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传感器项目6

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《传感器与检测技术》高教(4版) 第六章

《传感器与检测技术》高教(4版) 第六章

差动变压器位移计
当铁芯处于中间位置时，输出电压: UU 21 U 220
当铁芯向右移动时，则输出电压: UU 21 U 220
当铁芯向左移动时，则输出电压: UU 21 U 220
输出电压的方向反映了铁芯的运动方向，大小反映了铁 芯的位移大小。
差动变压器位移计
输出特性如图所示。
差动变压器位移计
角度的精密测量。 光栅的基本结构
1、光栅：光栅是在透明的玻璃上刻有大量平行等宽等 距的刻线构成的，结构如图。
设其中透光的缝宽为a，不透光的缝宽为b，
一般情况下，光栅的透光缝宽等于不透光
的缝宽，即a = b。图中d = a + b 称为光
栅栅距（也称光栅节距或称光栅常数）。
光栅位移测试
2、光栅的分类
1、激光的特性
（1）方向性强
（2）单色性好
（3） 亮度高
（4） 相干性好
2、激光器
按激光器的工作物质可分为以下几类： （1）固体激光器：常用的有红宝石激光器、钕玻 璃激光器等。
（2）气体激光器：常用的为氦氖激光器、二氧化 碳激光器、一氧化碳激光器等。
激光式传感器
（3） 液体激光器：液体激光器分为无机液体激光器 和有机液体激光器等。
数小，对铜的热电势应尽可能小，常用材料有： 铜镍合金类、铜锰合金类、镍铬丝等。 2、骨架：
对骨架材料要求形状稳定表面绝缘电阻高， 有较好的散热能力。常用的有陶瓷、酚醛树脂 和工程塑料等。 3、电刷：
电刷与电阻丝材料应配合恰当、接触电势 小，并有一定的接触压力。这能使噪声降低。
电位器传感器
电位计式位移传感器
6.2.2 差动变压器位移计结构
1-测头； 2-轴套； 3-测杆； 4-铁芯；5-线圈架； 6-导线； 7-屏蔽筒；8-圆片弹簧；9-弹簧； 10-防尘罩

传感器原理及应用技术 第6章 霍尔传感器

传感器原理及应用技术 第6章 霍尔传感器
霍尔式曲轴位置传感器
小结
❖ 霍尔传感器是一种磁敏感元件，它是利用霍尔效应 工作的。霍尔效应产生的霍尔电势与通过的控制电 流以及垂直与霍尔元件的磁感应强度有关。利用霍 尔传感器可以测量最终能够转换成电流、磁感应强 度的物理量。由于霍尔元件的材料属于半导体，所 以把测量电路集成在一块芯片上，构成霍尔集成电 路。常见的霍尔集成电路有开关型和线性型。实际 应用中，常利用霍尔集成电路测量位移、磁场强度、 转速以及电流、电压。
磁特性分别如图所示，由于它们的BOP、BRP极性相同，所 以适用于单稳态开关、摩托车点火开关以及出租车计价器等。
❖
❖ （4）按温度特性分类
❖ 温度特性表明了IC的可靠性。民用品的可靠性低于工业品的 可靠性；工业品的可靠性不如军品的可靠性。通常军品级的 IC价位是民品级4～5倍。
❖ 通常划分温度等级如下：
❖ 1. 霍尔电机 ❖ 2. 霍尔汽车无触点电子点火器
❖ 在容器的上部安装上开关型霍尔集成电路，液体里放置一个 安有磁极的浮子，当容器内液体的液位达到检测位置时，霍 尔集成电路就会输出一个开关信号，控制其他设备的启停。
❖ 一些数控设备，尤其是机器人中，需要精确地决定移动部件的位 置。下图霍尔IC在位置检测中的应用。当安有磁极的可动部件移动 到指定位置时，霍尔IC就会输出控制信号。
高等职业教育电子信息类贯通制教材（机电技术专业）
传感器原理及应用技术 （第2版）
主 编 刘伟
电子工业出版社
第6章 霍尔传感器
❖ 6.1霍尔传感器及其集成电路 ❖ 6.2霍尔传感器的应用 ❖小 结
6.1霍尔传感器及其集成电路
❖ 6.1.1 霍尔传感器的工作原理 ❖ 6.1.2 霍尔集成电路
6.1.2 霍尔集成电路

