传感器的应用1PPT课件

西门子 Senaco AS100 声传感器
目录
1 传感器的基本概念 2 常用传感器 3 公司产品介绍 4 产品应目方案分析
项目评估 工艺流程图
沈阳某电视台网管中心空调自控工程
一、项目背景 通常现代建筑中的中央空调系统冷冻主机的负荷能 随季节气温变化自动调节负载，而与冷冻主机相匹 配的冷冻泵、冷却泵却不能自动调节负载，不仅造 成电能的极大耗费，同时也恶化了中央空调的运行 环境和运行质量。 随着新技术、新设备在电视台的 广泛应用，数字化、网络化、智能化有效的提高了 电视信号的播出水平。沈阳某电视台网管中心集中 着电视的大部分关键设备，使用空调自控系统对设 备的安全起到保障作用。因此，这对电视台网管中 心的空调系统自动控制改造提出了更高要求。沈阳 新华控制系统有限公司成功中标沈阳某电视台网管 中心的空调自控系统的设计、安装与调试工程。
常用传感器—霍尔传感器
概念：霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁
场传感器。
分类：霍尔传感器分为线型霍尔传感器和开关型
霍尔传感器两种。
结构：霍尔电流传感器一般由原边电路、聚磁环、
霍尔器件、（次级线圈）和放大电路等组成。
应用：测量电流、位移、转速、风速、流速、自
动电路。
常用传感器—温度传感器
概念：是指能感受温度并转换成可用输出信号的
SITRANS FM MAG 1100 F电 磁流量传感器是 特地为食品、饮 料和制药工业而 设计的，配置各 种卫生型快速接 头。
公司产品介绍—西门子工业业务
西门子 SITRANS P ZD 系列压力测量仪表可 配置的压力变送器， 测量气体、液体和蒸 汽的表压和绝压。带 数字显示，量程比10 ︰1，数字显示与过程 连接的可选经向或轴 向两种方式。

按工作原理分类
物理型、化学型和生物型。物理型是指基于力、热、光、电、磁 和声等物理效应的传感器；化学型是指基于化学反应的传感器； 生物型是指基于生物反应的传感器。
传感器的工作原理
传感器的工作原理基于物理、化学或生物效应，将被测的非电学量转换成电信号 输出。常见的物理效应包括压电效应、热电效应、光电效应等；常见的化学效应 包括化学反应、电化学反应等；常见的生物效应包括酶反应、免疫反应等。
VS
详细描述
微型化传感器具有更高的集成度和灵活性 ，可以应用于医疗、航空航天、环境监测 等领域。例如，微型压力传感器可以用于 监测气瓶压力，微型加速度传感器可以用 于监测飞行器的姿态变化。
智能化
总结词
智能化是传感器发展的重要趋势，传感器将 具备更高级的功能和智能化处理能力。
详细描述
智能化传感器能够自动进行数据采集、处理 和传输，减少了人工干预的环节，提高了工 作效率。例如，智能温度传感器能够实时监 测环境温度，并根据预设条件自动调节温度 。
传感器的输出信号通常需要经过处理和转换，才能满足实际应用的需求。常见的 处理方式包括信号放大、滤波、调制和解调等；常见的转换方式包括模数转换和 数模转换等。
02
常见传感器及其应用
温度传感器
总结词
温度传感器是一种能够感受温度变化并转换成可用输出信号 的传感器。
详细描述
温度传感器主要用于测量 环境温度、物体温度等，其工作原 理是利用某些材料的电阻随温度变化的特性，将温度变化转 换成电信号，以便进一步处理和控制。常见的温度传感器有 热敏电阻、热电偶等。
详细描述
湿度传感器主要用于测量 环境湿度、气体湿度等，其工作原理是利用某些材料的物理或化学性质随湿度变化的特 性，将湿度变化转换成电信号，以便进一步处理和控制。常见的湿度传感器有氯化锂电阻式、电容式等。

