波式传感器讲简版.ppt

2. 微波传感器的工作原理及分类
与一般传感器不同，微波传感器的敏感元件可以认为是一个微波场。它的其他部分可视为一个转换 器和接收器，如下图所示。
微波源 Microwave
Source
转换器 Transduc
er
接收器 Receiver
微波传感器的构成
转换器可以是一个微波场的有限空间，被测物即出于其中。如果MS与 T合二为一，称之为有源微波传感器；如果MS与R合二为一，则称其为 自振式微波传感器。
3. 微波传感器的应用
➢ 任何物体，当它的温度高于环境温度时，都将向外辐射热量。当辐射热到达接收机输入端口时，若仍然 高于基准温度（或室温），在接收机的输出端将有信号输出，这就是辐射计或噪声温度接收机的基本原 理。
➢ 右图是微波温度传感器的原理方框图。其中Tin 为输入温度（被测温度）；Tc为基准温度；C为环 行器；BPF为带通滤波器；LNA为低噪声放大器；M 为混频器；LO为本机振荡器。这个传感器的关键部 件是低噪声放大器，它决定了传感器的灵敏度。
酒精含水量测量仪器
3. 微波传感器的应用 ➢ 微波液位计原理如下图所示。相距为S的发射天线与接收天线，相互构成一定角度，波长为λ的
微波从被测液面反射后进入接收天线。 ➢ 当发射功率、波长、增益均恒定时，只要测出接收功率，就可得到被测液面的高度。
微波液位计
3. 微波传感器的应用
微波物位计的原理如右图所示。当被测 物体位置较低时，发射天线发射的微波束全 部由接收天线接收，经检波、放大与定电压 比较之后发出物体位置正常信号。当被测物 体位置升高到天线所在高度时，微波束部分 被物体吸收，部分被反射，接收天线接收到 的微波功率相应减弱，经检波、放大、与定 电压比较，低于定电压值，微波物位计就发 出被测物体位置高出设定物位信号。

➢ 超声波传感器具有多种用途，如防盗报警系统、自动门 启闭装置、汽车倒车传感器及各种电子设备的遥控装置。 目前超声波在检测技术中获得广泛应用，利用超声波的 各种物理特性，可以实现超声波测距、测厚、测流量、 无损探伤、超声成像。
➢ 随着信息技术的迅猛发展，新的超声波应用领域越来越 广泛，如工厂自动化和汽车电子设备正与日俱增，而且 不断得到扩展。
空气超声探头
a)超声发射器 b)超声接收器 1—外壳 2—金属丝网罩 3—锥形共振盘 4—压电晶片 5—引脚 6—阻抗匹配器 7—超声波束
1.1.2 超声波传感器
➢不同工作方式的超声波传感器
☻超声波传感器使用时的两种形式：
•反射式 •直射式
发射探头（TX）
接收探头（RX）
ＴＸ ＲＸ a）兼用型
ＴＸ
电感性 电容性
fr fa
频率
• 超声波传感器在串联谐振频率
时阻抗最小。
fr: L、C、R 产生的串联谐振频率 fa：L、C、C’产生的并联谐振频
率 电抗特性
11.1.2 超声波传感器
➢ 在超声波发送器双压电振子上施加一定频率（40KHz）
的电压，通过逆压电效应，将电能转换为机械能，送出超 声波信号，接收探头经正压电效应将机械能转换成电信号， 转换电路将接收到的信号放大处理。
超声 波传 感器 1
超声 波传 感器 2
B1
B2
L
电路
管道
超声波测流量原理图
超声波流速检测(时间差法)
➢超声波在静止流体和流动流体中的传播速度是不同的,分别 在流体上游和下游放两个传感器, 同时发送、接收，顺流和 逆流超声波传播时间分别为:
顺 流 ： t 1 c L ， 逆 流 ： t 2 c L ， 时 间 差 ： t t 2 t 1 c 2 2 L 2