HD-ST-6振动速度传感器

HD-ST-6振动速度传感器

外形示意图
图一 ST-6型振动速度传感器外形尺寸图
Φ29
6
5
1
1
1
0M10×1.5
与机械轴承盖连接
随着仪表的发展和改进，本公司在没有通知的情况下，保留修改的权利121 / 122
传
感
器
类
Ⅶ
▪灵敏度：20mV/mm/s±5%
▪频率响应：5~1kHz±8%
▪固有频率：约12Hz
▪振幅极限：2mm（峰―峰值）
▪最大加速度：10g
▪安装方式：垂直或水平，在轴承座上适当的位置开M10×1.5，
深10mm的孔
▪防护等级：IP65
▪温度范围：-30℃~+120℃
▪相对湿度：至95%,不冷凝，周围无强电磁场干扰
▪外形尺寸：见图( 单位：mm)
▪重 量：约210g
技术指标
HD-ST-6-A□
选型说明
引线长度A□：
1*—3m；2—5m；3—10m
无特殊要求，厂家按*项生产；如有特殊要求，请与我公司
协商
订货代号
型振动速度传感器
由滚动轴承支撑的转子，其振动会足够大的传到轴承座
上，安装在轴承座上或者很靠近轴承外壳上的振动速度传感
器，由内部运动线圈切割磁力线而输出电压，提供信号输送给
监测仪表，用来对机械故障进行预测和报警。

HD-ST-6型振动速度传感器在之前振动速度传感器上对
于外壳的防护等级上作了较大的改进，外壳采用不锈钢结构，
接插件一次成型，IP等级可达IP65，更加适用于用户在露天或
恶劣的环境中使用。

概述。

第六章-自感式传感器

第六章-自感式传感器

L0
L10
L20
m
0W
2
mr
rc
l2 c
l2
k1
k2
m0W 2mr rc2
l2
综上所述，螺管式自感传感器的特点： ①结构简单，制造装配容易； ②由于空气间隙大，磁路的磁阻高，因此灵敏度低 ，但线性范围大； ③由于磁路大部分为空气，易受外部磁场干扰； ④由于磁阻高，为了达到某一自感量，需要的线圈 匝数多，因而线圈分布电容大； ⑤要求线圈框架尺寸和形状必须稳定，否则影响其 线性和稳定性。
2
3
（2）单线圈是忽略
0
以上高次项，差动式是忽略
0
以上偶次项，
因此差动式自感式传感器线性度得到明显改善。
*另一种形式： Π型
6 自感式传感器
6.1 工作原理 6.2 变气隙式自感传感器 6.3 变面积式自感传感器 6.4 螺线管式自感传感器 6.5 自感式传感器测量电路 6.6 自感式传感器应用举例
第6章 电感式传感器
电感式传感器是建立在电磁感应基础上，利用 线圈自感或互感的改变来实现测量的一种装置。它 可对直线位移和角位移进行直接测量，也可通过一 定的敏感元件把振动、压力、应变、流量等转换成 位移量而进行测量。通常可由下列方法使线圈的电 感变化：
(1)改变几何形状； (2)改变磁路的磁阻； (3)改变磁芯材料的导磁率； (4)改变一组线圈的两部分或几部分间的耦合度。
1. 交流电桥 2. 变压器电桥 3. 自感传感器的灵敏度
（一）交流电桥式测量电路
分析：
• 衔铁在初始位置时，电桥平衡
L1
L2
L0
W 2m0S 20
• 若衔铁上移，则：
1 0 ,2 0

