微機(jī)控制系統(tǒng)中常見傳感器的介紹

1、第第8章微機(jī)控制系統(tǒng)中常見章微機(jī)控制系統(tǒng)中常見傳感器的介紹傳感器的介紹Company Logo本章目錄本章目錄傳感器的概念及基礎(chǔ)知識(shí)傳感器的概念及基礎(chǔ)知識(shí) 8.1常見溫度傳感器及工作原理 8.2常見力傳感器常見力傳感器8.3常見速度、加速度傳感器常見速度、加速度傳感器8.48.5常見位置傳感器常見位置傳感器Company Logo8.1傳感器的概念及基礎(chǔ)知識(shí)傳感器的概念及基礎(chǔ)知識(shí)1什么是傳感器什么是傳感器1)人體中的傳感器 鼻子、舌頭、耳朵、眼睛、手指2) 生活中的實(shí)例 溫度計(jì)、電子稱、話筒、攝像頭3) 實(shí)驗(yàn)室中 石蕊試紙Company Logo8.1傳感器的概念及基礎(chǔ)知識(shí)傳感器的概念及基礎(chǔ)知

2、識(shí)CCD力傳感器力傳感器Company Logo8.1傳感器的概念及基礎(chǔ)知識(shí)傳感器的概念及基礎(chǔ)知識(shí)信息采集傳感器技術(shù)信息傳輸信息處理通信技術(shù)計(jì)算機(jī)技術(shù)傳感器在信息處理中的作用傳感器在信息處理中的作用Company Logo8.1傳感器的概念及基礎(chǔ)知識(shí)傳感器的概念及基礎(chǔ)知識(shí) 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定：“能夠感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定能夠感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定 規(guī)律轉(zhuǎn)換成為可用輸出信號(hào)的器件或裝置規(guī)律轉(zhuǎn)換成為可用輸出信號(hào)的器件或裝置”。Company Logo8.1傳感器的概念及基礎(chǔ)知識(shí)傳感器的概念及基礎(chǔ)知識(shí)2非電量電測(cè)傳感器非電量電測(cè)傳感器傳感器的共性是利用物理定律和物質(zhì)的物理、化學(xué)和生物特性，將非電

3、量轉(zhuǎn)換成電量Company Logo8.1傳感器的概念及基礎(chǔ)知識(shí)傳感器的概念及基礎(chǔ)知識(shí)3傳感器的組成傳感器的組成敏感元件傳感元件輔助電源測(cè)量（信號(hào)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換）電路被測(cè)量Company Logo8.1傳感器的概念及基礎(chǔ)知識(shí)傳感器的概念及基礎(chǔ)知識(shí) 敏感元件敏感元件是傳感器中能直接感受被測(cè)量部分的元件,它的作用就是完成這個(gè)預(yù)變換的,因此,敏感元件又稱為預(yù)變換器 傳感傳感元件元件是傳感器中能將敏感元件輸出的非電學(xué)量,直接轉(zhuǎn)換為適于傳輸和測(cè)量的電學(xué)量的器件稱為轉(zhuǎn)換元件。 測(cè)量測(cè)量電路電路是將轉(zhuǎn)換元件輸出的電學(xué)量變換成易于顯示、 記錄、控制和處理的有用電信號(hào)的電路。測(cè)量電路的類型可視轉(zhuǎn)換元件的類型而定。Co

4、mpany Logo8.1傳感器的概念及基礎(chǔ)知識(shí)傳感器的概念及基礎(chǔ)知識(shí)3傳感器的常見種類傳感器的常見種類 結(jié)構(gòu)型傳感器，它主要利用機(jī)械結(jié)構(gòu)參量(如幾何形狀或尺寸)的變化來(lái)感受外界被測(cè)信息，并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電阻(或電感、或電容)等物理量的變化,從而檢測(cè)出被測(cè)信號(hào)。 可主要用于測(cè)量溫度、位移、振動(dòng)、壓力、應(yīng)變、流量、比重等物理量。 物性型傳感器，常用的半導(dǎo)體、電介質(zhì)、磁性材料等固體材料，這些材料在力、熱、光、電、磁、射線、氣體、濕度等因素作用下,可引起材料的某些物理特性的變化,如熱電效應(yīng)、霍爾效應(yīng)、光敏效應(yīng)等，通過(guò)控制其物理特性變化，即可反映被測(cè)對(duì)象的參數(shù)值，分別制成熱電偶傳感器、霍爾效應(yīng)傳感器、光

5、纖傳感器等。Company Logo本章目錄本章目錄傳感器的概念及基礎(chǔ)知識(shí)傳感器的概念及基礎(chǔ)知識(shí) 8.1常見溫度傳感器及工作原理 8.2常見力傳感器常見力傳感器8.3常見速度、加速度傳感器常見速度、加速度傳感器8.48.5常見位置傳感器常見位置傳感器Company Logo8.2常見溫度傳感器及工作原理常見溫度傳感器及工作原理 溫度傳感器是指能感受溫度并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的傳感器。溫度傳感器是溫度測(cè)量?jī)x表的核心部分，品種繁多。按測(cè)量方式可分為接觸式和非接觸式兩大類，按照傳感器材料及電子元件特性分為熱電阻和熱電偶兩類。Company Logo8.2常見溫度傳感器及工作原理常見溫度傳感器及工作原理

