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传感器与检测技术 ppt课件第八章

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传感器与检测技术ppt课件

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22
重复性
图1-4所示为校正曲线的重复特性。
正行程的最大重复性偏差为△Rmax1, 反行程的最大重复 性偏差为△Rmax2，重复性误差取这两个最大偏差中之较 大者为△Rmax，再以满量程输出的百分数表示，即
rR
Rmax yFS
100%
（1-15）
式中 △Rmax----输出最大不重复误差。
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现代人们的日常生活中，也愈来愈离不开检测技术。例 如现代化起居室中的温度、湿度、亮度、空气新鲜度、防火、 防盗和防尘等的测试控制，以及由有视觉、听觉、嗅觉、触 觉和味觉等感觉器官，并有思维能力机器人来参与各种家庭 事务管理和劳动等，都需要各种检测技术。
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34
自动检测系统的基本组成
自动检测系统是自动测量、自动资料、自动保护、自动 诊断、自动信号处理等诸系统的总称，基本组成如图1-7。
图1-10 微差法测量稳压电源输出电压的微小变化
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44
误差处理 主要内容
• 一、误差与精确处理 • 二、测量数据的统计处理 • 三、间接测量中误差的传递 • 四、有效数字及其计算法则
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45
误差与精确处理
主要内容
(1)绝对误差与相对误差 (2)系统误差、偶然误差和疏失误差 (3)基本误差和附加误差 (4)常见的系统误差及降低其对测量结果影响的方法
（1-17）
由于种种原因，会引起灵敏度变化，产生灵敏度误差。灵 敏度误差用相对误差来表示
k10% 0 sk
（1-18）
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25
分辨率
分辨率是指传感器能检测到的最小的输入增量。 分辨率可用绝对值表示，也可以用满量程的百分比表 示。

传感器与检测技术项目式教程(第2版)第八章-电涡流式传感器

传感器与检测技术项目式教程(第2版)第八章-电涡流式传感器

• 电涡流传感器的线圈与被测金属导体间是磁性耦合，电 涡流传感器是利用这种耦合程度的变化来进行测量的。
• （2）低频透射式。 • 由于金属板中产生涡流的大小 • 与金属板的厚度有关，金属板 • 越厚，则板内产生的涡流越大， • 削弱的磁力线越多，接收线圈 • 中产生的电势也越小。因此， • 可根据接收线圈输出电压的大 • 小，确定金属板的厚度。
• （6）用连接导线从主控台接入+15V直流电源到模块上 标有+15V的插孔中，同时主控台的“地”与实训模块的 “地”相连。
• （7）使测微头与传感器线圈端部有机玻璃平面接触，开 启主控箱电源开关（数显表读数能调到零的使接触时数 显表读数为零且刚要开始变化），记下数显表读数，然 后每隔0.2mm（或0.5mm）读一个数，直到输出几乎不 变为止。将结果列入表8-1中
置。下面举几例作以简介。
1．测量转速
假设转轴上开z 个槽(或齿)，频率计的读数为f （单位为Hz），则转轴的转速n（单位为r/min）的 计算公式为
• 3.实训步骤 • （1）根据图8-16安装电涡流传感器
• （2）观察传感器结构，这是一个扁平绕线圈。 • （3）将电涡流传感器输出线接入实训模块，作为振荡器
的一个元件。
• （4）在测微头端部装上铁质金属圆片，作为电涡流传感 器的被测体。
• （5）根据图 • 8-17进行接线， • 将实训模块输出 • 端Vo与数显单元 • 输入端Vi相接。 • 数显表量程切换 • 开关选择电压 • 20V挡。
（三）涡流传感器测量电路
• 1．电桥电路 • 静态时，电桥 • 平衡，桥路输 • 出UAB＝0。工 • 作时，传感器 • 接近被测体， • 电涡流效应等 • 效电感L发生 • 变化，测量电 • 桥失去平衡，即UAB≠0，经线性放大后送检波器检波后

