第五章 传感器
第一节：认识传感器
（1、传感器）
（2、传感器的原理和分类）
第二节：常见传感器的工作原理及应用
（1、光敏电阻）
（2、热敏电阻和金属热电阻）
（3、应变式力传感器）
（4、电容式传感器）
（5、声传感器）
（6、温度传感器）
（7、传感器应用的一般模式）
第三节：利用传感器制作简单的自动控制装置
（1、电饭锅的工作原理）
（2、火灾报警器的工作原理）
（3、斯密特触发器）
（4、蜂鸣器）
（5、鼠标）
（6、常见传感器的应用）
（7、常见电学原件的原理）
第一节 传感器
一、传感器
1．定义：能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量，或转化为电路的通断的器件或者装置。
2.功能：把非电学量转换为电学量以后，就可以很方便地进行测量、传输、处理和控制了。
二、传感器的原理和分类
1．传感器原理
传感器感受的通常是非电学量，如压力、温度、位移、浓度、速度、酸碱度等，而它输出的通常是电学量，如电压值、电流值、电荷量等，这些输出信号是非常微弱的，通常要经过放大后，再送给控制系统产生各种控制动作。传感器原理如下图所示。
2．传感器的分类
常用传感器是利用某些物理、化学或生物效应进行工作的。根据测量目的不同，可将传感器分为物理型、化学型和生物型三类。
物理型传感器是利用被测量物质的某些物理性质（如电阻、电压、电容、磁场等）发生明显变化的特性制成的，如光电传感器、力学传感器等。
化学型传感器是利用能把化学物质的成分、浓度等化学量转换成为电学量的敏感元件制成的。
生物型传感器是利用各种生物或生物物质的特性做成的，用以检测与识别生物体内化学成分的传感器，生物或生物物质主要是指各种酶、微生物、抗体等，分别对应酶传感器、微生物传感器、免疫传感器等等。
第二节 常见传感器的工作原理及应用
[图文]Pt100热电阻两线制、三线制和四线制接线对测温精度的影响
1、Pt100热电阻的三种接线方式在原理上的不同：
二线制和三线制是用电桥法测量，最后给出的是温度值与模拟量输出值的关系。四线没有电桥，完全只是用恒
流源发送，电压计测量，最后给出测量电阻值。
2、Pt100热电阻的三种接线方式对测量精度的影响
连接导线的电阻和接触电阻会对Pt100铂电阻测温精度产生较大影响，铂电阻三线制或者四线制接线方式能有效
消除这种影响。
与热电阻连接的检测设备（温控仪、PLC输入等）都有四个接线端子：I+、I-、V+、V-。其中，I+、I-端是为了
给热电阻提供恒定的电流，V+、V-是用来监测热电阻的电压变化，依次检测温度变化。请参阅下图：
（1）四线制就是从热电阻两端引出4线，接线时电路回路和电压测量回路独立分开接线，测量精度高，需要导线多。
（2）三线制就是引出三线，Pt100B铂电阻接线时电流回路的参端和电压测量回路的参考为一条线（即检测设备的I-
端子和V-端子短接）。精度稍好。
（3）两线制就使引出两线，Pt100B铂电阻接线时接线时电流回路和电压测量回路合二为一（即检测设备的I-端子和
V-端子短接、I+端子和V+短接短接）。测量精度差。
铂热电阻的接线造成温度失真现象的研究
[ 录入:tai-yan | 时间:2007-07-24 00:44:20 | 作者: | 来源:采集所得 | 浏览:158次 ]
摘要: 项目推广中发现很多矿井主通风机的监测温度经常出现不同程度的虚高现象, 分析其原因是测温线路的接线引起了较大的温度误差。文章对测温线路进行了理论分析, 并通过实验得出导线电阻的大小对温度影响的关系。
0 引言
PT100(铂热电阻) 温度传感器具有精度高、测温范围宽、使用方便等优点, 在工业过程控制和测量系统中得到了广泛的应用。
