传感器及其工作原理课件

传感器及其工作原理欢迎参加传感器及其工作原理课程本课程将深入探讨传感器的定义、分类、特性和工作原理，涵盖多种传感器类型及其应用课程概述理论基础1学习传感器的基本概念、分类和特性工作原理2深入了解各类传感器的工作机制应用实例3探讨传感器在实际中的应用案例未来展望4讨论传感器技术的发展趋势传感器的定义感知设备信号转换传感器是能够感知特定物理量或它能将感知到的信息转换为可用化学量的设备的输出信号信息桥梁传感器是连接物理世界和信息世界的重要桥梁传感器的分类按测量对象分类按工作原理分类温度、压力、位移、速度等传电阻式、电容式、电感式、压感器电式等传感器按用途分类按输出信号分类工业用、医疗用、环境监测用模拟量输出、数字量输出传感等传感器器传感器的特性精确度灵敏度测量结果与真实值的接近程度输出信号变化与输入信号变化的比值线性度响应时间输入输出关系的线性程度从输入变化到输出稳定所需时间传感器的工作原理能量转换信号处理输出形式传感器基于能量转换原理工作，将一种传感器内部包含信号调理电路，用于放最终输出可以是电压、电流、频率或数形式的能量转换为另一种形式大、滤波和转换信号字信号等形式电阻型传感器物理变化电阻变化信号输出外部因素导致传感器材料发生形变材料形变引起电阻值变化电阻变化转换为电压或电流信号电容型传感器电极间距变化1介电常数变化2电极面积变化3电容值变化4信号输出5电容型传感器利用电容值变化来感知物理量的变化，广泛应用于位移、压力等测量电感型传感器磁场变化电感量变化12外部条件改变传感器周围磁场磁场变化导致线圈电感量改变阻抗变化信号输出34电感量变化引起阻抗变化阻抗变化转换为相应的电信号压电型传感器压电效应电荷收集某些材料受力时产生电荷电极收集压电材料产生的电荷信号转换应用领域电荷转换为电压或电流信号广泛用于测量压力、加速度等热敏型传感器热敏电阻热电偶温度变化引起电阻值变化利用温差产生热电动势红外热电堆感应物体发射的红外辐射光电型传感器光电效应信号处理应用场景光照射到光敏元件上产生电流光电流经放大、滤波等处理用于光强测量、物体检测等磁敏型传感器磁场感应1电学特性变化2信号调理3输出信号4磁敏传感器利用霍尔效应或磁阻效应，对磁场变化敏感，广泛应用于位置检测和电流测量超声波传感器发射超声波传感器发射高频声波波的传播声波在介质中传播并反射接收回波传感器接收反射回来的声波时间测量计算发射到接收的时间差应变式传感器应变片变形电阻变化外力作用使应变片发生形变形变导致应变片电阻值改变惠斯通电桥信号输出利用电桥电路测量微小电阻变电桥输出与应变成正比的电压化信号位移传感器直线位移旋转位移测量物体的线性运动测量物体的角度变化光学编码器磁栅尺利用光栅原理测量位移利用磁性原理测量位移速度传感器测速发电机霍尔效应传感器多普勒传感器利用电磁感应原理，输出电压与转速成检测磁场变化频率，测量转速或线速度利用多普勒效应，测量目标相对运动速正比度加速度传感器压电式电容式利用压电材料感应加速度引起的测量加速度引起的微小电容变化惯性力热气泡式MEMS加速度计检测加速度引起的热气泡位置变微机电系统技术，集成在芯片上化力传感器力的作用1弹性体变形2应变片感应3电阻值变化4信号输出5力传感器通常基于应变原理，将力转换为可测量的电信号广泛应用于工业自动化、材料测试等领域压力传感器压力作用形变产生12外部压力作用于传感器敏感元敏感元件（如膜片）发生形变件电学特性变化信号转换34形变导致电阻、电容等参数变电学特性变化转换为压力相关化的电信号湿度传感器电容式电阻式湿度变化引起介电常数变化湿度变化导致电阻值变化热敏式光学式利用湿度对热导率的影响检测湿度对光吸收的影响温度传感器热电阻热电偶半导体温度传感器利用金属或半导体电阻随温度变化的特基于塞贝克效应，测量温差产生的热电利用PN结正向电压随温度变化的特性性动势接近传感器场的建立目标靠近场的变化信号触发传感器建立电场、磁场或光被测物体进入感应区域目标物体引起场的变化场的变化触发输出信号场光电传感器发射器接收器发射特定波长的光接收反射或透射的光信号处理输出控制分析接收光的强度变化根据光信号变化输出开关量或模拟量红外传感器热辐射检测温度测量感应物体发射的红外辐射无接触测量物体表面温度运动检测气体分析感应环境中物体的移动利用红外吸收特性分析气体成分气体传感器电化学式半导体式气体与电极反应产生电流气体吸附改变电导率红外式催化燃烧式检测气体对特定波长红外光的吸收气体燃烧产生热量改变电阻液位传感器浮子式压力式超声波式利用浮子随液面升降，机械或电气输出测量液体静压力，间接得到液位高度测量超声波从发射到接收的时间，计算液位信号液面距离振动传感器振动感应12机械-电转换信号调理3数据分析4振动传感器通常基于压电、电容或电磁感应原理，将机械振动转换为电信号广泛应用于工业设备监测和地震检测等领域应用案例分享传感器在智能家居、工业物联网、可穿戴设备、环境监测和汽车工业等领域有广泛应用总结与展望技术融合微型化趋势传感器与人工智能、大数据技MEMS技术推动传感器向微型术深度融合化、集成化发展新材料应用智能化发展石墨烯等新材料将带来性能突自校准、自诊断等智能功能将破成为趋势。