传感器与检测技术(完整)ppt课件

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2）UH=KHIB：采用恒流源供电, 可以使霍尔电势稳 定（减小由于输入电阻R随温度t变化而引起的激励 电流I变化所带来的影响。）
.
电子与信息工程学院控制科学与工程系
3）热敏电阻补偿
➢霍尔元件一般具有正温度系数，即输出随温度升高而下降， 若能使控制电流随温度升高而上升。
➢输入回路串热敏电阻（当温度上升时其阻值下降，使 控制电流上升。） ➢输出回路补偿负载上得到的霍尔电势随温度上升而下 降被热敏电阻阻值减小所补偿。 ➢在使用时，热敏电阻或电阻丝最好和霍尔元件封在一起或 靠近，使它们温度变化一致。
f=npN =n⇒ pn= tN /pt
线性霍尔
n 60 f 22
NS
磁铁
.
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霍尔转速表原理
当齿对准霍尔元件时，磁力线集中穿 过霍尔元件，可产生较大的霍尔电动势， 放大、整形后输出高电平；反之，当齿轮 的空挡对准霍尔元件时，输出为低电平。
.
电子与信息工程学院控制科学与工程系
.
电子与信息工程学院控制科学与工程系
（2）不等位电势补偿
当霍尔元件B=0，I≠0，UH=U0≠0。 这时测得的空载霍尔电势称不等位电势。 产生这一现象的原因有:
① 霍尔电极安装位置不对称或不在同一等电位面上； ② 半导体材料不均匀造成了电阻率不均匀或是几何尺寸不 均匀；
两电极电不在同一等电位面上
同济大学电子与信息工程学院控制科学与工程系
传感器与检测技术
主讲教师：苏永清
.
1
电子与信息工程学院控制科学与工程系
物理现象观察
霍尔效应
.
电子与信息工程学院控制科学与工程系
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电子与信息工程学院控制科学与工程系

传感器和检测技术ppt课件

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17.黄俊钦．静、动态数学模型的实用建模方法．北京：机械工业出版社， 1988
18. 马修水. 瑞士SYLVAC电容测量系统的发展. 工具技术，1989 (12)
19.于静江，周春晖．过程控制中的软测量技术．控制理论与应 用．1996,13(2)
20. 骆晨钟，邵惠鹤．软测量技术及其工业应用．仪表技术及传感器．
17
传感器原理及其应用－教学层次
中专级 大专级 本科级 硕士级 ……
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18
谢谢！
传感器与检测技术 教学组
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19
参 考 文 献 （续）
13.张正伟．传感器原理及应用．北京：中央广播电视大学出版社，1997
14.周春晖. 过程控制工程手册. 北京: 化学工业出版社，1993
15. 陈守仁. 自动检测技术及仪表. 北京: 机械工业出版社，1989
16. 费业泰. 误差理论与数据处理. 北京:机械工业出版社, 2002
课时数
2 4 6 2 4 6 8 2 34
作业 实验
* * * * * * *
15
参考文献
1. 王化祥,张淑英．传感器原理及应用．天津：天津大学出版社，1991 2. 常健生. 检测与转换技术. 北京:机械工业出版社. 2001 3. 严钟豪，谭祖根. 非电量电测技术. 北京：机械工业出版社，2003 4. 强锡富. 传感器. 北京：机械工业出版社，1998 5. 贾伯年，俞朴. 传感器技术. 南京：东南大学出版社，1992 6. 王俊杰. 检测技术与仪表. 武汉. 武汉理工大学出版社，2002 7. 郭振芹．非电量的电测量．北京：中国计量出版社，1986 8. 郁有文，常健，程继红编著. 传感器原理及工程应用. 西安：西安电子科