第6章-磁电磁敏式传感器

第6章-磁电磁敏式传感器
• 磁电式传感器是一种有源传感器，工作时无需加电压，直 接将机械能转化为电能输出。
• 测速度时，传感器的输出电压正比于速度信号 u v ，可
以直接放大。
• 输出功率大，稳定可靠，但传感器尺寸大、重，输出阻抗 低，通常几十～几千欧，对后置电路要求低，干扰小。
CD-1 型震动速度传感器
工作频率 固有频率 灵敏度
• 磁阻元件在工作时通常需要加偏置磁 场，使磁敏电阻工作在线性区域。
• 无偏置磁场时只能检测磁场不能 判别磁性。输出弱磁场时磁阻与 磁场关系为：
R =R0（1+MB2）
R0 ——为零磁场内阻； M ——为零磁场系数；
• 外加偏置磁场时磁阻具有极性， 相当在检测磁场外加了偏置磁场， 工作点移到线性区，磁极性也作 为电阻值变化表现出来，这时电 阻值的变化为：
代入后：
UH
Bb
IB ned
RH
IB d
K H IB
霍尔常数
RH
1 ne
与材料有关
霍尔灵敏度
KH
RH d
与薄片尺寸有关
式中：ρ—电阻率、n —电子浓度、μ—电子迁移率 μ = υ / E 单位电场强度作用下载流子运动速度。
☻ 可见霍尔电势与电流和磁场强度的乘积成正比
U K I B ☻ 讨论 H
敏 元
件
6.3.1 磁敏电阻
（1） 磁阻效应
➢ 载流导体置于磁场中，除了产生霍尔效应外，导体中载流子 因受洛仑兹力作用要发生偏转，磁场使载流子运动方向的偏 转使电流路径变化，起到了加大电阻的作用，磁场越强增大 电阻的作用越强。
☺ 外加磁场使导体(半导体)电阻随磁场增加而增大的现象 称磁阻效应。
➢ 磁阻效应表达式为

6-1传感器及其工作原理

6-1传感器及其工作原理

(2)传感器的工作原理 传感器感受的通常是非电学量，如压力、 温度、位移、浓度、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．

现代信息技术与自动控制中为什么要将非 电学量转换成电学量？ 答案：电学量具有便于控制、便于处理(放 大、衰减和波形整理等)，便于显示和储存， 也便于远距离传输等技术方面的优点．尤 其是将电学量与计算机技术结合，可以方 便地实现信息的采集、处理、输出的自动 化和智能化，所以把非电学量转换成电学 量进行信息收集.
※ 知道什么是传感器
知道什么是光敏电阻，热敏电阻， ※ 金属热电阻以及霍尔元件 ※ 了解传感器的工作原理

遥感卫星能在高空一览无遗地观测地貌植 被；计算机的显示屏上能实时显示远隔千 里的画面；机器人能替代人完成各种复杂 的劳动．这些现代化设备，有的复杂庞大， 有的简单精巧，但它们都需要一种装置—— 传感器来获取信息．那么，什么是传感器？ 它为什么能获取信息，工作原理又是什么 呢？
1．干簧管是一种________的传感器． 2．传感器是一种能够感受诸如力、温度、 光、声、化学成分等________，并能把它 们按照一定的规律转换为电压 、电流等 ________ ， 或 转 换 为 ________ 的 一 类 元 件． 3 ． 光 敏 电 阻 能 够 把 ________ 转 换 为 ________． 4．热敏电阻或金属热电阻能够把 ________转换为________这个电学量． 5 ． 霍 尔 元 件 能 够 把 ________ 转 换 为