第二节 传感器的应用
1、力电传感器的应用——电子秤 原理分析：
U1 U2 力———电阻变化 ———电压
第二节 传感器的应用
2、温度传感器的应用
双金属片
铜的膨胀系数大于铁
第二节 传感器的应用
2、温度传感器的应用——电熨斗
双金属片温度传感器的作用：控制电路的通断.
3 温度传感器的应用-------电饭锅
开始煮饭时，用手压下开关按钮，永磁体与感温磁体 相吸，手松开后，按钮不再恢复到图示状态。
内胆底
感温铁氧体 电热板 转轴
永磁铁
手动开 关
接线螺 丝
触点
（2）饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会有什么变 化？这时电饭锅会自动地发生哪些动作？
饭熟后，水分被大米吸收，锅底温度升高，当温度升 至“居里点103℃”时，感温磁体失去铁磁性，在弹簧 作用下，永磁体被弹开，触点分离，切断电源，从而 停止加热．
1、感温铁氧体的特点：常温下具有铁磁性，能 够被磁体吸引，但是温度上升到约103℃时，就 失去了铁磁性，不能被磁体吸引了。注意：这个 温度在物理学中称为 该材料的“居里温度”或 “居里点”。
2、电饭锅的原理
内胆底
感温铁氧体 电热板
转轴
思考与讨论：
永磁铁
手动开 关
接线螺 丝
触点
（1）开始煮饭时为什么要压下开关按钮？手松开后这个 按钮是否会恢复到图示的状态？为什么？
传感器的作用是什么？
传感器的作用是把非电学量转化为电学量或电路的通断， 从而实现很方便地测量、传输、处理和控制。
(输入) 非电学量→传感器→(输出) 电学量
第二节 传感器的应用
第二节 传感器的应用
1、力电传感器的应用——电子秤

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10.1
智能传感器及无线传感器网络
第10章 1) 研究与开发传感器的自由度大。 (2) 精度高。 (3) 具有一定的可编程自动化能力。 (4) 输出形式多。 (5) 功能价格比大。
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10.1
智能传感器及无线传感器网络
第10章 智能传感器
• 近几年发展起来的无线传感器网络是智能传感器 的又一深层次研究，是又一个新的飞跃。
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10.3
智能传感器的结构框图
第10章 智能传感器
10.3.1 μP主机模板
• 因此，在智能传感器设计时，应参照如下原则来选择 μP。
• (1) 根据任务选机型。
• 根据所研制的智能传感器是用于数据处理完成某些测 量任务，还是用于某种系统控制，对于不同的任务， 应选择不同的机型。
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10.3
智能传感器的结构框图
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10.3
智能传感器的结构框图
10.3.2 模拟量输入模板
第10章 智能传感器
• 传感器的输出一般为毫伏数量级模拟量。要满足A ／D转换电路的要求，还必须经过模拟量输入模板 上有关电路的放大、处理，再经A／D转换电路传 输到主机板上。
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10.3
智能传感器的结构框图
10.3.3 IEEE-488标准总线模板
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第10章 智能传感器
• 迅速发展的微处理机技术推动和影响着其他技术
10.1
领智域能的传变感革器。及把无微线处传理感机器技网术络引入传感器，可以
使传感器实现过去实现不了的功能，具有智能本
领，这就是新一代的传感器——智能传感器
(Intelligent Sensor或Smart Sensor)。
• “Intelligent Sensor”是英国人对智能传感器 的称谓，而“Smart Sensor”是美国人对智能传 感器的俗称。