6、 1熱敏電阻熱敏電阻 熱敏電阻器的典型特點(diǎn)是對(duì)溫度敏感，不同的溫度下表現(xiàn)出不同的電阻值。按照溫度系數(shù)不同分為正溫度系數(shù)熱敏電阻器（PTC）和負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器（NTC）。正溫度系數(shù)熱敏電阻器（PTC）在溫度越高時(shí)電阻值越大，負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器（NTC）在溫度越高時(shí)電阻值越低。Company Logo8.2常見溫度傳感器及工作原理常見溫度傳感器及工作原理 鉑鉑電阻電阻 鉑電阻的阻值會(huì)隨著溫度的變化而改變。它有PT100和 PT1000等系列。PT后的100即表示它在0時(shí)阻值為100歐姆，在100時(shí)它的阻值約為138.5歐姆。它的工作原理：當(dāng)PT100在0攝氏度的時(shí)候他的阻值為100歐姆，它的

7、的阻值會(huì)隨著溫度上升它的阻值是成勻速增漲的。Company Logo8.2常見溫度傳感器及工作原理常見溫度傳感器及工作原理 2熱電偶熱電偶 熱電效應(yīng)：兩種不同材料的導(dǎo)體（或半導(dǎo)體）組成一個(gè)閉合回路，當(dāng)兩接點(diǎn)溫度T和T0不同時(shí)，則在該回路中就會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象早在1821年首先由西拜克（Seeback）發(fā)現(xiàn),所以又稱西拜克效應(yīng)。熱電勢(shì)、熱電偶、熱電極熱端（測(cè)量端或工作端）、冷端（參考端或自由端）Company Logo8.2常見溫度傳感器及工作原理常見溫度傳感器及工作原理 熱電偶回路 熱電偶原理圖熱電偶原理圖TT0AB熱端熱端冷端冷端回路中所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)，叫熱電勢(shì)。熱電勢(shì)由兩部分組成，

8、即溫差電勢(shì)和接觸電勢(shì)。0000( )1()1AABBAABBNKTeTnqNKTNeTnqN兩接點(diǎn)的接觸電動(dòng)勢(shì)eAB(T)和eAB（T0）可表示為 Company Logo8.2常見溫度傳感器及工作原理常見溫度傳感器及工作原理 光纖溫度傳感器光纖溫度傳感器紅外輻射測(cè)溫傳感器紅外輻射測(cè)溫傳感器Company Logo本章目錄本章目錄傳感器的概念及基礎(chǔ)知識(shí)傳感器的概念及基礎(chǔ)知識(shí) 8.1常見溫度傳感器及工作原理 8.2常見力傳感器常見力傳感器8.3常見速度、加速度傳感器常見速度、加速度傳感器8.48.5常見位置傳感器常見位置傳感器Company Logo 壓力傳感器是工業(yè)實(shí)踐中常用的一種傳感器。一般

9、普通壓力傳感器的輸出為模擬信號(hào)?？捎糜跍y(cè)量固體壓力，拉力，液體，氣體壓力等。 壓力傳感器的種類繁多，如電阻應(yīng)變片壓力傳感器、半導(dǎo)體應(yīng)變片壓力傳感器、壓阻式壓力傳感器、電感式壓力傳感器、電容式壓力傳感器、諧振式壓力傳感器及電容式加速度傳感器等。但應(yīng)用最為廣泛的是壓阻式壓力傳感器，它具有極低的價(jià)格和較高的精度以及較好的線性特性。8.3常見力傳感器常見力傳感器Company Logo8.3常見力傳感器常見力傳感器電阻應(yīng)變片電阻應(yīng)變片 電阻應(yīng)變片是一種將被測(cè)件上的應(yīng)變變化轉(zhuǎn)換成為一種電信號(hào)的敏感器件。它是壓阻式應(yīng)變傳感器的主要組成部分之一。 其工作原理是：吸附在基體材料上應(yīng)變電阻隨機(jī)械形變而產(chǎn)生阻值變

10、化的現(xiàn)象，俗稱為電阻應(yīng)變效應(yīng)。Company Logo8.3常見力傳感器常見力傳感器壓電傳感器壓電傳感器壓電效應(yīng)壓電效應(yīng) 某些電介質(zhì)在沿一定方向上受到外力的作用而變形時(shí)，其內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)在它的兩個(gè)相對(duì)表面上出現(xiàn)正負(fù)相反的電荷。當(dāng)外力去掉后，它又會(huì)恢復(fù)到不帶電的狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)。當(dāng)作用力的方向改變時(shí)，電荷的極性也隨之改變。相反，當(dāng)在電介質(zhì)的極化方向上施加電場(chǎng)，這些電介質(zhì)也會(huì)發(fā)生變形，電場(chǎng)去掉后，電介質(zhì)的變形隨之消失，這種現(xiàn)象稱為逆壓電效應(yīng)，或稱為電致伸縮現(xiàn)象。目前流行的一次性塑料打火機(jī)，有相當(dāng)一部分是采用壓目前流行的一次性塑料打火機(jī)，有相當(dāng)一部分是采用壓電陶瓷器件來(lái)打火的。

