 电阻应变计：
• 1.4.2.1 金属应变片
• • 二、金属应变片的结构和分类 • 金属应变片分类：
• 1．丝式应变片（回线式和短接式）
① 回线式应变片
直线金属丝受单向拉伸时，每段电阻都增加，总电阻的增加为各段电阻
传感器及其工作原理课件
AC
D．信号处理系统每获得一次高电压就记数一次
例2、有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件， 将这三只元件分别接入如图所示电路中的A、B两 点后，用黑纸包住元件或者把元件置入热水中，观
察欧姆表的示数，下列说法中正确的是（AC ）
A．置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数 变化
较大，这只元件一定是热敏电阻
传感器的定义：
传感器是指这样一类元件：它能够感知诸如力、温 度、光、声、化学成分等非电学量，并把它们按照 一定的规律转化成电压、电流等电学量，或转化为 电路的通断。
（2）传感器的作用是什么？ 传感器的作用是把非电学量转化为电学量或电路的通断，从而实现很方便地测量、传输、处理和控制。
非电学量→传感器→电学量
角度 位移 速度 压力 温度 湿度 声强 光照
传感器
电压 电流 电阻 电容
（3）传感器的工作原理
非电学量 敏感元件 转换器件 转换电路 电学量
二、常见制作传感器的元件
1、干簧管：是一种能够感知磁场的传感器
2、光敏电阻
演示实验：将光敏电阻和多用表的欧姆档相连，随着 光照不同，表有何变化？
根据演示实验并结合教材P57的内容，思考问题： （1）光敏电阻的电阻率与什么有关？
（3）光敏电阻能够将光学量转化为电阻这个电学量。
（4）随着光照强度的增加，多用表的指针偏角逐渐变大。
光敏电阻工作原理：
光照增强
半导体材料中的载流子（自由电子
和空穴）浓度增加
材料的电阻率减小
三．热敏电阻和金属热电阻
演示实验：将热敏电阻和多用表的欧姆档相连，把热敏 电阻放到剩水的杯中，向杯里倒入热水，
关系不相同。 金属导体的导电性能随温度升高而降低 半导体材料的导电性能随温度升高而变好 （2）热敏电阻灵敏度高，但化学稳定性较差， 测量范围较小；金属热电阻的化学稳定性 较好，测量范围较大，但灵敏度较差。 （3）热敏电阻和金属热电阻能够将温度这个热学 量转 化电阻量这个电学量。
传感器及其工作原理完整版课件可编辑全文
(3)热敏电阻的用途 热敏电阻器的用途十分广泛，主要应用于： ①利用温度特性来测量温度、控制温度和元件、器件、电 路的温度补偿； ②利用非线性特性完成稳压、限幅、开关、过流保护作用； ③利用不同媒质中热耗散特性的差异测量流量、流速、液 面等。
(4)金属热电阻 有些金属的电阻率随温度的升高而增大，这样的电阻也可 以制作温度传感器，称为金属热电阻。如上图中的②为金属热 电阻“R－T”特性曲线。 相比而言，金属热电阻化学稳定性好，测温范围大，而热 敏电阻的灵敏度较好。
答案：ABC
利用光敏电阻制作的光传感器，记录传送带上工作的输送 情况，如图甲所示为某工厂成品包装车间的光传感记录器，光 传感器 B 能接收到发光元件 A 发出的光，每当工件挡住 A 发 出的光时，光传感器输出一个电信号，并在屏幕上显示出电信 号与时间的关系，如图乙所示，若传送带始终匀速运动，每两 个工件间的距离为 0.2m，则下述说法正确的是( )
3．转换元件：是传感器中能将敏感元件输出的，与被测 物理量成一定关系的非电信号转换成电信号的电子元件。
4．转换电路：是将转换元件输出的不易测量的电学量转 换成易于测量的电学量，如电压、电流、电阻等。
(2013·临 朐 实 验 中学高 二检 测 )机器人 装有 作为 眼睛 的 “传感器”，犹如大脑的“控制器”，以及可以行走的“执行 器”，在它碰到障碍物前会自动避让并及时转弯。下列有关该 机器人“眼睛”的说法中正确的是( )
A．传送带运动的速度是 0.1m/s B．传送带运动的速度是 0.2m/s C．该传送带每小时输送 3600 个工件 D．该传送带每小时输送 7200 个工件
答案：BC
