傳感器與測(cè)控技術(shù)

傳感器與測(cè)控技術(shù)第一頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期六開(kāi)環(huán)控制：由控制器（計(jì)算機(jī)）控制設(shè)備按預(yù)定的動(dòng)作運(yùn)行，此過(guò)程不檢測(cè)運(yùn)行結(jié)果，因而不會(huì)調(diào)整運(yùn)行模式。如自動(dòng)洗衣機(jī)、微波爐等。放大控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制器執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制模式第二頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期六軸上的負(fù)載蒸汽機(jī)（調(diào)節(jié)對(duì)象）MM蒸汽瓦特離心式調(diào)速器（1787年）第三頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期六閉環(huán)控制：由控制器（計(jì)算機(jī)）控制設(shè)備執(zhí)行，檢測(cè)執(zhí)行結(jié)果，若沒(méi)有達(dá)到規(guī)定要求，將信號(hào)反饋到控制器，控制器發(fā)出執(zhí)行信號(hào)，調(diào)整執(zhí)行動(dòng)作，直到滿足要求為止。閉環(huán)控制的核心，必須能夠檢測(cè)到設(shè)定值。如空調(diào)、電梯等。放大控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制器執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行結(jié)果檢測(cè)裝置第四頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期六傳感器與測(cè)控技術(shù)全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽幾乎都包含測(cè)控題目，對(duì)于測(cè)控題目需要解決的兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是：檢測(cè)與控制。檢測(cè)是判斷控制對(duì)象的狀態(tài)；控制是根據(jù)檢測(cè)狀態(tài)作出控制動(dòng)作。控制的核心部件是單片機(jī)（或計(jì)算機(jī)），由于處理系統(tǒng)是數(shù)字系統(tǒng)，因此必須經(jīng)過(guò)A/D、D/A轉(zhuǎn)換。檢測(cè)的手段是利用檢測(cè)各種狀態(tài)的傳感器；控制的執(zhí)行裝置一般是直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、繼電器等。傳感器A/DD/A執(zhí)行裝置放大電路驅(qū)動(dòng)電路第五頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期六傳感器(Sensor)人通過(guò)五官（視、聽(tīng)、嗅、味、觸）接受外界的信息，經(jīng)過(guò)大腦的思維（信息處理），作出相應(yīng)的動(dòng)作。而用計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)化裝置來(lái)代替人的勞動(dòng)，則可以說(shuō)電子計(jì)算機(jī)相當(dāng)于人的大腦（一般俗稱電腦），而傳感器則相當(dāng)于人的五官部分（“電五官”）。第六頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期六第七頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期六傳感器來(lái)自外界的信號(hào)電信號(hào)傳感器技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化、軍事國(guó)防和以宇宙開(kāi)發(fā)、海洋開(kāi)發(fā)為代表的尖端科學(xué)與工程等重要領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。同時(shí)，它正以自己的巨大潛力，向著與人們生活密切相關(guān)的方面滲透；生物工程、醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)境保護(hù)、安全防范、家用電器、網(wǎng)絡(luò)家居等方面的傳感器已層出不窮，并在日新月異地發(fā)展。第八頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期六定義：傳感器是能感受規(guī)定的被測(cè)物理量，并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)輸出的器件或裝置。傳感器通常由敏感元件（