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教材地位
《新课程标准》将“传感器”列为选修3-2模块的二 级主题，集中体现对科学，技术和社会相互关系的关 注。现代技术产品是基于许多物理原理设计的，可以 很好的将它们联系起来，使学生对于科学与技术的关 系有更全面和深入的体会，最后传感器在促进现代社 会的发展中起到了重要的作用。本节有关技术的内容
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4.温度传感器的应用——电饭锅
1、感温铁氧体：“居里温度”或“居 里点”。
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电饭煲实物图 第20页/共30页
5、火灾报警器
光———电流变化———控制电路通断 非电学量———传感器———电学量———控制电路通断
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光传感器的应用——鼠标器（选讲）
1、机械鼠标器的主要构造图
滚球、滚轴与码盘、红外发射管与红外接收管 2、工作原理：当鼠标在桌面上滚动时，滚球的运动通 过滚轴带动两个码盘转动，红外接收管就收到断续的 红外线脉冲，输出相应的电脉冲信号。计算机分别统 计X、y两个方向的脉冲信号，处理后就使屏幕上的光 标产生相应的位移。
断续的光脉冲转换成电压脉冲
（1）动圈式话筒： 原理：电磁感应
声—电容变化—电流、电压 （2）电容式话筒：
原理：电容充放电 声———电磁感应 ——— 电流
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3.温控开关：日光灯启动器
静触片
氖泡 U形动触片
铜的膨胀系数大于铁
原因：双金属片 温度———控制电路通断第17页/共30页
温度传感器（双金属片）的应用——电熨斗
感谢您的观看！
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形变 （力学量）
U1
U2
转换
电压
（电学量）
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前景探究
探索传感器在创新领域中的应用前景，如虚拟本课件将介绍传感器的应用，从定义、工作原理、应用领域和技术发展等方 面全方位展示传感器的魅力。
一、什么是传感器
传感器是用于将各种物理量、化学量或生物量转换为可测量信号的装置。我们将会了解它们的分类和工 作原理。
二、传感器的应用
1. 工业自动化
了解传感器在工业自动化 中的重要作用和应用案例， 它们帮助实现高效的生产 和质量控制。
2. 智能家居
发现智能家居如何依靠传 感器实现安全、便利和舒 适，从智能灯光到智能家 电。
3. 医疗领域
了解传感器在医疗领域的 广泛应用，如远程监护、 健康监测和医学影像等。
三、传感器技术的发展
通过了解传感器技术的发展历程，我们可以预测未来的趋势和应用领域。
四、传感器的创新应用
案例分享
分享一些令人惊叹的传感器创新应用案例，如智 能农业、智能交通和智能城市等。

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1.2检测技术理论基础
1.2.2 测量方法
1) 直接测量、间接测量和组合测量 (又称联立 测量)。经过求解联立方程组，才能得到被测物理量的最后
结果，则称这样的测量为组合测量。
2) 偏差式测量、零位式测量与微差式测量
3) 等精度测量与非等精度测量
4) 静态测量与动态测量
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1.1.3 传感器基本特性
当传感器的输入信号是常量，不随时间变化时，其 输入输出关系特性称为静态特性。
传感器的基本特性是指系统的输入与输出关系特性 ，即传感器系统的输出信号y(t)和输入信号（被测 量）x(t)之间的关系，传感器系统示意图如下图所 示。
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1.1.3 传感器基本特性
2．传感器的分类
（1）按照其工作原理，传感器可分为电参数式(如电阻式、 电感式和电容式)传感器、压电式传感器、光电式传感器及 热电式传感器等。
（2）按照其被测量对象，传感器可分为力、位移、速度、 加速度传感器等。常见的被测物理量有机械量、声、磁、温 度和光等。
（3）按照其结构，传感器可分为结构型、物性型和复合型 传感器。物性型传感器是依靠敏感元件材料本身物理性质的 变化来实现信号变换，如：水银温度计。结构型传感器是依 靠传感器结构参数的变化实现信号变换，如：电容式传感器。
敏感元件输出的物理量转换成适于传输或测量电信号 的元件。
测量电路(measuring circuit)： 将转换
元件输出的电信号进行进一步转换和处理的部分，如 放大、滤波、线性化、补偿等，以获得更好的品质特 性，便于后续电路实现显示、记录、处理及控制等功 能。