解析：在该计数装置中，A 是发光的光源，B 是光接收器， B 中的主要元件是光电传感器采用的光敏电阻，当传送带上没 有物品挡住由 A 射向 B 的光信号时，光敏电阻的阻值变小， 供给信号处理系统的电压变低；当传送带上有物品挡住由 A 射 向 B 的光信号时，光敏电阻的阻值变大，供给信号处理系统的 电压变高。由题中所给条件可计算出 B、C 正确。
52常见传感器的工作原理 课件 (1)
图 5－2－1
光敏电阻一般由半导体材料做成，当半导体材料受到光 照或者温度升高时，会有更多的电子获得能量成为自由电子， 同时也形成更多的正离子，于是导电性能明显增强．光敏电 阻的阻值随光照的增强而减小．
温度传感器广泛应用于室内空调、电冰箱等家 用电器中，它是利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性来工 作的，如图 5－2－2 甲所示，电源的电动势 E＝9 V，内阻不 计，G 为灵敏电流表，内阻 Rg 保持不变；R 为热敏电阻，其 电阻阻值与温度的关系如图乙所示．闭合 S，当 R 的温度等 于 20 ℃时，电流表示数 I1＝2 mA；当电流表的示数 I2＝3.6 mA 时，热敏电阻的温度是多少？
【答案】 120 ℃
1．如图 5－2－3 所示，R1、R2 为定值电阻，L 为电阻丝，
R3 为光敏电阻，当照射光强度增大时，下列选项中不正确的
是( )
A．电压表的示数增大
B．R2 中电流减小
C．电阻丝的功率增大
D．电路的路端电压增大
图 5－2－3
【解析】 当光照强度增大时，R3 阻值减小，外电路电 阻随 R3 的减小而减小，干路电流增大，R1 两端电压因干路电 流增大而增大，同时内电压增大，故电路路端电压减小，而 电压表的示数增大，选项 A 正确，选项 D 错误；由路端电压 减小，而 R1 两端电压增大知，R2 两端电压必减小，则 R2 中 电流减小，故 B 项正确；结合干路电流增大知流过电阻丝的 电流必增大，则电阻丝的功率增大，选项 C 正确．
【答案】 D
电容传感器的原理及应用
【问题导思】 1．电容式传感器的原理依据哪个公式？ 2．常见的电容式传感器有哪几种？它们是如何工作的？
1．电容式传感器的工作原理 依据平行板电容器的公式 C＝4πεSkd，改变 S 或 d 或 ε， 都可以改变电容器的电容 C.
光敏电阻一般由半导体材料做成，当半导体材料受到光 照或者温度升高时，会有更多的电子获得能量成为自由电子， 同时也形成更多的正离子，于是导电性能明显增强．光敏电 阻的阻值随光照的增强而减小．
温度传感器广泛应用于室内空调、电冰箱等家 用电器中，它是利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性来工 作的，如图 5－2－2 甲所示，电源的电动势 E＝9 V，内阻不 计，G 为灵敏电流表，内阻 Rg 保持不变；R 为热敏电阻，其 电阻阻值与温度的关系如图乙所示．闭合 S，当 R 的温度等 于 20 ℃时，电流表示数 I1＝2 mA；当电流表的示数 I2＝3.6 mA 时，热敏电阻的温度是多少？
【答案】 120 ℃
1．如图 5－2－3 所示，R1、R2 为定值电阻，L 为电阻丝，
R3 为光敏电阻，当照射光强度增大时，下列选项中不正确的
是( )
A．电压表的示数增大
B．R2 中电流减小
C．电阻丝的功率增大
D．电路的路端电压增大
图 5－2－3
【解析】 当光照强度增大时，R3 阻值减小，外电路电 阻随 R3 的减小而减小，干路电流增大，R1 两端电压因干路电 流增大而增大，同时内电压增大，故电路路端电压减小，而 电压表的示数增大，选项 A 正确，选项 D 错误；由路端电压 减小，而 R1 两端电压增大知，R2 两端电压必减小，则 R2 中 电流减小，故 B 项正确；结合干路电流增大知流过电阻丝的 电流必增大，则电阻丝的功率增大，选项 C 正确．
【答案】 D
电容传感器的原理及应用
【问题导思】 1．电容式传感器的原理依据哪个公式？ 2．常见的电容式传感器有哪几种？它们是如何工作的？
1．电容式传感器的工作原理 依据平行板电容器的公式 C＝4πεSkd，改变 S 或 d 或 ε， 都可以改变电容器的电容 C.