Sensitiveelement）和轉(zhuǎn)換元件（Transductionelement）組成。其中，敏感元件是指?jìng)鞲衅髦心苤苯痈惺芑蝽憫?yīng)被測(cè)量的部分；轉(zhuǎn)換元件是指?jìng)鞲衅髦袑⒚舾性惺芑蝽憫?yīng)的被測(cè)量轉(zhuǎn)換成適合傳輸或測(cè)量的電信號(hào)部分。敏感元件轉(zhuǎn)換元件測(cè)量電路記錄儀顯示器數(shù)據(jù)處理儀輔助電源第九頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期六有些傳感器很簡(jiǎn)單，僅由一個(gè)敏感元件（兼作轉(zhuǎn)換元件）組成，它感受被測(cè)量時(shí)直接輸出電量。如熱電偶。有些傳感器由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成，沒(méi)有轉(zhuǎn)換電路。有些傳感器，轉(zhuǎn)換元件不止一個(gè)，要經(jīng)過(guò)若干次轉(zhuǎn)換。第十頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期六傳感器分類結(jié)構(gòu)型（按能源分類）微動(dòng)開(kāi)關(guān)彈道振動(dòng)子機(jī)械式磁電式磁電式傳感器電式電阻傳感器電容傳感器電感傳感器屋性型（按效應(yīng)分類）磁致伸縮傳感器壓磁式傳感器壓磁式光電式光敏電阻光電管、光電倍增管、光電池電荷耦合器件壓電式壓電力傳感器壓電壓力傳感器壓電加速度傳感器磁電感應(yīng)式傳感器霍爾式傳感器磁電式熱電偶傳感器、熱敏電阻、熱電阻PN結(jié)型溫度傳感器熱電式光耦合器件仿生式視覺(jué)：光敏傳感器、色敏傳感器、紅外傳感器聽(tīng)覺(jué)：超聲波傳感器、微波傳感器觸覺(jué)：壓力傳感器、溫度傳感器嗅覺(jué)：濕度傳感器、氣體傳感器味覺(jué)：酸度傳感器、鹽度傳感器超導(dǎo)傳感器超導(dǎo)光傳感器超導(dǎo)微波傳感器超導(dǎo)磁場(chǎng)傳感器射線傳感器X射線傳感器β射線傳感器Γ射線傳感器射線劑量傳感器化學(xué)量傳感器光纖化學(xué)傳感器質(zhì)量傳感器電化學(xué)傳感器復(fù)合智能傳感器壓力集成傳感器溫度集成傳感器傳感執(zhí)行器自感知執(zhí)行器第十一頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期六傳感器應(yīng)用的難點(diǎn)：傳感器能否檢測(cè)到信號(hào)不是傳感器應(yīng)用難點(diǎn)，而是如何保證傳感器的靈敏度、精度、響應(yīng)速度、安裝難易等等。傳感器應(yīng)用的難點(diǎn)第十二頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期六足夠的容量——傳感器的工作范圍或量程足夠大；具有一定的過(guò)載能力。靈敏度高，精度適當(dāng)——即要求其輸出信號(hào)與被測(cè)信號(hào)成確定的關(guān)系（通常為線性），且比值要大；傳感器的靜態(tài)響應(yīng)與動(dòng)態(tài)響應(yīng)的準(zhǔn)確度能滿足要求。響應(yīng)速度快，工作穩(wěn)定，可靠性好。使用性和適應(yīng)性強(qiáng)——體積小，重量輕，動(dòng)作能量小，對(duì)被測(cè)對(duì)象的狀態(tài)影響小；內(nèi)部噪聲小而又不易受外界干擾的影響；其輸出力求采用通用或標(biāo)準(zhǔn)形式，以便與系統(tǒng)對(duì)接。使用經(jīng)濟(jì)——成本低，壽命長(zhǎng)，且便于使用、維修和校準(zhǔn)。第十三頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期六傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域和需求量

