《传感器复习》课件

传感器复习通过这个课件您将了解传感器的基本原理和常见类型并掌握其在各种应用中的,,使用方法我们将深入探讨传感器的工作原理、性能指标以及在智能设备、工业控制等领域的广泛应用MD byM D传感器概述传感器定义传感器是一种能将物理、化学或生物参量转换成电信号的装置它能感知环境中的各种物理量或化学量并转换为可用的输出信号功能特点传感器具有测量、检测、指示、调节和控制等功能广泛应用于各种工业领域,技术发展随着微电子、微机电系统和智能材料技术的发展传感器呈现小型化、智能化、网络化的发展,趋势传感器的基本性能指标$110%价格精度优质传感器的价格高于普通传感器传感器的实际测量值与真实值的误差20ms100K响应时间量程传感器从接收到信号到输出信号的时传感器可以测量的最大和最小值间传感器的分类按测量量的种类分类按检测原理分类按输出信号形式分类按使用环境分类包括位移、速度、加速度、力如电阻式、电容式、电磁式、分为模拟量输出和数字量输出如工业用传感器、汽车用传感、压力、温度、湿度、光、声热电式、光电式等不同类型的两大类器、家用电器传感器等等各种类型的传感器传感器位移传感器位移传感器是一类能够测量被测物体的线性或角度位移量的传感器它们广泛应用于各种机械装置、工业控制和测量仪器中位移传感器的分类基于原理基于方向位移传感器可分为电阻式、电容线性位移传感器和角度位移传感式、电磁式等不同原理的类型器是根据检测对象的运动方向进每种原理都有其特点和应用场景行分类基于接触基于量程接触式和非接触式位移传感器分不同的位移传感器可以测量从微别适用于需要直接接触和不需要米到米级的广泛范围的位移量接触被测物的应用场景变阻位移传感器原理简单电路设计灵活线性输出变阻位移传感器利用滑动触头在电阻元件上通过调节电路设计可实现不同的输出特性通过优化结构设计可获得较好的线性输出,,滑动来检测位移设计简单、成本低廉满足多种应用需求适用于低精度、低成本特性输出信号易于处理和分析,场合变电容位移传感器变电容位移传感器通过测量电容变化来检测物体的位移它由两个平行的金属电极组成当物体移动时会改变电极间的距离从而引,,起电容值的变化这种传感器具有高灵敏度、快速响应、易集成等优点广泛应用于位移测量、振动检测等领域,变磁阻位移传感器变磁阻位移传感器利用磁性材料的电阻随磁场变化的特性来实现位移检测当外部磁场发生变化时磁性材料的电阻值会相应改变从而产生输出电压的变化反,,,映了被测物体的位移情况这种传感器结构简单抗干扰性强是一种常见的位移,,测量方式压力传感器压力传感器是一种能够检测和测量各种压力的传感器设备它可广泛应用于工业、汽车、医疗等领域帮助我们精确地监测和控制各种压力变化,压力传感器的分类基于工作原理基于测量范围12包括电阻式、电容式、压电式可分为微压传感器、中压传感等不同类型的压力传感器器和高压传感器基于应用领域基于测量对象34如工业过程压力测量、医疗压可分为绝对压力、相对压力和力监测等不同应用场景差压等不同类型阻式压力传感器阻式压力传感器是一种利用压力引起的材料电阻值变化来测量压力的传感器其工作原理是当施加压力时，传感元件的电阻会发生变化，从而产生相应的电信号输出这种传感器结构简单、成本低、灵敏度高、测量范围广等优点常见的阻式压力传感器包括应变式、半导体应变式和压阻式等，广泛应用于工业设备、汽车、航空航天等领域电容式压力传感器电容式压力传感器利用压力引起的电容变化来测量压力其主要包括两个金属板组成的电容器，一个板与压力成正比变化，另一个板保持不变当施加压力时，两金属板间距缩小，电容增大通过测量电容的变化即可计算出施加的压力大小与传统的电阻式压力传感器相比，电容式传感器具有体积小、响应速度快、抗干扰性强等优点电磁式压力传感器工作原理应用领域结构特点电磁式压力传感器利用电磁感应的原理当电磁式压力传感器广泛应用于工业自动化控电磁式压力传感器由压力敏感元件、电磁感,受力时感应线圈中会产生感应电流从而实制、航空航天、机械设备等领域具有高精应线圈等组成能够可靠地转换压力信号适,,,,现压力的转换和测量度、抗干扰能力强等优点用于各种严苛环境温度传感器温度传感器是一种可以感知和测量温度的电子器件它通过将温度变化转换成电信号的方式实现对温度的检测和监测温度传感器广泛应用于工业、医疗、家,电等各个领域温度传感器的分类金属类半导体类12包括热电偶