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• 电压衰减---是接近开关接通负载后（负载电流为Ie时）开关两端的电压值； • 空载电流---是指在没有负载时，测量所得的传感器自身所消耗的电流； • 剩余电流（漏电流）---是接近开关断开时，流过负载的电流；
8
第一章 感应式接近开关
输出电路：（直流三线型）
NPN型
棕色(BN)
PNP型
棕色(BN)
21
目录
第三章 光电开关
第一节、简 介 第二节、漫反射型光电开关 第三节、反光板型光电开关 第四节、对射型光电开关
22
第三章 光电开关
第一节 简介 光电开关利用光强度的变化转换成电信号的变化来实现控制的
目的。
23
第三章 光电开关
基本工作原理
目标物
发射器
控制电路
1 0
1
0
接收器
信号处理电路 输出电路
第三节 热电阻 热电阻常用于低温测量（测温范围：-200-500℃）。
工作原理： 热电阻是由一种对温度非常敏感的金属材料构成。自身电阻随温度 变化而变化（电阻增加或减少），输出信号：电阻。
电气符号
39
第四章 温度传感器
第三节 热电阻 分类：
热电阻分正温度系数和负温度系数。 正温度系数：热电阻 阻值随着温度的升高而增大； 负温度系数：热电阻 阻值随着温度的升高而减小；
近开关的工作电压及输出电流需 通过计算确定串联开关的数量。
总压降 U总降= U降 * n; 额定电流Ie串= Ie - Io * n
U降----单个接近开关的电压衰减值； Ie----单个接近开关的额定电流；
n----串联接近开关数量；
13
第一章 感应式接近开关
多开关并联接线图：

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控制系统的自动化水平高低。
传感器的选用主要取决于建模参数和被测 量、测量精度和灵敏度要求以及测量系统的 成本等因素。

(4) 传感器的品质参数 灵敏度 分辨率 准确度 精密度




重复性
线性度
灵敏度
灵敏度反映传感器对被测量变化的 响应能力。
O S I
输出变化量
输入变化量
分辨率
如果已知总体精度上限，要计算各部件的 误差，则假定各部件误差对总精度的影响 是均等的。
f N xi xi n
N xi f n xi
[实例]已知角速度与作用力的关系式 试求转速的不确定性。 [解]
F 5 0 0 3 1 6 . 2 3 m r 0 . 20 . 0 2 5
霍尔传感器的应用—— 测量焊接电流
在标准的园环铁芯开一 小缺口，将霍尔元件放在 缺口处，被测电流的导线 穿过铁心时就产生磁场B， 则霍尔传感器有输出。当 测出的小于 规定的焊接电流时，可 控硅的导通角增大，焊接 电流变大，测出的电压大 于规定的焊接电流时，可 控硅的导通角减，焊接电 流变小，控制焊接回路的 电流。
性；
没有机械电位器特有的滑片，彻底解决了滑 片接触不良的问题；体积小，节省空间，易于装 配；寿命长，可靠性高。
数字电位器与机械式电位器的区别
类 特 型 性 机 无 械 源 式 数 有 字 源 式 电阻变 调节 位置 自动 化规律 方法 记忆 复位 连续 变化 阶梯 变化 手动 有 没有 使用 体 寿命 积 短 大
为减小零点残余电压的影响，一般要用电路进行补偿, 电路补偿的方法较多,可采用以下方法。
• 串联电阻：消除两次级绕组基波分量幅值上的差异；
• 并联电阻电容：消除基波分量相差，减小谐波分量；

检测与传感器的技术基础(共26张PPT)

检测与传感器的技术基础(共26张PPT)
EAB(T, T0)=EAB(T，0) －EAB(T0，0)=f(T)- f(T0)
T0 eAB (T0 )
☆ ☆ 4、热电极的材料应具备的条件 根据金属的热电效应原理，任意两种不同材料的导体都可以作 为热电极组成热电偶，但在实际应用中，用作热电极的材料应具备 如下几方面的条件：
(1)温度测量范围广 要求在规定的温度测量范围内有较高的 测量精确度，有较大的热电动势。温度与热电动势的关系是单值 函数，最好是呈线性关系。
Q f ( U i U 0 ) C f ( U A 0 U 0 ) C f ( 1 A )U A 0 C f
式中，A为开环放大系数。所以有
故放大器的输出电压为
U A 0 (C i C c C a ) Q [ ( 1 A )U A 0 C f] Q ( 1 A )U A 0 C f
Rf
d d0
[1
d d0
d d0
2
d d0
3