第十四頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期六傳感器的應(yīng)用參數(shù)直接測(cè)量：有些物理量可以直接由傳感器測(cè)量。比如溫度、光、壓力等。這類傳感器在使用時(shí)需要注意的是一定要準(zhǔn)確測(cè)量出被測(cè)物理量與輸出信號(hào)的關(guān)系，如果信號(hào)變化與被測(cè)物理量成線性關(guān)系，問(wèn)題比較簡(jiǎn)單，若不是線性關(guān)系，一定要補(bǔ)償?；蜍浖a(bǔ)償或硬件補(bǔ)償。參數(shù)間接測(cè)量：有些物理量是無(wú)法直接由傳感器得到，這就要巧妙利用已有的知識(shí)，將被測(cè)量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，以便送入計(jì)算機(jī)。比如：轉(zhuǎn)速，液體高度、運(yùn)動(dòng)物體的位置等。有的被測(cè)物理量既可以直接測(cè)量，也可以間接測(cè)量，關(guān)鍵看哪種方法簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確。比如液體高度測(cè)試。壓力傳感器限位開(kāi)關(guān)第十五頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期六傳感器信號(hào)的處理被測(cè)參數(shù)為模擬量：由于控制核心元件是單片機(jī)，所以對(duì)模擬量的處理就是A/D轉(zhuǎn)換。將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量送入單片機(jī)，經(jīng)過(guò)處理決定控制對(duì)象的動(dòng)作?？刂茖?duì)象可以是數(shù)字對(duì)象，也可以是模擬對(duì)象，若為模擬對(duì)象（象直流電機(jī)），要經(jīng)過(guò)D/A轉(zhuǎn)換，若為數(shù)字量可直接輸出控制驅(qū)動(dòng)設(shè)備（如步進(jìn)電機(jī)）。被測(cè)信號(hào)為數(shù)字量：直接將被測(cè)信號(hào)輸入單片機(jī)，經(jīng)單片機(jī)處理、判斷以輸出控制信號(hào)。模擬傳感器A/DD/A模擬執(zhí)行裝置數(shù)字傳感器數(shù)字執(zhí)行裝置第十六頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期六溫度傳感器溫度傳感器主要用于測(cè)量溫度。象工業(yè)爐溫、環(huán)境溫度及人體體溫等。選擇溫度傳感器應(yīng)根據(jù)被測(cè)對(duì)象的溫度、精度、靈敏度、響應(yīng)速度、安裝特點(diǎn)來(lái)選擇。設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)還要考慮價(jià)格、體積大小等因素。常用溫度傳感器測(cè)溫范圍溫度傳感器類型測(cè)溫范圍℃溫度傳感器類型測(cè)溫范圍℃石英晶體溫度計(jì)-100~220雙金屬片溫度計(jì)0~300熱敏電阻-200~800水銀溫度計(jì)-30~350集成溫度傳感器-55~150酒精溫度計(jì)-60~100鉑熱電阻-180~600熱電偶R:200~1400K：0~100E：200~700J：0~600銅熱電阻0~200使用較少鎳鎘熱電阻-20~300使用較少光高溫計(jì)800~2000輻射溫度計(jì)0~2000直接測(cè)試：溫度測(cè)量常用是熱敏電阻或鉑熱電阻。原理是溫度改變，電阻的值改變。熱電阻是將熱電阻材料（如鉑、鎢等）的金屬絲繞在耐熱的玻璃上構(gòu)成繞線型溫度傳感器。熱電阻中常用的是鉑熱電阻，主要是電阻值穩(wěn)定，電阻值隨溫度變化線性度好。間接測(cè)試：非接觸紅外測(cè)溫儀，易于操作、只需在安全距離之外將溫度槍對(duì)準(zhǔn)發(fā)熱或移動(dòng)的物體，非典時(shí)期開(kāi)發(fā)出來(lái)的體溫測(cè)試儀第十七頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期六熱電阻典型電路R1

R

ERx

R-+第十八頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期六-+

RxUREF2kΩ+10V+-5.6k10k100k-+Ub(2V)RxRS

UORa

R第十九頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期六幾種常用熱敏電阻的技術(shù)參數(shù)型號(hào)標(biāo)稱電阻值kΩ電阻溫度系數(shù)%℃-1常數(shù)B/K工作溫度℃Si1~30-(4~6.8)3700~6000-58~+85RC41~10-(3.6~4.3)3200~3900-55~+70NF570.2~10-(3.9~5.0)3450~4400-55~+125MF5121.5~5-(0.6~0.9)3450~4400-20~+100MF520.1~10001500~5600MF530.35~1-(0.35~4.3)2800~2970MF54-2/32~3601700~4800125MF55-1/25.1~822200~4800125MF510.1~1000-(1.8~6.8)1500~6200<300MF91~961~10-2.4>300RC3100~2200-(4.2~6.5)3600~4100>200G11-1.3300~700G21-1.1600~900鉑電阻值與溫度關(guān)系溫度℃-50-250255075100125150175200阻值Ω80.3190.19100100.73119.40128.98138.50147.94157.31166.61175.84第二十頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期六熱電偶測(cè)量溫度1.