和热电阻利用金属利用半导体材料的电性随温度,材料的电性或电磁性随温度变变化的特点如温敏电阻和集成,化的原理检测温度电路温度传感器光电类生物传感器34利用热辐射与温度的关系如红利用生物材料对温度变化的响,外传感器可用于无接触温度检应如热敏电阻温度传感器,,测热电偶温度传感器热电偶是利用热电效应原理制造的一种温度传感器它由两种不同的导电材料组成当两端温度不同时就会产生电势差这种电势差与温度成线性关系热电偶具,,有结构简单、响应快速、工作温度范围广等优点广泛应用于工业生产和生活中,热电阻温度传感器感温原理测量电路性能特点热电阻温度传感器通过利用材料电阻随温度热电阻温度传感器通常与测量电路一起使用热电阻温度传感器具有响应快速、测量范围变化的特性来感知温度变化温度越高材如电桥电路或恒电流电路将电阻变化转换广、线性性好、重复性高等优点广泛用于,,,,料电阻越大这种简单原理使热电阻广泛应为电压或电流变化从而实现温度测量工业控制、家用电器等领域的温度测量和控,用于各种温度测量场合制半导体温度传感器半导体温度传感器是一种利用半导体器件的温度特性来测量温度的传感器其主要包括二极管温度传感器、温度传感器MOSFET和热敏电阻温度传感器等这类传感器具有灵敏度高、线性度好、抗干扰能力强等特点广泛应用于工业控制和日用电子产品中,光电传感器光电传感器是一类能够将光信号转换为电信号的传感器广泛应用于各类光电产,品中它们可以精确检测光强度、光谱特性和光路变化等参数在工业、生活等,领域都扮演重要角色光电传感器的分类按工作原理分类按受光元件分类按检测对象分类按用途分类包括光电池、光电二极管和光根据受光元件的材料和结构可用于检测光强、光线强度、如检测位移、测量距离、物体,电三极管等多种类型不同原可分为硅光电池、硒光电池、偏振度、颜色等不同光学特性识别等各种光电应用可广泛理的光电传感器适用于不同的光电二极管和光电三极管等应用广泛如光电开关、光应用于工业自动化、消费电子,场景和应用纤通讯等、安全监控等领域光电池工作原理应用领域特点光电池利用光电效应将光能直接转换为电能光电池广泛应用于太阳能发电、卫星电源、光电池体积小、重量轻、无需外部电源、使当光照射到光电池时会产生电子空穴对电子设备等领域为人类提供清洁可再生的用寿命长是一种理想的直接光电转换装置,,-,,,从而产生电流电能光电二极管光电二极管是一种光敏半导体器件能将入射光能转换为电能当光线照射时会,,产生电子空穴对形成反向电流电流大小与光照强度成正比广泛应用于光检测,,、光通讯、光电开关等领域光电三极管光电三极管是一种光敏半导体器件由发射极、基极和集电极三个,终端组成它能将光信号转换成电信号广泛应用于光电检测、光,信号放大、光控制等领域光电三极管的优点包括响应速度快、灵敏度高、工作可靠等传感器的接口电路传感器的信号输出通常需要通过相应的接口电路进行处理和转换以适应后续的,信号处理和数据采集系统的要求接口电路的主要作用包括放大、滤波、隔离等采样定理时间域采样1将连续时间信号按固定频率进行离散化采样以数字形式表示原,始信号奈奎斯特采样率2采样频率须大于信号带宽的两倍以避免失真产生,实际应用3音频、视频等多媒体信号的数字化处理都需要适当的采样技术模数转换器模拟到数字转换采样与保持量化编码模数转换器将连续模拟信号转模数转换的第一步是采样将连量化是将连续的采样值转换为最后一步是编码将量化后的数,,换为离散数字信号以便后续的续信号转换为离散时间信号离散的数字编码值量化步长字值编码成二进制数字信号,数字处理和存储之后进行保持保持住采样值以决定了数字编码的精度常见的编码方式包括二进制编,便转换码和格雷码编码数模转换器信号转换分辨率数模转换器能将数字信号转换为数模转换器的分辨率决定了输出模拟信号为传感器与数字系统之信号的精度常用位数表示如位,,8间提供接口、位、位等1012应用广泛数模转换器广泛应用于音频、视频、通信、测量控制等领域是重要的电子,元件传感器的应用领域智能家居工业自动化温度、湿度、光线、气体等传感位移、压力、流量等传感器在各器广泛应用于智能家居实现自动种工业机器和设备中发挥重要作,化控制和优化能源利用用提高生产效率和产品质量,医疗健康交通运输生理信号检测、体征监测等应用轮速、加速度、位置等传感器在广泛如心率、血压、体温等测量车辆控制系统中起重要作用提高,,设备行车安全性和舒适性。