《传感器工作原理》课件
源自结论重要性和应用价值
传感器在各个领域中的应用越来越广泛，对于改善 生活质量、提高工作效率和推动技术进步起着重要 作用。
未来发展方向和趋势
随着人工智能和物联网的发展，传感器将变得更加 智能和普及，将为人们的生活带来更多的便利和创 新。
《传感器工作原理》PPT 课件
本课件将详细介绍传感器的工作原理以及其在各个领域中的应用。从定义到 分类，从常见的传感器到优缺点，让您全面了解传感器的重要性和未来发展 趋势。
什么是传感器？
1 快速检测工具
传感器是一种能将物理量转化为电信号的设备，用于测量和检测各种环境和物体的特定 属性。
2 无处不在
光敏传感器
这种传感器可以测量光的强度，广泛应用于自动照 明和环境亮度调节等领域。
传感器的优缺点
优点
传感器具有快速、准确、稳定的测量能力，可以实 时监测和反馈环境和物体的信息。
缺点
传感器的价格较高，需要专业维护和校准，并且在 特定环境条件下可能会受到干扰。
传感器的应用领域
工业自动化
传感器在工业生产过程中的应用，如流量监测、 温湿度控制、机器人导航等，提高了生产效率 和质量。
医疗领域
传感器在医疗设备中的应用，如心率监测、血 糖监测、呼吸器等，帮助医生更好地掌握病情 和进行治疗。
家庭安全
传感器在家庭安防系统中的应用，如门窗监控、 烟雾报警、智能锁等，提供更加安全和便捷的 居住环境。
智能穿戴设备
传感器在智能手表、健身追踪器等设备中的应 用，可以实时监测身体健康状况并提供定制化 的健康建议。
测量原理简单
传感器通过使用特定的物理 效应或传感原理，如电阻变 化、光强测量或声音振动， 来测量所感知的物理量。
常见的传感器
传感器在各个领域中的应用越来越广泛，对于改善 生活质量、提高工作效率和推动技术进步起着重要 作用。
未来发展方向和趋势
随着人工智能和物联网的发展，传感器将变得更加 智能和普及，将为人们的生活带来更多的便利和创 新。
《传感器工作原理》PPT 课件
本课件将详细介绍传感器的工作原理以及其在各个领域中的应用。从定义到 分类，从常见的传感器到优缺点，让您全面了解传感器的重要性和未来发展 趋势。
什么是传感器？
1 快速检测工具
传感器是一种能将物理量转化为电信号的设备，用于测量和检测各种环境和物体的特定 属性。
2 无处不在
光敏传感器
这种传感器可以测量光的强度，广泛应用于自动照 明和环境亮度调节等领域。
传感器的优缺点
优点
传感器具有快速、准确、稳定的测量能力，可以实 时监测和反馈环境和物体的信息。
缺点
传感器的价格较高，需要专业维护和校准，并且在 特定环境条件下可能会受到干扰。
传感器的应用领域
工业自动化
传感器在工业生产过程中的应用，如流量监测、 温湿度控制、机器人导航等，提高了生产效率 和质量。
医疗领域
传感器在医疗设备中的应用，如心率监测、血 糖监测、呼吸器等，帮助医生更好地掌握病情 和进行治疗。
家庭安全
传感器在家庭安防系统中的应用，如门窗监控、 烟雾报警、智能锁等，提供更加安全和便捷的 居住环境。
智能穿戴设备
传感器在智能手表、健身追踪器等设备中的应 用，可以实时监测身体健康状况并提供定制化 的健康建议。
测量原理简单
传感器通过使用特定的物理 效应或传感原理，如电阻变 化、光强测量或声音振动， 来测量所感知的物理量。
常见的传感器
常用传感器的工作原理(共22张PPT)
① 构造：由干簧管和绕在管外的线圈组 成，如图乙。
② 作用：在电路中，可以根据流经线圈 的电流大小控制电路的通断。
三、电磁继电器
电磁式继电器一般由铁芯、线圈、 衔铁、触点簧片等组成的。
常闭 触点
常开 触点 常闭 触点 常开触点
四、光控开关工作原理
光控开关是指能够感受光信号， 并按照一定规律把光信号转换成电 学量信号器件。 光敏电阻是光控开关系统中实 现光电转换的关键元件，它是把光 信号转变成为电信号的器件。
阻值随温度升高而增大
NTC热敏电阻(负温度系数)（图乙）
阻值随温度升高而减小
探究2：探究热敏电阻在不同光照条件下的阻值
热敏 室温 体温
电阻 阻值
结论：温度越高，电阻 越小 。 该热敏电阻为：NTC热敏电阻(负温度系数）
课后探究：
探究热敏电阻的工作原理和热敏电阻在 生产、生活中的应用 NTC热敏电阻 PTC热敏电阻
继电器的工作原理
温度报警器
无人驾驶汽车
本节课的目标： 设计并组装光控开关电路
传感器的含义