熱電偶測(cè)溫原理熱電偶是利用物理學(xué)中的塞貝克(Seeback)效應(yīng)制成的溫度傳感器。當(dāng)兩種不同導(dǎo)體A和B組成回路時(shí)，若兩接合點(diǎn)處溫度不同(T≠T0)，兩者之間產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，因而在閉合回路中產(chǎn)生一定大小的電流。T此處是高爐內(nèi)溫度T0此處是標(biāo)準(zhǔn)溫度2.熱電偶測(cè)溫方法產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)只要1和2點(diǎn)的溫度相同，與將1、2點(diǎn)直接連接起來(lái)產(chǎn)生的熱電勢(shì)一樣。在A、B間接如第三種材料C，只要1、2處溫度相同，1‘和2間的熱電勢(shì)與1、2間相同。康銅電阻絲1普通銅導(dǎo)線21‘第二十一頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期六3.熱電偶使用特性熱電偶使用特性金屬種類熱電偶名稱直徑/mm等級(jí)及允許偏差ⅠⅡⅢ溫度范圍/℃允許偏差溫度范圍/℃允許偏差溫度范圍/℃允許偏差貴金屬鉑銠10-鉑0.5-0.0200~1100±1℃0~600±1.5℃0~1600±0.5%t1100~1600600~1600±0.25%t≤600±3℃>600±0.5%t鉑銠30-鉑銠60.5-0.015600~1700±0.25%t600~800±4℃900~1700±0.5%t賤金屬鎳鉻-康銅0.3,0.50.8,1.21.6,2.03.2-40~800±1.5℃或(±0.4%t)-40~900±2.5℃或(±0.75%t)-200~40±2.5℃或(±1.5%t)鐵-康銅0.3,0.50.8,1.21.6,2.03.2-40~750±1.5℃或(±0.4%t)-40~750±2.5℃或(±0.75%t)銅-康銅0.2,0.30.5,1.01.6-40~350±0.5℃或(±0.4%t)-40~350±1.0℃或(±0.75%t)-200~+40±1.0℃或(±1.5%t)t：為被測(cè)溫度。熱電偶使用溫度與線徑有關(guān)，線徑越粗使用溫度越高第二十二頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期六4.熱電偶優(yōu)缺點(diǎn)(1)優(yōu)點(diǎn)：①熱電偶是將溫度變換為電量，方便記錄與控制。②價(jià)廉且容易買(mǎi)到，測(cè)量方法簡(jiǎn)單且精度高，測(cè)量時(shí)間也比較短③測(cè)量溫度范圍較寬，可以根據(jù)靈敏度與壽命選用熱電偶種類與線徑④可以測(cè)量較小物體的溫度以及狹窄場(chǎng)所的溫度⑤被測(cè)物體與計(jì)量器之間距離可以較遠(yuǎn)，途中即使局部發(fā)生溫度變化，對(duì)測(cè)量值幾乎沒(méi)有影響。(2)缺點(diǎn)：①能使用熱電偶的種類受到測(cè)量場(chǎng)所環(huán)境的限制。②除需絕緣管和保護(hù)管外，還需基準(zhǔn)點(diǎn)或基準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)補(bǔ)償③精度限定為測(cè)量溫度或裸線溫度的0.2%左右④高溫或長(zhǎng)期使用時(shí)由于環(huán)境影響使其性能下降。⑤易出現(xiàn)測(cè)溫結(jié)點(diǎn)短線故障以及外電路短路事故。第二十三頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期六4.基準(zhǔn)結(jié)點(diǎn)(1)冰點(diǎn)式基準(zhǔn)結(jié)點(diǎn)：(2)補(bǔ)償式基準(zhǔn)結(jié)點(diǎn)：熱電偶產(chǎn)生信號(hào)較?。ê练?jí)）。采用模擬補(bǔ)償?shù)臒犭娕茧娐贰２捎肁D590集成溫度傳感器實(shí)現(xiàn)冷端模擬溫度補(bǔ)償，冷端溫度補(bǔ)償范圍0~50℃鐵導(dǎo)線測(cè)溫結(jié)點(diǎn)0℃基準(zhǔn)結(jié)點(diǎn)INOUTGND220K220K220K220K10K100K22K22K68K68K500ΩRP1RP2UBUiUCCE(t,t0)MC1403-+-+4.7μF4.7μFCA3140OP-07AD590第二十四頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期六揚(yáng)聲器與話筒1.