]
差分变极距型电容式传感器的电容相对变化量为：
CC1C2 C1 C2
C0
C0
C0 C0
dd0 [1dd0 dd0 2dd0 31dd0 dd0 2dd0 3]
2dd0 [1dd0 2dd0 4]
2〕差分变极距型电容式传感器的灵敏度
K 0 C /dC 0 1 d2 dd 0 d 2 0
☆线性度〔P17〕 〔2〕动态特性〔见补充〕
动态特性是指传感器测量动态信号时，输出对输入的响应特性。
2、研究动态特性的方法 〔1〕阶跃响应法——输入信号为阶跃函数 〔2〕频率响应法——输入信号为正弦函数
3、瞬态响应特性的评定指标〔见补充〕
〔1〕时间常数T 〔2〕上升时间tr 〔3〕响应时间ts

传感器技术 传感器与检测技术 PPT课件

传感器技术 传感器与检测技术 PPT课件
学习本课程之前，要求先修《大学物理》、《电路理论》、《模拟电 子技术》、《数字电子技术》、《电气测量技术》，本课程也是《过 程控制系统及仪表》的先修课程。
本课程的性质及适应对象
本课程为电子信息工程专业选修课程。
本科教学计划安排
章次
内容
1 绪论
2 电阻式传感器原理与应用
3 变阻抗式传感器原理与应用
4 光电式传感器原理与应用
基础知识
定义、分类 发展趋势 选用原则 一般特性
检测电路 现代检测系统
传感器原理 检测技术
参考网站
[1]传感器课程 [2]仪表技术与传感器 [3]传感器世界 [4]中国传感器 [5]传感器技术 [6]21IC中国电子网 [7]传感技术学报网

[8]传感器资讯网

参考文献
1．王化祥,张淑英.传感器原理及应用（第3版）[M].天津:天津 大学出版社, 2007
2．杨万海.多传感器数据融合及其应用[M].西安:西安电子科技 大学出版社,2004
思考题与习题
第7章 流量检测
7.1 流量的基本概念 7.2 差压式流量计 7.3 电磁流量计 7.4 涡轮流量计 7.5 涡街流量计 7.6 超声流量计 7.7 质量流量计
思考题与习题
第8章 成分检测
8.1 概述 8.2 热导式气体分析仪 8.3 磁性氧量分析仪 8.4 氧化锆氧量分析仪 8.5 红外气体分析仪 8.6感器概述 1.3 测量误差与数据处理 1.4 传感器的一般特性 1.5 传感器的标定和校准
思考题与习题
第2章电阻式传感器原理与应用
2.1 应变式传感器 2.2 电阻式传感器
思考题与习题
第3章 变阻抗式传感器原理与应用

第8章波式传感器课件

第8章波式传感器课件

8 波式传感器
8.1 超声波传感器 8.1.3超声波传感器应用实例 2.超声波无损探伤
传感器与智能检测技术
超声波无损探伤有穿透法探伤和 反射法探伤两种方法。穿透法探伤根 据超声波穿透工件后能量的变化情况 来判断工件内部质量，其工作原理如 图8-6所示。反射法探伤根据超声波 在工件中反射情况的不同来探测工件 内部是否有缺陷，它又分为一次脉冲 反射法探伤和多次脉冲反射法探伤两 种。
8 波式传感器
8.1 超声波传感器 8.1.3超声波传感器应用实例 1.超声波流体流量测量
传感器与智能检测技术
时间差法测量流量的原理：在被 测管道上、下游的一定距离上，分别 安装两对超声波发射和接收探头（ F1,T1)、（F2,T2），其中F1发射 到T1的超声波是顺流传播的。而F2发 射到T2的超声波是逆流传播的。由于 这两束超声波在液体中传播速度的不 同，测量两接收探头上超声波传播的 时间差，从而可以求出流体的平均速 度，再根据管道流体的截面积，便可 知道流体的流量。
8 波式传感器
8.2 多普勒传感器
传感器与智能检测技术
生活中有这样一个有趣的现象：当一辆救护车迎面驶来的时候，听到声音比原来 高；而车离去的时候声音的音高比原来低。你可能没有意识到，这个现象和医院使用 的彩超同属于一个原理，那就是“多普勒效应”。
多普勒效应Doppler effect是为纪念奥地利物理学家及数学家克里斯琴·约翰 ·多普勒（Christian Johann Doppler）而命名的，他于1842年首先提出了这 一理论。主要内容为物体辐射的波长因为波源和观测者的相对运动而产生变化。在运 动的波源前面，波被压缩，波长变得较短，频率变得较高（蓝移blue shift）；在 运动的波源后面时，会产生相反的效应。波长变得较长，频率变得较低（红移red shift）；波源的速度越高，所产生的效应越大。根据波红（蓝）移的程度，可以计 算出波源循着观测方向运动的速度。