传感器是把非电学物理量（如位移、速度、 压力、温度、湿度、流量、声强、光照度等）转 换成易于测量、传输、处理的电学量（如电压、 电流、电容等）的一种组件，起自动控制作用。 一般由敏感元件、转换器件、转换电路三个部分 组成，如： 非电 物理量 敏感 元件 转换 器件 电学量 转换 电路
本次设计要求：用强光照射光敏电 阻时蜂鸣器发出声音，没有强光照射时 蜂鸣器没有发声。
五、课后习题
1、已知光敏电阻随入射光的增强，其电阻 值减小，请利用图所示器材设计一个路灯自动 控制电路。
2、如图所示是自动水位报警的示意图，其 中继电器的线圈通过电流时，磁铁吸引衔铁1， 使它与触头3断开，与触头2接触.若要求水位正 常时绿灯亮，高出一定水位时红灯亮，现有红、 绿灯泡各一个，红灯泡应安在________位置， 绿灯泡应安在______位置(填“A”“B”).
传感器及其应用常见传感器的工作原理及应用课件
传感器的分类
根据检测的物理量分类，传感器 可分为温度传感器、压力传感器 、位移传感器、速度传感器等。
根据工作原理分类，传感器可分 为电阻式传感器、电感式传感器 、电容式传感器、磁敏式传感器
、光电式传感器等。
根据输出信号分类，传感器可分 为模拟输出传感器和数字输出传
感器。
传感器的作用和重要性
传感器在自动化控制系统中起着至关重 要的作用，它们能够感知并测量各种物 理量，如温度、压力、位移等，并将这 些信息转换为电信号或其他形式的输出
压电式传感器由压电材料制成，当受到外力作用时， 压电材料会产生电压信号。通过测量电压信号的变化 ，可以确定振动的幅度和频率。
基于磁敏式传感器的位置检测系统设计
总结词
磁敏式传感器利用磁场的变化来检测位置。
详细描述
磁敏式传感器由一个磁铁和一个或多个磁敏元件组成。 当磁铁移动时，磁场会发生变化，从而引起磁敏元件的 输出变化。通过测量输出变化，可以确定磁铁的位置。
详细描述
电阻式传感器由敏感元件、转换元件和测量电路组成。敏感元件能够感知被测 物理量的变化，转换元件将敏感元件的输出转换为电阻值的变化，测量电路则 将电阻值的变化转化为电信号输出。
电容式传感器
总结词
电容式传感器是通过测量电容值来感知和转换被测物体的位 移、速度、压力等物理量的变化。
详细描述
电容式传感器由固定电极和可动电极组成，当可动电极相对 于固定电极移动时，电容值会发生变化。这种变化通过测量 电路转换为电信号输出。
详细描述
压电式传感器由压电材料和测量电路组成。当压电材料受到外力作用时，其内部电荷会发生变化，这 种变化通过测量电路转换为电信号输出。
磁敏式传感器
总结词
常用传感器原理及应用课件
05
环境传感器
温度传感器
总结词
温度传感器是一种用于测量温度的装置，其 原理是将温度转换为电信号。
详细描述
温度传感器通常由敏感元件和转换电路组成 ，敏感元件用于感受温度变化，转换电路则 将感受到的温度变化转换为电信号输出。常 见的温度传感器有热敏电阻、热电偶和集成 温度传感器等。
湿度传感器
总结词
生物化学反应元件
要点一
微生物细胞
微生物细胞具有代谢功能，可以转化各种底物。微生物细 胞识别元件通过固定化微生物膜实现，当底物与微生物膜 接触时，底物被微生物细胞转化产生电信号或光信号，从 而实现对底物的检测。
要点二
人工合成受体
人工合成受体是模拟生物分子识别功能的物质，可以识别 各种分子。人工合成受体识别元件通过固定化人工合成受 体膜实现，当目标分子与人工合成受体膜接触时，产生电 信号或光信号，从而实现对目标分子的检测。
感谢观看
磁性传感器
磁性原理
磁性传感器利用了磁铁和线圈之间的相 互作用来测量位移或速度。当磁铁与线 圈相对运动时，线圈中会产生感应电势 ，该电势与磁铁的位置或速度成正比。
VS
应用场景
磁性传感器广泛应用于磁场、转速、位置 等测量，具有高精度、高稳定性等优点。
03
光学传感器
光纤传感器
01
02
03
干涉型光纤传感器
利用光的干涉原理，将光 纤中的光干涉现象用于测 量位移、压力、温度等物 理量。
反射型光纤传感器
利用光的反射原理，通过 测量反射光的强度或相位 变化来测量物理量。
光纤光栅传感器
利用光纤中的光栅效应， 将光波衍射为不同波长的 光谱，用于测量温度、压 力、位移等物理量。
传感器及其工作原理分析课件
物联网中的传感器节点
传感器节点是物联网的基本单元， 负责采集环境数据或监测对象的 状态信息。
传感器节点通常由传感器、微处 理器、无线通信模块和电源组成，
具有感知、处理和传输数据的能 力。
传感器节点可以部署在各种环境 中，如智能家居、智能农业、智 能交通等，以实现智能化监测和
控制。
物联网中的传感器网络