揚(yáng)聲器揚(yáng)聲器常用的有動(dòng)圈式和壓電陶瓷。(1)動(dòng)圈式原理：在一個(gè)放于磁場(chǎng)中的線圈中通以聲音為頻率信號(hào)，使線圈中產(chǎn)生與聲音相關(guān)的磁場(chǎng)，這個(gè)磁場(chǎng)與線圈外的永久磁鐵的磁場(chǎng)產(chǎn)生相互作用力，依靠這個(gè)作用力來(lái)帶動(dòng)揚(yáng)聲器紙盆震動(dòng)發(fā)聲。注意：音圈的阻抗和額定功率。電路的輸出阻抗與揚(yáng)聲器阻抗要匹配，功率不能長(zhǎng)時(shí)間超過(guò)額定功率。鐵架紙盆磁鐵音圈軟鐵心(2)壓電陶瓷式在一塊彈性銅片上粘上一片特殊的陶瓷（壓電陶瓷），并在另一面鍍上一層金屬導(dǎo)電層。陶瓷兩面的銅片和金屬層就是它的兩極，利用壓電陶瓷的壓電效應(yīng)產(chǎn)生形變發(fā)出聲音。(3)耳機(jī)耳機(jī)是縮小的揚(yáng)聲器。目前使用的耳機(jī)都是與動(dòng)圈式揚(yáng)聲器相同原理工作。第二十五頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期六2.話筒動(dòng)圈式話筒與揚(yáng)聲器的工作原理相同。駐極體話筒是一個(gè)駐有永久電荷的薄膜（駐極體）和一個(gè)金屬片構(gòu)成的電容器。當(dāng)薄膜感受到聲音而振動(dòng)時(shí)，這個(gè)電容的容量會(huì)隨聲音的震動(dòng)而改變。由于駐極體上面的電荷量不能改變，電容容量的改變就會(huì)導(dǎo)致電壓的改變。駐極體話筒的阻抗很高，可達(dá)108Ω。第二十六頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期六光電傳感器光電傳感器是使用非常廣泛的一種傳感器。主要用來(lái)接收編碼信息、計(jì)數(shù)或測(cè)速（生產(chǎn)線或移動(dòng)物體）、自動(dòng)控制（如路燈、閃光燈）等。根據(jù)用途不同選用的光電傳感器類型也不同。光電傳感器檢測(cè)的對(duì)象有可見(jiàn)光、不可見(jiàn)光。光電傳感器主要有光敏二極管、光敏晶體管、光敏電阻CdS、集成光電傳感器、太陽(yáng)電池、圖像傳感器等。選擇光電傳感器的原則是：高速的光檢測(cè)、寬范圍照度、超高速的激光宜選用光敏二極管；幾千赫茲的脈沖光、低速脈沖光宜選用光敏晶體管；響應(yīng)速度慢、隨光的強(qiáng)弱成比例改變（如路燈控制）的宜選用CdS或PbS光敏電阻；旋轉(zhuǎn)編碼器、速度傳感器、超高速的激光宜選用集成光電傳感器。光源光敏晶體管第二十七頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期六運(yùn)行軌跡檢測(cè)由于運(yùn)行軌跡是一段直線和一段半徑為一定的園弧，若不用檢測(cè)手段，就必須用軟件控制小車(chē)運(yùn)行，硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，帶來(lái)的是軟件編寫(xiě)復(fù)雜。所以一般用檢測(cè)技術(shù)后，可以使軟件設(shè)計(jì)大大簡(jiǎn)化。軟件只需根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，控制左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)。第二十八頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期六速度檢測(cè)無(wú)法直接檢測(cè)到速度，可以通過(guò)間接檢測(cè)法計(jì)算出速度。如圖所示。檢測(cè)出n轉(zhuǎn)/秒=>速度n*2*R米/秒第二十九頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期六光源檢測(cè)無(wú)法直接檢測(cè)到速度，可以通過(guò)間接檢測(cè)法計(jì)算出速度。如圖所示。檢測(cè)出n轉(zhuǎn)/秒=>速度n*2*R米/秒第三十頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期六光敏二極管應(yīng)用電路光敏二極管的光源一般選用發(fā)光二極管作為光源，原因是LED的發(fā)光波長(zhǎng)與光敏二極管的受光特性非常類似。4.7kΩ5VUo與晶體管組合應(yīng)用電路3.3MΩ12VUo2.2kΩ-+1MΩIPUo-+1~20kΩ0.1μFUo510Ω510Ω+12V10μF與運(yùn)放組合應(yīng)用電路第三十一頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期六光敏晶體管應(yīng)用電路TPS6062SC18151kΩUcUOTPS6062SC18151kΩUcUOTPS6062SA10151kΩUcUO114.7kΩ4.7kΩ100kΩTPS601UOTC4061TPS604100kΩUO-