END
39、没有不老的誓言，没有不变的承 诺，踏 上旅途 ，义无 反顾。 40、对时间的价值没有没有深切认识 的人， 决不会 坚韧勤 勉。
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
波和射线式传感器-精
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 3Байду номын сангаас、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。

传感器简介PPT课件
目录
• 传感器基本概念与原理 • 常见类型传感器介绍 • 传感器性能指标评价方法 • 传感器应用领域探讨 • 传感器技术发展趋势预测
01
传感器基本概念与原理
传感器定义及作用
传感器定义
能够感受规定的被测量并按照一 定规律转换成可用输出信号的器 件或装置。
传感器作用
将被测量转换为与之有确定关系 的、便于应用的某种物理量，以 满足信息传输、处理、存储、显 示、记录和控制等要求。
多功能、复合型方向
利用新材料、新工艺和新技术， 开发具有多种功能的复合型传感 器，如同时检测温度、湿度、压
力等多种参数的传感器。
发展可穿戴传感器技术，实现人 体生理参数和环境参数的实时监
测和评估。
结合柔性电子技术，开发可弯曲 、可折叠的传感器，拓展其在可 穿戴设备、医疗器械等领域的应
用。
生物医学传感器方向
转换过程
敏感元件将被测量转换为电参量（如电阻、电容、电感等），经过转换电路转 换为标准输出信号（如电压、电流等）。转换过程中可能涉及信号调理和校准 等环节，以确保输出信号的准确性和稳定性。
02
常见类型传感器介绍
温度传感器
01
02
03
热电偶
利用热电效应测量温度， 具有测量范围宽、稳定性 好等特点。
电容式压力传感器
利用电容器原理将压力转 换为电容变化，具有精度 高、稳定性好等特点。
位移传感器
电感式位移传感器
光电式位移传感器
利用电磁感应原理将位移转换为电感 量变化，具有测量精度高、响应速度 快等优点。
利用光电转换原理将位移转换为光信 号变化，具有测量精度高、抗干扰能 力强等优点。
电容式位移传感器

热释电效应

思考：图中的红外光起什么作用？
红外光 －
＋ ＋ ＋
黑色膜 电极
电介质
＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ － － － － － － － ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ － － － － － － － － － －
＋
电介质的极化与热释电

回答：图中的红外光起什么作用？
极化强度与温度（变化）的关系
“铁电体”的极化强度（单位面积上的电荷）与温度有关。当红外辐射照射 到已经极化的铁电体薄片表面上时引起薄片温度升高，使其极化强度降低，表面 电荷减少，这相当于释放一部分电荷，所以叫做热释电型传感器。 温度升高到一定程度，极化将突然消失，这个温度就是“居里点”。在居里 点以下，极化强度是温度的函数。 如果将负载电阻与铁电体薄片相连，则负载电阻上便产生一个电信号输出。 输出信号的强弱取决于薄片温度变化的快慢，从而反映出入射的红外辐射的 强弱 热释电型红外传感器的电压响应率正比于入射光辐射率变化的速率。 当铁电 体薄片的温度达到平衡值时，表面电荷达到平衡浓度，不再释放电荷，将无输出 信号。
理解红外辐射、微波、超声波的概念与特性； 会分析红外探测器的分类与工作原理； 把握微波传感器的分类、组成、特点； 会分析超声波传感器的工作原理； 了解红外传感器、微波传感器与超声波传感器的应用。 重点：基本概念；红外辐射、微波、超声波的基本特性；红外传感器、微波传感 器与超声波传感器的工作原理。

学习要求
透 射 率 / (%)
C2 H2
透 射 率 / (%)
C2 H6
透 射 率 / (%)
C2 H4
10 11 12 13 14 15
红外线气体分析仪测量方案
光源由镍铬丝通电加热发出3～10 μm的红外线 切光片将连续的红外线调制成脉冲状的红外线 测量室中通入被分析气体，参比室中封入不吸 收红外线的气体（如N2等）