详细描述
04
传感器性能指标与评价
传感器的精度与误差
精度
误差
传感器的灵敏度与线性度
灵敏度
线性度
传感器的稳定性与可靠性
稳定性
可靠性
传感器的响应时间与恢复时间
响应时间
恢复时间
05
传感器设计与优化
传感器结构设计
结构设计原则
结构组成 结构设计要点
传感器材料选择
材料性能要求
材料选择原则
选择合适的材料是传感器设计中的重 要环节，需要综合考虑材料的物理、 化学、机械、电学等性能指标。
感器及其工作原理分析件
• 传感器的工作原理 • 常见传感器类型及其应用 • 传感器性能指标与评价 • 传感器设计与优化 • 传感器在物联网中的应用
01
传感器概述
传感器的定义与分类
定义
分类
传感器的应用领域
工业自动化
、 。
医疗健康
环境监测 智能家居
传感器的发展趋势
微型化
智能化
多功能化
网络化
02
压电式传感器
总结词
压电式传感器利用压电材料的压电效应来检测压力或振动等物理量。
详细描述
压电式传感器由压电元件和转换电路组成。当压电元件受到外力作用时，其表面 产生电荷，从而输出电压信号。压电式传感器具有灵敏度高、响应速度快、体积 小等优点，广泛应用于声音、振动、压力等参数的测量。
52常见传感器的工作原理 课件 (3)
5.2 常见传感器的工作原理
一、传感器的定义及作用
1．定义 能够感受外界信息，并将其按照一定的规律转换成 电信号 的器件或装置。 2．作用 传感器在自动测量和自动控制系统中担负着信息采集和转 化任务，把 非电学 量转化为 电学量。
3．分类 我们可以按传感器工作原理的不同把传感器分为 物理 传 感器、 化学 传感器和 生物 传感器。 4．结构
光敏电阻 。
3．特性 光敏电阻器是用 属硫化物等 半导体材料制成的， 当光照射到这些半导体物质上时，它的电阻率 减小 ， 阻值也随之减小。入射光强，电阻 小 ；入射光弱，电 阻大。
4．作用 用于 光的测量 和 光的控制 。
三、温度传感器 1．定义 一种将 温度变化 转换为 电学量 变化的装置。 2．敏感元件 常见的温度传感器有 热敏电阻 和 热电偶 等作为它 的敏感元件。
(2)负温度系数热敏电阻(NTC热敏电阻)： 这种热敏电阻的电阻率随温度升高而明显减小，其电 阻随温度的变化图像如图5－1－4所示。
图5－1－3 图5－1－4
4．热敏电阻的用途 热敏电阻是一种灵敏度极高的温度传感器，在测温过程中 反应非常快。电子体温计及家用电器(电脑、空调、冰箱 等)的温度传感器，主要使用热敏电阻。
3．特性 热敏电阻是用 半导体 材料制成的，其电阻值随温度
变化明显，ntc热敏电阻(负温度系数)的阻值，随温度升高 而 减小，ptc热敏电阻的阻值随温度升高而 增，大 属 热电阻的电阻率一般随温度升高而 增。大
1．光电传感器的原理 光敏电阻一般由半导体材料做成，当半导体材料受到 光照或者温度升高时，会有更多的电子获得能量成为自由 电子，同时也形成更多的空穴，于是导电性能明显增强。 光敏电阻的电阻随光照的增强而减小。光敏电阻在被光照 射时电阻发生变化，这样光敏电阻可以把光照强弱转换为 电阻大小这个电学量。
一、传感器的定义及作用
1．定义 能够感受外界信息，并将其按照一定的规律转换成 电信号 的器件或装置。 2．作用 传感器在自动测量和自动控制系统中担负着信息采集和转 化任务，把 非电学 量转化为 电学量。
3．分类 我们可以按传感器工作原理的不同把传感器分为 物理 传 感器、 化学 传感器和 生物 传感器。 4．结构
光敏电阻 。
3．特性 光敏电阻器是用 属硫化物等 半导体材料制成的， 当光照射到这些半导体物质上时，它的电阻率 减小 ， 阻值也随之减小。入射光强，电阻 小 ；入射光弱，电 阻大。
4．作用 用于 光的测量 和 光的控制 。
三、温度传感器 1．定义 一种将 温度变化 转换为 电学量 变化的装置。 2．敏感元件 常见的温度传感器有 热敏电阻 和 热电偶 等作为它 的敏感元件。
(2)负温度系数热敏电阻(NTC热敏电阻)： 这种热敏电阻的电阻率随温度升高而明显减小，其电 阻随温度的变化图像如图5－1－4所示。
图5－1－3 图5－1－4
4．热敏电阻的用途 热敏电阻是一种灵敏度极高的温度传感器，在测温过程中 反应非常快。电子体温计及家用电器(电脑、空调、冰箱 等)的温度传感器，主要使用热敏电阻。
3．特性 热敏电阻是用 半导体 材料制成的，其电阻值随温度