11、取出其中的壓電打火元件電陶瓷器件來(lái)打火的。取出其中的壓電打火元件Company Logo8.3常見力傳感器常見力傳感器（1）力測(cè)量：壓電式傳感器主要利用壓電效應(yīng)，依靠其不同的壓電效應(yīng)測(cè)量多方向力，如空間作用力3個(gè)方向的分力。（2）壓力測(cè)量：利用彈性元件（膜片、活塞等）收集壓力變成作用于晶體片上的力。（3）加速度測(cè)量：利用質(zhì)量塊m由預(yù)緊力壓在晶體片上，當(dāng)被測(cè)加速度a作用時(shí)，晶體處會(huì)受到慣性力F=ma,由此產(chǎn)生壓電效應(yīng)。Company Logo本章目錄本章目錄傳感器的概念及基礎(chǔ)知識(shí)傳感器的概念及基礎(chǔ)知識(shí) 8.1常見溫度傳感器及工作原理 8.2常見力傳感器常見力傳感器8.3常見加速度傳感器常見加速度

12、傳感器8.4常見位置傳感器常見位置傳感器8.5Company Logo8.4常見加速度傳感器常見加速度傳感器 加速度傳感器是一種能夠測(cè)量加速力的電子設(shè)備。加速度計(jì)有兩種：一種是角加速度計(jì)，是由陀螺儀（角速度傳感器）的改進(jìn)的。另一種就是線加速度計(jì)。 陀螺儀是指用高速回轉(zhuǎn)體的動(dòng)量矩敏感殼體相對(duì)慣性空間繞正交于自轉(zhuǎn)軸的一個(gè)或二個(gè)軸的角運(yùn)動(dòng)檢測(cè)裝置。陀螺儀的原理是，一個(gè)旋轉(zhuǎn)物體的旋轉(zhuǎn)軸所指的方向在不受外力影響時(shí)，是不會(huì)改變的。人們根據(jù)這個(gè)道理，用它來(lái)保持方向。Company Logo8.4常見加速度傳感器常見加速度傳感器陀螺儀陀螺儀的的應(yīng)應(yīng)用用Company Logo 線加速度計(jì)的原理是慣性原理，多數(shù)

13、加速度傳感器是根據(jù)壓電效應(yīng)的原理來(lái)工作的。 壓電式加速度傳感器：工作原理是利用壓電陶瓷或石英晶體的壓電效應(yīng)，在加速度計(jì)受振時(shí)，質(zhì)量塊加在壓電元件上的力也隨之變化。當(dāng)被測(cè)振動(dòng)頻率遠(yuǎn)低于加速度計(jì)的固有頻率時(shí)，則力的變化與被測(cè)加速度成正比。8.4常見加速度傳感器常見加速度傳感器Company Logo8.4常見加速度傳感器常見加速度傳感器 地震檢波：把地震波引起的地面震動(dòng)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，汽車安全：汽車安全氣囊、防抱死系統(tǒng)、牽引控制系統(tǒng)等。游戲控制：對(duì)游戲中物體的前后左右的方向控制圖像自動(dòng)翻轉(zhuǎn)：檢測(cè)手持設(shè)備的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作及方向，實(shí)現(xiàn)所要顯示圖像的轉(zhuǎn)正。防手抖功能：使所拍攝的圖像更加清晰Company Log

14、o本章目錄本章目錄傳感器的概念及基礎(chǔ)知識(shí)傳感器的概念及基礎(chǔ)知識(shí) 8.1常見溫度傳感器及工作原理 8.2常見力傳感器常見力傳感器8.3常見速度、加速度傳感器常見速度、加速度傳感器8.4常見位置傳感器常見位置傳感器8.5Company Logo8.5常見位置傳感器常見位置傳感器光電位置傳感器光電位置傳感器 光電傳感器是采用光電元件作為檢測(cè)元件的傳感器。它首先把被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的變化，然后借助光電元件進(jìn)一步將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。光電傳感器一般由光源、光學(xué)通路和光電元件三部分組成。Company Logo8.5常見位置傳感器常見位置傳感器對(duì)射式對(duì)射式Company Logo8.5常見位置傳感器常見位置傳感器反射式反射式Company Logo8.5常見位置傳感器常見位置傳感器循跡機(jī)器人循跡機(jī)器人 一種能夠自動(dòng)按照給定的路線（通常是采用不同顏色或者其他信號(hào)標(biāo)記來(lái)引導(dǎo)）進(jìn)行移動(dòng)的機(jī)器人。Company Logo8.5常見位置傳感器常見位置傳感