用铂热电阻测温时, 将铂热电阻接入二次仪表, 例如巡检仪温度模块等, 通过二次仪表测量出铂热电阻的阻值,从而算出温度。这些二次仪器常用的基本类型是采用桥式线路。目前一般采用的方法是三线制接法。可以说, 铂热电阻测温技术应该是非常成熟的。
铂热电阻温度传感器测温电路
时间：2010-01-10 15:08:48 来源：深圳 作者：徐明发
使用运算放大器和铂测温电阻温度检测电路
1，测温电阻转换电路
测温电阻是利用电阻值随温度变化的器件，在金属中，JIS规定了铂测温电阻、铜测温电阻的标准。而且，由0℃时的电阻值R0和t℃时的电阻值Rt之比(Rt/R0)求温度t。在任意t℃时的电阻值Rt为
Rt=R0{1+a(t-t0)} (1)
这里，a是温度系数，铂为0.003916，铜为0.004250。
测温电阻的电阻值，在0℃用100Ω或50Ω。
铜测温电阻的温度系数不随温度变化，所以不需要线性补偿。但是缺点是能够使用的最高温度低，约为120℃。
铂测温电阻适合于±200℃左右比较低温的温度测定由于精度好，多被采用。但是，电阻温度系数稍有些非线性，所以需要进行线性补偿。
可是铂测温电阻的温度-电阻特性为饱和型，特性式为
Rt＝R0（1+AT+BT2） （2）
的高次式。
2，测温电阻的线性补偿
图1表示铂（Pt）测温电阻的温度－电阻特性是饱和型，所以关于线性补偿不需要使用热电偶那样的折线逼近电路和高次函数发生电路，对高温度可用提高输出电平那样的电路来实现。
图2表示测温电阻转换器的基本电路。在这个电路中E为基准电压，输出电压E0电压可以用
（3）
表示。R4是测温电阻的电阻值。
在测温（R4）流过的电流，JIS规定为10，5，2mA。这在测量测温电阻的电阻值时，由于测量电流而产生I2R的焦尔热，成为测定误差，不可忽视，所以规定了测定电流的上限。
测定电流小，焦尔热的产生少，输出电压也小，所以还必须考虑下级的放大器精度。
可是，在（3）式中，如果将E、R1、R2、R3一定，则产生对应于R4＝Rt变化的输出电压E0。
选择R1＝R2，R3＝R4＝100Ω，如果R4电流5mA左右，设E为10V，从下式
1 《传感器及应用》
2.2 热电阻传感器
第５课时
教学内容：
2.2 热电阻传感器
教学目标：
熟悉热电阻传感器的概念、类型及特点。
掌握热电阻传感器的基本用途和应用。
教学重、难点：
传感器的应用、热敏电阻
教学方法：
讲授、多媒体、图表
教学过程：
一、热电阻传感器
1.概念：
热电阻传感器：利用电阻值随温度变化而变化这一特性来测量温度及与温度有关的参数。
2.类型：
2 (1)金属热电阻传感器（常称为热电阻）
(2)半导体热电阻传感器（常称为热敏电阻）
3.特点：见书
二、热电阻
1.概念：
热电阻主要是利用电阻随温度变化而变化这一特性来测量温度的。
2.热电阻的主要技术性能：
见书表2-1
课堂小结：
概念 类型 热敏电阻 应用
课后作业：
P73 3
3 教学反思：
能掌握基本概念，对特性能正确理解。
第６课时
教学内容：
2.2 热电阻传感器
教学目标：
熟悉热电阻传感器的概念、类型及特点。
掌握热电阻传感器的基本用途和应用。
教学重、难点：
传感器的应用、热敏电阻
教学方法：
讲授、多媒体、图表
教学过程：
三、热敏电阻
1.按温度系数分：
(1)NTC负温度系数热敏电阻
4 (2)PTC正温度系数热敏电阻
(3)CTR临界温度系数热敏电阻
2.按结构形式分：体型、薄膜型、厚膜型
3.按工作方式分:直热式、旁热式、延迟电路
4.按工作温度区分:常温区、高温、低温区热敏电阻
5 5. 根据使用要求封装加工成各种形状的探头，如珠状、片状、杆状、锥状、针状等
课堂小结：
概念 类型 热敏电阻 应用
课后作业：
P73 3
教学反思：
能掌握基本分类方式，对各自的特点能正确理解。
第７课时
教学内容：
2.2 热电阻传感器
教学目标：
熟悉热电阻传感器的概念、类型及特点。
掌握热电阻传感器的基本用途和应用。
教学重、难点：