变化明显，ntc热敏电阻(负温度系数)的阻值，随温度升高 而 减小，ptc热敏电阻的阻值随温度升高而 增，大 属 热电阻的电阻率一般随温度升高而 增。大
1．光电传感器的原理 光敏电阻一般由半导体材料做成，当半导体材料受到 光照或者温度升高时，会有更多的电子获得能量成为自由 电子，同时也形成更多的空穴，于是导电性能明显增强。 光敏电阻的电阻随光照的增强而减小。光敏电阻在被光照 射时电阻发生变化，这样光敏电阻可以把光照强弱转换为 电阻大小这个电学量。
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l 称为应变片的基长，b 称为基宽， l×b 称为应变片 的使用面积。应变片的阻值系列有60、120、350、600 、1000Ω，以120Ω为最常用。应变片的规格一般用使 用面积和电阻值表示，例如,（3×10)mm²，120Ω。
第四章 常用传感器原理及应用
金属应变片
应变计
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第四章 常用传感器原理及应用
第四章 常用传感器原理及应用
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第一节 电阻式传感器
电阻式传感器：是把被测量转换为电阻变化的一种传 感器。
按工作的原理可分为：变阻器式、电阻应变式、热敏 式、光敏式、电敏式。
1、变阻器式传感器
第四章 常用传感器原理及应用
（1）等效电路分析 ★ L—变阻器总长 ★ x—电刷移动量 ★ RL—总电阻 ★ Rx—电刷电阻
4、传感器技术的发展
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（1）集成化
传感器本身的集成化：CCD器件
传感器与后续电路的集成化：频率输出型单块集成压
力传感器
（2）多维化
单元
单光电探测器
辐射光功率的大小 线阵
一维与二维光电探测器
入射光点的位置
阵列
（3）微传感器
基于MEMS技术的新型传感器，其敏感元件尺寸为
0.1μm～100μm。微传感器不是传统传感器按比例缩小的
第四章 常用传感器原理及应用
2）按制作方式 ▲ 线绕电位器
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▲ 导电塑料电位器 导电材料粉
普通塑料基底
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变阻器式传感器产品
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第四章 常用传感器原理及应用
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案例：重量的自动检测--配料设备
原材料
比较
重量设定
原理：弹簧→力→位移→电位器→电阻
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▲ 机械量:长度、厚度、位移、速度、加 速度、旋转角、转数、质量、重量、力、压 力、真空度、力矩、风速、流速、流量。
▲ 声：声压、噪声。 ▲ 磁：磁通、磁场。 ▲ 温度：温度、热量、比热。
▲ 光：亮度、色彩。
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2)按工作的物理基础分类 机械式，电气式(电阻应变式，电感式，电容式，压 电式等), 光学式等。
产物，其理论基础、结构工艺、设计方法等有许多自身
的特殊现象和规律。
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（4）智能化
智能传感器一种将普通传感器与微处理器一体化，兼
有检测和信息处理功能的新型传感器，集信息采集，信
息的记忆、辨别、存储、处理于一体。
（5）网络化传感器 网络化传感器是在智能传感器基础上，把TCP／IP协 议作为一种嵌入式应用，嵌入现场智能传感器的ROM中， 从而使信号的收、发都以TCP／IP方式进行。
3）按被测量和工作原理联合分类
电阻应变式力传感器、电感式位移传感器、压电式加 速度传感器等。
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4）按信号变换特征
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物性型：依靠敏感元件材料本身物理性质的变化来实 现信号变换，如水银温度计。