传感器与检测技术 PPT课件

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• 检测技术随着科学技术的发展而发展。现代工业经历了从手工作坊到机械 化、 自动化的历程，并从自动化向自治化、智能化的目标演化。随着生产设备机 械化、自动化水平的提高，控制对象日益复杂，由于系统中表征设备工作状 态的 状态参数多、参数变化快、子系统不确定性大等特点，从而对检测技术 的要求不 断提高，促进了检测技术水平的不断提高。
• 在测量装置和某些分类机械中，检测是装置和设 备的核心。例如自动分拣机要实现将工件按重量 分别放在不同位置的功能，就必须具有重量检测 单元（见下图）。
2.设备运行状态检测与故障诊断
• 为了保证机电设备安全可靠地运行，经常要求对 主要参数进行监测，如对电源电压、电机功耗或 负载电流、润滑油温度的监测等，其目的是防止 过载造成损 坏。这是一种保护性检测。但是随着 预防性维修的发展，对一些大型关键设备 要求进 行以故障诊断为目的的状态检测，例如，利用检 测振动信号，可监视动力 机械轴承或齿轮的故障， 并通过频率分析确定故障的部位，区分出轴承内 环、外 环或滚珠的故障。数控加工机床可利用切 削力信号、振动信号或声发射信号监 测刀具的工 作状态，当刀具破损或发生严重磨损时，及时发 出报警。
第七章智能传感器（4学时） • 概述 • 智能传感器的系统构成 • 智能传感器的集成技术 • 智能传感器实现的方法 • 智能仪器实例 第八章 传感器信号处理（2学时） • 测量放大器 • 信号的调制与解调 • 滤波器 • 传感器信号的非线性校正
第九章自动检测系统 （4学时） • 自动检测系统的组成 • 模拟量数据采集系统 • 数据采集系统输入接口器件 • 主要特性指标及测定方法 • 虚拟仪器
3.制造质量检测与控制
• 在机械制造过程中，为了保证加工零件的质量而 进行的检测，例如材质检 测、缺陷检测、尺寸及 表面质量检测。基于质量控制的检测又分为在线 检测与离 线检测。离线检测是在加工或装配完成 后对零件或产品进行检测，确定加工零 件是否合 格，剔除不合格零件，或者通过绘制控制图发现 加工过程的异常趋势。 在线检测是在加工或装配 过程中进行检测，例如，外圆磨削自动检测仪可 在磨削 过程中利用气动量仪或电感测头自动检测 工件尺寸，输出检测信息，以对机床进 行补充调 节或供显示报警。

传感器原理与检测技术第8章 集成温度传感器

传感器原理与检测技术第8章 集成温度传感器
3、试分别用LM3911，AD590集成温度传感器设计 一个直接显示摄氏温度-50～50℃的数字温度计。 若被测温度点距离测温仪500cm。应用何种温度 传感器？为什么？
1〉电压输出型
U out

I2
R2

U BE R1
R2
R2 kT ln
R1 q
电压输出感温部分基本电路
2〉电流输出型

IT
2I1

2U BE R

2kT qR
ln
CT

dIT dT
2k ln
qR
1 A / K
第三节 常用集成温度传感器
集成温度传感器与热敏电阻等温度传感器相比，它 具有良好的线性度和一致性。
电压型
使用温度范围 －40～125℃
温度系数 10mV/℃
μPC616CSL616C
LX5600 LX5700 LM3911 LM134LS134M SL334 AD590LS590 AN6701S
电压型
电压型 电压型 电压型 电流型 电流型 电流型 电压型
－25～85℃
－55～85℃ －55～85℃ －25～85℃ －55～125℃ －0～70℃ －55～155℃ －10～80℃
双 金 属 片 －20～200
1～10
较差
0.5～5
热 敏 电 阻 －50～300 0.2～2.0 不良 0.2～2.0
半 导 体 管 －40～150
1.0
良
0.2～1.0
集成温度传感器 －55～150
1.0
优
0.3
不高 不高 不高
高 高 高
几种集成温度传感器
型号