解析：本题考查考生对基本电路的了解和 基本仪器的使用，考查推理能力、实验与 探究能力、实际应用能力． (1)如图所示

2024-2025高二物理新人教版二好题汇编专题6传感器(解析版)0202

专题06传感器一、单选题1.视觉是人类最重要的感知方式，视觉受损的病人生活质量深受困扰。

目前研发的人工视网膜阵列可以模拟视网膜感光细胞对视觉通路施加特定电刺激，从而产生视觉感受。

按工作原理来看，目前的人工视网膜阵列主要有两种，分为微光电二极管阵列和微电极阵列。

微光电二极管阵列直接将入射光转化成电信号激励神经细胞，但电流强度不足，需要配备放大电路。

微电极阵列通过外置摄像头采集图像并通过无线电波传输至电极阵列，可以最小化植入体积。

人工视网膜无论采用哪一种阵列，工作时如果使用直流电，都可能造成电荷累积对神经细胞损伤，以及电解水产生化学腐蚀和气泡。

下列说法正确的是()A. 微光电二极管阵列在正常工作时不需要额外电源提供能量B. 微电极阵列直接将进入人眼的光线转化成视觉电信号C. 微电极阵列传输信号的原理是电流的磁效应D. 人造视网膜假体工作时应采用交流电信号【答案】D【解析】由于微光电二极管阵列直接将入射光转化成电信号激励神经细胞，但电流强度不足，需要配备放大电路，所以微光电二极管阵列在正常工作时需要额外电源提供能量，故A错误；微电极阵列通过外置摄像头采集图像并通过无线电波传输至电极阵列，将图像信号转化为电流脉冲，不是电流的磁效应，故B、C错误；工作时如果使用直流电，都可能造成电荷累积对神经细胞损伤，以及电解水产生化学腐蚀和气泡，所以人造视网膜假体工作时应采用交流电信号，故D正确。

2.下列关于传感器的说法中正确的是()A. 电子秤应用的是光传感器B. 电饭锅通过温度传感器实现温度的自动控制C. 自动调温的空调应用的是压力传感器D. 霍尔元件能够把电学量转换为磁学量【答案】B【解析】电子秤所使用的测力装置是力传感器，故A错误；电饭锅通过温度传感器实现温度的自动控制，B正确；自动调温的空调应用的是温度传感器，C错误；霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量，D错误。

3.下列应用温度传感器的是()A. 商场里的自动玻璃门B. 夜间自动打开的路灯C. 自动恒温冰箱D. 夜间有声音时就亮的楼梯灯【答案】C【解析】商场里的自动玻璃门是利用了红外线传感器，A错误；夜间自动打开的路灯是利用了光传感器，B错误；自动恒温冰箱是利用了温度传感器，C正确；夜间有声音时就亮的楼梯灯是利用了声音传感器，D错误。

《传感器技术》教学课件第6章


沿电轴方向施加作用力Fx时，在与电轴x垂直的平面上将产生电
荷， 其大小为
qx d11Fx
(6-2)
式中, d11为x方向受力的压电系数。
14
若在同一切片上，沿机械轴y方向施加作用力Fy，则电荷仍 在与x轴垂直的平面上产生，其大小为
qy
d12
a b
Fy
(6-3)
式中：d12——y轴方向受力的压电系数，根据石英晶体的对称性， 有d12=-d11；
在自然界中大多数晶体都具有压电效应，但压 电效应十分微弱。随着对材料的深入研究，发现石 英晶体、钛酸钡、锆钛酸铅等材料是性能优良的压 电材料。
7
表6-1 常用压电材料的性能参数
8
6.1.1 压电晶体
以石英晶体为例，它是单晶体中具有代表性同时也是应用 最广泛的一种压电晶体，化学式为SiO2。图6-2（a）表示了天 然结构的石英晶体外形是一个正六面体。
16
石英晶体具有压电效应与内部分子结构有关。图6-3 是一个单元组体中构成石英晶体的硅离子和氧离子，将 硅离子和氧离子在垂直于晶体z轴的xy平面上进行投影， 等效为一个正六边形排列。
当石英晶体未受外力作用时，正、负离子正好分布 在正六边形的顶角上，形成三个互成120°夹角的电偶
极矩P1、P2、P3。 如图6-4（a）所示。
29
压电材料的压电特性可以用压电方程表示，其矩阵形式是： 定义压电系数矩阵D为：
30
压电系数矩阵D是正确选择压电元件、受力状态、变形方 式、能量转换率以及晶片几何切型的重要依据。石英晶体压电 系数矩阵可表示为
式中独立的压电系数是d11和d14；压电系数矩阵可表示为：
其中独立的压电系数是d33、d31和d15三个。