结构型：依靠传感器结构参数的变化实现信号转变， 如:电容式和电感式传感器.
电阻应变片工作原理是基于金属导体 的应变效应，即外力→金属导体机械变 形(伸长或缩短)→电阻值变化。
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一、金属电阻应变片 常见的金属电阻应变片有丝式和箔式两种。
1、丝式应变片 丝式应变片的主要结构
● 做成栅状的电阻丝(敏感栅) ● 绝缘基片
● 覆盖层
电 阻 丝 ： 一 般 采 用 直 径 为 0.025mm 左 右 的 康 铜 ( 含 57%Cu、43%Ni)或镍铬合金(含80%Ni、20%Cr)丝， 敏感栅粘贴在基片和覆盖层之间，由引线接出。
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第四章 常用传感器原理及应用
本章学习要求：
1、了解传感器的分类 2、掌握常用传感器测量原理 3、了解传感器测量电路
引言
1、传感器定义
传感器是借助检测元件将一种形式的信息转换成另一 种信息的装置。
目前，传感器转换后的信号多为电信号，故从狭义上 讲，传感器是把外界输入非电信号转换成电信号的装置.
Rx//Rm
实际
x Rm L
0
理想 L
第四章 常用2）变阻器式传感器的性能参数 1）线性(或曲线的一致性)；2）分辨率；3）整个电 阻值的偏差；4）移动或旋转角度范围；5）电阻温度系 数；6）寿命；
（3）变阻器式传感器的分类
1）按测量类型 ▲ 单圈电位器 ▲ 多圈电位器 ▲ 直线滑动式电位器
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案例：煤气包储量检测
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钢丝 煤气包
原理：钢丝→收线圈数→电位器→电阻
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案例：玩具机器人（广州中鸣数码）
原理：电机→转角 →电位器→电阻
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第二节 电阻应变式传感器
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2、箔式应变片
箔式应变片是通过光刻、腐蚀等工艺制成很薄的金属
箔栅，厚度一般在0.003mm～0.01mm之间。可根据需 要制成任意形状。它的线条均匀、尺寸准确、散热好、 易粘贴、适于大批量生产，已逐渐取代丝式应变片。
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5)按敏感元件与被测对象之间的能量关系 能量转换型和能量控制型。
能量转换型：直接由被测对象输入能量使其工作，例 如，热电偶温度计,压电式加速度计。
能量控制型：从外部供给能量并由被测量控制外部 供给能量的变化，例如，电阻应变片。
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E
E
E1 E1
L RL E x Rx E1
x LE1
E
0
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x L
x
L
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R-Rx E
Rx
E1
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Rm
V
考虑负载效应，有
E1
R
Rx
E Rx Rm
Rx Rm
Rx Rm E Rx Rm
E1
L
E R (1
x)
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物理量
电量
2、传感器的构成 由敏感器件与辅助器件组成。敏感器件用于感受被测 物理量，并对信号进行转换输出。辅助器件对敏感器件 输出电信号进行放大、阻抗匹配，以便于后续仪表接入.
Ω
V
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3、传感器的分类 1)按被测物理量分类
常见的被测物理量