用于超声清洗:30~100KHz 用于探伤仪及流量计：2.5~5MHz 用于雾化器:1~2MHz
空气超声探头
a)超声发射器 b)超声接收器 1—外壳 2—金属丝网罩 3—锥形共振盘 4—压电晶片 5—引脚 6—阻抗匹配器 7—超声波束
1.1.2 超声波传感器
➢不同工作方式的超声波传感器
☻超声波传感器使用时的两种形式：
❖ 这一特点使得超声波应用变得非常简单，测量时可获得 较高的精确度，可以通过测量波的传播时间，测量距离、 厚度等。
11.1.1 超声波及物理特性
❖ 液体中声速传播速度在900～1900m/s，在 液体和气体中只有纵波的传播，传播速度与介 质密度有关:
c
1
B
,
为介质密度，B为绝对压缩系数
❖ 由于金属、木材、玻璃、混凝土、橡胶和纸张可近乎 反射100% 的超声速，因此检测这些物体时较容易发 现。而棉花、布、绒毛等物体吸收超声波，因此很难 用超声波检测。
➢ 超声波传感器具有多种用途，如防盗报警系统、自动门 启闭装置、汽车倒车传感器及各种电子设备的遥控装置。 目前超声波在检测技术中获得广泛应用，利用超声波的 各种物理特性，可以实现超声波测距、测厚、测流量、 无损探伤、超声成像。
➢ 随着信息技术的迅猛发展，新的超声波应用领域越来越 广泛，如工厂自动化和汽车电子设备正与日俱增，而且 不断得到扩展。
的电压，通过逆压电效应，将电能转换为机械能，送出超 声波信号，接收探头经正压电效应将机械能转换成电信号， 转换电路将接收到的信号放大处理。
超声波传感器的工作原理
11.1.3 超声波传感器基本电路
➢ 超声波传感器基本电路包括 振荡组成RC振 荡器，经门电路完成功 率放大，经CP耦合传送 给超声波振子产生超声 发射信号。

➢ 红外光束报警电路
第10章 波与射线传感器
10.2 红外线传感器
10.2.3 红外传感器应用
➢ 红外报警电路
第10章 波与射线传感器
10.2 红外线传感器
10.2.3 红外传感器应用
➢ 反射式红外传感器工作原理和电路形式
第10章 波与射线传感器
10.2 红外线传感器
10.2.3 红外传感器应用
第10章 波与射线传感器
10.3 核辐射传感器
定义：核辐射传感 器是将入射核辐射 （粒子）的全部或 部分能量转化为 可 观测的信号（如电 流、电压信号）的 装置。
典型应用实例： 集装箱检测系统
第10章 波与射线传感器
10.3 核辐射传感器
核辐射传感器种类：
气体电离探测器 闪烁探测器 半导体探测器
❖ 超声波在液体、固体中衰减很小，穿透能力强，特别是不透 光的固体能穿透几十米；
❖ 当超声波从一种介质入射到另一种介质时，在界面上会产生 反射、折射和波形转换。
❖ 由于超声波的这些特性，使它在检测技术中获得广泛应用。 如：超声波测距、测厚、测流量、无损探伤、超声成像。
第10章 波与射线传感器
10.1 超声波传感器
➢ 自动寻迹小车 寻迹传感器安装位置
寻迹过程中的常见的情况
第10章 波与射线传感器
10.2 红外线传感器
10.2.3 红外传感器应用
➢ 红外传感器应用
障碍传感器安装位置
速度传感器安装位置
第10章 波与射线传感器
10.2 红外线传感器
10.2.3 红外传感器应用
自
➢ 实际寻迹小车传感器安装位置
动
寻
➢ 为使电荷不被中和掉，必须使晶体处于冷热交替变化的 工作状态，使电荷表现出来。