mpu-6050 6轴加速度传感器工作原理

由于MPU-6050 6轴加速度传感器在现代科技中的广泛应用，笔者将深入探讨其工作原理，以便读者能全面理解其作用和功能。

1. 介绍MPU-6050是一种6轴加速度传感器，可以同时测量加速度和角速度。

其工作原理基于微电机和陀螺仪技术，能够精确地检测运动状态和方向变化。

2. 加速度传感器工作原理（1）微电机技术：MPU-6050通过测量微电机的变化来检测物体的加速度。

当物体在运动或受力作用时，微电机产生微小的电压变化，传感器通过测量这些变化来获取加速度信息。

（2）三轴测量：MPU-6050可以同时测量物体在X、Y、Z三个方向上的加速度变化，从而实现全面的运动状态监测。

3. 陀螺仪技术（1）角速度测量：除了加速度，MPU-6050还可以测量物体的角速度。

通过陀螺仪技术，传感器可以准确地检测物体的旋转状态和角度变化。

（2）六轴测量：结合加速度传感器和陀螺仪技术，MPU-6050实现了六轴的全方位运动状态监测，为各种移动设备和运动控制提供了精准的数据支持。

4. 应用MPU-6050的工作原理使其被广泛应用于智能手机、平衡车、飞行器等产品中。

其精确的姿态检测和运动跟踪能力，为这些设备的稳定性和精准性提供了重要支持。

5. 总结通过MPU-6050 6轴加速度传感器的工作原理，我们可以更好地理解其在现代科技中的重要作用。

其微电机和陀螺仪技术为各种移动设备的运动控制和姿态检测提供了精准的数据支持，进一步推动了科技发展和产品创新。

6. 个人观点和理解作为一种具有广泛应用前景的传感器技术，MPU-6050 6轴加速度传感器的工作原理体现了微电机和陀螺仪技术的巧妙结合，为移动设备和运动控制技术的发展做出了重要贡献。

我对其在智能科技领域的应用前景和发展方向充满期待，相信它将继续发挥重要作用。

通过对MPU-6050 6轴加速度传感器的工作原理进行深入探讨，我们可以更全面地了解其在科技领域的重要作用，以及其在未来发展中的潜力和前景。

第6课 常见的传感器 教案 七下信息科技浙教版(2023)

课堂小结
总结本课内容，强调传感器在物联网中的重要地位，引导学生思考物联网的未来发展趋势。
听讲、思考，形成对物联网中传感器技术的整体认识。
帮助学生巩固所学知识，激发其对物联网未来的好奇心和探索欲望。
板书
常见的传感器
传感器原理
传感器类型
3.强调传感器在现代科技中的广泛应用，如工业自动化、环境监测、医疗诊断等领域。
二、环节二：传感器类型介绍
教师活动：
1.列举常见的传感器类型，如温度传感器、湿度传感器、压力传感器等，并简要介绍其工作原理和应用场景。
2.对每种类型的传感器进行详细讲解，包括其工作原理、特点和应用实例。
3.展示不同类型的传感器的实物或图片，以便学生更好地理解其外观和结构。
帮助学生建立对传感器的基本认识，为后续学习打下基础。通过了解不同类型传感器的应用和工作原理，帮助学生加深对传感器技术的理解。
课堂练习
布置相关练习题，如让学生列举常见的传感器类型，并简单描述其工作原理和应用场景。
小组讨论，进行思考和列举，并展示分享。
通过小组讨论和思考，加深学生对传感器类型的认识，培养其在实际应用中解决问题的能力。
信息社会责任：在学习过程中，学道德观念和行为规范，培养信息社会责任意识。
重点
了解传感器原理
难点
掌握传感器类型
教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
导入新课
通过展示一些物联网应用场景，如智能家居、智能农业等，引导学生思考这些应用背后的传感器技术。
观察展示的应用场景，思考其中使用的传感器技术。
通过实际应用场景的展示，激发学生的学习兴趣和好奇心，为后续的学习做好铺垫。
讲授新课
一、环节一：传感器原理介绍
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