A+TA75458第三十二頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期六光敏電阻應(yīng)用電路光敏電阻CdS是一種硫化鎘為主要成分的光敏元件，其內(nèi)部電阻隨光照射而變化，可以根據(jù)電阻的變化以確定光的強(qiáng)弱，光越強(qiáng)電阻越小。RGRDRARCRBUCUO在光敏電阻RG旁并聯(lián)一個(gè)電阻RD，其作用是壓縮輸出信號(hào)，在電路中，即使RG的內(nèi)阻增大，由于并聯(lián)電阻RD的作用，可以擬制其變化，從而抑制輸出電阻的變化。這是一個(gè)橋路。橋路的平衡條件是不平衡時(shí)輸出電壓為：第三十三頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期六壓力傳感器壓力是很重要的物理量，它是指作用于單位面積上的力。壓力傳感器是檢測(cè)氣體、液體、固體、聲音等所有物質(zhì)間作用力能量的總稱。分類：按傳感器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分。應(yīng)變式傳感器：利用電阻應(yīng)變片作為變換元件，將被測(cè)量轉(zhuǎn)換為電阻輸出。屬物性型，具有精度高的特點(diǎn)。電容式傳感器：利用彈性電極在輸入力作用下產(chǎn)生位移，使電容量發(fā)生變化而輸出。它具有良好的動(dòng)態(tài)性能。壓電式傳感器：利用壓電材料的壓阻效應(yīng)，將被測(cè)量轉(zhuǎn)換成電荷輸出的傳感器。壓阻式傳感器：利用半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)，在半導(dǎo)體基片上采用集成電路制造工藝制成的一種輸出電阻變化的固體傳感器。壓力傳感器應(yīng)用較廣的是半導(dǎo)體應(yīng)變片，根據(jù)制造工藝不同分為體型半導(dǎo)體應(yīng)變片與薄膜型半導(dǎo)體應(yīng)變片。擴(kuò)散型半導(dǎo)體壓力傳感器是由4個(gè)應(yīng)變片構(gòu)成的橋式電路，但外加壓力時(shí)應(yīng)變片就會(huì)變形，相應(yīng)的電阻值發(fā)生變化，從而使橋路失去平衡，產(chǎn)生與壓力成比例的電壓。第三十四頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期六壓力傳感器應(yīng)用電路壓力傳感器的驅(qū)動(dòng)電路。壓力傳感器有恒流驅(qū)動(dòng)方式和恒壓驅(qū)動(dòng)方式兩種。主要目的是使敏感元件工作而外加的電源。-A+R1UZUCCUCCRP壓力傳感器壓力傳感器驅(qū)動(dòng)電路-A+UCCR1R2R3R4Uo壓力傳感器放大電路第三十五頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期六紅外傳感器紅外傳感器種類很多，一般分為量子型和熱電型。熱電型主要利用熱電效應(yīng)，靈敏度較低、響應(yīng)速度較慢；量子型主要利用光生伏特和光電效應(yīng)，特點(diǎn)是靈敏度較高、響應(yīng)速度快，但靈敏度與波長(zhǎng)有關(guān)。紅外傳感器主要用于物體有無(wú)測(cè)量，位置、方向測(cè)量，厚度、濃度測(cè)量，光通信與光隔離等?，F(xiàn)在的遙控器大都使用紅外LED和PIN光敏二極管組合，而人體移動(dòng)報(bào)警裝置多使用熱電傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)。紅外發(fā)光LED常采用GL350，紅外光敏二極管常選用S2386。GL350S2386IRA-E100SZ1第三十六頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期六紅外傳感器應(yīng)用電路紅外線LED驅(qū)動(dòng)電路為了減少自然光、照明光以及干擾光的影響，要對(duì)LED發(fā)光進(jìn)行脈沖調(diào)制。放大器RLRCUCC輸出受光基本電路，還有其他電路這里不再贅述。