传感器与检测技术课件

传感器与检测技术课件

量仪器的示值误差的定义为：
示值误差=示值-真值
真值(true value)是指一个特定的物理量在一定条 件下所具有的客观量值，又称为理论值或定义值。此特定量 的真值一般是不能确定的，是一个理论的概念。
整理课件
真值可知的情况有如下几种： 1、理论真值：例如，平面三角形三内角这和恒为180º；同 一量值自身之差为零而自身之比为1； 2、计量学约定真值(conventional true value)：是指对于 给定目的具有适当不确定度的、赋予特定量的值。 3、标准器相对真值：高一级标准器的误差与低一级标准器 或普通计量仪器的误差相比，为其1/5或(1/3-1/20)时，则 可认为前者是后者的相对真值。
H
Hm an10% 0 YFS
H
Hm a 2YFS
n10% 0
产生这种现象的主要原因是由于传感器 敏感元件材料的物理性质和机械零部件 的缺陷所造成的（反映了机械部件和结 构材料等存在的问题），例如弹性敏感 元件弹性滞后、运动部件摩擦、传动机 构的一工作条件下，被测输入量按同一方向作 全量程连续多次变化（或重复测量）时，所得特性曲线（输出值或校准曲线） 不一致的程度。它是反映传感器精密度的一个指标。重复性所反映的是测量 结果偶然误差的大小，而不表示与真值之间的差别。
8．多种抗干扰能力。它是指传感器对各种外界干扰的抵抗能力。如抗菌素 冲击和振动能力，抗潮湿能力等。评价这些能力较复杂，一般也不易给出 数量概念，需要具体问题具体分析。
9．静态误差。它是指传感器在其全量程内任一点的输出值与其理论输出 值的偏离程度。它是一项综合指标，基本上包含非线性误差、迟滞误差、 重复性误差和灵敏度误差等。
传感器与检测技术
整理课件
第一章检测技术基础

传感器与检测技术第八章课件

传感器与检测技术第八章课件

光电池在动力方面的应用
太阳能发电
2024年7月13日星期六
光电池在动力方面的应用
光电池在人造卫星上的应用
2024年7月13日星期六
光电池的光电特性
开路电压为 对数特性
短路电流为 线性特性
一个典型的硅光电池的光电特性 流曲线
2024年7月13日星期六
1—开路电压曲线 2—短路电
8.2 光电元件的基本应用电路 8.2.1 光敏电阻的基本应用电路
1905年德国物理 学家爱因斯坦用 光量子学说解释 了光电发射效应， 并为此而获得 1921年诺贝尔物 理学奖。
2024年7月13日星期六
外光电效应
光电管、光电倍增管
光
电
内光电效应
光敏电阻、光敏二极管、
效 应
光敏三极管
光生伏特效应 光电池
2024年7月13日星期六
光电效应
当用光照射在某一物体上时，可
光敏电阻具有延时特性，上升响应的时间和下降响应的时间均为 10–2～10–3 s，可见光敏电阻不能用在要求快速响应的场合。
2024年7月13日星期六
光敏电阻的内部结构
图8-6 光敏电阻的内部结构 1—玻璃； 2—光电导层； 3—电极； 4—绝缘衬底； 5—金属壳； 6—黑色绝缘玻
璃； 7—引线
2024年7月13日星期六
2024年7月13日星期六
8.3 光电式传感器的应用 根据被测物、光源、光电元件三者之间的关系，光电传感器可 以分为以下四种：
（1）被测物体发光
光 电
（2）被测物体透光
传
感 器
（3）被测物体反光
（4）被测物体遮光
2024年7月13日星期六
8.3.1 被测物体发光的应用实例