（3）应变片能够把什么力学量转化为什么电学量？ 应变片能够把物体形变这个力学量转化为电压这 个电学量。 3．声传感器的应用——话筒
问题与思考 （1）话筒的作用是什么？
话筒的作用是把声音信号转化为电信号。 （2）说明动圈式话筒的工作原理和工作过程。
图1
动圈式话筒的工作原理是电磁感应现象。膜片接收 到声波后引起振动，连接在膜片上的线圈随着一起 振动，线圈在永磁体的磁场里振动从而产生感应电 流（电信号），感应电流的大小和方向都变化，振 幅和频率的变化都由声波决定，这个信号电流经扩 音器放大后传给扬声器，从扬声器中就发出放大的 声音。 （3）说明电容式话筒的工作原理和工作过程。这 种话筒的优点是什么？
一、知识回顾
传感器的特征：传感器是能够感知诸如力、温度、 光、声、化学成分等非电学量，并把它们按照一定 的规律转化成电压、电流等电学量，或转化为电路 通断的一类元件。
二、问题与讨论 光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件各是把什么物
理量转化为电学量的元件？
光敏电阻将光学量转化为电阻这个电学量。热敏 电阻将温度这个热学量转化为电阻这个电学量。 霍尔元件把磁感应强度这个磁学量转化为电压这 个电学量。
（2）当汽车以怎样的加速度运动时
，传感器a的示数为零．
分析：传感器上所显示出的力的大小，即弹簧对传感器的 压力，据牛顿第三定律知，此即为弹簧上的弹力大小，亦 即该弹簧对滑块的弹力大小．
解：（1）如图所示，依题意：左侧弹簧对滑块向右的
推力 F1=14N，右侧弹簧对滑块的向左的推力 F2=6.0 N． 滑块所受合力产生加速度a1，根据牛顿第二定律有
为了测量列车运行的速度和加速度的大小，可采 用如图所示的装置，它是由一块安装在列车头底部的 强磁体和埋设在轨道地面的一组线圈及电流测量仪组 成的（测量仪未画出）。当列车经过线圈上方时，线 圈中产生的电流被记录下来，就能求出列车在各位置 的速度和加速度。假设磁体端部磁感强度为B=0.004T， 且全部集中在端面范围内，与端面垂直，磁体宽度与 线圈宽度相同，且都很小，线圈匝数n=5，长L=0.2m， 电阻0.4Ω（包括引线电阻），测试记录下来的电流— 位移如图所示。试求：

探究一 传感器问题的分析方法
1.分析思路. 物理传感器是将所感受的物理量（如力、热、光等） 转换为便于测量的电学量的器件.我们可以把传感器的应 用过程分为三个步骤： （1）信息采集； （2）信息加工、放大、传输； （3）利用所获得的信息执行某种操作.
2.分析传感器应注意的四点问题： （1）检测量分析：要明确传感器所检测的量，如力、 热、光、磁、声等. （2）敏感元件分析：明确传感器的敏感元件，分析 它的输入信号及输出信号，以及输入信号与输出信号间的 变化规律. （3）电路结构分析：认真分析传感器所在的电路结 构，在熟悉常用电子元件工作特点的基础上，分析电路输 出信号与输入信号间的规律.
回路短路损坏电源或电流表，R0 的存在使电路不出现短 路，因此选项 A 正确；当拉环不受力时，滑片 P 在 a 端， 由闭合电路欧姆定律得，I＝R0＋U R1＝0.1 A，故选项 B 正
确；拉力为 400 N 时，由 F＝kΔx，则 Δx＝4 cm，对应的 电阻为 Rap＝20 Ω，R1 接入电路的电阻 Rpb＝5 Ω，由闭 合电路欧姆定律得 I′＝R0＋URpb＝0.3 A，故选项 D 错误， C 正确.
说法正确的是（不计电源内阻） （ ） A.小明在电路中连入 R0 的目的是保护电路 B.当拉环不受力时，闭合开关后电流表的读数为 0.1 A C.当拉力为 400 N 时，电流表指针指在 0.3 A 处 D.当拉力为 400 N 时，电流表指针指在 0.5 A 处 解析：若电路无电阻 R0，且金属滑片 P 在 b 端时，
2.电饭锅. （1）构造（如图所示）.
（2）敏感元件：感温铁氧体. （3）工作原理. ①居里温度：感温铁氧体常温下具有铁磁性，温度 上升到约 103 ℃时，失去铁磁性，这一温度称为该材料 的“居里温度”.