470Ω470Ω470Ω15kΩ15kΩ33ΩLED0.01μF0.01μFD1D212VR1R2C1C2導(dǎo)通時(shí)間：R2C2截止時(shí)間：R1C11110ΩLED10kΩ10kΩ1MΩC1000pFD2D112V導(dǎo)通時(shí)間：R1C截止時(shí)間：R2CR2R1第三十七頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期六脈沖光555脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)84351762C10.1μF500kΩ50kΩ4.7kΩ5kΩ470Ω0.01μF+12VLEDGL350發(fā)送電路-A+1MΩLF356S2386接收電路第三十八頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期六磁敏傳感器磁敏傳感器根據(jù)原理有不同類型，如，利用磁感應(yīng)的電流互感器和轉(zhuǎn)速傳感器、利用電流磁效應(yīng)的霍爾元件和磁敏二極管、利用磁作用的舌簧繼電器和磁性流體、利用超導(dǎo)效應(yīng)SQUID、利用核磁共振的傳感器、利用磁光效應(yīng)的不可逆倒相器、利用磁熱效應(yīng)的熱敏繼電器和熱鐵氧體等?，F(xiàn)只介紹使用較多的霍爾元件?；魻栐腔陔娏鞔判?yīng)制成的一種磁敏傳感器?；魻栐墓ぷ髟恚喝粼赼、b間有流過(guò)半導(dǎo)體的電流IL，在垂直方向施加磁場(chǎng)B，則在c、d間感應(yīng)與磁場(chǎng)B成比例的電動(dòng)勢(shì)UH。

d磁通BLWUHILabcdKh為霍爾系數(shù)，d為元件厚度，θ為磁場(chǎng)與磁敏元件表面垂直方向的夾角，Ke為不平衡系數(shù)。KeIH可以忽略，令KS=KH/d，則第三十九頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期六霍爾元件偏置電路恒壓源驅(qū)動(dòng)電路：Eb施加1V電源不變，元件的內(nèi)阻隨外部條件變化而變化，則霍爾電流IH隨之變化。恒流源驅(qū)動(dòng)電路：外施電壓Eb足夠大，霍兒元件內(nèi)阻為RIN，當(dāng)R1+R2>>RIN時(shí)，不管RIN如何變化，霍爾電流IH保持恒定。輸出電壓將隨外部條件變化而變化。HEbIHUHRINHEbIHUHRINR1R2第四十頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期六霍爾元件測(cè)速電路H磁鋼1kΩ1kΩ4.7kΩ4.7kΩ100kΩ100kΩ-A+Rf輸出波形12VUO轉(zhuǎn)動(dòng)方向第四十一頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期六超聲波傳感器人們可以聽(tīng)到的聲音為20Hz~20kHz。低于20Hz稱為低頻聲波，20kHz以上稱為超聲波。超聲波為直線傳播方式，頻率越高，繞射能力越弱，但反射能力越強(qiáng)，利用超聲波的反射能力強(qiáng)的特點(diǎn)，可以制作超聲波傳感器。超聲波傳感器在空氣中的傳播速度為340m/s。可用來(lái)測(cè)量距離，或者測(cè)量物體厚度（探頭發(fā)射的超聲波脈沖到達(dá)被測(cè)物體并在物體中傳播，到達(dá)材料分界面時(shí)被反射回探頭，通過(guò)精確測(cè)量超聲波在材料中傳播的時(shí)間來(lái)確定被測(cè)材料的厚度。）超聲波傳感器有發(fā)送器和接收器，但一個(gè)超聲波傳感器也可具有發(fā)送和接收聲波的雙重作用，即為可逆元件。市場(chǎng)上的超聲波傳感器有專用型和兼用型，專用型就是發(fā)送器用作發(fā)送超聲波，接收器用作接收超聲波；兼用型就是發(fā)送器和接收器為一體的傳感器。超聲波傳感器的諧振頻率有23kHz、40kHz、75kHz、200kHz、400kHz等。諧振頻率越高，檢測(cè)距離越短，但分解力變高。超聲波傳感器是利用壓電效應(yīng)的原理，壓電效應(yīng)有逆效應(yīng)和順效應(yīng)。所謂壓電逆效應(yīng)就是在壓電元件施加電壓，元件就變形。第四十二頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期六±已極化壓電陶瓷電極A電極B±長(zhǎng)度方向伸長(zhǎng)，厚度方向縮短外加電壓方向與激化方向相同±長(zhǎng)度方向縮短，厚度方向伸長(zhǎng)外加電壓方向與激化方向相反第四十三頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期六采用雙晶振子，將雙壓電陶瓷片以相反激化方向粘在一起，在長(zhǎng)度方向上，一片伸長(zhǎng)，另一片就縮短。在雙晶振子的兩面涂薄膜電極，其上面用引線通過(guò)金屬板（振動(dòng)板）接到一個(gè)電極端，下面用引線直接接到另一個(gè)電極端。兩初支點(diǎn)就成為振子振動(dòng)的節(jié)點(diǎn)。金屬板的中心有圓錐形振子，發(fā)出超聲波時(shí)，圓錐形振子有較強(qiáng)的方向性。