《传感器与检测技术》第八章光电式传感器

《传感器与检测技术》第八章光电式传感器

光 检 测 放 大
烟 筒
刻 度 校 对
显 示 报 警 器
吸收式烟尘浊度监测系统组成框图
3．包装充填物高度检测
光电开光
光电信号
h 放大 整形 放大
执行机构
利用光电检测技术控制充填高度
五、光电耦合器件
1．光电耦合器 （1）耦合器的组合形式
（2）耦合器的结构形式
（3）耦合器常见的特性
对于光电耦合器的特性，应注意以下各项参数。 1）电流传输比 2）输入输出间的绝缘电阻 3）输入输出间的耐压 4）输入输出间的寄生电容 5）最高工作频率 6）脉冲上升时间和下降时间
的发射极一边做得很大，以扩大光的照射面积。
光敏晶体管的结构与原理电路
原理：光照射在集电结上时 ，形成光电流，相当于 三极管的基极电流。因而集电极电流是光生电流的 β倍，所以光敏晶体管有放大作用。
（3）基本特性 1）光谱特性
应用：光或探测赤热状态物体时，一般都用硅管。但 对红外光进行探测时，锗管较为适宜。
运动的“粒子流”，这种粒子称为光子。每个光子具
有的能量为： E=h·υ
υ—光波频率； h—普朗克常数，h＝6.63*10-34J/Hz
对不同频率的光，其光子能量是不相同的，光波频率 越高，光子能量越大。用光照射某一物体，可以看 做是一连串能量为hγ的光子轰击在这个物体上，此 时光子能量就传递给电子，并且是一个光子的全部 能量一次性地被一个电子所吸收，电子得到光子传 递的能量后其状态就会发生变化，从而使受光照射
2．光电开关 （1）典型的光电开关结构
（2）光电开关的应用
第二节 光纤传感器
光纤传感器FOS（Fiber Optical Sensor)用光作为敏 感信息的载体，用光纤作为传递敏感信息的媒质。 因此，它同时具有光纤及光学测量的特点。
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8.3 霍尔传感器的应用
8.3.1 霍尔式位移传感器
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8.3 霍尔传感器的应用
8.3.2 霍尔式压力传感器
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8.3 霍尔传感器的应用
8.3.3 霍尔电子点火器
隔磁罩 隔磁罩缺口 霍尔元件
磁钢
(a)
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常用传感器：国产YSH-1型霍尔压力变送器
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霍尔转速表
在被测转速的转轴上安装一个齿盘，也可 选取机械系统中的一个齿轮，将线性型霍尔器 件及磁路系统靠近齿盘。齿盘的转动使磁路的 磁阻随气隙的改变而周期性地变化，霍尔器件 输出的微小脉冲信号经隔直、放大、整形后可 以确定被测物的转速。
线性霍尔
NS
磁铁
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霍尔式接近开关
I
RP VCC
+
UH RL -
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8.2 集成霍尔传感器
集成霍尔传感器是利用硅集成电路工艺将霍尔 元件和测量线路集成在一起的一种传感器。集 成霍尔传感器与分立元件相比，它具有可靠性 高、体积小、重量轻、功耗低等优点，正越来 越受到重视。
集成霍尔传感器的输出是经过处理的霍尔输 出信号。按照输出信号的形式，可以分为开关 型集成霍尔传感器和线性集成霍尔传感器两种 类型。
子有向某一端积聚的现象，使半导体—端面 产生负电荷积聚，另一端面则为正电荷积聚。 由于电荷积聚，产生静电场，称为霍尔电场。
该静电场对电子的作用力FE与洛仑兹力FL的 方向相反，将阻止电子继续偏转，其大小为
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FE
eEH
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eUH b
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电场力阻止电子继续向原侧面积累，当
电子所受电场力和洛仑兹力相等时，电
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8.1 霍尔传感器的工作原理
8.1.1 霍 尔 效 应
金属或半导体薄片置于磁感应强度B的磁
场（磁场方向垂直与薄片）中，当有电
流I通过时，在垂直于电流和磁场的方向 上将产生电动势UH，这种物理现象称为 霍尔效应。该电势UH 称霍尔电势。
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霍尔效应
一块长为L、宽为W、厚为d的N型半导
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霍尔转速传感器在汽车防抱死装置（ABS） 中的应用
带有微
型磁铁
霍尔
的霍尔
传感器
钢质
若汽车在刹车时车轮被抱死，将产生 危险。用霍尔转速传感器来检测车轮的转 动状态有助于控制刹车力的大小。
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ABS的工作原理
1—车速齿轮传感器 2—压力调节器 3—控制器
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荷的积累达到动态平衡，由于存在EH， 半导体片两侧面间出现电位差UH ，称为
霍尔电势
UH
RH d
IBIB
d
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磁场与薄片法线夹角为
UHKHIBcos
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常用的霍尔元件材料
锗、硅、砷化铟、锑化铟等半导体材料。其 中N型锗容易加工制造，其霍尔系数、温度性 能和线性度都较好。N型硅的线性度最好，其 霍尔系数、温度性能同N型锗相近。锑化铟对 温度最敏感，尤其在低温范围内温度系数大， 但在室温时其霍尔系数较大。砷化铟的霍尔 系数较小，温度系数也较小，输出特性线性 度好。
第8章 霍尔传感器
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-传感器。 1879年美国物理学家霍尔首先在金属材料中
发现了霍尔效应，但由于金属材料的霍尔效应 太弱而没有得到应用。 随着半导体技术的发展，开始用半导体材料制 成霍尔元件，由于它的霍尔效应显著而得到应 用和发展。 霍尔传感器广泛用于电磁测量、压力、加速度、 振动等方面的测量。
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8.2.1 开关型集成霍尔传感器
3. 开关型集成霍尔传感器的工作特性
UOU（T V）
关
开
0
BKP
BH
BOP
B
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8.2.1 开关型集成霍尔传感器
4. 开关型集成霍尔传感器的接口电路
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8.2.2 线性集成霍尔传感器
1.线性集成霍尔传感器的结构及工作原理
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霍尔元件的材料特性
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8.1.3 霍尔元件的主要参数
1．主要特性参数
1. 额定功耗 2. 输入电阻 和输出电阻 3. 不平衡电势 4. 霍尔电势温度系数 5. 内阻温度系数 6. 灵敏度
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8.1.4 霍尔元件的基本测量电路
体薄片，位于磁感应强度为B的磁场中，
B垂直于L-W平面，沿L通电流I，N型半
导体的载流体-电子将受到B产生的洛仑
兹力FB的作用
B
FB evB
d
------
FL
b UH
FE
v
I
++++++
L
I UH
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8.1.2 基本原理
洛仑兹力FL使电子向垂直于B和自由电子运动 方向偏移，其方向符合右手螺旋定律，即电
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8.2.1 开关型集成霍尔传感器
1. 开关型集成霍尔传感器的结构 霍尔片、引线和壳体组成
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8.2.1 开关型集成霍尔传感器
2．开关型霍尔集成传感器的工作原理
1 VCC
稳压 电路
霍尔元件 放大器
整形电路
3
输出 UOUT
+
UH
VT
-
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2 GND
S
SL3501T
N
mA
DC
DC
VCC 12V
10mA
1
3
V
2
+
_
·
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8.2.2 线性集成霍尔传感器
2.线性集成霍尔传感器的主要技术特性
输出电压UOUT（V）
2.5
2.0
R=0
1.5
R=15Ω
1.0
R=100Ω
0.5
0 0.04 0.08 0.12 0.16 0.20 0.24 0.28 0.32 磁 感 应 强 度 B（ T）
当磁铁的有效磁 极接近、并达到动作 距离时，霍尔式接近 开关动作。霍尔接近 开关一般还配一块钕 铁硼磁铁。
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所实现的多媒体界面： 霍尔电流传感器演示 铁心
线性霍尔IC
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霍尔钳形电流表（交直流两用） 豁口
压舌
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课间休息！！
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