接收超聲波時(shí)，超聲波的振子集中于振子的中心，所以能產(chǎn)生高效率的高頻電壓。雙晶振子金屬板圓錐形振子電極端子超聲波傳感器結(jié)構(gòu)第四十四頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期六若在發(fā)送器的雙晶振子（諧振頻率為40kHz）上施加40kHz的高頻電壓，壓電陶瓷片就根據(jù)所加高頻電壓極性伸長(zhǎng)與縮短，于是就發(fā)出40kHz頻率的超聲波。超聲波傳感器工作原理驅(qū)動(dòng)電路方波振蕩器f=40kHz放大電路f=40kHz驅(qū)動(dòng)電路方波振蕩器f=40kHz放大電路f=40kHz第四十五頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期六其他類型傳感器傳感器的種類還很多，同學(xué)們?cè)谑褂脮r(shí)查閱相關(guān)手冊(cè)。常見(jiàn)的物理量測(cè)試還有：濕度測(cè)量的濕度傳感器；各種氣體測(cè)量的氣體傳感器；利用超聲波的直線傳播方式測(cè)量物體位置的超聲波傳感器等。第四十六頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期六執(zhí)行機(jī)構(gòu)介紹在測(cè)控系統(tǒng)中，執(zhí)行各種動(dòng)作的器件繼電器、電動(dòng)機(jī)。但主要是電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)的類型很多，但在控制系統(tǒng)中常用的電動(dòng)機(jī)有直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、交流異步電機(jī)、交流同步電機(jī)和自整角機(jī)等。但對(duì)于我們目前的情況，主要使用直流電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)。直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速主要與加在電機(jī)上的電壓成正比。步進(jìn)電機(jī)的速度與加在電機(jī)上的脈沖頻率有關(guān)；步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)與脈沖個(gè)數(shù)有關(guān)。對(duì)于數(shù)字（計(jì)算機(jī)）控制系統(tǒng)，若執(zhí)行機(jī)構(gòu)是直流電機(jī)，可將數(shù)字信號(hào)經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換控制電機(jī)；若執(zhí)行機(jī)構(gòu)是步進(jìn)電機(jī)，可直接將脈沖信號(hào)放大后驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)。第四十七頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期六直流電機(jī)介紹NSnNS+-+絕緣第四十八頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期六在磁場(chǎng)不變（Φ）的情況下，轉(zhuǎn)速與電壓（Ua）成正比，改變電壓極性可以改變轉(zhuǎn)動(dòng)方向。電流Ia在磁場(chǎng)中要受到一個(gè)力，可以證明在驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩為：所以n0理想空載轉(zhuǎn)速，T為轉(zhuǎn)矩nn0TUaIaujEan是電機(jī)轉(zhuǎn)速，Ua是加在電機(jī)上的電壓，Ra是電機(jī)內(nèi)阻，Φ是磁通。當(dāng)啟動(dòng)時(shí)，n=0，Ia越大Uan第四十九頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期六引腳和輸出引腳的邏輯關(guān)系EN1(2)IN1(IN3)IN2(IN4)電機(jī)運(yùn)行情況HHL正轉(zhuǎn)HLH反轉(zhuǎn)H同IN2（IN4）同IN1（IN3）快速停止LXX停止第五十頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期六5VB5VA9VTP521-2TP521-2VT3VT4VT1VT28550855080508050A為低電平，B為高電平。VT3、VT2導(dǎo)通，VT4、VT1截止電機(jī)正轉(zhuǎn)，反之，電機(jī)反轉(zhuǎn)。第五十一頁(yè)，共六十頁(yè)，編輯于2023年，星期六由于轉(zhuǎn)子是用導(dǎo)磁性能好的硅鋼片疊成，磁通力圖走磁阻最